電力市場集中競價的經濟學原理分析

2017-04-25 20:17:39 走進電力市場作者:陳中飛荊朝霞　點擊量：評論 (0)

阻塞管理方法是電力市場設計中非常重要的一個環節。上篇文章以一個簡單系統為例對阻塞管理的基本概念進行了介紹，本文進一步對電力市場中的事前和事后阻塞管理方法進行介紹、比較和分析。1、事前和事后兩種阻塞管

阻塞管理方法是電力市場設計中非常重要的一個環節。上篇文章以一個簡單系統為例對阻塞管理的基本概念進行了介紹，本文進一步對電力市場中的事前和事后阻塞管理方法進行介紹、比較和分析。

1、事前和事后兩種阻塞管理方法

對電力系統的阻塞，解決的辦法可以分為兩類：事前(ex ante)的方法和事后(ex post)的方法。上一篇文章講到，電力市場出清，或者說電力系統調度問題可以看為一個含約束的數學優化問題，事前、事后的阻塞管理方法的差別也可以從優化的角度分析。事前的方法：就是在優化計算各機組的出力和用戶的負荷水平時，直接包括各方面的約束，也就是說，在調度結果出來之前就考慮了約束，因此求解出來的調度結果本身就是滿足各種約束的。美國PJM、德州等市場現在大多數都是一種事前的方法。事后的方法：進行優化調度時先不考慮網絡約束，得到市場出清結果后對各種約束進行校驗，如果不滿足約束，即發生了阻塞，再通過其他機制調整發電出力或用戶負荷，從而解決阻塞問題。英國是典型的事后解決阻塞的方法，澳大利亞、歐洲也都是類似的方法。

本文的分析仍然以上篇文章中的簡單兩節點算例為例進行說明。假設A、B兩個節點的發電商的報價分為C1=200$/MWh和C2=300元/MWh，容量分別為280MW和120MW，A、B兩個節點的負荷分別為170MW和100MW，線路AB的傳輸極限為60MW。為分析需要，有些情況下將G1分為兩臺機組G1a與G1b，其容量分別為260MW和20MW，報價分別為C11=120元/MWh和C12=200元/MWh。這種情況分別稱為情形1和情形景2。

圖1:情形1算例圖

圖2 情形2算例圖

2、事后的阻塞管理方法

事后的阻塞管理中，需要進行兩次出清。一次無約束出清，一次約束出清。也就是說，首先在不考慮網絡約束的情況下進行一次市場出清，得到各市場成員的出清量和出清價;然后考慮所有約束再進行一次市場出清。第二次約束出清下，一些機組的出力發生了變化：有些增加了出力，有些減小了出力，需要對這些變化的出力部分進行補償。兩次出清可以采用相同的報價，也可以采用不同的報價(即第一次無約束出清后再重新報價)。兩次出清的時間，可以在一個時間段內先后出清，也可以在不同的時間段出清。

1)出清方法

這種方法中，需要進行兩次市場出清，無約束出清和有約束出清。無約束出清可以得到不考慮網絡約束的全網統一的能量價格，有約束出清則可以得到可運行的調度方案。

(1)無約束出清

出清中不考慮網絡約束，因此不需要考慮電力系統復雜的潮流模型，通過簡單的排隊可以計算出清結果，得到全網的統一出清價PMCP。比如本算例中，對發電報價按價格的高低排序，出清結果為

情形1： G1出力PG1=270MW，G2出力PG2=0MW，市場統一出清價為PMCP=200元/MWh。

情形2：PG1a=260MW，PG1b=10MW，PG2=0MW，PMCP=200元/MWh。

(2)約束出清

出清中考慮電力系統運行中需要考慮的所有約束，形成一個可行的調度計劃。比如本算例中，考慮線路最大傳輸容量約束，出清結果為

情形1：PG1=230MW，PG2=40MW。相對無約束出清，G1少了40MW，G2多發了40MW。

情形2：PG1a=230MW，PG1b=0MW，PG2=40MW。相對無約束出清，G1a出力少了30MW，G1b出力少了10MW，G2出力多了40MW。

2)出清時間

無約束出清在約束出清前若干時間進行。比如英國POOL模式中，無約束出清在日前進行，約束出清實時進行。

3)報價的時間及方式

無約束出清和約束出清可以采用同一組報價，也可采用不同的報價。英國POOL模式下，是采用同一組報價。市場成員在日前申報一組報價即可，既用于日前的無約束出清，又用于實時的有約束出清。英國BETTA模式下，基于雙邊交易的無約束交易截止后，又開啟一個新的市場，即平衡市場，市場成員另外申報Bid/Offer以解決阻塞、功率不平衡等問題。

4)出清價格

參加市場的發電機組，考慮無約束出清和有約束出清兩種出清結果的差異(假定前后負荷不變)，可以分為四種類型：

(1)發電(on)

兩種出清方式下都進入發電計劃，沒有變化，這部分出力按照無約束出清計算的市場統一出清價PMCP結算。比如情形旗下G1的230MW(=170+60)出力在前后兩種出清方式下都入圍發電。

(2)不發電(off)

兩種出清方式下都不發電，沒有變化，這部分機組在能量市場的收益為0。比如G2發電商有60MW(=100-40)容量在兩種方式下都不發電。

(3)限上(constrained-on)

無約束出清下未能中標發電(報價高于市場出清價)，約束出清下中標發電。比如G2約束出清相對無約束出清增加的出力40MW。

(4)限下(constrained-off)。無約束出清下中標發電(報價低于市場出清價)，約束出清下不能發電。比如情形1下G1約束出清相對無約束出清減小的出力40MW。

5)補償機制

對限上、限下部分出力，一般需要對其進行補償，其價格可以有不同的計算方法，一般按照機會成本的方法補償(補償其由于約束減少的收益)。

(1)對于約束出清沒有重新報價的情況

對于限上部分，按報價(高于市場出清價)結算;對限下部分，按機會成本(市場出清價減去報價，假設市場成員按成本報價，則出清價減去報價反映了其在無約束市場中可能的收益)進行補償，如英國的POOL模式。在本例中，如果按照這種方法，則對G2的限上部分，按報價300元/MWh結算;對G1的限下部分，情形1下按機會成本0(=100-100)補償，情形2下，G1a和G1b分別按80元/MWh(=200-120)和0=(200-200)補償。

(2)對約束出清重新報價的情況

限上和限下部分都按申報的調整報價結算，如英國的BETTA模式。