歐洲電力現(xiàn)貨市場(chǎng)聯(lián)合出清機(jī)制

2017-08-28 10:32:15 走進(jìn)電力市場(chǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

歐洲國(guó)家眾多，各國(guó)資源稟賦差異較為明顯，國(guó)家和區(qū)域間電力交換頻繁。因此歐洲大陸從2011年開始籌建包含7個(gè)電力交易所、涉及23個(gè)國(guó)家的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的聯(lián)合出清機(jī)制，即區(qū)域價(jià)格耦合(Price Coupling of Regions, PCR)項(xiàng)目，其發(fā)展歷程、市場(chǎng)模式、交易體系和交易品種都可對(duì)我國(guó)區(qū)域電力市場(chǎng)的建設(shè)起到良好的借鑒作用，因此這篇文章對(duì)歐洲電力現(xiàn)貨市場(chǎng)聯(lián)合出清機(jī)制做一介紹。

作者：季天瑤，華南理工大學(xué)電力學(xué)院教授

劉穎，華南理工大學(xué)電力學(xué)院本科生

荊朝霞，華南理工大學(xué)電力學(xué)院教授

一、歐洲PCR項(xiàng)目概述

區(qū)域價(jià)格耦合(Price Coupling of Regions, PCR)項(xiàng)目是由歐洲七大電力交易所共同倡議的，包括歐洲電力交易所EPEX SPOT、意大利電力交易所GME、北歐電力交易所Nord Pool、西班牙葡萄牙電力交易所OMIE、捷克共和國(guó)交易所OTE、羅馬尼亞天然氣和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商OPCOM和波蘭電力交易所TGE。市場(chǎng)耦合的目的是將不同的電力市場(chǎng)融合組成一個(gè)統(tǒng)一的市場(chǎng)，這樣，購、售電的報(bào)價(jià)不再局限于其所在的地區(qū)，而可以在整個(gè)大市場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行交易。市場(chǎng)耦合的最大優(yōu)勢(shì)在于可以提高電力市場(chǎng)的流動(dòng)性，提升電力市場(chǎng)的穩(wěn)定性，減小電價(jià)波動(dòng)。此外，市場(chǎng)參與者也將受益于市場(chǎng)耦合：他們?cè)谶M(jìn)行跨區(qū)(國(guó))交易時(shí)不再需要獲得相關(guān)的輸電權(quán)(Transmission Capacity Right)，不同地區(qū)的售電商報(bào)價(jià)和購電商報(bào)價(jià)可以進(jìn)行無障礙匹配，大大提高了市場(chǎng)的交易成功率，使買賣雙方的利益最大化。

二、日前耦合市場(chǎng)概述

目前，PCR項(xiàng)目只完成對(duì)日前電力市場(chǎng)的耦合，其關(guān)鍵成果之一是構(gòu)建了統(tǒng)一的電價(jià)聯(lián)合出清算法來計(jì)算潮流和電價(jià)，該算法名為Euphemia。過去，不同的交易所采用過好幾種算法，如COSMOS、SESAM、SIOM和UPPO等，這些算法只能滿足相應(yīng)電力交易所的產(chǎn)品和交易地需求。為了能夠?qū)⒏?a href="http://www.zuoguai.cn/news/haiwaidianli/" target="_blank" class="keylink">電力市場(chǎng)耦合到一起，必須研究出一種能夠滿足所有要求的算法，不管針對(duì)哪一家電力交易所，都能提供合適的出清價(jià)格。Euphemia算法的開發(fā)從2011年7月起就開始進(jìn)行了，在COSMOS算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。一年后第一個(gè)穩(wěn)定的版本出臺(tái)，并進(jìn)行不斷的調(diào)試修正和改進(jìn)，直到2014年2月，Euphemia第一次將西北歐的交易所和西南歐的耦合起來，并逐漸完成了對(duì)GME、中西歐和東歐的耦合。使用Euphemia計(jì)算歐洲的能源配置和電價(jià)，最大限度地提高了整體福利，提高了價(jià)格和電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的透明度。

三、日前耦合市場(chǎng)報(bào)價(jià)和出清基本原理

在耦合的電力市場(chǎng)中，各市場(chǎng)成員在其所屬的交易所報(bào)價(jià)，然后由PCR統(tǒng)一出清。出清的基本原則不變，仍然是按供給曲線和需求曲線的交點(diǎn)出清，如圖1所示。

該算法的輸入分為三類：報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如圖2所示。其中，報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)主要包括小時(shí)報(bào)價(jià)、復(fù)雜報(bào)價(jià)、打包報(bào)價(jià)等不同類別的報(bào)價(jià)信息，并且在形成供需曲線時(shí)可以采用階梯、分段線性和混合三種模式;拓?fù)鋽?shù)據(jù)主要指物理電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)信息和各價(jià)區(qū)的報(bào)價(jià)上下限;網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)則主要包括物理電網(wǎng)的各種約束條件，如凈出力位置爬坡約束、聯(lián)絡(luò)線容量約束、商業(yè)聯(lián)絡(luò)線收益約束、傳輸線爬坡約束、平衡約束、網(wǎng)損約束等。

在進(jìn)行市場(chǎng)耦合之前，每個(gè)交易所就會(huì)運(yùn)行若干個(gè)競(jìng)價(jià)區(qū)，在市場(chǎng)耦合之后，這些競(jìng)價(jià)區(qū)仍然存在，所有競(jìng)價(jià)區(qū)同時(shí)出清，但是每個(gè)價(jià)區(qū)的出清價(jià)格可能不同，并且各價(jià)區(qū)的出清價(jià)格必須滿足該價(jià)區(qū)的價(jià)格上下限。

在形成供需曲線時(shí)，階梯模型和分段線性模型都會(huì)用到，這是因?yàn)樵靖鹘灰姿捎玫哪Ｐ筒煌瑸榱吮苊饨o市場(chǎng)成員造成額外負(fù)擔(dān)，在市場(chǎng)耦合后，這些模型都被保留下來。圖3所示為兩種模型的示意圖。

對(duì)于階梯模型而言，在出現(xiàn)特殊交點(diǎn)時(shí)的處理原則如下：當(dāng)供需曲線的交點(diǎn)位于一段價(jià)格區(qū)間時(shí)，市場(chǎng)出清價(jià)為賣方報(bào)價(jià)和買方報(bào)價(jià)的中點(diǎn);當(dāng)市場(chǎng)出清價(jià)對(duì)應(yīng)一段電量時(shí)，出清量取符合條件的最大值。如圖4所示。

四、報(bào)價(jià)區(qū)域與網(wǎng)絡(luò)模型

報(bào)價(jià)區(qū)域(Bidding Area，BA)是區(qū)分市場(chǎng)成員報(bào)價(jià)的最小單位，出清算法為每個(gè)報(bào)價(jià)區(qū)域、每個(gè)時(shí)段計(jì)算一個(gè)價(jià)格。報(bào)價(jià)區(qū)域之間可以通過ATC模型、基于潮流的模型或混合模型交換功率。

可用傳輸容量(Available Transfer Capacity，ATC)模型下，BA用一個(gè)拓?fù)淠Ｐ捅硎荆珺A之間通過一些聯(lián)絡(luò)線連接，每個(gè)聯(lián)絡(luò)線有給定的最大傳輸能力。除了傳輸能力，模型還可以考慮網(wǎng)損、商業(yè)輸電線的輸電價(jià)格約束(一般是直流線路，可以控制線路上的潮流，要求兩端價(jià)差超過一定的數(shù)值)、聯(lián)絡(luò)線功率變化速度等。

基于潮流的(Folow Based，F(xiàn)B)模型：FB模型是另外一種考慮電網(wǎng)約束的方法，相對(duì)ATC方法可以更加準(zhǔn)確地對(duì)物理潮流進(jìn)行建模，有兩個(gè)主要的概念：剩余可用裕度(Remaining Available Margin，RAM)，潮流分布因子(Power Transfer Distribution Factor, PTDF)。

五、典型的報(bào)價(jià)類型

歐洲電力市場(chǎng)的特色之一是設(shè)計(jì)了多種多樣的報(bào)價(jià)形式，如小時(shí)報(bào)價(jià)、復(fù)雜報(bào)價(jià)、打包報(bào)價(jià)等，使得市場(chǎng)成員可以根據(jù)其發(fā)電、用電設(shè)備的特性選擇采用不同的報(bào)價(jià)形式。這里進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

小時(shí)報(bào)價(jià)：市場(chǎng)成員為第二天24小時(shí)的每個(gè)小時(shí)分別申報(bào)電量和電價(jià)，這24個(gè)報(bào)價(jià)是獨(dú)立的。這是最普通的報(bào)價(jià)，也是常規(guī)的報(bào)價(jià)。

復(fù)雜報(bào)價(jià)：是針對(duì)賣方而言的，指的是將一組不同時(shí)段的階梯報(bào)價(jià)(稱為小時(shí)子報(bào)價(jià) hourly sub-orders)組合起來，并給出一些成交的約束條件，如最小收入條件和負(fù)荷梯度條件。其中，最小收入條件約束主要考慮這組報(bào)價(jià)獲得的總收入不小于其申報(bào)的總成本(反映啟停成本的固定成本加上反映運(yùn)行成本的變動(dòng)成本)，負(fù)荷梯度條件約束主要反映不同時(shí)間的出清電量之間的約束。

打包報(bào)價(jià)：分為常規(guī)打包報(bào)價(jià)、配置打包報(bào)價(jià)、互斥報(bào)價(jià)、關(guān)聯(lián)報(bào)價(jià)、靈活小時(shí)報(bào)價(jià)幾類。常規(guī)打包報(bào)價(jià)是指將連續(xù)的幾個(gè)小時(shí)的電量打包到一起，要么全部成交，要么全部不成交，這稱為kill-or-fill原則。配置打包報(bào)價(jià)是指可以設(shè)置一個(gè)比例，只要出清的比例大于設(shè)置的閾值，就可以出清。互斥報(bào)價(jià)是指兩個(gè)配置打包報(bào)價(jià)的成交比例之和不能大于1，其中一個(gè)特例就是兩個(gè)打包報(bào)價(jià)，一個(gè)全部成交，另一個(gè)全部不成交，因此叫做互斥報(bào)價(jià)，如圖5(a)所示。關(guān)聯(lián)報(bào)價(jià)是指父報(bào)價(jià)和子報(bào)價(jià)之間具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)父報(bào)價(jià)成交時(shí)，子報(bào)價(jià)才成交，如圖5(b)所示。

靈活小時(shí)報(bào)價(jià)：如圖5(c)所示，是指市場(chǎng)成員申報(bào)了價(jià)格和電量，并設(shè)置成交比例為1，但沒有申報(bào)是為哪個(gè)小時(shí)進(jìn)行報(bào)價(jià)，具體是哪個(gè)小時(shí)成交要由Euphemia的計(jì)算結(jié)果決定。

六、對(duì)我國(guó)的啟示

歐洲正在進(jìn)行的市場(chǎng)耦合計(jì)劃對(duì)我國(guó)市場(chǎng)建設(shè)有很多借鑒之處。

1、不同省、區(qū)市場(chǎng)之間融合時(shí)，網(wǎng)絡(luò)模型可以采用簡(jiǎn)單的交通拓?fù)淠Ｐ?ATC)，也可以采用更加準(zhǔn)確的潮流模型(FB)，具體與電網(wǎng)的強(qiáng)壯程度、耦合程度等有關(guān)。

2、早期的市場(chǎng)報(bào)價(jià)為階梯型的，現(xiàn)在很多市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了更加復(fù)雜、能更加準(zhǔn)確反映供、需特性的線性報(bào)價(jià)。

3、供給和需求曲線相交有很多種不同的情況，需要在市場(chǎng)規(guī)則中明確規(guī)定不同情況下的出清價(jià)和出清量的確定方式。

4、報(bào)價(jià)形式除了按時(shí)序的小時(shí)報(bào)價(jià)，還有打包報(bào)價(jià)、互斥報(bào)價(jià)、關(guān)聯(lián)報(bào)價(jià)等多種形式。不同的市場(chǎng)成員，可以根據(jù)其資源的情況選擇合適的報(bào)價(jià)形式。比如，對(duì)于日調(diào)節(jié)的水電機(jī)組，一天的可發(fā)電量固定，發(fā)電時(shí)間比較靈活，可以采用“靈活小時(shí)報(bào)價(jià)”的形式。市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)中也可以根據(jù)市場(chǎng)成員的具體情況不斷創(chuàng)新、設(shè)計(jì)出新的品種。

責(zé)任編輯：lixin

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