上一篇里(深度｜電力市場(chǎng)中輸配電定價(jià)和能量定價(jià)之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題)，主要對(duì)市場(chǎng)總體的電價(jià)、阻塞成本、發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)的成本等進(jìn)行分析。這一篇里對(duì)不同位置(節(jié)點(diǎn))的市場(chǎng)參與者的成本、收益和利潤(rùn)進(jìn)行分析，進(jìn)而討論與輸電定價(jià)之間的關(guān)系。

一、系統(tǒng)和市場(chǎng)模式概述

1、系統(tǒng)概況

上篇文章以簡(jiǎn)單的兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例對(duì)一些不同的能量市場(chǎng)定價(jià)方法進(jìn)行了分析。

圖1簡(jiǎn)單兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

2、變量說(shuō)明

本文中，沒(méi)有特別說(shuō)明，大寫(xiě)變量P代表有功出力，小寫(xiě)變量p代表價(jià)格，R代表收益，大寫(xiě)C代表成本，小寫(xiě)c代表單位成本。下標(biāo)或上標(biāo)中，G代表發(fā)電，L代表負(fù)荷，max代表最大限值，off代表限下(由于約束調(diào)低出力)，on代表限上(由于約束調(diào)高出力)，com代表補(bǔ)償(主要是由于阻塞造成的成本的補(bǔ)償)，conj和c代表約束，o代表機(jī)會(huì)成本或報(bào)價(jià)，Σ代表總指標(biāo)。符合Δ指無(wú)約束出清和約束出清結(jié)果的差別。

對(duì)于出力、功率類(lèi)的變量，單位為MW，價(jià)格類(lèi)的變量，單位為￥/MWh，總收入、總成本類(lèi)的變量，單位為￥。

3、場(chǎng)景設(shè)置

考慮機(jī)組最大出力、輸電極限等不同的情況，建立了四個(gè)場(chǎng)景。各個(gè)場(chǎng)景下的系統(tǒng)參數(shù)和出清結(jié)果如表1所示。

主要變量：PmaxG1：G1最大出力;PmaxG2：G2最大出力;PL1：L1的負(fù)荷;PL2：L2的負(fù)荷;p0,G1：G1報(bào)價(jià);p0,G2：G2報(bào)價(jià);PmaxAB：聯(lián)絡(luò)線AB的最大傳輸功率;MCP0：無(wú)約束統(tǒng)一出清價(jià);P0,G1：G1的無(wú)約束出清量;P0,G2：G2的無(wú)約束出清量;LMPA：A節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電價(jià);LMPB：B節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電價(jià);Pc,G1：G1的約束出清量;Pc,G2：G2的約束出清量。

表1簡(jiǎn)單系統(tǒng)典型場(chǎng)景

場(chǎng)景1和場(chǎng)景2下無(wú)網(wǎng)絡(luò)阻塞，場(chǎng)景3和場(chǎng)景4下發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)阻塞。場(chǎng)景2下發(fā)電G1達(dá)到了最大出力。

4、無(wú)約束場(chǎng)景出清結(jié)果

1)計(jì)算公式

為了大家更好理解出清結(jié)果，這里給出相關(guān)計(jì)算公式。

【1】發(fā)電單位成本=報(bào)價(jià)po(注：這里假設(shè)發(fā)電按成本報(bào)價(jià)，實(shí)際中發(fā)電的報(bào)價(jià)還需要考慮很多因素，存在市場(chǎng)博弈的問(wèn)題，這里假設(shè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)充分，企業(yè)完全按真實(shí)成本報(bào)價(jià))

【2】發(fā)電總成本=發(fā)電單位成本*出清量

CG=p0*PG

【3】發(fā)電收入=統(tǒng)一出清價(jià)*出清量

RG=MCP*PG

【4】發(fā)電利潤(rùn)=發(fā)電總收入-發(fā)電總成本

πG=RG-CG=(MCP-p0)*PG

表2給出兩個(gè)無(wú)約束場(chǎng)景1、場(chǎng)景2的出清結(jié)果，也分別對(duì)應(yīng)場(chǎng)景3、場(chǎng)景4下的無(wú)約束出清結(jié)果。

2)出清結(jié)果

表2場(chǎng)景1、2下的出清結(jié)果(無(wú)約束)

場(chǎng)景1和場(chǎng)景2的區(qū)別主要是發(fā)電G1的最大出力不同。場(chǎng)景1下，發(fā)電G1的容量較大(280MW)，足夠供給L1和L2負(fù)荷，因此系統(tǒng)統(tǒng)一出清價(jià)是200￥/MWh。場(chǎng)景2下，發(fā)電G1的容量變小(250MW)，無(wú)法滿足全部負(fù)荷的需求(270MW)，需要高成本的機(jī)組G2發(fā)部分的電。由于G2成為了邊際機(jī)組，并采用統(tǒng)一出清價(jià)的方法，在場(chǎng)景2下，不僅節(jié)點(diǎn)2的電價(jià)為300￥/MWh，節(jié)點(diǎn)1的電價(jià)也變?yōu)榱?00￥/MWh，系統(tǒng)的總購(gòu)電成本大大增加。

無(wú)約束出清下，當(dāng)出現(xiàn)了發(fā)電出力約束時(shí)(場(chǎng)景2)，系統(tǒng)統(tǒng)一出清價(jià)大大升高(從200升高到300)，從而給約束受限機(jī)組(G1)較大的利潤(rùn)(25000元)。可以認(rèn)為這是一種缺稀租金，給市場(chǎng)一個(gè)教強(qiáng)烈的信號(hào)(節(jié)點(diǎn)A的G1類(lèi)型的發(fā)電容量緊缺)，引導(dǎo)市場(chǎng)參與者的投資決策。

3、阻塞管理模式

本篇文章中，考慮模式1-1和2-1兩種市場(chǎng)模式，2-1又細(xì)分了四種情況。

(1)(模式1)對(duì)無(wú)約束出清出力按無(wú)約束出清電價(jià)結(jié)算，對(duì)由于約束造成的出力變化進(jìn)行補(bǔ)償。

①按照根據(jù)報(bào)價(jià)計(jì)算的機(jī)會(huì)成本補(bǔ)償(模式1-1)。

(2)(模式2)對(duì)所有的發(fā)電和負(fù)荷按照其所在(區(qū)域)節(jié)點(diǎn)的LMP結(jié)算

①分配輸電權(quán)給負(fù)荷，將阻塞盈余分配給輸電權(quán)所有者(模式2-1);

1)2-1-1：輸電權(quán)分配給受限區(qū)負(fù)荷(L2)，分配的輸電權(quán)數(shù)量正好等于實(shí)際潮流。

2)2-1-2：輸電權(quán)分配給受限區(qū)負(fù)荷(L2)，分配的輸電權(quán)數(shù)量等于負(fù)荷實(shí)際需求。

3)2-1-3：輸電權(quán)按比例分配給不同的負(fù)荷(L1和L2)，分配的輸電權(quán)數(shù)量正好等于線路實(shí)際功率。

4)2-1-4：輸電權(quán)按比例分配給不同的負(fù)荷(L1和L2)，分配的輸電權(quán)數(shù)量等于負(fù)荷實(shí)際功率。

模式1-1下，對(duì)約束造成的阻塞成本按郵票法分配給負(fù)荷。

本例中即將阻塞成本按照170:100的比例作為Uplift分?jǐn)偨oL1和L2。

模式2-1下，分配輸電權(quán)給負(fù)荷，將阻塞盈余分配給輸電權(quán)所有者。也就是說(shuō)，首先將可能發(fā)生阻塞的線路的輸電權(quán)按一定方式分配給負(fù)荷，然后具有輸電權(quán)的市場(chǎng)主體就可以獲得輸電權(quán)對(duì)應(yīng)的阻塞盈余。

模式2-1又根據(jù)分配的輸電權(quán)數(shù)量和分配方法的不同，分為四種情況。

模式2-1-1和模式2-1-2將輸電權(quán)全部分配給送入受限的負(fù)荷，在本例中就是負(fù)荷2。模式2-1-1下，負(fù)荷分配得到的輸電權(quán)正好等于阻塞線路的實(shí)際潮流(60MW);模式2-1-2下下，負(fù)荷分配得到的輸電權(quán)等于負(fù)荷的實(shí)際功率(100MW)。在一些情況下，可能等于阻塞線路的實(shí)際潮流，在另外一些情況下，可能大于阻塞線路的實(shí)際潮流。

模式2-1-3和模式2-1-4下，輸電權(quán)按比例分配給不同位置的負(fù)荷(相當(dāng)于將阻塞盈余按照負(fù)荷的比例按郵票法分配給負(fù)荷)。也可以再細(xì)分為兩種情況，模式2-1-3下，每條線路的輸電權(quán)的總的分配數(shù)量與線路的實(shí)際潮流一致，模式2-1-4下，輸電權(quán)的分配數(shù)量考慮負(fù)荷的需求。

二、模式1下的市場(chǎng)出清及結(jié)算結(jié)果

1、計(jì)算公式

【5】發(fā)電總收入=無(wú)約束出清收入+約束出清補(bǔ)償

RΣ=R0+Rcom

【6】無(wú)約束出清收入=無(wú)約束出清價(jià)*無(wú)約束出清量

R0=MCP0*P0

【7】約束出清補(bǔ)償=限上補(bǔ)償 或者 限下補(bǔ)償

Rcom=Roncom或者Roffcom

【8】限上量=約束出清量-無(wú)約束出清量

Pon=Pc-P0(Pc>P0)

【9】限下量=無(wú)約束出清量-約束出清量

Poff=P0-Pc(Pc

【10】限上補(bǔ)償價(jià)=報(bào)價(jià)

pon=p0

【11】限上補(bǔ)償=限上補(bǔ)償價(jià)*限上量

Roncom=pon*Pon=p0*(Pc-P0)

【12】限下補(bǔ)償價(jià)=限下機(jī)會(huì)成本價(jià)-減少出力的無(wú)約束單位收益

=(MCP-報(bào)價(jià))- MCP= -報(bào)價(jià)

poff=-p0

【13】限下補(bǔ)償=限下補(bǔ)償價(jià)*限下量=-報(bào)價(jià)*限下量

= -報(bào)價(jià)*(無(wú)約束出清量-約束出清量)

=報(bào)價(jià)* (約束出清量-無(wú)約束出清量)

Roffcom=p0*(Pc-P0)

【14】總補(bǔ)償(總阻塞成本)=限上補(bǔ)償+限下補(bǔ)償

RΣcom=Σipoi*(Pci-P0)

從上面的公式看到，無(wú)論是限上還是限下，補(bǔ)償費(fèi)用可以用統(tǒng)一的公式【Rcom=p0*(Pc-P0)】表示，系統(tǒng)總補(bǔ)償，即總阻塞成本為Σipoi*(Pci-P0)，這里的下標(biāo)i表示第i個(gè)市場(chǎng)主體。

【15】發(fā)電總成本=報(bào)價(jià)*約束出清量

CG=p0*Pc

【16】發(fā)電利潤(rùn)=發(fā)電總收入-發(fā)電總成本

πG=RΣ-CG

【17】用戶總費(fèi)用=無(wú)約束出清費(fèi)用+分?jǐn)偟淖枞杀?/p>

CΣ=C0+Cconj

【18】無(wú)約束出清費(fèi)用=無(wú)約束出清價(jià)*無(wú)約束出清量(負(fù)荷)

C0=p0*P0

【19】分?jǐn)偟淖枞杀?總阻塞成本*分?jǐn)傉急?/p>

Cconj=RΣcom*k

這里總阻塞成本即為所有發(fā)電的約束出清補(bǔ)償之和，即RΣcom。分?jǐn)傉急萲指某個(gè)市場(chǎng)成員分?jǐn)偟淖枞伎傋枞杀镜谋壤@里取為負(fù)荷占比，即：分?jǐn)偙壤?負(fù)荷占總負(fù)荷的比例。

2、出清及結(jié)算結(jié)果

表3為模式1場(chǎng)景3、場(chǎng)景4下的出清和結(jié)算結(jié)果。

表3場(chǎng)景3、4下的發(fā)電福利分析

3、結(jié)算分析

從表2看到，發(fā)電G1和G2在系統(tǒng)發(fā)生阻塞以后，發(fā)電計(jì)劃發(fā)生了變化，G1多發(fā)，G2少發(fā)，但其總利潤(rùn)均未發(fā)生變化。也就是說(shuō)，電網(wǎng)阻塞的情況對(duì)電廠的利潤(rùn)沒(méi)有影響。發(fā)電利潤(rùn)沒(méi)有變化的原因是系統(tǒng)對(duì)其上調(diào)、下調(diào)出力進(jìn)行了補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t就是：對(duì)市場(chǎng)成員因?yàn)樽枞斐傻睦麧?rùn)的減少進(jìn)行補(bǔ)償。

補(bǔ)償?shù)某杀救绻扇w負(fù)荷分?jǐn)偅瑒t負(fù)荷的購(gòu)電成本會(huì)增加。

二、模式2下的市場(chǎng)出清及結(jié)算結(jié)果

1、計(jì)算公式

模式2下的計(jì)算公式相對(duì)比較簡(jiǎn)單，發(fā)電和用戶可以用相同的公式。

【20】總費(fèi)用=能量市場(chǎng)費(fèi)用+輸電權(quán)收入

【21】能量市場(chǎng)費(fèi)用=節(jié)點(diǎn)電價(jià)*節(jié)點(diǎn)出清量

【22】輸電權(quán)收入=輸電權(quán)價(jià)格*輸電權(quán)數(shù)量

【23】輸電權(quán)價(jià)格=末端節(jié)點(diǎn)價(jià)格-首端節(jié)點(diǎn)價(jià)格

以上公式對(duì)發(fā)電、負(fù)荷均適用。定義流入系統(tǒng)為正。則對(duì)發(fā)電來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)出清量為正，能量市場(chǎng)收入為正。對(duì)負(fù)荷來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)出清量為負(fù)，能量市場(chǎng)為負(fù)。

模式2的各個(gè)子模式的區(qū)別主要在于輸電權(quán)的分配方式不一樣。

2、不考慮輸電權(quán)下的結(jié)果

1)模式2下不考慮輸電權(quán)收益的出清和結(jié)算結(jié)果

表4模式2下的出清結(jié)果

2)不考慮輸電權(quán)情況下模式1和模式2結(jié)果對(duì)比

考慮到場(chǎng)景1和場(chǎng)景2實(shí)際上是場(chǎng)景3和場(chǎng)景4的無(wú)約束出清結(jié)果，為了方便和模式1的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)表2、表3、表4的內(nèi)容得到表5。

表5模式1和模式2(不考慮輸電權(quán))下的出清結(jié)果比較

3)結(jié)果分析

分析表5的結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：

(1)不同阻塞管理模式下，對(duì)同一種系統(tǒng)場(chǎng)景，調(diào)度方案(G1和G2的出力)都一樣，發(fā)電成本也都一樣(見(jiàn)第27-29，36-38行)。也就是說(shuō)，不同的阻塞管理方式下，可能造成的市場(chǎng)主體的利益分配一樣，但社會(huì)總福利是一樣的，都是使得社會(huì)福利最大化，在不考慮負(fù)荷用電效益的差別的情況下就是發(fā)電成本最小。

(2)系統(tǒng)場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò)約束、發(fā)電約束的不同都造成發(fā)電成本的變化(見(jiàn)第47-49行，即系統(tǒng)的阻塞成本)，進(jìn)而造成發(fā)電收益(見(jiàn)第50-52行)、發(fā)電利潤(rùn)(見(jiàn)第53-55行)、負(fù)荷費(fèi)用(見(jiàn)第56-58行)的變化。具體發(fā)電成本變化與發(fā)電收益、負(fù)荷費(fèi)用變化之間的差別與阻塞管理模式有關(guān)。可以認(rèn)為這個(gè)差別反映了相應(yīng)資源的缺稀租金：給予具有缺稀的資源的市場(chǎng)參與者超額利潤(rùn)。(注：經(jīng)濟(jì)學(xué)中討論的成本一般指機(jī)會(huì)成本，包含了社會(huì)平均的、合理的利潤(rùn)。因此，如果計(jì)算出來(lái)企業(yè)的利潤(rùn)為零，代表其獲得了正常的利潤(rùn)。如果計(jì)算的結(jié)果企業(yè)的利潤(rùn)大于零，代表其獲得了超額利潤(rùn)，可以用來(lái)擴(kuò)大再生產(chǎn)。)

(3)發(fā)電利潤(rùn)的分析(見(jiàn)第21-23，40-42，52-55行)。針對(duì)場(chǎng)景4的情況，在不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的情況下出清(即場(chǎng)景2的結(jié)果)，G1即可獲得超額利潤(rùn)(25000元)。這是由于這時(shí)候?qū)ο到y(tǒng)來(lái)說(shuō)G1的資源是缺稀的，市場(chǎng)希望給出一種經(jīng)濟(jì)信號(hào)激勵(lì)G1類(lèi)型電源的投資。考慮網(wǎng)絡(luò)約束以后，模式1下G1仍然獲得了相同的超額利潤(rùn)(25000元)，也就是說(shuō)，模式1下發(fā)電企業(yè)的利潤(rùn)不受阻塞的影響。模式2下，考慮網(wǎng)絡(luò)阻塞后，由于網(wǎng)絡(luò)阻塞更為嚴(yán)重，市場(chǎng)出清中起作用的約束變?yōu)榱司€路AB的傳輸限制，發(fā)電機(jī)G1的出力約束變?yōu)椴黄鹱饔眉s束，因此G1的報(bào)價(jià)不影響市場(chǎng)出清價(jià)，G1的利潤(rùn)減少，變?yōu)榱恪Ｒ簿褪钦f(shuō)，在模式2的定價(jià)機(jī)制下，可能造成某些發(fā)電的利潤(rùn)在一些情況下反而減小的情況。

(4)模式2下對(duì)場(chǎng)景3、場(chǎng)景4，都產(chǎn)生了6000元的阻塞盈余(見(jiàn)第46行)，這反映了AB之間的線路資源的缺稀價(jià)值。阻塞盈余如何分配是不同市場(chǎng)模式的一個(gè)主要的差別的地方。一般來(lái)說(shuō)，如果線路由商業(yè)機(jī)構(gòu)投資，可以將相關(guān)盈余分配給相關(guān)的商業(yè)投資機(jī)構(gòu)，如果由受管制的電網(wǎng)企業(yè)投資，一般將阻塞盈余分配給電網(wǎng)成本的支付者，即電網(wǎng)的用戶。阻塞盈余的分配可以通過(guò)不同的方式實(shí)現(xiàn)，包括輸電權(quán)、輸電權(quán)收益權(quán)、等比例分配等。下一節(jié)對(duì)一些典型的輸電權(quán)分配方式進(jìn)行介紹。

(5)從負(fù)荷的費(fèi)用來(lái)看。模式1下，負(fù)荷增加的電費(fèi)支出為系統(tǒng)為解決阻塞問(wèn)題讓某些機(jī)組上調(diào)、下調(diào)導(dǎo)致的成本。由于阻塞，一般需要讓高成本(報(bào)價(jià))的機(jī)組上調(diào)，而讓低成本(報(bào)價(jià))的機(jī)組下調(diào)，并成對(duì)出現(xiàn)。上調(diào)機(jī)組和下調(diào)機(jī)組報(bào)價(jià)之間的差，就是阻塞的單位成本。本例中，阻塞的單位成本為100￥(=300-200)，阻塞造成的調(diào)節(jié)出力在場(chǎng)景1和3下是40MW，在2和4下是20MW，因此阻塞成本分別為4000元和2000元。

(6)模式2下，由于負(fù)荷按照所在節(jié)點(diǎn)的價(jià)格結(jié)算，當(dāng)發(fā)生阻塞時(shí)，受限地區(qū)(節(jié)點(diǎn)B的L2)的負(fù)荷的費(fèi)用會(huì)大大增加(即使只有1單位的電是從較貴的機(jī)組發(fā)出的，所有的用電負(fù)荷都要按照較貴機(jī)組確定的價(jià)格結(jié)算)。本例的場(chǎng)景3下，負(fù)荷L2的購(gòu)電成本從20000元升高為30000元。也就是說(shuō)，阻塞造成的負(fù)荷費(fèi)用的增加(1000元)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際的阻塞成本(4000元)。

(7)場(chǎng)景4模式2下，發(fā)生阻塞后，由于發(fā)電G1的最大出力約束不再是起作用約束，A地區(qū)的電價(jià)降低，負(fù)荷的電費(fèi)支出反而大大降低(從無(wú)約束出清的51000元變?yōu)?4000元)。

(8)結(jié)合場(chǎng)景2和場(chǎng)景4，對(duì)A區(qū)的負(fù)荷來(lái)說(shuō)，如果采用模式1，即使本地發(fā)電機(jī)的容量(270)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本地負(fù)荷(170)，當(dāng)A區(qū)與外面有聯(lián)絡(luò)時(shí)，A區(qū)的無(wú)約束出清電價(jià)反而比有約束更高。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)約束會(huì)降低A區(qū)的電價(jià)。實(shí)際上，可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)約束起到了國(guó)際貿(mào)易中進(jìn)出口限制、關(guān)稅的類(lèi)似的作用。網(wǎng)絡(luò)約束的存在使得本地的便宜的資源(A區(qū))不能大量外送，在一定程度上限制了價(jià)格的升高，保護(hù)了本地的消費(fèi)者。

3、輸電權(quán)分配方案

1)輸電權(quán)簡(jiǎn)介

輸電權(quán)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是輸電的權(quán)利，一種財(cái)產(chǎn)權(quán)。一般的財(cái)產(chǎn)權(quán)包括三個(gè)方面的權(quán)利：使用權(quán)、排他權(quán)和收益權(quán)。電力市場(chǎng)中，輸電權(quán)一般不具有排他權(quán)。根據(jù)其是否有使用權(quán)，分為物理輸電權(quán)和金融輸電權(quán)。物理輸電權(quán)具有使用權(quán)和收益權(quán)，金融輸電權(quán)僅具有收益權(quán)。另外，輸電權(quán)又可以分為點(diǎn)到點(diǎn)輸電權(quán)和基于關(guān)鍵支路(flowgate)的輸電權(quán)。

輸電權(quán)機(jī)制是和節(jié)點(diǎn)定價(jià)機(jī)制(模式2)配套的一種處理阻塞造成的一些問(wèn)題的機(jī)制。主要解決以下問(wèn)題。

(1)阻塞盈余的分配問(wèn)題。從表4和表5看到，模式2下，用戶的總電費(fèi)大于電廠的總收益，差額部分(6000元)即為阻塞盈余。需要將該部分阻塞盈余分配。

(2)受阻塞影響市場(chǎng)成員的補(bǔ)償問(wèn)題。從前面的分析看到，由于阻塞，一些用戶在一些情況下的購(gòu)電成本會(huì)發(fā)生變化。比如在前一節(jié)的第(5)條中分析的，模式2場(chǎng)景3下，L2的購(gòu)電成本增加。由于阻塞引起的市場(chǎng)成員成本、收益、利潤(rùn)等的變化，是否應(yīng)該由市場(chǎng)成員自己承擔(dān)，是否應(yīng)該補(bǔ)償?如果認(rèn)為需要補(bǔ)償，可以通過(guò)給相應(yīng)的市場(chǎng)成員分配一定的輸電權(quán)(對(duì)金融輸電權(quán)就是輸電權(quán)收益權(quán))來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

2)輸電權(quán)分配方案

本文中討論的四種子模式下的輸電權(quán)分配方案如表6所示。為了方便比較，將上面分析的不進(jìn)行輸電權(quán)分配的方案稱為模式2-1-0。

模式2-1-0：不進(jìn)行輸電權(quán)分配。

模式2-1-1：輸電權(quán)分配給L2，分配的輸電權(quán)數(shù)量正好等于實(shí)際潮流PAB。

模式2-1-2：輸電權(quán)分配給L2，分配的輸電權(quán)數(shù)量為負(fù)荷需求PL2。

模式2-1-3：輸電權(quán)按比例分配給L1和L2，分配的總輸電權(quán)數(shù)量為PAB。

模式2-1-4：輸電權(quán)按比例分配給L1和L2，分配的總輸電權(quán)數(shù)量等于PL2。

表4模式2下的輸電權(quán)分配方案

4、輸電權(quán)收益

模式2四種子模式下的輸電權(quán)收益如表5所示。

表5模式2下的輸電權(quán)收益

5、模式2的總體結(jié)算結(jié)果

模式2四種子模式下的各市場(chǎng)主體的總體的結(jié)算結(jié)果如表6所示。由于場(chǎng)景3和4下各種市場(chǎng)模式下的結(jié)算結(jié)果都相同，在表格里將這兩種場(chǎng)景的結(jié)果合并一起展示。場(chǎng)景1和場(chǎng)景2下，由于阻塞價(jià)格為零，輸電權(quán)收益為零，各種子模式下結(jié)果也均相同。由于各種模式中均沒(méi)有分配輸電權(quán)給發(fā)電，所以發(fā)電各種模式下的結(jié)果相同。

表6模式2下的總結(jié)算

可以看到，節(jié)點(diǎn)定價(jià)體系(模式2)下，當(dāng)發(fā)生阻塞時(shí)，發(fā)電和負(fù)荷均按節(jié)點(diǎn)電價(jià)結(jié)算，會(huì)產(chǎn)生阻塞盈余。如果事前分配了輸電權(quán)，可以將阻塞盈余分配給相應(yīng)的市場(chǎng)參與者。

如果分配給市場(chǎng)成員的輸電權(quán)數(shù)量大于實(shí)際的潮流(模式2-1-2和模式2-1-4)，則會(huì)產(chǎn)生阻塞盈余的缺額(-4000)：阻塞盈余(6000元)小于需要付給輸電權(quán)所有者的阻塞收益(10000元)。如果需要保證阻塞管理方面資金的平衡，可以在事后結(jié)算時(shí)采用等比例調(diào)整具有輸電權(quán)的市場(chǎng)成員的輸電權(quán)收益的方法(相當(dāng)于減少了分配給市場(chǎng)成員的輸電權(quán)，使其正好等于線路的實(shí)際潮流)。

模式2-1-1和2-1-3的區(qū)別主要是輸電權(quán)分配的方式不一樣，模式2-1-1下將阻塞線路的輸電權(quán)分配給了受到阻塞約束外電無(wú)法送入地區(qū)(B地區(qū))的負(fù)荷，模式2-1-3下則將阻塞線路的輸電權(quán)按郵票法分配給所有節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。

在模式2-2-2下，各負(fù)荷(L1和L2)的總費(fèi)用均與無(wú)約束出清(場(chǎng)景1)相同。也就是說(shuō)，負(fù)荷的費(fèi)用完全不受阻塞的影響，阻塞的風(fēng)險(xiǎn)完全規(guī)避。但是，由于付給負(fù)荷的輸電權(quán)收益(10000元)大于能量市場(chǎng)獲得的阻塞盈余(6000元)，阻塞管理的費(fèi)用收支不平衡，產(chǎn)生了缺額。

模式2-2-1下，受阻塞影響的負(fù)荷(L2)由于阻塞增加的成本(4000元)相比沒(méi)有輸電權(quán)分配情況下(10000元)降低(降低了6000元)，但沒(méi)有完全消除(仍有4000元成本)。這種模式下阻塞管理的相關(guān)費(fèi)用可以收支平衡。

模式2-2-3和2-2-4下，未受阻塞影響的負(fù)荷(L1)由于分配到了部分輸電權(quán)，獲得了一部分輸電權(quán)收益，總的購(gòu)電成本相比沒(méi)有阻塞前更低。2-2-3及2-2-4的區(qū)別與2-2-1和2-2-3的區(qū)別類(lèi)似，主要區(qū)別在于是否能保持阻塞管理費(fèi)用的收支平衡。

三、能量市場(chǎng)定價(jià)方式的選擇及與輸電定價(jià)的關(guān)系

從上面的分析看到，能量市場(chǎng)考慮阻塞的不同處理方法，有很多種定價(jià)方法。不同的定價(jià)方法下，各市場(chǎng)成員的成本、收益、利潤(rùn)等都會(huì)有一定的不同。以上介紹的各種方式，都可以在一些實(shí)際電力市場(chǎng)中找到應(yīng)用(或一些變形)。實(shí)際電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)中，如何進(jìn)行選擇呢?

不同的能量市場(chǎng)定價(jià)方法，或者說(shuō)阻塞管理方法的區(qū)別，本質(zhì)上反映了對(duì)輸電服務(wù)的責(zé)任、權(quán)利的理解的不同。

1、模式1(事后阻塞管理，統(tǒng)一定價(jià))

模式1下，首先無(wú)約束出清計(jì)算得到出清價(jià)、出清量，即初步的結(jié)算結(jié)果。然后考慮網(wǎng)絡(luò)約束重新出清，對(duì)因阻塞引起的發(fā)電出力調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償，保證其利潤(rùn)不受變化。因阻塞造成的發(fā)電成本的增加按郵票法分?jǐn)偨o不同位置的負(fù)荷，不同位置的負(fù)荷承擔(dān)的電價(jià)也相同。這種方式實(shí)際上隱含了這樣的邏輯：處于不同電網(wǎng)位置的發(fā)電企業(yè)和用戶都有平等的使用電網(wǎng)的權(quán)利。或者說(shuō)，電網(wǎng)有責(zé)任、有義務(wù)保證所有位置的發(fā)電、用戶的電力交易的需求，如果由于網(wǎng)絡(luò)約束的原因造成了其交易電量的變化，電網(wǎng)有責(zé)任進(jìn)行補(bǔ)償。

有人會(huì)問(wèn)，處于不同位置的發(fā)電或負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的影響是不一樣的，造成的電網(wǎng)的成本也是不一樣的：遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的發(fā)電的電網(wǎng)成本更高，憑什么與在負(fù)荷中心的發(fā)電有同等的使用電網(wǎng)的權(quán)利?

這主要與相關(guān)的輸電定價(jià)機(jī)制有關(guān)。比如，英國(guó)采用的是模式1的阻塞管理方式，這與英國(guó)的輸電定價(jià)方法是對(duì)應(yīng)的。英國(guó)的發(fā)電和負(fù)荷都需要支付輸電費(fèi)用，輸電費(fèi)用按一種與位置相關(guān)的定價(jià)方式收取，簡(jiǎn)單的說(shuō)：遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的發(fā)電和遠(yuǎn)離電源中心的負(fù)荷需要支付較高的輸電費(fèi)，而靠近負(fù)荷的發(fā)電和靠近發(fā)電的負(fù)荷的輸電費(fèi)相對(duì)較低。

這樣，就可以理解模式1的邏輯了：電網(wǎng)的用戶(發(fā)電和負(fù)荷)都已經(jīng)按其所在位置支付了輸電費(fèi)，傳輸成本高的，已經(jīng)繳納了較高的輸電費(fèi)，這樣，不管在什么位置的發(fā)電或負(fù)荷，都有平等的在英國(guó)電網(wǎng)范圍進(jìn)行電力交易的權(quán)利。對(duì)由于網(wǎng)絡(luò)阻塞造成的發(fā)電出力的調(diào)整(限上和限下)，按照機(jī)會(huì)成本的原理進(jìn)行補(bǔ)償。

2、模式2(事前阻塞管理，節(jié)點(diǎn)定價(jià))

模式2下，不需要進(jìn)行一次無(wú)約束出清，直接進(jìn)行考慮網(wǎng)絡(luò)約束的出清，發(fā)電和負(fù)荷都按照所在節(jié)點(diǎn)的電價(jià)進(jìn)行結(jié)算。這種方式下，如果發(fā)生阻塞，則導(dǎo)致不同位置的電價(jià)不同，從而產(chǎn)生阻塞盈余。需要進(jìn)一步定義阻塞盈余的分配方法。

阻塞盈余的分配方法實(shí)際上也與輸電服務(wù)定價(jià)方法有關(guān)。

1)如果阻塞線路是商業(yè)的投資機(jī)構(gòu)投資的，一般允許將阻塞盈余分給相應(yīng)的線路投資機(jī)構(gòu)。在歐洲有許多這樣的案例。特別是一些直流線路，可以控制線路上的功率。商業(yè)投資機(jī)構(gòu)從線路兩端的價(jià)格差獲得收益。并可以根據(jù)需要調(diào)整線路的功率。但是，很多研究結(jié)果和實(shí)際案例表明，這種方法常常導(dǎo)致線路的投資機(jī)構(gòu)不能獲得足夠的收益補(bǔ)償其成本。而且本身這種機(jī)制存在一些不合常理的問(wèn)題：輸電容量越大，線路兩端的價(jià)差越低，導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的阻塞盈余可能反而減少。極端情況下，當(dāng)輸電容量大到不發(fā)生阻塞以后，阻塞盈余變?yōu)榱恪＿@個(gè)問(wèn)題的主要原因是：阻塞盈余反映的是線路在現(xiàn)有容量基礎(chǔ)上增加容量造成的社會(huì)福利的增加(發(fā)電成本的降低)，并不能反映線路整體對(duì)系統(tǒng)總的福利的貢獻(xiàn)。可以用這個(gè)信息進(jìn)行發(fā)電投資和輸電投資的選擇，但無(wú)法保證輸電成本的回收。已經(jīng)有一些學(xué)者研究了一些其他的方法，比如商業(yè)線路投資機(jī)構(gòu)的收益包括一部分固定收益和阻塞收益等。

2)如果阻塞線路是由受管制的、壟斷的電網(wǎng)公司投資的，阻塞收益可以用來(lái)分配給電網(wǎng)的使用者，或者用來(lái)降低輸電準(zhǔn)許收入。

(1)分配給電網(wǎng)的使用者。對(duì)于電網(wǎng)的長(zhǎng)期用戶，已經(jīng)簽訂了輸電服務(wù)合同，繳納了輸電費(fèi)，因此也就有了在電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行電力交易的權(quán)利。從上面的分析看到，阻塞可能造成一些負(fù)荷購(gòu)電成本的增加(場(chǎng)景3下的負(fù)荷L2，增加了10000元，具體見(jiàn)表5的第58行)。因此，需要對(duì)其進(jìn)行一定的補(bǔ)償。具體應(yīng)該補(bǔ)償多少呢?

①分配的總的輸電權(quán)容量。模式2-1-1和2-1-3中，分配給用戶的總的輸電權(quán)數(shù)量為60W，與線路AB的實(shí)際潮流正好相等。這樣，能量市場(chǎng)的阻塞盈余正好等于需要支付給輸電權(quán)所有者的費(fèi)用，阻塞管理的資金收支平衡。大多數(shù)市場(chǎng)是采用的這種方式。但是輸電權(quán)一般在較早的時(shí)間比如一年前就需要分配，只能根據(jù)對(duì)線路未來(lái)實(shí)際潮流的預(yù)測(cè)來(lái)進(jìn)行分配。如果預(yù)測(cè)的多了(比如本例中，預(yù)測(cè)A、B區(qū)之間可以有100MW的輸電容量，從而分配了100MW的輸電權(quán))，就會(huì)造成阻塞管理資金的虧空(虧損4000元)。實(shí)際中，可以通過(guò)調(diào)整支付給輸電權(quán)所有者的價(jià)格來(lái)解決：本例中，每MW輸電權(quán)的價(jià)格從100元降為60元。美國(guó)電力市場(chǎng)中輸電權(quán)拍賣(mài)收益權(quán)(Auction Revenue Rights，ARRs))概念的提出一定程度上就是為了解決這個(gè)問(wèn)題。

②分配的對(duì)象。一般將輸電權(quán)分配給電網(wǎng)的使用者。理論上，發(fā)電和用戶都是電網(wǎng)的用戶。但是，有些市場(chǎng)中(如美國(guó)電力市場(chǎng))僅由用戶支付輸電費(fèi)，因此輸電權(quán)僅分配給用戶。這又存在兩種策略。

1)根據(jù)其在電網(wǎng)中所在的位置，可能的受阻塞影響的程度分配。也就是說(shuō)，將輸電權(quán)分配給受阻塞影響的用戶。比如本文中的模式2-1-1和2-1-2。

2)不考慮負(fù)荷在電網(wǎng)中的位置，將輸電權(quán)平等的按郵票法分配給所有的用戶。

實(shí)際市場(chǎng)中應(yīng)該選擇上面兩種思路中的哪一種，應(yīng)該取決于不同位置的輸電用戶繳納的輸電費(fèi)是否相同。如果繳納的輸電費(fèi)相同，就應(yīng)該按第二種方法，平等的獲得輸電權(quán)。反之，如果不同位置的用戶繳納的輸電權(quán)不同，則應(yīng)該根據(jù)其所在位置的不同獲得不同的輸電權(quán)。

(2)阻塞盈余給電網(wǎng)用于減少輸電準(zhǔn)許收入。這種方式下，不明確定義輸電權(quán)，將阻塞盈余給電網(wǎng)公司，并用于減少當(dāng)期或下一期的電網(wǎng)的準(zhǔn)許收入。這種方式下，實(shí)際上和將輸電權(quán)按郵票法分配給用戶的方法的思路是一致的。但實(shí)際結(jié)果受到輸電定價(jià)機(jī)制的影響。如果輸電定價(jià)是單一的電量收費(fèi)，而輸電權(quán)也是按個(gè)負(fù)荷相應(yīng)交易時(shí)段的用電量分配，則這兩種方法的結(jié)果將完全一致。實(shí)際中，國(guó)際上大多數(shù)電力市場(chǎng)的輸電服務(wù)是基于峰荷的收費(fèi)，因此兩種方法的結(jié)算結(jié)果會(huì)有所不同。

總結(jié)

本文首先系統(tǒng)的對(duì)兩大類(lèi)(模式1和模式2)和五小種不同的阻塞管理模式下能量市場(chǎng)各市場(chǎng)成員的的結(jié)算結(jié)果進(jìn)行了分析。然后，分析了與輸電定價(jià)之間的關(guān)系。從分析的結(jié)果看，能量市場(chǎng)應(yīng)該選擇哪種阻塞管理機(jī)制，阻塞成本或輸電權(quán)如何分?jǐn)偅饕獞?yīng)該考慮輸電服務(wù)的定義以及責(zé)任和義務(wù)的規(guī)定。后續(xù)文章再對(duì)英國(guó)、美國(guó)等典型市場(chǎng)的能量市場(chǎng)定價(jià)、輸電定價(jià)機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

作者：荊朝霞,華南理工大學(xué),教授/博士生導(dǎo)師