3.3国外电力市场时间结构模式设计的原理分析
3.3.1时间结构模式影响因素分析
整体上看,全球范围的电力工业市场化改革中,关于市场时间结构方面的设计,大部分国家在其时间结构的设计中虽然对年度市场、月度市场、日前市场和实时市场的比例安排不同。但均采用了 “年度+月度+日前+实时”有机结合的市场结构模式,故可以认为该模式是一种普遍的电力市场时间结构模式。年度和月度合约市场,日前市场,实时市场这三种模式的选择并不是互斥的,它们在电力系统交易中发挥着各自不同的作用,在同一个区域的电力市场中可以而且需要同时存在几种不同的时间结构模式。时间结构模式的影响因素主要有:
(1)电力行业自身的特点
电力传输的瞬时性以及发、输、配、售实时平衡的特点决定电力交易需要多种时间交易模式并存。合约交易能够从长期规避市场发电容量和丰枯季节引起的供需矛盾;日前交易提供了电量和电价的竞争性交易平台,活跃了电力市场机制;实时市场主要用来平衡电力供需,在保障电力可靠性和稳定性的基础上实现发、输、配、售的实时平衡,有效的实时市场竞争可以进一步提高市场的经济运行,减少购电方的购电成本。
(2)电力市场实现竞争性的要求
从计划电量模式向合约电量模式过渡符合电力市场改革从垄断到竞争的要求。计划电量模式只考虑了发电侧,忽视了电力工业发、输、配、售的协同运作。合约交易的引入考虑了购售双方的供给与需求,通过协调机制达到长期供需平衡,同时也是综合资源规划的一个重要方面。
(3)技术支持和运作机制
日前市场和实时市场具有较强的竞争性,竞争性市场的引入离不幵完善的技术支持系统和市场运作机制。从技术角度上,日前市场需要基于前一日的预测负荷、机组报价曲线、联络线计划、检修计划、电网线路状况以及机组可用性做出最优决策,因此对次日负荷预测、竞价机制和结算方式有较高要求。由于实时市场的即时性,实时市场需要成熟的市场机制避免过强的市场力导致过高的平衡电价。更为重要的,实时市场要建立在系统安全可靠的前提之下,对数据采集技术、通信技术、平衡技术支持系统具有很高的要求。在考虑建立日前市场和实时市场时,需要合理评估当前的技术因素。
3.3.2年度、月度合约市场结构模式
3.3.2.1结构模式与模式特点
1、结构模式
(1)年度市场
通过签订长期的电力合约,电力交易年度市场得以形成并实现。在年度市场中,交易不仅局限于年度交易,月度交易也可以在年度市场开展。市场运行部门将电量的预测分为三部分:基数电量、竞价电量、预留电量。市场参与者根据市场运行部门发布的电力需求、基数电量、竞价、及月度、年度相关数据在规定的时间,通过统一的方式向市场运行部门进行提报。市场运行部门根据各参与者提报的申请及负荷预测情况,按照资源最优、效率最高的原则确定年度合约。
(2)月度市场
没有中长期合约,月度市场难以实现。月度市场的合约以日为交易单位。市场运行部门根据每月的电力负荷情况预测月度电力需求合约,将月度合约预报分为:基数电量的分月电量、竞价电量的分月电量、月度竞价电量和月度预留电量。
在统一的市场平台上,运行监管部门向电力市场的参与者发布信息。向各市场参与者发布以下信息:基数电量、竞价电量、预留电量、月度预留电量。市场参与者参照市场运行部门发布信息,在规定的时间内通过统一的方式向市场运行部门进行数据提报。市场运行部门根据市场参与者申报的数据及负荷预测结果,按照资源最优、效率最高的原则确定年度合约。
2、模式特点
合约市场中的年度和月度中长期合约交易的主要功能是将不能大量存储的电能以一种虚拟的方式存储起来,提供一种事前保护手段。年度市场和月度市场的中长期合约交易为各市场参与者提供公平的选择机会,有利于市场信息的有效交流,起到了防范价格和交易风险的作用。不仅降低发电企业的现货电量,减少了市场中的份额,自然就使发电企业操纵市场的能力大大衰减,维护市场的竞争环境,制约价格,维护市场稳定。
3、适用性分析
年度和月度合约市场的能够有效的规避短期交易的,确保电力市场的交易风险最小化。年度和月度合约市场在电力市场建设中具有普遍的适用性,各国的电力市场化改革中都十分重视年度和月度合约市场的建设。英国的年度、月度合约占到了其交易量的90%以上6,美国PJM电力市场的年度、月度合约交易占总交易量的80%左右。我国电力市场建设过程中集中竞价机制的不完善也要求建立能够减少市场风险的年度和月度合约市场。
3.3.2.2英国与巴西的年度、月度合约市场设计
1、英国年度、月度合约市场
(1)选择该模式的背景
20世纪90年代英国进行电力私有化改革,建立了电力库(POOL),在POOL模式交易机制下,系统价格确定复杂,供需矛盾引起电价上涨。‘POOL模式的构思是所有交易在电力库中进行。但是,随着电力库模式的运行,发电企业竞价和系统边际价格的确定变得复杂,同时供需矛盾的紧张引起了价格的上涨。
POOL模式下,售电价格基本管制,供电企业须承担由于批发电价波动所带来的巨大风险。尽管供电企业的售电电价相对稳定,但购电价受市场的波动起伏变化。面临这种问题的还有发电企业。POOL模式中,供电企业相对于发电企业面临的风险更大。但是,当批发价格太高时,除非巳与用户签订了允许断电合同,供电企业一般不能给用户断电以较小负荷。
1999年英国颁布新的电力交易规则NETA并于2001年3月27日正式实施。
NETA模式的设计以双边合约和多个市场代替电力库(POOL),简化了电力库的电价计算体系,同时有较大的自主性,合约双方通过共同商定价格稳定电力市场的电价水平。该模式将双边交易、售电侧均纳入市场中,从而有效的减少了供电企业的市场风险。
在市场改革推进过程中,苏格兰地区的电力工业滞后阻碍了英国电力市场改革全面推行。为了尽快建成NETA.模式,英国建立一个统一的英国电力交易与电力输送制度(BETTA),并于2005年4月生效。
(2)改革过程
在早期,电力交易是强制性的,必须完全在电力库交易平台监管下进行。电力库交易实际上给发电商提供的是一个日前现货市场,日前市场在市场运行前一日运作,发电商在日前市场中向NGC报价,NGC根据报价确定系统边际价格和统一销售电价。
“英国发电侧交易模式为了克服原有电力库模型所存在的问题,2001开始施行新的交易制度(NETA模式)的核心是双边合同,而不是市场操作员统一管理的集中型市场,这在某种程度上增大了发电商的竞争压力和负荷侧对市场的响应。
NETA模式设计了合约、现货以及辅助服务三个电力市场。发电侧的市场交易几乎都是由购电、售电双方签订年度、月度中长期合约进行交易的。供求双方签订的双边合约,不同于原有的差价合约,这种合约不仅规定价格,而且规定交货量,即供电量。大部分电力交易在这个市场中进行。主要有长期市场,提前一年以上的交易在此进行;中期市场,一年以内的交易,NETA模式约有近百分之九十的交易为这种中长期的的交易。
1、巴西年度、月度合约市场
(1)选择该模式的背景
首先,巴西电力工业供应紧张,投资滞后。20世纪60年代以前,巴西的电力工业主要由外国资本控制。后来,这些企业全部被收购归国有。从60年代到90年代中期,巴西电力公司主要由国家控股。这个时期,电力行业实行的模式是将税率同物价指数挂钩,在加上联邦政府的拨款和外债的支持,因此电力供应快速增长。然而,在80年代初期,由于联邦和州政府的预算受到限制,这种模式开始出现疲软的现象。在接下来的10年,电力行业表现的诸多特征都显示着电力改革的必要性:现存水电站发电容量紧张、快速增长的经济对能量需求增加,亟待新的投资扩展发电容量,系统可靠性和维护也需要大量资金,但是政府却缺乏资金指引电力行业的发展。
其次,巴西水电比重高,受季节影响大,需要建立合约市场保证电力供应。
由于巴西水电比重很高,因此,发电侧市场受季节的影响因素较大。引入合约交易能够保证提供充足的供电能力,不会由于电力短缺引起价格上涨,特别需要建立管制性质的合同市场来保证市场价格的稳定性。
(2)改革过程
本世纪初,巴西遭遇了一次最严重的电力短缺,实行了 9个月电力配给制。
危机结束以后,巴西政府认真反思电力市场的模式,并于04年幵始电力改革,着手建立电力市场新模式。计划通过长期的交易合约来平衡电力供需,以此建立电力库。电力市场的交易以长期合约为主,短期合约作为资源补充、投机避险大量存在。市场的合约也分为两种,一种是管制合约,另一种则是自由合约。巴西电力市场主要以管制合约为主,目的是为了保障市场的稳定性。除了部分老电厂已经与配电公司签订了长期交易合同外,其他管制合同市场的参与者主要是成本较高的老电厂和成本较高的新电厂;全部配电公司均在市场中签订管制合约;受管制用户在市场上仅能够由当地的配电公司供电。在管制交易市场中,配电公司企业所有电力需求均应从电力市场中购买,发电企业通过招投标中标的标的电价、中标电量出售给市场,市场根据购得电量的加权平均电价再将电力销售给配电企业。终端用户按照政府制定的价格从配电公司处购买。
自由合同市场是为拥有直接购电权的用户建立的市场,自由用户可以和发电商直接协商电力买卖合同。新老电厂均可以参与自由合同市场。自由合同中的买卖电量需要在电力市场注册。
3、经验分析
中长期合约应是电力市场改革初期最先引入和最主要的交易方式。在电力市场发展阶段和成熟阶段,中长期合约仍应是最主要的交易方式。从实践经验看,电力市场的发展、合同交易份额扩大,越来越多的交易在NETA模式下开展。而在被许多人认为是成功典型的PJM电力市场中,远期合约交易也占总交易量的80%左右。
我国电力市场目前也存在大量的合约交易,但是,大部分合约交易的合同电量和电价通过指定方式形成,并不能体现市场交易双方的意愿,这是计划经济时期遗留的产物,严重影响了市场交易的高效性和公平性。而国外市场合约交易基本以协商形式为主。例如,英国购售电双方的交易合约是自由商定,交易形式和活动也不受任何形式的管制。因此,我国应逐步打破目前合约交易的指定形式,引入合约交易的市场机制,才能真正解决电力市场建设中出现的种种问题。
3.3.3日前市场结构模式
3.3.3.1结构模式与模式特点
1、结构模式
曰前市场是按照交易日形成的市场。市场交易标的是参与者竞价形成的次日电力产品,一个交易日可以分为多个交易时段。日前交易市场中的关键点是在保证电网安全的条件下,平衡各方利益,制定最高效、最经济的电力交易计划和合理电价。日前交易竞价的关键点在于能否制定的交易计划(或预调度交易计划)。
通过市场参与者申报的短期负荷需求、电网最大输送容量、年度、且度交易计划,以及其他交易信息,按照市场交易规则,找出次日最优的发电计划、交易量、上网电价。日前交易模拟结构图如图3-1所示。
【1】
2、模式特点
日前市场是电力市场的重要组成部分。日前市场的电力交易是一个连续、实时供需平衡和价格决定的过程。日前市场上的电价是次日的预测交易电价,反映了市场上的具体供需情况。在电力系统的数据采集和通信手段不能满足实时市场的要求时可以采用日前市场。日前市场对于信息系统技术支持要求较高。所有的次日交易数据全部基于对前一日的负荷情况、机组竞报价、成交价以及电网检修、机组维护、天气状况、以及其他影响前日交易的数据汇总分析,最终找出最优决策。
3、适用性分析
纵观各国的电力市场改革,日前市场交易是不可或缺的一部分。日前市场起到了调整合约市场供需不平衡的作用。日前市场对次日负荷预测、竞价机制和结算方式的要求比较高。
3.3.3.2美国PJM日前市场
1、选择该模式的背景
由于州间电力系统的协调运作比较困难,人们自然想到运用公开招投标来实现市场运行。显然调度中心应当负责招投标活动的具体实施。这就是电力库市场的基本。PJM成立了全世界第四大集中调度的互联电网。电力联营体模式涵盖了合约、日前、实时市场。日前市场是其重要的组成部分。
2、改革过程
美国PJM日前市场使用计及安全约束的发电机组经济调度程序,计算第二天每小时节点边际电价(LMP)和机组发电出力。实时市场根据系统的实际运行条件,每5分钟计算LMP。
日前有功市场在运营日前一天十二点关闭,结果在下午四点公布。日前市场为市场参与者提供按日前市场价格买卖电能的平台,同时也允许传输用户按照特定的阻塞电价安排执行所签订的双边合同,阻塞电价按上网点和下网点的节点边际电价的差值计算。负荷服务企业LSE (Load Serving Entity)可以提交小时需求计划,包括价格敏感性报价,即在不同价格下的不同需求量。已经签订了容量协议的发电商必须在日前市场提交报价,即使自调度发电计划或因故障而不可用的情况下也不例外。其他发电商既可以选择日前市场报价,也可以通过实时市场报价。传输用户使用者可以向日前市场提交固定的或可调整的(超过一定阻塞价格就不执行的)双边合同计划,并明确一旦实时市场产生阻塞是愿意支付阻塞费用,还是希望削减计划执行。在日前市场中,在所有节点卖出或购入电能均按日前市场电价结算。
3、经验分析
美国PJM电力市场是运行比较成功的电力联营市场,其日前市场电价的计算方式、容量协议的签订和考虑阻塞的市场约束都值得深入探讨。因此。在我国省级电力市场的运营,可以借鉴美国PJM日前市场设计的成功经验。
3.3.4实时市场结构模式
3.3.4.1结构模式与模式特点
1、结构模式
实时交易市场是较为平衡稳定的电力市场。市场运行部门通过实时修正发电计划、发布调度指令,有效保障电力负荷供需平衡、维护电网系统安全稳定。
当电力系统平衡负荷与系统总负荷偏差在±30%,日前交易的运行方式无法满足电网运行,或者调整后电网仍出现负荷失衡,这是就应当实施实时交易。在电网安全稳定的前提下实时电量交易时可能会出现交易不经济,并在交易时充分考虑线损。实时市场结构如图3-2所示。
【2】
2、模式特点
实时市场短时间内开放,售电方的机组可以调整容量和相应报价。当电力调度中心有必要对电网系统进行预控或者事故处理时,可充分采纳售电方的信息,取最优的调节方案,及时调整交易。通过实时电量交易,电网有效消除系统中短期失衡或者电网阻塞,鼓励售电方参与电力调节,使在满足负荷需求的条件下,实现购电最小化。
3、适用性分析
实时交易是保证电力供需平衡的最重要的一种手段。由于实时市场的即时性,因而其对电力网络的约束条件要求比较高。发达的电力市场均已作了实时市场的设计。
3.3.4.2美国PJM实时市场
1、选择该模式的背景
美国PJM实时市场的建立与其合约市场、日前市场是同步进行的。作为平衡供需的关键环节,实时市场是为了解决系统的突发事故、网络阻塞、市场结算困难而设计的。
2、改革过程
美国PJM实时市场根据系统的实际运行条件,每五分钟计算一次长期边际价格(LMP)。釆用自愿性的中心调度控制,即提供指导性电价和调度指令,然后根据实际运行情况重新确定市场各点电价。负荷服务实体将任何超过他们的一曰前的供电计划中的需求支付实时节点边际电价,但在低于一日前市场的供电计划中的额度时,将因为需求减少而获得补偿(实时节点边际电价)。同样地,只要发电量超过一日前市场的供电计划中的额度,发电商就按实时节点边际电价付款。
输电业务的客户将为一日前市场的供电计划的变化支付阻塞收费(或接受阻塞盈余)。
3、经验分析
实时交易是保证电量平衡的重要手段,同时具有预警功能,要注重实时市场的建设。
实时市场的建设一方面关系到市场交易能否顺利进行,另一方面能够提供一个实时电价,为下一阶段的合约、日前和辅助服务市场提供参考。因而实时市场的建设具有较强的前后关联性。同时,实时市场上的电价水平具有较大的指导意义。电力市场的运行出现危机的第一反应就是实时市场电价的变化,因而实施市场可以作为一个预警市场。所以,各国的电力市场化建设过程中,都在强调实时平衡市场的建设。
