第三章電能交易市場1第三章電能交易市場1基本內容3.1簡介3.2電能商品的特殊性3.3集中式現貨市場存在的必要性3.4開放式電能市場3.5集中式電能市場3.6結算流程3.7推薦閱讀材料2基本內容3.1簡介3.2電能商品的特殊性3.3集中式現3.1簡介輸配電網絡對電力市場具有相當大的影響，為了簡化本章的分析，假設所有發電機與負荷均連在同一根母線上，或者是與一個沒有損耗的無窮大系統相連，有助于取得對電力市場的初步認識。在目前的技術水平下，電能還難以經濟地實現大規模貯存，電能的生產與消費幾乎可以說是同時發生的。在這種情況下，進行電能交易也就意味著總是需要在規定的時限內交付一定數量的電能。電力市場上各交易時段的電價往往不一樣，負荷需求的變化不會只發生在各時段的起始時點，為了保證系統的平衡，系統運行人員必須在各時段內經常調整發電出力水平。33.1簡介輸配電網絡對電力市場具有相當大的影響，為了簡化本3.2電能商品的特殊性建立電力市場的前提條件：電能可以像商品一樣交易。電能與其他商品差異：電能商品總是與物理電力系統緊密相連，而電力系統的傳送速度遠遠高于其他商品市場。(本質差異)在電力系統內部，供應與需求需時刻保持平衡。發電機生產的電能不能直接送到指定的用戶。

所有發電機發出的電力會在系統內匯合到一起，依照物理定律流到各個電力用戶。電能需求會表現出可預測的波動性。

電能的生產與消費是同時發生的，他們的成本和價格出現快速的周期性變化。43.2電能商品的特殊性建立電力市場的前提條件：電能可以像商3.3集中式現貨市場存在的必要性市場是一種幫助買賣雙方進行協商并達成交易的平臺。電力市場里存在的誤差和不可預測性故障有：

一組用戶的實際負荷需求不會恰好等于預測值發電機組經常會發生一些不可預測的故障還有一些其他因素，影響電能的準時交付為了保證電力系統的安全運行，必須消除這些差異。如果將發電與負荷之間的偏差看成是電力供需不平衡，并且通過開放式市場機制對之進行校正，那么必須能夠將市場每時每刻的狀態（發電投標、用電需求、價格）告知電能生產者與用戶。很難建立一個可傳輸如此多必需數據、記錄成千上萬筆相關交易信息的系統。53.3集中式現貨市場存在的必要性市場是一種幫助買賣雙方進行集中式現貨市場

大部分的電能可以通過分散的開放式市場進行交易，但該市場無法保證電力系統的可靠性。為了彌補開放式電能市場的不足，需要建立一個集中管理的現貨巿場，它可以解決在實際電能交割時的負荷與發電不平衡問題。集中式現貨市場可以調整比較靈活的發電商的出力，削減自愿減負荷的用戶的需求，從而實現發電與負荷的匹配。由于存在不可避免的技術問題，發電機組可能出現一些突發性或不可預見的事故，干擾系統的正常運行，集中式現貨市場必須能夠處理此類事情。6集中式現貨市場大部分的電能可以通過分散的開放式市場開放式電能市場雙邊交易主體：

購買者

銷售者

交易雙方可以自由簽訂雙邊合同，無須第三方參與、干擾或者推動。雙邊交易的三種形式：自定義長期合同場外交易電子交易7開放式電能市場雙邊交易主體：7雙邊交易

自定義長期合同(customizedlong-termcontract):此類合同非常靈活，供需雙方可以通過私下協商，達成同時滿足雙方需要及目標的條款。適用情況：涉及的交易電量很大（數百或數千兆瓦時以上），并且時間跨度比較長（幾個月到幾年），一般就可以采用這種交易方式。

場外交易(trading“over-the-counter”,OTC)：這類交易通常采用標準合同形式，主要應用于中、短期數量較小的電能交易。

適用情況：交易費用較少，在實際交割即將發生前的很短時間內，生產者與用戶想要對交易情況進行調整，可以使用此類合同。8雙邊交易自定義長期合同(customizedlo雙邊交易

電子交易(electronictrading)：在一個計算機化的市場環境里，售電方可以在市場上進行電力報價，而購電方則可以報出自己可接受的電價。

所有市場成員都可以看到每筆電能的數量與價格，但他們不知道各報價與投標具體對應于哪個參與者。如果程序發現有一投標的價格高于或等于此報價給出的價格，即自動達成一筆交易，成交數量與價格會向所有成員發布。沒有發現合適的投標，會在以下三種情形下清除：找到匹配的投標；報價撤銷；因為對應時段的市場關閉而造成流標。9雙邊交易電子交易(electronictradin雙邊交易三種交易形式的共性：每一筆交易的成交價格均由交易雙方獨立決定，也就是不存在“官方”價格。自定義長期合同的詳細條款通常視為私人信息；但對于場外交易，市場往往會提供一些獨立的信息咨詢服務，主要做法是收集與交易相關的價格與數量匯總信息，并在不暴露交易參與方身份的前提下發布它們。通過市場信息傳遞機制，以及電子交易市場上最后一筆交易的顯示信息，市場成員能夠更加清晰地了解市場的狀態與發展趨勢，市場效率會得到更大的提高。10雙邊交易三種交易形式的共性：每一筆交易的成交價格均由交易雙方雙邊交易_例題

蜀國電力公司會在蜀國電力市場上進行交易，該市場以雙邊交易為基礎的。

假設它擁有三臺發電機組，具體參數如表3-1所示。為了簡化分析，假設這些機組的邊際成本在整個運行范圍內恒定不變。由于存在比較大的啟動成本，蜀國電力公司會盡可能讓機組A始終保持與系統相連，同時讓機組B盡可能在白天多發電。假定機組C的啟動成本可以忽略不計。11雙邊交易_例題蜀國電力公司會在蜀國電力市場上進行交雙邊交易_例題

蜀國電力公司在6月11日14：00?15：00這一時段的合同交易情況，表3-2匯總了所有相關的雙邊合同。

表明蜀囯電力公司為了賺取一定的利潤，它利用遠期巿場上的價格波動回購了一部分已售出的電能。12雙邊交易_例題蜀國電力公司在6月11日14：00?雙邊交易_例題

在6月11曰中午時間，蜀國的值班交易員孫尚香必須決定，是否需要通過基于電子顯示屏的蜀國電力交易所調整交易安排。一方面，孫尚香知道蜀國電力公司已經簽訂了總量為570MW的合同，同時它在該時段的全部可用發電容量是750MW。另一方面，她還可以看到電力交易所的交易屏上顯示了如表3-3所示待交易的報價和投標。13雙邊交易_例題在6月11曰中午時間，蜀國的值班交易員雙邊交易_例題

基于她在該市場上的交易經驗，孫尚香確信售電報價不可能再上漲。由于機組B還擁有130MW的空余容量，孫尚香決定在竟爭對手沒有采取行動前，先贏得購電投標O1、O2與O3。由于這些投標的價格高于機組B的邊際成本，所以它們能帶來一定的利潤。在完成上述交易后，孫尚香需要將該小時內調整后的生產指令下達到發電廠。機組A需要按照額定功率(500MW)發電，機組B的出力水平是130MW，而機組C依然處于待命狀態。14雙邊交易_例題基于她在該市場上的交易經驗，孫尚香確雙邊交易_例題

在電力交易所即將停止14:00?15:00這一時段的交易之前，孫尚香接到B電廠運行人員打過來的電話。B電廠碰到了一些事先沒有預想到的機械故障，雖然在傍晚之前它都會繼續發電，但發電量最多只有80MW。孫尚香很快意識到這一故障會給蜀國電力公司帶來損失，而她可以選擇的解決方案有三種：什么都不做，任由蜀國電力少發50MW出力，這意味著它需要以現貨市場價格進行補償；啟動機組C，補足這一缺額；盡可能在電力交易所內購買一些替代電力。

由于后面現貨市場的價格變化令人非常難以捉摸，孫尚香對第一個方案的接受程度很有限。為此，她決定比較一下另外兩個方案，即能否在電力交易所上以低于C機組邊際成本的價格購得替代電能。15雙邊交易_例題在電力交易所即將停止14:00?15雙邊交易_例題

她已經是電力交易所內的最后一個交易者，此時前面一些報價已經消失，同時也出現了一些新的報價，如表3-4所示。孫尚香立即決定選擇報價B8、B6與B

3，因為它們能讓她補足該時段內的合同不平衡電能，并且支付的購買費用低于機組C的發電成本。總之，當該時段的交易結束時，蜀國電力公司總計應提供580MW的電能。需要提請注意，孫尚香是基于電能生產微增成本進行交易決策的。16雙邊交易_例題她已經是電力交易所內的最后一個交易電力庫電力庫建立的背景：在電力行業剛引入市場競爭機制的時候，雙邊交易曾被視為極大地偏離了電力系統的物理實際情況。既然電能在從發電機流向負荷時是混合在一起的，所以有人認為電能交易也需要通過集中方式進行，并且全部生產者與用戶都必須同時參與才行。目前一些正在運營的電力庫實際上是以電力聯營體為建立基礎的。17電力庫電力庫建立的背景：17電力庫的運營模式電力庫的運營模式：發電公司針對交易時段提供發電報價，標明它的供電數量與對應的價格需求。發電報價按照從低到高的順序排列，根據這一序列，可以得到一條表示價格與累計數量關系的函數曲線。該曲線就是市場上的供應曲線。采用同樣的作法，即要求用戶提交包含量價信息的投標，并按照價格從高到低的順序進行排列，可以得到市場上的需求曲線。由于電力需求彈性極低，這一步有時會被省略，然后直接以負荷預測值作為市場的電能需求。換句話說，需求曲線此時被假定為一根豎直線，其橫坐標就等于負荷預測值。18電力庫的運營模式電力庫的運營模式：18電力庫的運營模式(續)市場均衡點即為上面所“構造”的供應曲線與需求曲線的交點。所有價格低于或等于市場出清價的報價都會被接受，發電商需要按照他們的中標報價所對應的電能數量組織電力生產。同樣，所有價格高于或等于市場出清價的投標都會被接受，用戶可以依據他們的中標投標所對應的數量從系統中獲取電能。市場出清價代表新增單位兆瓦時電能的價格，稱為系統邊際價(systemmarginalprice，SMP）。不管他們提供的報價與投標是多少，發電商均以系統邊際價出售他們生產的全部電能，而用戶則需要支付系統邊際價購買所需的電量。19電力庫的運營模式(續)市場均衡點即為上面所“構造”的供應曲線電力報價按照系統邊際支付所有中標的發電顯得不合理。為什么不能僅按生產成本比較低的發電商的要價支付呢？主要原因：它會阻礙發電商按照自身的邊際生產成本進行報價。所有發電商會想盡辦法猜測最終的系統邊際價格，然后據此進行報價以獲得最大的收益。理想情況下，兩種機制對應的巿場系統邊際價不會存在任何差異。然而實際上，一些低成本的發電商有時可能會高估系統邊際價，從而給出過高的報價。20電力報價按照系統邊際支付所有中標的發電顯得不合理。為什么不能電力報價此時，該類發電機就被排除在發電計劃之外，而另外一些邊際生產成本更高的機組則補充進來，這就意味著市場的系統邊際價會在一定程度上高于它的真實值。高成本機組代替低成本機組發電是不經濟的，它沒有實現資源的最優利用。系統邊際價的不確定性也會給發電商帶來收人風險，為此他們可能會稍微提高報價以彌補這一損失。最終，按報價支付這一降低電價的措施反而會導致電價的上漲。21電力報價此時，該類發電機就被排除在發電計劃之外，而另外一些邊電力庫的運營模式例子22針對6月11日9：00?10：00這一交易時段，魏國電力庫已接到的報價與投標：電力庫的運營模式例子22針對6月11日9：00?10：00這供給曲線需求曲線電力庫的運營模式例子

圖顯示了怎樣分別將報價與投標累加，從而得到市場的供應與需求曲線。根據兩曲線交叉點位置坐標，得到：給定交易時段的系統邊際價：16.00美元/MWh魏國電力庫的總成交量:450MWh23供給曲線需求曲線電力庫的運營模式例子圖顯示了怎樣分別電力庫的運營模式例子24表3-6列出了各發電商中標的電能生產數量以及用戶中標的電能消費數量，同時它還給出了各公司對應的收入與費用。如果不讓用戶提交投標，魏國電力庫直接采用負荷預測值表示市場需求，那么該時段的負荷預測恰好等于450MWh時，可以得到相同的結果。電力庫的運營模式例子24表3-6列出了各發電商中標的電能生產電力庫與雙邊交易的比較電力庫的不足：競爭性電力庫經常是在公用事業間已有聯合運營協議基礎上發展起來的。電力庫以非常集中化的方式進行了電力系統管理，它不僅涉及所有物理電能交易，往往還需要承擔輸電系統運營職責。職能的綜合避免了機構的分化，但這也使得更難對電力市場所具有的各項職能進行明確區分。大多數小型與中型電力用戶不太樂意積極參與電力市場競爭，代表他們的零售商也很難直接根據價格變化調整電能消費量。認為是一種近似于市場的機制，不是真正的市場。25電力庫與雙邊交易的比較電力庫的不足：25電力庫與雙邊交易的比較優點：電力庫還能夠減少發電商面臨的計劃安排風險，因此也就可能會減少電能成本。電力庫所采用的計劃安排算法一般會盡可能地避免不必要的停機。

上述因素都可以減少發電商面臨的風險。但是風險的降低是以增加電力庫規則的復雜性為代價的，復雜的規則會減少價格出清過程的透明度，導致操縱價格機會增多。26電力庫與雙邊交易的比較優點：263.5集中式現貨市場對于任何一種商品，市場成員的合同購買或銷售量與他的實際需要或生產量之間總是會存在一定的差異，現貨市場則提供了一種補償不平衡量的機制。如果希望將電能當成商品進行交易，相應地就需要建立一個現貨市場。發電與負荷不平衡必須在極短的時間內得到糾正，傳統的現貨市場難以滿足該要求。此時，系統運營商通過運營“集中式現貨市場”保證系統的平衡。集中式現貨市場是一種市場機制，不是雙邊交易（報價與投標的中標情況取決于第三方系統運營商）273.5集中式現貨市場對于任何一種商品，市場成員的合同購買或平衡資源的獲取實際上電能總是存在微小的不平衡，系統運營商因此必須對發電或負荷進行調整。現貨價格反映了市場成員進行電能調整的意愿程度。為了與自由競爭市場原理相一致，即使所有市場參與者愿意調整自身的生產或消費，他們也只能在競爭的基礎上進行調整。只有經過以上調整，系統運營商才有可能獲得最為廣泛的平衡資源，平衡成本才可以被降至最低。平衡資源的提供可以僅針對某一特定時段，也可以是長期的。28平衡資源的獲取實際上電能總是存在微小的不平衡，系統運營商因此平衡資源的獲取就某一確定吋段而言，通常只有在開放式電能巿場關閉后，市場成員才會向系統運營商提交平衡服務申請。沒有滿載的發電機組可以提交增出力報價；當然，發電機組也可以給出減出力投標。電力用戶同樣也可以提供平衡資源。如果某時段的價格高于他所認定的電能使用收益，用戶將選擇減少電力消費。同樣，在價格非常低的時候，用戶可能會決定增加他們的消費量。需求側響應的一個重要優點是它可以在非常短的時間內實現。29平衡資源的獲取就某一確定吋段而言，通常只有在開放式電能巿場關平衡資源的風險避免為了避免發生風險，系統運營商可以通過簽訂長期合同購買平衡資源。供應商需要確保一部分發電容量的可用性，作為回報，他可以按照某一固定價格（通常被稱為期權費用）取得收益。合同還會規定系統運營商調用該容量所發的每兆瓦時電能的價格或者說執行費。只有當合同的執行費更低時，系統運營商才會調用它。此類合同的目的：規避購買者（這里是系統運營商）面臨的價格上升風險，同時保證供應商能夠獲得一定的收入。30平衡資源的風險避免為了避免發生風險，系統運營商可以通過簽訂長平衡資源的獲取市場成員預測誤差導致的不平衡量是非常有限的，變化也比較緩慢，并且可以在一定程度上進行把握。但另外一方面，系統故障所帶來的電能不平衡通常都比較大，并且往往比較突然，難以預測。許多發電機組可以按照一定的速率調整出力，能夠比較好地應對第一類不平衡問題。但對于第二類不平衡，發電機組需要能夠快速增減出力，同時還必須將出力變化維持一段時間。系統運營商需要比較各種平衡資源的成本，選擇以最小的成本實現系統的平衡。生產者與用戶在進行平衡資源供應報價時，不能僅僅給出量與價，他們還需要說明改變功率所需要的時間。31平衡資源的獲取市場成員預測誤差導致的不平衡量是非常有限的，變市場關閉

為了讓系統運營商有時間進行系統平衡，電能交易需要在實時運行前的某一時點停止。關閉時點與實時運行之間相隔的時間，仍然是一個存在激烈爭論的問題。系統運行人員：傾向于較長的時間間隔，這樣他們就有更多時間制定電能計劃，能更靈活地選擇平衡資源。

例如，如果市場在實際運行前0.5h關閉，一旦發電不足，系統運行人員可能沒有足夠的時間啟動大型燃煤電廠進行補充。市場參與者：希望市場關閉時間離實際運行越近越好，從而可以降低他們面臨的風險。

例如，與實時運行前4h的負荷預測相比，1h前所做的預測通常會更加準確些，所以零售商可能會等到最后一刻才通過電子手段進行交易，實現購電數量與期望負荷的匹配。32市場關閉為了讓系統運營商有時間進行系統平衡，電能交市場關閉發電存在突然停運風險，市場關閉時間延后對發電商也有利。如果某一機組在市場關閉后發生故障，除了祈禱現貨巿場價格不要太高外，發電商一點辦法都沒有。如果機組在市場關閉前發生故障，發電商可通過電子交易所盡可能以合適的價格購得補充發電。總之，交易者不會喜歡一個受復雜技術因素嚴重影響的集中式現貨市場，他們更愿意參與完全由市場力量驅動的真正的現貨市場。33市場關閉發電存在突然停運風險，市場關閉時間延后對發電商也有利集中式現貨市場的運營

市場關閉之后，系統運營商通過生產者與用戶需要合同成交情況以及對系統負荷的預測信息，確定系統可能會出現多少不平衡量。如果發電超過負荷，就說系統存在冗余。如果情況相反，則認為系統會發生短缺。系統運營商必須決定使用哪些平衡報價與投標消除系統中的電力不平衡現象。34電力集中式現貨市場運營示意圖集中式現貨市場的運營市場關閉之后，系統運營商通過生集中式現貨市場與其他市場的關系集中式現貨市場是電能的最終巿場，它對其他市場具有相當大的影響。如果現貨價格走低，電能購買者不會非常擔心短缺問題，因為他們可以在現貨市場上以合理的價格購得補充電量。相應地，他們可能會減少在遠期市場上的購買量，從而導致該市場上的電能價格降低。如果現貨價格趨向于上漲，為了盡可能以合理的價格購得所需的電能，同樣的購買者可能會選擇在遠期市場上買進更多的電能，該市場的電能價格因而會上升。35集中式現貨市場與其他市場的關系集中式現貨市場是電能的最終巿場集中式現貨市場與其他市場的關系并不是只有電力商品的現貨價格會發生劇烈波動。

在巴西的咖啡產地，如果天氣預報說會發生霜凍，咖啡的現貨價格很快就會上揚。但若是預報不準確或者作物的受損程度低于預想的結果，現貨價格就會在下一日馬上下跌。咖啡與電能的區別在于：無論是通過現貨市場還是遠期合同交易，咖啡的生產方式始終都一樣；但對于電能來說，與承擔遠期交易電量生產的電廠相比，在現貨市場上進行電能購售的電廠必須具有更大的靈活性。36集中式現貨市場與其他市場的關系并不是只有電力商品的現貨價格會集中式現貨市場與其他市場的關系為了保證電力系統的安全穩定運行，諸如負荷跟蹤、頻率響應這樣的輔助服務必不可少。輔助服務供應是發電商與用戶提高收入的另外一種途徑。在計算現貨價格時，如果計及輔助服務成本，市場就很容易產生很高的價格尖峰。根本原因：輔助服務供應者的數目在一段很短的時間內可能會很少，而用戶又不能或者不愿意在接到通知后馬上減少電力需求。這種價格尖峰并不表明市場出現了突發性的電能短缺，它能說明的是市場流動性呈現出短暫性的嚴重不足。價格尖峰會給被迫從集中式現貨市場上購電的企業帶來很大的風險，它們因此將更愿意在遠期市場上購買更多的電能，從而促使遠期價格上升。第5章將詳細地討論輔助服務的供應機制。37集中式現貨市場與其他市場的關系為了保證電力系統的安全穩定運行結算流程商業性交易一般可以由交易雙方直接進行結算：在銷售者向購買者交付商品之后，購買者按照協議價格向銷售者付款。電力市場的結算流程要更加復雜一些，因為電能商品從生產者送到用戶時是混合在一起的。對于雙邊電能交易，在合同交易數量完全實現時，購買者會按照規定的價格向銷售者付款。同樣，如果在電子看板市場上簽訂的匿名合同執行情況良好，交易者就可以通過作為中介的電力交易所進行結算。問題在于，合同的履行情況總是不可能那么恰好。系統運營商要經過平衡管理使所有雙邊合同看起來好像得到了完全的執行。38結算流程商業性交易一般可以由交易雙方直接進行結算：在銷售者向結算流程第一步是確定各市場成員的凈成交量；第二步是計算實際電能生產量與凈電能交易量的差值。如果差量為正，發電商必定已經向系統出售了這一數量的多余電量；如果差量為負，發電商則被視為從系統中購買了該差量；第三步是計算實際電能消費量與凈電能交易量的差值。所有大用戶與零售商需要向結算系統提交他們的凈電能數量，包括集中式現貨市場上的電能交易數量。將實際電能消費量減去凈電能數量，根據差值的正負情況，大用戶或零售商被視為向系統出售或向系統