深度 | 电力现货市场采用事后节点电价结算的必要性


深度 | 电力现货市场采用事后节点电价结算的必要性

在电力现货市场中,根据计算方式的不同,节点电价可分为事前节点电价和事后节点电价。目前,国内南方区域电力现货市场及所有省级电力现货市场均采用事前节点电价。

回顾国际经验,2002年美国联邦能源监管委员会(FERC)在“标准市场设计”(SMD)中,提出了电力市场建设的四个基石:主辅市场联合优化、事后节点电价、多结算系统(差价合约)和金融输电权。其中,事后节点电价作为推荐基石之一,已在欧美电力市场得到广泛应用,但在中国尚未引起足够重视。以“事后节点电价”为关键词在万方数据库检索发现,相关中文研究文献十分有限,而详细介绍这一机制的论文《新英格兰电力市场的能量市场和实现技术分析》,至今仍是笔者在二十年前所撰写。

在我国加快推动电力现货市场建设的背景下,事前节点电价的弊端逐渐显现。因此,从理论与实践层面对事前与事后节点电价进行系统比较,深入探讨在国内电力现货市场中引入事后节点电价的可行性与实施路径,不仅具有重要的现实意义,也可能成为进一步完善市场机制的有效推手。

事后节点电价关键问题分析

事前节点电价与事后节点电价的核心区别在于市场出清模型所使用的基础数据不同:前者基于预测数据,后者则基于实际数据。这些基础数据涵盖与出清相关的全部信息,包括负荷预测、外来电、新能源出力及网架约束等。

事后节点电价的计算在相应调度时段结束后启动,采用表计计量和状态估计得到的实际数据替代预测数据,并重新运行市场出清程序来计算节点电价,也就是在电网运行实际点附近求解节点电价。在事后节点电价的计算中,不可调度机组及实际出力高于事前中标出力10%的机组,均不参与事后节点电价的设定。

事后节点电价只适用于实时市场

日前市场本质上属于金融市场,其出清的节点电价与中标出力构成金融合约,仅用于财务结算,与物理执行无关。目前,国内日前市场采用发用电双侧全电量参与模式,这仅是市场发展初期的阶段性安排。真正的日前市场应为自愿性市场,发电商和电力用户可根据自身意愿选择部分或全部电量参与交易,其参与比例主要取决于经营主体的财务避险需求。在发用电双侧报量报价机制下,出清结果反映双方市场意愿,成为规避实时市场价格波动的有效财务工具。因此,从电网物理运行角度考虑,日前市场并非必需;但从财务风险管控角度出发,该市场不可或缺。本质上,日前市场属于部分电量市场,节点电价的计算精度并非核心问题,关键在于能否体现发用电双侧的市场意愿。事实上,节点电价与电网潮流分布密切相关,在部分电量参与的模式下,理论上的精准计算本就难以实现。基于此,日前市场采用以预测数据为基础的事前节点电价进行结算,具有其合理性。

相比之下,实时市场本质上属于物理市场,其出清的节点电价与中标出力必须物理执行。该市场的节点电价不仅反映电网即时的发用电平衡供需关系,更涉及电价信号引导下的电网潮流安全,因此其计算准确性的重要性不言而喻。与事前节点电价相比,事后节点电价在计算准确性方面具备天然的本源优势。

事后节点电价适用于实时市场全部执行电量或执行偏差电量

需要指出的是,在实时市场中,即使采用事后节点电价进行结算,事前节点电价的计算与发布仍然不可或缺。此时,事前节点电价仅作为指示性价格,不用于实际结算,主要供发电侧和用电侧在双边交易中参考使用。

事后节点电价的应用范围可分为两种模式:一种模式是适用于实时市场全部执行电量,例如PJM和新英格兰电力市场。在差价合约机制下,实时市场的全部执行电量与日前市场出清电量之间的偏差部分,按照事后节点电价进行财务结算。

另一种模式是事后节点电价仅适用于实时市场的偏差电量,例如美国加州电力市场。在差价合约机制下,实时市场的全部执行电量与实时市场出清电量之间的偏差电量,采用事后节点电价进行结算;而实时市场出清电量与日前市场出清电量之间的偏差部分,仍按事前节点电价进行财务结算。

事后节点电价能够解决哪些问题

提高实时市场节点电价计算准确性。由于事前节点电价的计算依赖于预测数据,因此,提高其在实时市场中的计算准确性面临较大挑战。第一,外来电联络线计划需分解为节点注入功率计划,但这一分解过程仍基于历史统计数据,导致分解值与实际值可能存在较大偏差。第二,尽管在实时层面系统负荷预测精度较高,但市场出清所依赖的母线负荷预测精度依然偏低。第三,虽然风光新能源在实时层面的预测精度较日前有所提升,但其在实际运行中仍存在随机性和波动性,带来的误差依然不容忽视。第四,稳定限额的计算依赖于实际运行边界条件,若该条件与设定边界条件差异较大,可能导致稳定限额计算结果偏低,从而影响出清结果。第五,在实际运行中,若发生机组跳机或线路跳闸等扰动事件,其对出清结果的影响无法被充分考虑。相比之下,事后节点电价的计算基于实际数据,因此,上述影响准确性的因素均不存在。在计算准确性方面,事后节点电价优于事前节点电价。

解决了采用事前节点电价结算存在的执行偏差考核问题。在国内电力现货市场的实际运行中,关于是否应对实时市场出清结果的执行情况进行考核,一直存在争议。从市场主体的角度看,在市场机制下,机组的实际出力若偏离出清结果,理应受到经济性惩罚,利用经济手段激励其严格执行市场出清结果。如果为此制定行政化的偏差考核办法,反而会与市场化改革的方向相悖。实际上,国外电力现货市场中也很少设立类似的执行偏差考核机制。然而,从电力调度机构的角度出发,由于实时市场是时间维度上的最后一个交易环节,无论是发电机组还是电力用户,都存在偏离市场出清结果的经济动机。例如,在出清电价较高的节点,机组倾向于多发电以获取更多利润;而在出清电价较低的节点,机组则可能少发电以减少损失。同样,用户也可能根据电价高低来调整用电行为,偏离既定的出清结果。如果仅是个别主体发生偏差,自动发电控制(AGC)调频机组的调节尚可维持电网的供需平衡。但若大量机组或用户普遍偏离出清结果,电网的安全运行将面临严重威胁。因此,为兼顾电网安全与市场公平,有必要采取有效措施,确保市场主体严格执行实时市场出清结果。目前,可行的选择主要有两种:一是制定出清结果执行偏差考核办法;二是采用事后节点电价结算机制。显然,在市场环境下,后者可能是更为合理的选择。

在事后节点电价结算机制下,发电机组或电力用户若试图通过偏离市场出清结果来获利,通常面临较大的经济风险。以发电机组为例,在实时市场中,若其观察到所在节点发布的事前节点电价较高,便试图超中标出力以增加发电量,这种做法往往得不偿失。原因在于,事前公布的节点电价并非最终结算电价。当机组在某节点增加出力时,实际上提升了该节点的电力供应,这通常会导致该节点的事后节点电价下降。如此一来,尽管机组多发了电,却面临着更低的结算电价,不仅难以获利,反而遭受经济损失。这种机制相当于对偏离市场出清结果的行为施加了经济惩罚,从而有效抑制发电机组调整出力的动机,促使实际执行结果趋近于市场出清结果,出力偏差趋近于零。同样道理,某电力用户若在节点出清电价较低时,意图超出中标结果使用更多电力,从经济角度看,这种做法往往得不偿失。因为在某一节点增加用电,相当于在该节点提高了电力需求,这通常会推高该节点的事后结算电价。换句话说,事后节点电价结算机制起到了类似于行政化出清结果执行偏差考核办法的作用,可以有效约束发电机组和电力用户严格执行实时市场的出清结果,从而保障实时市场的有序运行。

事后节点电价的实施建议

鉴于事后节点电价在计算准确性和减少实时市场出清结果执行偏差方面的优势,以事后节点电价取代事前节点电价,作为实时市场的结算电价,可能会成为未来的确定性发展方向。

笔者认为,当前国内电力现货市场中,事前节点电价的计算准确性仍有较大提升空间,其计算结果可能与事后节点电价存在显著差异。由于事前节点电价在实际调度时段开始前发布,若采用事后节点电价进行结算,经营主体的预期收益与实际收益之间会出现明显落差。若全部执行电量均按事后节点电价结算,这种收益落差将进一步放大,在市场初期易引发经营主体的质疑与不满,不利于实时市场的平稳运行。

随着市场逐步成熟,预测数据精度不断提高,事后节点电价与事前节点电价的计算结果将趋于一致,上述负面影响也将得到有效缓解。因此,在现阶段,仅对执行偏差电量采用事后节点电价结算,可能是更优的选择。该机制下,经营主体在实时市场的中标电量仍按事前节点电价获得预期收益,而对执行偏差部分采用事后节点电价结算,则可激励其严格执行实时市场出清结果。建议国内电力现货市场的技术支持系统尽快增加事后节点电价的计算功能,并在规则与技术层面,为实时市场执行偏差电量采用事后节点电价结算做好充分准备。

延伸阅读

深度 | 负电价:能源转型的催化剂与新型电力系统的构建信号

深度 |  负电价背后的电力系统平衡与保供智慧

深度 | 负电价≠行业困境,市场化引导是关键

本文系《中国电力企业管理》独家稿件,作者供职于国家电网有限公司华东分部调度控制中心。版权所有,如需转载、使用或翻译成其他语言,需经本刊同意并注明出处。

编辑:井然 赵紫原

审核:李丽萍