南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)卡特爾形成機(jī)理分析

梁彥杰，陳 星，婁素華，劉起興，林慶標(biāo)，鄧韋斯

（1.中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東省廣州市 510623；2.華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院，湖北省武漢市 430074；3.強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)），湖北省武漢市 430074）

0 引言

中國(guó)南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)通過(guò)市場(chǎng)化機(jī)制發(fā)現(xiàn)調(diào)頻輔助服務(wù)的價(jià)格［1］，提升了南方（以廣東起步）區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)了調(diào)頻資源的優(yōu)化配置和調(diào)頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)未來(lái)將成為獲取高回報(bào)的電力交易平臺(tái)。中國(guó)學(xué)者對(duì)契合中國(guó)國(guó)情的調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)進(jìn)行了深入的探索［2-4］，從新能源參與市場(chǎng)調(diào)度策略、需求側(cè)靈活性資源聯(lián)合優(yōu)化方法、調(diào)頻成本分?jǐn)倷C(jī)制等角度為市場(chǎng)設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)。

中國(guó)的調(diào)頻市場(chǎng)結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)主要由燃煤機(jī)組和水電機(jī)組承擔(dān)，但傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組存在調(diào)節(jié)延遲、調(diào)節(jié)偏差、不宜頻繁調(diào)節(jié)等缺陷［5］，電網(wǎng)亟須優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源參與系統(tǒng)運(yùn)維［6］。在此背景下，以儲(chǔ)能裝置為代表的響應(yīng)快且調(diào)節(jié)精準(zhǔn)的快速爬坡資源（FRR）被引入調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)［7-8］，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行、供電質(zhì)量的提升［9］以及市場(chǎng)有序競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生了積極影響。文獻(xiàn)［10］設(shè)計(jì)了含電化學(xué)儲(chǔ)能的調(diào)頻市場(chǎng)機(jī)制，并計(jì)及運(yùn)行方式對(duì)電池壽命的影響，提出儲(chǔ)能調(diào)頻裝置的調(diào)度策略。文獻(xiàn)［11-12］著眼于南方區(qū)域電網(wǎng)中電化學(xué)儲(chǔ)能與火電聯(lián)合調(diào)頻的實(shí)際應(yīng)用，從性能指標(biāo)、接入方案、控制策略方面論述儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)的巨大效益。

在南方（以廣東起步）區(qū)域電力市場(chǎng)中，隨著加裝儲(chǔ)能調(diào)頻裝置的機(jī)組逐步投產(chǎn)，調(diào)頻市場(chǎng)將趨于飽和，擁有高性能調(diào)頻能力的市場(chǎng)主體可能出現(xiàn)串謀行為，操縱市場(chǎng)出清價(jià)格以謀取超額收益。市場(chǎng)主體操縱電價(jià)并以此獲利的能力屬于典型的經(jīng)濟(jì)持留手段［13］，破壞了調(diào)頻市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外成熟的市場(chǎng)已經(jīng)將市場(chǎng)力監(jiān)測(cè)與抑制機(jī)制納入市場(chǎng)運(yùn)行的配套機(jī)制［14-16］，采取三寡頭測(cè)試、資源短缺性限價(jià)等措施抑制市場(chǎng)成員的投機(jī)交易行為，保證市場(chǎng)有序競(jìng)爭(zhēng)。文獻(xiàn)［17］以市場(chǎng)份額占比劃分競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)機(jī)組和串謀類(lèi)機(jī)組，提出了基于報(bào)價(jià)回歸方程、排序多元評(píng)定模型及鄒檢驗(yàn)、似然比檢驗(yàn)的機(jī)組串謀行為識(shí)別體系。上述研究對(duì)電力市場(chǎng)中主體行使市場(chǎng)力的行為進(jìn)行了原理性分析，并提出了市場(chǎng)力監(jiān)管和抑制措施，更深層次的研究可針對(duì)細(xì)分的市場(chǎng)類(lèi)型。

綜上所述，基于火儲(chǔ)聯(lián)合改造后高性能機(jī)組涌入調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的背景，本文構(gòu)建了南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的出清數(shù)學(xué)模型，并建立了市場(chǎng)主體“兩部制”收益模型；考慮市場(chǎng)飽和程度，分析火電儲(chǔ)能改造對(duì)市場(chǎng)發(fā)展模式的影響；在上述研究的基礎(chǔ)上，以博弈模型說(shuō)明高性能機(jī)組如何形成卡特爾聯(lián)盟以控制市場(chǎng)出清價(jià)格獲取不正當(dāng)收益，以及聯(lián)盟穩(wěn)定存在的必要條件，并有針對(duì)性地提出了解決措施。

1 調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)主體收益模型

1.1 發(fā)電單元排序價(jià)格

一個(gè)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）單元是指一套AGC裝置所控制的所有機(jī)組的總稱，以下簡(jiǎn)稱“機(jī)組”。設(shè)所有參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的主體共注冊(cè)N臺(tái)機(jī)組，第i臺(tái)機(jī)組的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)及歸一化性能指標(biāo)定義如下:

式中:ki為第i臺(tái)機(jī)組的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)；k1，i、k2，i、k3，i分別為機(jī)組i的調(diào)節(jié)速率因子、響應(yīng)時(shí)間因子、調(diào)節(jié)精度因子；kˉi為歸一化的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)；kmax為所有機(jī)組綜合調(diào)頻性能指標(biāo)中的最大值。

基于歸一化后的機(jī)組綜合調(diào)頻性能指標(biāo)kˉi，將各機(jī)組的調(diào)頻里程報(bào)價(jià)mmil，i進(jìn)行調(diào)整，作為排序價(jià)格。設(shè)第i臺(tái)機(jī)組排序價(jià)格為mi，其計(jì)算公式為:

1.2 市場(chǎng)出清流程

將滿足AGC投運(yùn)狀態(tài)、出清前超短期發(fā)電計(jì)劃的機(jī)組，根據(jù)各機(jī)組的排序價(jià)格，從低到高依次進(jìn)行出清，直至中標(biāo)機(jī)組調(diào)頻容量總和滿足控制區(qū)調(diào)頻需求。當(dāng)機(jī)組排序價(jià)格相同時(shí)，優(yōu)先出清調(diào)頻性能kˉi值高的機(jī)組。此時(shí)，最后一臺(tái)中標(biāo)的機(jī)組成為邊際機(jī)組，邊際機(jī)組的排序價(jià)格為調(diào)頻市場(chǎng)的統(tǒng)一出清價(jià)格。

設(shè)參與排序的機(jī)組數(shù)量為Np，時(shí)段t排序價(jià)格由低到高的第i臺(tái)機(jī)組排序價(jià)格為mi，t，第i臺(tái)機(jī)組時(shí) 段t的AGC調(diào) 頻 容 量 為Gi，t。對(duì) 任 意i∈{1，2，…，Np}，有

設(shè)時(shí)段t系統(tǒng)調(diào)頻容量需求為Dt，則存在一個(gè)It∈{1，2，???，Np}，滿足

此時(shí)，稱第It臺(tái)機(jī)組為時(shí)段t的邊際機(jī)組，其排序價(jià)格mIt即為調(diào)頻市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)格。

1.3 市場(chǎng)主體收益模型

中標(biāo)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)通過(guò)跟蹤調(diào)度下發(fā)的AGC調(diào)頻指令提供調(diào)頻輔助服務(wù)，并通過(guò)兩部制結(jié)算獲得調(diào)頻補(bǔ)償收入，包括調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償和調(diào)頻里程補(bǔ)償，而調(diào)節(jié)電量不予以補(bǔ)償。其中，調(diào)節(jié)容量收益作為對(duì)機(jī)組參與調(diào)頻市場(chǎng)的機(jī)會(huì)成本的補(bǔ)償:

式 中:Rcap，i，t為 第i臺(tái) 機(jī) 組 時(shí) 段t的 調(diào) 節(jié) 容 量 補(bǔ) 償；mcap，i，t為 第i臺(tái) 機(jī) 組 時(shí) 段t的 容 量 補(bǔ) 償 標(biāo) 準(zhǔn)，中 標(biāo) 機(jī)組（i≤It）補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為mWcap，未中標(biāo)機(jī)組(i＞It)的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為mLcap，且中標(biāo)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)大于未中標(biāo)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)節(jié)里程補(bǔ)償費(fèi)用為:

式 中:Rmil，i，t為 第i臺(tái) 機(jī) 組 時(shí) 段t的 調(diào) 節(jié) 里 程 補(bǔ) 償；Mi，t為 第i臺(tái)機(jī) 組時(shí)段t的中標(biāo)調(diào) 節(jié)里程。

第i臺(tái)機(jī)組時(shí) 段t獲得 的調(diào)頻總 收益Rˉi，t為:

式中:Fi，t為機(jī)組i在時(shí)段t的調(diào)頻邊際成本。

由于機(jī)組調(diào)頻行為的邊際成本相對(duì)于容量補(bǔ)償和調(diào)節(jié)里程補(bǔ)償可以忽略，故忽略調(diào)頻邊際成本的總 收 益Ri，t為:

1.4 市場(chǎng)主體報(bào)價(jià)策略

市場(chǎng)的出清價(jià)格由市場(chǎng)調(diào)頻需求、所有機(jī)組的報(bào)價(jià)和性能指標(biāo)共同決定，對(duì)于市場(chǎng)中某一臺(tái)機(jī)組，可以認(rèn)為其報(bào)價(jià)對(duì)市場(chǎng)結(jié)果的影響較低。因此，可以假設(shè)調(diào)頻市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)格與市場(chǎng)中某一臺(tái)機(jī)組的報(bào)價(jià)行為相互獨(dú)立。對(duì)于市場(chǎng)某一臺(tái)機(jī)組i，其在某 時(shí) 段t參 與 調(diào) 頻 市 場(chǎng) 的 收 益Ri，t由 式（10）決 定。

式中:mmil，i，t為 機(jī)組i在 時(shí)段t的 調(diào)頻里 程申報(bào)價(jià) 格；kIt為 邊 際 機(jī) 組 調(diào) 頻 性 能 指 標(biāo)。其 中，稱mmil，i，t≤kimIt/kIt為中標(biāo)判據(jù)不等式。

從式（10）可以看出，報(bào)價(jià)滿足中標(biāo)判據(jù)不等式時(shí)，該機(jī)組可以中標(biāo)，所獲得的收益嚴(yán)格大于不中標(biāo)時(shí)所獲得的收益，且最終收益與申報(bào)價(jià)格mmil，i，t無(wú)關(guān)。因此，理性的市場(chǎng)主體將采用最低報(bào)價(jià)策略參與市場(chǎng)，以期確保中標(biāo)并獲得調(diào)頻服務(wù)的補(bǔ)償。

2 儲(chǔ)能-機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻改造后對(duì)市場(chǎng)的影響

2.1 影響市場(chǎng)主體中標(biāo)的關(guān)鍵因素

報(bào)價(jià)雖然是機(jī)組最容易控制的參數(shù)，但是理性的市場(chǎng)主體一般會(huì)采用最低報(bào)價(jià)策略以獲得調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償，因此，報(bào)價(jià)對(duì)于理性的市場(chǎng)主體可視作不可調(diào)整的參數(shù)。

從中標(biāo)判據(jù)不等式中可以看出，在申報(bào)價(jià)格、市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)格和其他機(jī)組的性能指標(biāo)無(wú)法控制的條件下，機(jī)組自身性能指標(biāo)ki成為唯一可控變量。將中標(biāo)判據(jù)不等式寫(xiě)成式（11）的形式:

式（12）的意義如下:在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中，機(jī)組性能是影響中標(biāo)的關(guān)鍵因素，性能高的機(jī)組將會(huì)中標(biāo)，而性能低的機(jī)組將難以中標(biāo)。市場(chǎng)主體為取得調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償將努力提高機(jī)組性能指標(biāo)，其性能標(biāo)桿就是市場(chǎng)的邊際機(jī)組。

中國(guó)廣東境內(nèi)以火電機(jī)組作為主要調(diào)頻電源，火電機(jī)組調(diào)節(jié)范圍大，但調(diào)節(jié)速率低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、超調(diào)和欠調(diào)偏差大。雖然儲(chǔ)能裝置建設(shè)成本較高、調(diào)節(jié)容量小，但調(diào)節(jié)速率快、能夠正負(fù)雙向調(diào)節(jié)、響應(yīng)時(shí)間短、調(diào)節(jié)精度高。對(duì)火電廠進(jìn)行火電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻技術(shù)改造，利用雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可極大地提升火電機(jī)組在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中的性能優(yōu)勢(shì)。

2.2 市場(chǎng)未飽和下的市場(chǎng)發(fā)展模式

當(dāng)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)未飽和時(shí)，高性能機(jī)組調(diào)頻容量所占市場(chǎng)份額少，調(diào)頻負(fù)荷由高性能機(jī)組和低性能機(jī)組共同平衡。從目前的發(fā)電技術(shù)和市場(chǎng)環(huán)境來(lái)看，理性的未中標(biāo)機(jī)組為獲得調(diào)頻補(bǔ)償收益，其最直接的方案就是投資建設(shè)儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻裝置以提升機(jī)組性能。

2.3 市場(chǎng)飽和下的市場(chǎng)發(fā)展模式

設(shè)所有滿足式（15）的機(jī)組都投資進(jìn)行儲(chǔ)能聯(lián)合改造直至投產(chǎn)，考慮所有完成儲(chǔ)能改造的調(diào)頻機(jī)組性能基本一致，此時(shí)即使完成改造也無(wú)法創(chuàng)造更多的性能優(yōu)勢(shì)。設(shè)最終性能接近或達(dá)到kmax的機(jī)組調(diào)頻總?cè)萘繛镚L，市場(chǎng)調(diào)頻需求為Dt。改造后的機(jī)組重新參與市場(chǎng)使GL＞Dt，市場(chǎng)發(fā)生擠兌，部分機(jī)組無(wú)法中標(biāo)。為便于分析，假設(shè)機(jī)組所有條件均相同時(shí)，各臺(tái)機(jī)組的中標(biāo)概率將變?yōu)镈t/GL，機(jī)組的飽和收益Rsat，y，t可描述 為:

對(duì)于一個(gè)信息完全的理性市場(chǎng)主體，考慮到市場(chǎng)存在擠兌時(shí)投資收益將成比例下降，其投資火儲(chǔ)聯(lián)合改造的條件變?yōu)?

調(diào)頻總?cè)萘縂L取決于市場(chǎng)主體之間的決策和實(shí)施的最終結(jié)果，在市場(chǎng)主體決定投資還是撤資前無(wú)法精確求得。但是對(duì)于某一個(gè)具體的市場(chǎng)主體而言，如果依據(jù)改造成本對(duì)在建項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度進(jìn)行排序，即可計(jì)算出投資決策的一個(gè)充分條件。令Ch為第h臺(tái)機(jī)組的改造成本，GL，h為第h臺(tái)機(jī)組的調(diào)頻容量。Ch滿足:

對(duì)于某一市場(chǎng)主體的機(jī)組h0，所有標(biāo)號(hào)不大于h0的待投產(chǎn)機(jī)組總調(diào)頻容量為:

3 調(diào)頻市場(chǎng)卡特爾形成和穩(wěn)定分析

上述分析過(guò)程建立在機(jī)組獨(dú)立決策的前提下，機(jī)組做出的策略是在非合作博弈下的占優(yōu)策略，得到的純策略納什均衡將導(dǎo)致調(diào)頻資源提供個(gè)體收益降低。而在具備合作條件的市場(chǎng)中，高性能機(jī)組可能相互合作并建立一種價(jià)格聯(lián)盟，通過(guò)控制出清價(jià)格使邊際機(jī)組落入火電機(jī)組，從而提升聯(lián)盟整體的調(diào)頻收益。

3.1 卡特爾的形成條件

在此博弈格局中，考慮兩個(gè)參與者，即邊際機(jī)組It和其前一臺(tái)中標(biāo)機(jī)組It?1。兩臺(tái)機(jī)組均至少具有個(gè)體理性，即期望己方收益最大化，故機(jī)組會(huì)采取最低報(bào)價(jià)的策略以期在市場(chǎng)中標(biāo)，同時(shí)此博弈是不完全信息的?；诖思俣?，兩臺(tái)機(jī)組的競(jìng)爭(zhēng)行為存在一個(gè)如表1所示的博弈決策式。

表1 機(jī)組It和機(jī)組It?1的博弈決策式Table 1 Game decision-making formula of unit It and unit It?1

機(jī) 組It和It?1的 純 策 略 空 間 均 為{中標(biāo)，不中標(biāo)}，不難看出，兩臺(tái)機(jī)組均不存在嚴(yán)格占優(yōu)策略。但對(duì)于兩臺(tái)機(jī)組而言，策略“不中標(biāo)”是策略“中標(biāo)”的嚴(yán)格劣策略，故最終策略組合{中標(biāo)，中標(biāo)}為此博弈的納什均衡解，兩臺(tái)機(jī)組的收益 均 為 飽 和 調(diào) 頻 收 益Rsat，i，t。

基于此，假設(shè)這兩臺(tái)機(jī)組通過(guò)具有強(qiáng)制力的協(xié)議形成合作博弈聯(lián)盟共同參與市場(chǎng)，且仍然遵循理性假設(shè)，即整體理性與個(gè)體理性。對(duì)于聯(lián)盟成員而言，可以通過(guò)申報(bào)市場(chǎng)最低價(jià)來(lái)確保自身中標(biāo)，通過(guò)申報(bào)市場(chǎng)最高價(jià)來(lái)確保自身不中標(biāo)。因此成員的策略 空 間 由{中標(biāo)，不中標(biāo)}等 價(jià) 轉(zhuǎn) 換 為{報(bào)底價(jià)，報(bào)頂價(jià)}。

此時(shí)任意高性能機(jī)組采取合作策略的判據(jù)為:

當(dāng)市場(chǎng)中存在高性能機(jī)組結(jié)成聯(lián)盟控制出清價(jià)格以攫取超額收益時(shí)，調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)卡特爾形成。

3.2 卡特爾的穩(wěn)定條件

4 算例分析

4.1 算例數(shù)據(jù)

以中國(guó)廣東省日負(fù)荷曲線的1%作為日調(diào)頻負(fù)荷需求。調(diào)頻服務(wù)提供主體包括燃煤機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻機(jī)組，其中，燃?xì)鈾C(jī)組在夜晚僅提供白天50%的調(diào)頻容量。在目前廣東省已招標(biāo)的儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目均投產(chǎn)后，市場(chǎng)上高性能儲(chǔ)能機(jī)組最大可用調(diào)頻容量約為1 000 MW［13］，燃?xì)鈾C(jī)組日間可用調(diào)頻容量約為670 MW，燃煤機(jī)組最大可參與調(diào)頻容量約為2 300 MW。

4.2 無(wú)卡特爾時(shí)市場(chǎng)的調(diào)頻服務(wù)收益

高性能機(jī)組容量可滿足調(diào)頻需求，此時(shí)調(diào)頻市場(chǎng)已經(jīng)飽和。為提高中標(biāo)可能性，假設(shè)所有市場(chǎng)主體報(bào)價(jià)決策相互獨(dú)立。且都采取最低市場(chǎng)報(bào)價(jià)策略，此時(shí)邊際機(jī)組將落在高性能儲(chǔ)能機(jī)組，市場(chǎng)出清價(jià)格為最低報(bào)價(jià)，即6元/MW。調(diào)頻市場(chǎng)進(jìn)行了全天96個(gè)時(shí)段的出清，表2所示為調(diào)頻市場(chǎng)中標(biāo)情況。

表2 無(wú)卡特爾機(jī)組時(shí)的中標(biāo)結(jié)果Table 2 Bidding results without Cartel units

忽略調(diào)頻邊際成本后，所有市場(chǎng)主體容量補(bǔ)償收益為20.8萬(wàn)元，里程補(bǔ)償收益為92萬(wàn)元，無(wú)卡特爾的收益總和Rso為112.8萬(wàn)元。在完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)主要由調(diào)節(jié)性能更優(yōu)異的儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)，有利于電網(wǎng)安全并逐步淘汰低靈活性調(diào)頻資源，符合調(diào)頻市場(chǎng)設(shè)計(jì)初衷。

4.3 卡特爾參與市場(chǎng)下的調(diào)頻服務(wù)收益

當(dāng)卡特爾機(jī)組采用輪空?qǐng)?bào)價(jià)策略時(shí)，邊際機(jī)組落在調(diào)頻性能較差的燃?xì)鈾C(jī)組，此時(shí)市場(chǎng)出清價(jià)格為12元/MW。將參數(shù)代入式（25）進(jìn)行檢驗(yàn)，高性能機(jī)組采取合作策略可獲得正的收益，滿足合作博弈的理性假設(shè)，卡特爾可穩(wěn)定存在。表3所示為全天96個(gè)時(shí)段調(diào)頻市場(chǎng)的中標(biāo)情況。

表3 卡特爾機(jī)組參與下的中標(biāo)結(jié)果Table 3 Bidding results with Cartel units

卡特爾機(jī)組的收益為137.1萬(wàn)元，非卡特爾機(jī)組的收益為13.9萬(wàn)元，所有市場(chǎng)主體的收益總和Rco為151萬(wàn)元。市場(chǎng)中存在卡特爾聯(lián)盟時(shí)，所有主體的總收益增幅為33.9%。參與聯(lián)盟的機(jī)組通過(guò)合作策略主動(dòng)增收，而未參與聯(lián)盟的中標(biāo)機(jī)組因市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)格被拉高而被動(dòng)增加收益。機(jī)組的增收需要額外分?jǐn)偟秸{(diào)頻費(fèi)用繳納者，同時(shí)調(diào)頻性能較差的燃?xì)鈾C(jī)組中標(biāo)承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 實(shí)際市場(chǎng)算例

本節(jié)以南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)某日調(diào)頻出清結(jié)果為例，圖1為該日中標(biāo)機(jī)組的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)情況，圖2為該日的調(diào)頻需求及出清價(jià)格，圖3為市場(chǎng)的價(jià)格需求彈性。

圖1 某日中標(biāo)機(jī)組調(diào)頻性能Fig.1 Frequency regulation performance of bidding winning units on a certain day

圖2 某日調(diào)頻需求及出清價(jià)格Fig.2 Frequency regulation demand and clearing price on a certain day

圖3 市場(chǎng)的價(jià)格需求彈性Fig.3 Price demand elasticity of market

該日中標(biāo)機(jī)組中，第33臺(tái)及之后機(jī)組為綜合調(diào)頻性能較差的機(jī)組。系統(tǒng)調(diào)頻需求在高性能機(jī)組總可用調(diào)頻容量附近波動(dòng)，使得邊際機(jī)組間斷地落在調(diào)頻性能較差的機(jī)組中，最終導(dǎo)致出清價(jià)格上下起伏。該日的價(jià)格需求彈性系數(shù)最高可達(dá)102數(shù)量級(jí)，市場(chǎng)在無(wú)干擾情況下，少量的需求波動(dòng)即可導(dǎo)致巨大的價(jià)格跳變。實(shí)際市場(chǎng)的算例表明，由于機(jī)組性能存在較大差異，高性能機(jī)組具備控制出清價(jià)格的能力，市場(chǎng)中存在形成卡特爾的可能。

5 瓦解卡特爾的措施和建議

卡特爾形成的直接條件為合作下的中標(biāo)里程補(bǔ)償收益能夠彌補(bǔ)輪空時(shí)損失的中標(biāo)容量補(bǔ)償和里程補(bǔ)償費(fèi)用，因此，可以有針對(duì)性地采用以下措施瓦解卡特爾。

1）提高中標(biāo)的容量補(bǔ)償價(jià)格，降低未中標(biāo)容量補(bǔ)償價(jià)格。參與卡特爾的機(jī)組在輪空期間機(jī)會(huì)成本增加，當(dāng)機(jī)會(huì)成本超過(guò)卡特爾合作產(chǎn)生的額外收益時(shí)，個(gè)體理性無(wú)法滿足，卡特爾自然瓦解。

2）市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)監(jiān)管機(jī)組調(diào)頻里程申報(bào)價(jià)格，當(dāng)市場(chǎng)中報(bào)底價(jià)的機(jī)組超過(guò)所有參與報(bào)價(jià)機(jī)組一定比例時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整申報(bào)價(jià)格限值以抑制卡特爾。

3）監(jiān)測(cè)中標(biāo)機(jī)組中邊際機(jī)組性能指標(biāo)與非邊際機(jī)組性能指標(biāo)均值的偏差，若差值較大則市場(chǎng)中可能存在異常交易行為，市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)涉嫌主體予以重點(diǎn)監(jiān)測(cè)及核查。

4）采用動(dòng)態(tài)的調(diào)頻需求管理模式，當(dāng)調(diào)頻需求在一定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)，卡特爾將無(wú)法開(kāi)展準(zhǔn)確的行動(dòng)策略，導(dǎo)致卡特爾的持留策略成功率降低，綜合收益下降。

6 結(jié)語(yǔ)

南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)為調(diào)頻輔助服務(wù)提供了新的定價(jià)機(jī)制，市場(chǎng)主體通過(guò)加裝儲(chǔ)能裝置提高性能，進(jìn)而促進(jìn)了南方電網(wǎng)調(diào)頻資源質(zhì)量的提升，有效保障了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。隨著市場(chǎng)逐漸飽和，高性能機(jī)組存在通過(guò)合作策略控制市場(chǎng)的條件和動(dòng)機(jī)。

本文從南方（以廣東起步）調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的排序出清機(jī)制出發(fā)，建立了發(fā)電單元的調(diào)頻兩部制收益模型，推導(dǎo)出市場(chǎng)主體的理性報(bào)價(jià)策略；構(gòu)建了火儲(chǔ)聯(lián)合改造的收益評(píng)估模型，分析了未飽和/飽和情境下調(diào)頻市場(chǎng)的發(fā)展模式。通過(guò)對(duì)高性能調(diào)頻機(jī)組的博弈行為分析，提出了卡特爾的形成機(jī)制，給出了其穩(wěn)定條件及有針對(duì)性地抑制卡特爾的具體措施。本文對(duì)卡特爾的研究基于調(diào)頻市場(chǎng)完全飽和的假設(shè)，實(shí)際的調(diào)頻市場(chǎng)中高性能機(jī)組仍在不斷進(jìn)入且尚未飽和。本文的工作可在未來(lái)南方（以廣東起步）調(diào)頻市場(chǎng)飽和而具備卡特爾形成條件前，為市場(chǎng)機(jī)制進(jìn)一步完善和市場(chǎng)監(jiān)督規(guī)則的制訂提供重要參考。