可中斷負(fù)荷期權(quán)合約及交易研究

王圣江，羅靈琳，孫華利

(1.云南電網(wǎng)公司，昆明 650011；2.昆明理工大學(xué)，昆明 650500)

可中斷負(fù)荷期權(quán)合約及交易研究

王圣江1，羅靈琳2，孫華利1

(1.云南電網(wǎng)公司，昆明 650011；2.昆明理工大學(xué)，昆明 650500)

提出了基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)，利用期權(quán)工具實現(xiàn)可中斷負(fù)荷交易。利用標(biāo)準(zhǔn)化合約實現(xiàn)可中斷負(fù)荷期權(quán)實時連續(xù)交易，擴大了可中斷負(fù)荷期權(quán)的用戶參與范圍，能夠充分調(diào)動用戶參與交易的積極性，為用戶提供了靈活的用電管理工具。可中斷負(fù)荷期權(quán)為電網(wǎng)公司提供了便捷的控制負(fù)荷工具，有利于提高負(fù)荷側(cè)管理水平和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

可中斷負(fù)荷；期權(quán)；合約；交易；

0 前言

可中斷負(fù)荷管理是通過電網(wǎng)公司與用戶簽訂合同，在電網(wǎng)調(diào)峰及電網(wǎng)運行特殊情況時按照預(yù)先合同約定暫時中斷用戶全部或部分負(fù)荷。它是電力市場環(huán)境下需求側(cè)管理的重要組成部分，也是在市場環(huán)境下用市場工具控制負(fù)荷的有效管理措施?？芍袛嘭?fù)荷管理對提高系統(tǒng)可靠性、削減高峰電價、減少系統(tǒng)發(fā)電備用成本等方面具有明顯效益。電力體制改革的頂層框架為積極利用電力市場工具，進(jìn)一步研究和實施可中斷負(fù)荷管理提供了較好的制度環(huán)境。

實施可中斷負(fù)荷管理，能夠為電網(wǎng)運行提供靈活、高效的負(fù)荷側(cè)控制工具。對用戶而言，可中斷負(fù)荷的經(jīng)濟補償改變了目前的單一供電可靠性電價標(biāo)準(zhǔn)，供電可靠性要求較低用戶可通過積極參與可中斷負(fù)荷交易獲得額外收益。不同用戶根據(jù)對供電可靠性的不同要求，靈活參與可中斷負(fù)荷交易，實現(xiàn)了對不同供電可靠性用戶的市場化分級定價。

1 國內(nèi)外研究及實踐情況

近年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對可中斷負(fù)荷管理進(jìn)行了大量研究[1-3]，從可中斷負(fù)荷的成本效益、定價方法、交易機制、合約設(shè)計、系統(tǒng)安全、阻塞管理等多角度進(jìn)行了研究。其中，文獻(xiàn) [4]對可中斷負(fù)荷定價及合同機制設(shè)計進(jìn)行了研究。文獻(xiàn) [5-6]提出了具體的可中斷負(fù)荷合同模型及其求解方法。文獻(xiàn) [7]提出了可中斷負(fù)荷電價模型。文獻(xiàn) [8]分析了可中斷負(fù)荷的成本效益及前景分析。

目前，對于可中斷負(fù)荷的合約設(shè)計和交易機制研究主要集中在遠(yuǎn)期雙邊合同及其交易機制方面，而對實時交易市場的期權(quán)及其標(biāo)準(zhǔn)化合約交易研究較少。遠(yuǎn)期雙邊合同可由電網(wǎng)公司與用戶協(xié)商確定，合同具有較大靈活性，協(xié)議期較長，主要針用電負(fù)荷較大用戶。然而此種方式主要基于中長期發(fā)供電平衡預(yù)測來解決負(fù)荷控制問題，對于短期負(fù)荷控制以及用電負(fù)荷規(guī)模較小用戶參與交易缺乏靈活性。實施基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)交易是解決短期發(fā)供電平衡及調(diào)度運行中實時負(fù)荷控制需求的有效措施。

2 可中斷負(fù)荷期權(quán)

文中對基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)實時交易模式進(jìn)行初步探索，主要針對可中斷負(fù)荷的優(yōu)勢進(jìn)行分析并提出合約的設(shè)計思路，同時也對電網(wǎng)及用戶在可中斷負(fù)荷期權(quán)市場的交易策略進(jìn)行簡要分析。

可中斷負(fù)荷是電網(wǎng)對對用戶中斷供電的選擇權(quán)。目前采用較多的運作方式是通過電網(wǎng)與用戶簽訂雙邊合同，雙方依據(jù)合同規(guī)定在電網(wǎng)運行需要時執(zhí)行可中斷負(fù)荷。雙邊合同可實現(xiàn)電網(wǎng)公司與大用戶之間簽訂貼近用戶實際需求的合同，適用于針對大用戶的中長期可中斷負(fù)荷管理。但是這種模式難以適應(yīng)中小用戶的可中斷負(fù)荷管理，也不能夠適應(yīng)動態(tài)變化的電網(wǎng)實時需求。

在成熟的電力市場中，可中斷負(fù)荷作為一種變相增加電能的方式，既可以參加電能市場交易，也可以參加備用市場交易。我國電力市場還在起步階段，應(yīng)研究符合我國國情的可中斷負(fù)荷交易機制。利用期權(quán)工具，采用標(biāo)準(zhǔn)化的期權(quán)合約并建立可中斷負(fù)荷期權(quán)交易市場，能夠調(diào)動更廣大用戶的參與積極性，為可中斷負(fù)荷市場提供更加充裕的流動性以滿足電網(wǎng)短期負(fù)荷管理的需求。

基于標(biāo)準(zhǔn)化期權(quán)合約的實時交易具有交易高效、執(zhí)行便捷等特點，能夠?qū)⒏嘀行∮脩艏{入可中斷負(fù)荷交易體系。利用實時交易系統(tǒng)，用戶通過便捷的交易機制能夠靈活管理自身用電計劃。用戶賣出可中斷負(fù)荷給電網(wǎng)公司后，因用電計劃發(fā)生變化，希望收回賣出的全部或部分期權(quán)時，用戶可以在市場上通過向其他用戶買入或向電網(wǎng)公司買回相應(yīng)容量的可中斷負(fù)荷期權(quán)合約，就可以進(jìn)行期權(quán)反向平倉，實現(xiàn)了向電網(wǎng)公司回收期權(quán)或?qū)⒖芍袛嘭?fù)荷期權(quán)義務(wù)轉(zhuǎn)移給其他用戶。對于電網(wǎng)公司，可以對負(fù)荷期權(quán)進(jìn)行短期滾動調(diào)整，根據(jù)電網(wǎng)運行情況動態(tài)管理可中斷負(fù)荷期權(quán)持倉量。必要時電網(wǎng)可將部分可中斷負(fù)荷期權(quán)賣出給需要回收期權(quán)的用戶以實現(xiàn)減少期權(quán)持倉量、降低成本的目的。

3 可中斷負(fù)荷期權(quán)合約構(gòu)建

3.1 期權(quán)交易

與金融市場一般期權(quán)相比，可中斷負(fù)荷期權(quán)具有執(zhí)行時間和執(zhí)行次數(shù)不確定的特點。本文采用參考美式期權(quán)合約設(shè)計，提出連續(xù)實時交易的可中斷負(fù)荷期權(quán)交易。

可中斷負(fù)荷期權(quán)交易依據(jù)市場成員實時報價進(jìn)行連續(xù)競價交易。期權(quán)定價方式與金融類期權(quán)市場模式類似，即首先由市場成員進(jìn)行期權(quán)買入、賣出報價，交易系統(tǒng)自動撮合交易。交易過程中，電網(wǎng)公司是期權(quán)市場主要的買方，用戶是主要的賣方。但在市場交易活躍，期權(quán)合約流動性較好的條件下，電網(wǎng)公司和用戶可以實現(xiàn)進(jìn)行反向平倉交易。

圖1 可中斷負(fù)荷期權(quán)交易流程

3.2 合約設(shè)計

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化可中斷負(fù)荷期權(quán)合約需兼顧電網(wǎng)和用戶雙方的權(quán)利和義務(wù)，確保合約具有較好的通用性，才能購調(diào)動電網(wǎng)和用戶雙方參與交易的積極性，提高交易的參與度，進(jìn)而滿足電網(wǎng)運行對可中斷負(fù)荷的要求。表1中給出了現(xiàn)行電力市場中斷可中斷負(fù)荷合同內(nèi)容[5]。

表1 現(xiàn)行電力市場中的可中斷負(fù)荷合同

可中斷負(fù)荷期權(quán)合約應(yīng)包括：合約期限、行權(quán)時間、提前通知時間、中斷持續(xù)時間、期權(quán)費、中斷電價、行權(quán)次數(shù)、負(fù)荷中斷量、負(fù)荷節(jié)點等要素，下面將對合約內(nèi)容進(jìn)行分類討論。

圖2 可中斷負(fù)荷期權(quán)合約設(shè)計

合約期限：合約期限應(yīng)能夠滿足電網(wǎng)運行及用戶側(cè)用電的的動態(tài)變化，可設(shè)定多個不同合約期限以供選擇，因此可設(shè)置兩個期限合約，包括本月、下月。電網(wǎng)和用戶根據(jù)自身需要選擇交易相應(yīng)期限的期權(quán)合約。

行權(quán)時間：因電網(wǎng)運行狀況動態(tài)變化，無法在合約中固定行權(quán)時間，因此采用美式期權(quán)行權(quán)方法，電網(wǎng)公司在合約到期日前的任意時間執(zhí)行期權(quán)，電網(wǎng)公司行權(quán)后，用戶在經(jīng)合約允許的延時內(nèi)按照中斷負(fù)荷期權(quán)合約要求執(zhí)行削減負(fù)荷。

提前通知時間：根據(jù)電網(wǎng)控制負(fù)荷緊急程度的不同，提前通知時間分為10分鐘預(yù)通知、1小時預(yù)通知、1天預(yù)通知負(fù)荷控制期權(quán)三個類別。在實際市場交易中，提前通知時間越短，用戶停電成本越高，對應(yīng)期權(quán)價格越高，電網(wǎng)更傾向于盡可能采用提前通知時間較長的期權(quán)合約以降低成本。

中斷持續(xù)時間：因用戶自身的復(fù)雜性，用戶停電損失與停電時間的關(guān)系難以量化分析，但絕大多數(shù)用戶停電損失將隨停電時間的延長呈非線性加速增長。從我國和發(fā)達(dá)國家調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，4小時是單位停電損失的轉(zhuǎn)折點[9]。從電網(wǎng)執(zhí)行可中斷負(fù)荷期權(quán)的需求來看，一般情況下，引發(fā)供電失衡引起的錯峰和因事故引起的限電持續(xù)時間較少超過4小時。因此可設(shè)定中斷持續(xù)時間按不超過4小時設(shè)置。

期權(quán)費：即期權(quán)價格，通過市場競價形成，它是用戶賦予電網(wǎng)公司可中斷負(fù)荷選擇權(quán)的補償。根據(jù)期權(quán)合約提前通知時間、期權(quán)期限等因素的差異而不同。

中斷電價：電網(wǎng)執(zhí)行可中斷負(fù)荷期權(quán)后，依據(jù)中斷期間所產(chǎn)生的實際累積中斷電量進(jìn)行補償，該補償電價事先在合約中約定，用來補償在期權(quán)執(zhí)行期間所產(chǎn)生的損失。

行權(quán)限制：在期權(quán)合約期限內(nèi)，對電網(wǎng)執(zhí)行期權(quán)的次數(shù)和時間需要進(jìn)行限制，以避免期權(quán)被無限制過度執(zhí)行，給用戶帶來難以預(yù)期損失。

中斷容量：用戶在可中斷負(fù)荷報價時須同時申報可中斷負(fù)荷容量，電網(wǎng)公司執(zhí)行期權(quán)時，用戶需按要求減少不低于中斷容量的負(fù)荷，為方便標(biāo)準(zhǔn)化合約的交易，取1 MW作為中斷容量申報的最小交易單位。

負(fù)荷節(jié)點：為實現(xiàn)可中斷負(fù)荷的分區(qū)精確控制，需對用戶按所接入電網(wǎng)的節(jié)點進(jìn)行標(biāo)識。在需要執(zhí)行特定區(qū)域限負(fù)荷以解決網(wǎng)絡(luò)阻塞或電網(wǎng)事故條件下設(shè)備過載等問題時。電網(wǎng)公司可指定買入特定節(jié)點可中斷負(fù)荷期權(quán)。不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負(fù)荷所面臨的可中斷執(zhí)行概率是不同的，執(zhí)行概率較高的節(jié)點在市場競價過程中將會體現(xiàn)出相對更高的期權(quán)價格。

4 交易策略分析

4.1 電網(wǎng)交易策略

電網(wǎng)根據(jù)運行需要，預(yù)先買入可中斷負(fù)荷期權(quán)來維持一定數(shù)量的可中斷負(fù)荷備用，期權(quán)到期后滾動買入新期限的期權(quán)以滿足電網(wǎng)運行需要。電網(wǎng)日常運行中，調(diào)度機構(gòu)對發(fā)供電平衡及斷面約束進(jìn)行日前和實時校核評估，并通過可中斷負(fù)荷期權(quán)的交易和執(zhí)行來滿足電網(wǎng)運行要求。根據(jù)可中斷負(fù)荷期權(quán)合約提前通知期限的不同，電網(wǎng)交易策略包括日前平衡、實時平衡、緊急情況三種類型。

電網(wǎng)日前平衡。調(diào)度機構(gòu)進(jìn)行日前進(jìn)行發(fā)供電平衡評估及斷面受限校核評估。若次日發(fā)電能力不足或存在斷面受限，即在日前執(zhí)行所持有的1天提前通知的可中斷負(fù)荷期權(quán)。若可中斷負(fù)荷期權(quán)不足，進(jìn)入交易市場買入期權(quán)以補充缺額，可中斷負(fù)荷存在較多富裕時，也可將持有的部分期權(quán)進(jìn)行賣出平倉以降低持有成本。

實時平衡：電網(wǎng)實時運行中，根據(jù)短期負(fù)荷預(yù)測及實時的電網(wǎng)約束校核評估確定當(dāng)日內(nèi)發(fā)供電平衡及斷面約束。若短期發(fā)電能力不足，則可執(zhí)行1小時預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)，可中斷負(fù)荷期權(quán)不足時進(jìn)入交易市場買入并執(zhí)行期權(quán)。

緊急情況：電網(wǎng)事故情況下，調(diào)度員可根據(jù)事故影響范圍有針對性的迅速對特定范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點執(zhí)行10分鐘預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)，期權(quán)不足時進(jìn)入交易市場購入10分鐘預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)并執(zhí)行。

4.2 用戶交易策略

用戶根據(jù)對自身用電可靠性及用電計劃，在交易系統(tǒng)中選擇符合自身負(fù)荷特性的期權(quán)進(jìn)行報價，參與可中斷負(fù)荷期權(quán)交易。

若用戶用電計劃臨時改變，對供電可靠性的要求增加，用戶可在交易市場上對已賣出的期權(quán)進(jìn)行反向平倉操作。

賣出期權(quán)后，電網(wǎng)發(fā)出執(zhí)行期權(quán)指令，用戶需按合約要求在不超過期權(quán)預(yù)通知時間范圍內(nèi)主動將負(fù)荷控制到位，否則將面臨違約懲罰。

5 結(jié)束語

文中討論了利用市場手段，實現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)實時交易?？芍袛嘭?fù)荷期權(quán)提高了可中斷負(fù)荷期權(quán)的用戶參與范圍，簡化了交易程序，為用戶提供了靈活的用電管理工具，也有效擴充了可中斷負(fù)荷備用容量。。用戶通過靈活安排生產(chǎn)能夠獲得額外收益，對于供電可靠性要求不高的用戶，期權(quán)工具能夠有效提高綜合效益。同時，可中斷負(fù)荷期權(quán)為電網(wǎng)公司提供了靈活的控制負(fù)荷工具。電網(wǎng)公司通過日前及實施評估，動態(tài)管理可中斷負(fù)荷期權(quán)持倉，實現(xiàn)負(fù)荷控制成本的最優(yōu)化?？芍袛嘭?fù)荷期權(quán)通過按節(jié)點分類，能夠迅速按節(jié)點控制負(fù)荷，能夠有效有針對性的進(jìn)行局部限負(fù)荷?？芍袛嘭?fù)荷為事故處理提供新的限負(fù)荷工具。

隨著電力改革和電力市場的逐步推進(jìn)，可中斷負(fù)荷作為電力市場中的重要負(fù)荷管理工具，其重要性也將日益顯現(xiàn)。本文僅對可中斷負(fù)荷期權(quán)交易方式及合約構(gòu)建進(jìn)行了初步分析和研究，對于可中斷負(fù)荷期權(quán)的合約設(shè)計、期權(quán)定價等諸多問題還需要進(jìn)一步研究和實踐。

[1] 金超.電力市場環(huán)境下可中斷負(fù)荷對電網(wǎng)長期可靠性影響的研究 [D].保定：華北電力大學(xué)2012.

[2] 李莉.電力用戶可中斷負(fù)荷交易機制與模型研究 [D].保定：華北電力大學(xué)2008

[3] 李強.電力需求側(cè)管理中可中斷負(fù)荷的研究 [D].鄭州：鄭州大學(xué)2007

[4] 李成仁.電力市場中可中斷電價機制設(shè)計 [J].能源技術(shù)經(jīng)濟，2012，24(4)：11-15.

[5] 王建學(xué)，王錫凡，王秀麗.電力市場可中斷負(fù)荷合同模型研究 [J].中國電機工程學(xué)報，2005，25(9)：11-16.

[6] 邱文鋒，唐捷，張勇軍.基于DSM的可中斷負(fù)荷合同分析與建模 [J].繼電器，2008，36(3)：27-31.

[7] 任震，鄺新武，黃雯瑩.電力市場中可中斷電價的設(shè)計[J].華南理工大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版)，2006，34(4)：70-74.

[8] 趙俏姿，陳海焱，丁會凱.華中電網(wǎng)實時可中斷負(fù)荷的成本效益及前景分析 [J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2006，22 (2)：171-175.

[9] 王建學(xué)，王錫凡，張顯，等.可中斷負(fù)荷成本效益分析[J].電力自動化設(shè)備，2004，24(5)：15-19.

Research on Interruptible Load Option Contract and Transaction

WANG Shengjiang1，LUOLinglinS2，SUNHuali1
(1.Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China；2.Kunming University Of Science And Technology，Kunming 650500，China)

This paper presents interruptible load options based on standardized contracts，using options tools to achieve interruptible loadtrading.Interruptible load options using standardized contracts to achieve a real-time continuous trading，expanding the interruptible load option of user participation，to fully mobilize the enthusiasm of users to participate in the transaction，to provide users with a flexible power management tools.Interruptible load option provides a convenient tool to control loadsfor the Power Grid Corporation，helping improve the load-side management and grid security and stability.

Interruptible load；option；contract；trading；

TM73

B

1006-7345(2015)04-0094-04

2015-06-20

王圣江 (1979)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司，從事電網(wǎng)安全監(jiān)督管理工作 (e-mail)4093180＠qq.com。

羅靈琳 (1983)，女，碩士，講師，昆明理工大學(xué)，從事電力市場、高電壓及絕緣技術(shù)研究工作 (e-mail)65016642＠qq.com。

孫華利 (1983)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司，從事電網(wǎng)調(diào)度運行工作 (e-mail)48304546＠qq.com。