電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的發(fā)電成本核算方法研究

王幫燦，吳滇寧，邢玉輝，丁文嬌，張楓，叢野

（1. 昆明電力交易中心有限責(zé)任公司，昆明 650011； 2. 華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206）

0 前言

競(jìng)爭(zhēng)性電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建立后，發(fā)電價(jià)格由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成，調(diào)度交易中心依據(jù)各發(fā)電機(jī)組報(bào)價(jià)，在滿足各種網(wǎng)絡(luò)約束的前提下，以總成本最低為目標(biāo)安排各機(jī)組出力并確定發(fā)電價(jià)格[1]。但是為確保在部分機(jī)組具備市場(chǎng)力時(shí)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)仍能有序開展，同時(shí)也為了評(píng)估各市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主體報(bào)價(jià)的合理性，調(diào)度交易中心仍需掌握發(fā)電機(jī)組的成本信息。國(guó)內(nèi)多位學(xué)者對(duì)機(jī)組的發(fā)電成本核算方法進(jìn)行了研究[2-6]，但大多站在發(fā)電廠商的角度，與發(fā)電廠的報(bào)價(jià)策略相結(jié)合，為發(fā)電廠如何合理控制成本、提高生產(chǎn)效益提出建議，而關(guān)于國(guó)外發(fā)電成本核算研究的文獻(xiàn)較少。因此，研究國(guó)外典型電力市場(chǎng)的發(fā)電成本核算機(jī)制，分析不同電力市場(chǎng)模式下成本核算方法的適用性，可以為我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)電側(cè)成本核算帶來(lái)寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 美國(guó)PJM電力市場(chǎng)

為保障PJM 電力市場(chǎng)的安全可靠運(yùn)行，進(jìn)一步提升電網(wǎng)規(guī)劃水平，滿足電力審計(jì)要求，PJM 出版了成本核算手冊(cè)，作為市場(chǎng)參與者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的實(shí)施細(xì)則[7]。成本核算手冊(cè)規(guī)定了發(fā)電商需要提交的成本信息，從而科學(xué)、合理地得出基于成本的發(fā)電報(bào)價(jià)，為預(yù)防市場(chǎng)賣方濫用市場(chǎng)力提供了有力保障。

為準(zhǔn)確衡量不同機(jī)組的發(fā)電成本，形成合理有效的成本報(bào)價(jià)，PJM 要求發(fā)電商提交燃料成本細(xì)則，并每年更新，確保其能夠準(zhǔn)確反映機(jī)組發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中的燃料成本，可再生能源發(fā)電商還需要在燃料成本細(xì)則中體現(xiàn)可再生能源配額及生產(chǎn)稅收抵免等政策補(bǔ)貼。PJM 嚴(yán)格審核各發(fā)電商的燃料成本細(xì)則，保證發(fā)電商計(jì)算的燃料成本不會(huì)產(chǎn)生市場(chǎng)力，審核通過(guò)后，發(fā)電商可根據(jù)細(xì)則制定成本報(bào)價(jià)。此外，對(duì)于取得二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物排放配額指標(biāo)的機(jī)組需要提交排放細(xì)則，排放細(xì)則中發(fā)電商需對(duì)排放成本的估計(jì)方法做出說(shuō)明并給出算例，每年更新一次。

在發(fā)電商提交完整的成本計(jì)算細(xì)則并通過(guò)審核后，即可得出符合機(jī)組生產(chǎn)特性的發(fā)電成本。按照機(jī)組的不同生產(chǎn)階段，PJM 將發(fā)電成本劃分為啟動(dòng)成本、空載成本與增量成本三部分。下面對(duì)這三部分成本要素做具體介紹。

1.1 啟動(dòng)成本

啟動(dòng)成本發(fā)生在機(jī)組的啟動(dòng)過(guò)程，用來(lái)衡量機(jī)組從停機(jī)狀態(tài)到并網(wǎng)斷路器合閘期間產(chǎn)生的成本。PJM 規(guī)定機(jī)組的啟動(dòng)成本由啟動(dòng)燃料成本、廠用電成本、啟動(dòng)維護(hù)成本構(gòu)成，若啟動(dòng)過(guò)程要求高于日常的電站人員配備，還需要額外的勞務(wù)費(fèi)用，計(jì)算式如下：

式中：Cstart為機(jī)組的啟動(dòng)成本；Csfc為啟動(dòng)燃料成本；Cpc為廠用電成本；VOMs為啟動(dòng)維護(hù)附加費(fèi)；La為啟動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的附加人工勞務(wù)費(fèi)。啟動(dòng)燃料成本和廠用電成本的計(jì)算方法為：

式中：Fftts為啟動(dòng)燃料消耗量，反應(yīng)本次啟動(dòng)過(guò)程的燃料消耗，不計(jì)機(jī)組正常運(yùn)行情況下的加熱及輔助設(shè)備所需燃料；PF為性能系數(shù)，表示機(jī)組實(shí)際燃料消耗與理論值之比，反映了由于機(jī)組壽命縮短、改裝、燃料特性變化、環(huán)境條件等因素對(duì)燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的影響；Pc為廠用電量；Rpc表示廠用電費(fèi)率，取PJM 每12 個(gè)月的非峰荷時(shí)段電價(jià)平均值，PJM 每季度更新一次；TFRC為總?cè)剂铣杀?，由各發(fā)電商的燃料成本細(xì)則確定。PJM 規(guī)定總?cè)剂铣杀镜慕y(tǒng)一計(jì)算式如下：

式中：Cf表示燃料購(gòu)買成本，一般取燃料購(gòu)買合約價(jià)格或現(xiàn)貨價(jià)格；CSO2、CCO2、CNOx分別表示二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物的排放成本；Crf表示其他燃料相關(guān)成本，如燃料運(yùn)輸設(shè)備的租賃費(fèi)、燃料處理費(fèi)、其他排污費(fèi)等；VOM表示可變運(yùn)維成本。

式（1）-（4）表示所有類型機(jī)組啟動(dòng)成本核算的一般方法，火電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、柴油機(jī)組的啟動(dòng)成本基本如上四式，火電機(jī)組需根據(jù)不同啟動(dòng)工況（熱態(tài)啟動(dòng)、溫態(tài)啟動(dòng)、冷態(tài)啟動(dòng)）分別核算；核電機(jī)組的啟動(dòng)成本計(jì)算方式與火電機(jī)組類似，也根據(jù)停機(jī)時(shí)長(zhǎng)分為熱態(tài)、穩(wěn)態(tài)、冷態(tài)三種工況，但總?cè)剂铣杀镜挠?jì)算方法有別于式（4）：

式中：TFRCnucl為核電機(jī)組的總?cè)剂铣杀荆珻fn為核燃料消耗、再處理成本以及核電站中運(yùn)行輔助設(shè)施產(chǎn)生的燃料成本，VOM為核電機(jī)組的可變運(yùn)維成本。之后按式（1）計(jì)算啟動(dòng)成本。

由于水電站所需人員較少，不計(jì)人員勞務(wù)費(fèi)，徑流式水電機(jī)組無(wú)燃料成本，抽水蓄能機(jī)組的抽水成本雖可視為燃料成本，但不計(jì)入啟動(dòng)成本計(jì)算中，因此水電機(jī)組的啟動(dòng)成本僅由廠用電成本、啟動(dòng)維護(hù)成本兩部分構(gòu)成。風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)成本僅計(jì)及廠用電費(fèi)；太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能資源無(wú)啟動(dòng)燃料成本，只計(jì)及運(yùn)維成本及人員勞務(wù)費(fèi)。

1.2 空載成本

空載成本衡量機(jī)組在同步轉(zhuǎn)速下維持零凈輸出的成本，空載燃料成本的初步計(jì)算式為：

式中：C0表示機(jī)組的空載成本（$/小時(shí)），F(xiàn)0表示空載燃料消耗量，PF表示機(jī)組性能系數(shù)，TFRC表示總?cè)剂铣杀荆园凑帐剑?）計(jì)算。由于發(fā)電機(jī)組無(wú)法在空載狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，空載燃料消耗量取機(jī)組熱耗量曲線上輸出功率為零的函數(shù)值，熱耗量曲線又稱機(jī)組的輸入-輸出函數(shù)，表示機(jī)組每小時(shí)所消耗的燃料熱量，擬合后為二次函數(shù)形式。在已準(zhǔn)確測(cè)定機(jī)組熱耗量曲線的前提下，發(fā)電商可根據(jù)回歸分析法計(jì)算機(jī)組出力為零時(shí)的燃料消耗，即空載燃料消耗量F0。

由于空載成本決定了機(jī)組報(bào)價(jià)曲線的起點(diǎn)，若無(wú)法保證機(jī)組報(bào)價(jià)曲線單調(diào)遞增，發(fā)電商也可對(duì)空載成本做適當(dāng)修正，PJM 規(guī)定空載成本調(diào)整后機(jī)組邊際成本報(bào)價(jià)曲線（即增量成本曲線）上出力最低兩個(gè)報(bào)價(jià)點(diǎn)之間增量成本的最大差額不能超過(guò)1$/MWh。

一般在機(jī)組的最小出力處調(diào)整空載成本：

式中：Fmin表示最小出力時(shí)機(jī)組的燃料消耗量；Cimin表示最小出力時(shí)的增量成本，為機(jī)組邊際成本報(bào)價(jià)曲線在最小出力處的取值；Pmin表示機(jī)組的最小出力。

火電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、柴油機(jī)組、核電機(jī)組在分別參照式（4）（5）計(jì)算總?cè)剂铣杀镜幕A(chǔ)上，可直接按照式（6）（7）計(jì)算空載成本；水電、風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能資源不計(jì)空載成本。

1.3增量成本

增量成本反映機(jī)組出力大于最小出力時(shí)，發(fā)電成本對(duì)出力的微增率，可由機(jī)組的熱耗微增率經(jīng)過(guò)計(jì)算得到。熱耗微增率為輸入-輸出曲線的斜率：

式中：IHr表示熱耗微增率，為機(jī)組輸入的燃料熱量HIh對(duì)出力OPn的一階導(dǎo)數(shù)。則機(jī)組的增量成本為：

式中：Cincre為機(jī)組的增量成本（$/MWh）；IHr為增熱耗微增率；PF為性能系數(shù)；TFRC為總?cè)剂铣杀荆琕OM為可變運(yùn)維成本。

火電機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、柴油機(jī)組、核電機(jī)組可繪制對(duì)應(yīng)燃料的輸入-輸出曲線，因此可以采用上述方法確定增量成本。徑流式水電、風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能資源無(wú)增量成本。對(duì)于抽水蓄能機(jī)組，將抽水成本看作燃料成本，取抽蓄綜合效率的倒數(shù)為性能系數(shù)PF，則抽水蓄能機(jī)組的總?cè)剂铣杀緸椋?/p>

式中：TFRCpump為抽水蓄能機(jī)組的總?cè)剂铣杀?，LMP為抽蓄機(jī)組所在節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)，Ppump為抽水耗電量，VOM為可變運(yùn)維成本。

2美國(guó)德州電力市場(chǎng)

德州電力可靠性委員會(huì)（Electric Reliability Council of Texas,ERCOT）通過(guò)可驗(yàn)證成本手冊(cè)規(guī)定了發(fā)電機(jī)組的成本核算方法[8]。手冊(cè)中詳細(xì)界定了機(jī)組發(fā)電成本所包含的成本要素、發(fā)電商需要向ERCOT 提交的成本信息、ERCOT 成本信息的審批流程等。在單一電能量市場(chǎng)模式下，ERCOT進(jìn)行成本核算的目的是計(jì)算發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)報(bào)價(jià)限額，避免電價(jià)過(guò)高對(duì)社會(huì)產(chǎn)生不良影響，同時(shí)為機(jī)組報(bào)價(jià)提供合理參考，確保發(fā)電報(bào)價(jià)的真實(shí)可靠。

為了準(zhǔn)確、完整地反映機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的成本，ERCOT 將機(jī)組的發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程以最小出力為基準(zhǔn)劃分為三個(gè)階段，分別是機(jī)組出力低于最小出力、恰為最小出力及超過(guò)最小出力，每一階段的發(fā)電成本均包含燃料成本及運(yùn)維成本兩部分。燃料成本由燃料價(jià)格及燃料消耗量確定，運(yùn)維成本為機(jī)組在發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的所有非燃料邊際成本。

ERCOT要求發(fā)電商提交燃料購(gòu)買價(jià)格的相關(guān)信息，如現(xiàn)貨價(jià)格或合約價(jià)格，以及機(jī)組的燃料消耗量數(shù)據(jù)，包括啟動(dòng)燃料消耗量、最小出力燃料消耗量和根據(jù)輸入-輸出曲線計(jì)算的燃料消耗量，以及各種不同類型燃料消耗百分比，并注明機(jī)組的燃料消耗量是否因季節(jié)性因素變化，ERCOT 根據(jù)發(fā)電商提交并審核通過(guò)的信息計(jì)算燃料成本；發(fā)電商還需提交運(yùn)維成本的計(jì)算方法、維護(hù)記錄和分?jǐn)傄?guī)則，機(jī)組的排放成本，以及部分機(jī)組參數(shù)，如最大最小出力等信息以備核查。

2.1啟動(dòng)成本

與PJM市場(chǎng)相同，ERCOT也需要單獨(dú)計(jì)算不同工況（熱態(tài)啟動(dòng)、穩(wěn)態(tài)啟動(dòng)、冷態(tài)啟動(dòng)）下的啟動(dòng)成本。如前所述，啟動(dòng)成本由燃料成本和運(yùn)維成本組成：

式中：Cstart表示機(jī)組的啟動(dòng)成本；Csfc表示啟動(dòng)燃料成本；VOMs表示運(yùn)維成本。

ERCOT將啟動(dòng)燃料消耗量定義為機(jī)組本次啟動(dòng)過(guò)程從點(diǎn)火到最小出力、以及前次停機(jī)過(guò)程的燃料消耗量，同時(shí)計(jì)及輔助鍋爐和輔助設(shè)備的燃料消耗，但不包含機(jī)組正常運(yùn)行情況下的供熱燃料。未經(jīng)修正的初始啟動(dòng)燃料消耗量為：

式中：Ft為初始啟動(dòng)燃料消耗量，F(xiàn)sbc為啟動(dòng)過(guò)程中機(jī)組從點(diǎn)火到并網(wǎng)斷路器合閘的燃料消耗量、Flsl為從斷路器合閘到最小出力的燃料消耗量、Fsd為前次停機(jī)過(guò)程從并網(wǎng)斷路器斷開到停機(jī)燃料消耗量之和。

一般情況下，機(jī)組的啟動(dòng)燃料消耗量應(yīng)根據(jù)歷史值統(tǒng)計(jì)計(jì)算，發(fā)電商應(yīng)向ERCOT 提交燃料消耗量的歷史數(shù)據(jù)、算數(shù)平均值及當(dāng)前運(yùn)行時(shí)段采用的啟動(dòng)燃料耗量。若無(wú)歷史數(shù)據(jù)，也可采用機(jī)組生產(chǎn)廠家的建議值，或在ERCOT 的批準(zhǔn)下取試驗(yàn)值。

當(dāng)機(jī)組提供可靠性機(jī)組組合服務(wù)時(shí)，為補(bǔ)償機(jī)組額外消耗燃料產(chǎn)生的燃料運(yùn)輸及購(gòu)買成本，用補(bǔ)償系數(shù)VOXR修正初始啟動(dòng)燃料消耗量Ft：

式中：Fa為修正啟動(dòng)燃料消耗量，補(bǔ)償系數(shù)VOXR取機(jī)組的燃料附加費(fèi)與平均燃料價(jià)格指數(shù)之比。燃料附加費(fèi)可由發(fā)電商自行上報(bào)并交由ERCOT 審核，也可取ERCOT的默認(rèn)值：燃煤機(jī)組的默認(rèn)燃料附加費(fèi)為1.10$/MMBtu、其他類型機(jī)組為0.50$/MMBtu。

在此基礎(chǔ)上，可計(jì)算啟動(dòng)燃料成本：

式（14）表示機(jī)組燃燒多種燃料時(shí)啟動(dòng)燃料成本的計(jì)算方法。其中：Cgs表示啟動(dòng)過(guò)程消耗的天然氣百分比；FIP表示天然氣價(jià)格指數(shù)；Cos表示啟動(dòng)過(guò)程消耗的燃油百分比；FOP表示燃油價(jià)格指數(shù)；Css表示啟動(dòng)過(guò)程消耗的固體燃料百分比；SFP表示固體燃料價(jià)格指數(shù)。

維護(hù)成本的計(jì)算式如下：

VOMs表示機(jī)組啟動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)維成本，均為可變成本，IOMslsl表示機(jī)組在從啟動(dòng)到最小出力過(guò)程中產(chǎn)生的邊際運(yùn)維成本，IOMbos表示機(jī)組前次停機(jī)過(guò)程中產(chǎn)生的邊際運(yùn)維成本。VSECs為啟動(dòng)排放成本，計(jì)算方法為：

式中：Fa為修正后的啟動(dòng)燃料消耗量，ERi為燃燒單位燃料某種污染物的排放量，ERCOT校核時(shí)取機(jī)組上報(bào)給德州環(huán)境質(zhì)量委員會(huì)核算歷史數(shù)據(jù)的年平均值，ERIi為該污染物的排放價(jià)格，其中二氧化硫和氮氧化物的排放價(jià)格由ERCOT定期公布的月度平均價(jià)格指數(shù)決定。

2.2最小出力成本

最小出力成本表示機(jī)組出力恰為最小技術(shù)出力時(shí)產(chǎn)生的成本，同樣由燃料成本和運(yùn)維成本兩部分構(gòu)成：

式中：Cmin表示機(jī)組的最小出力成本；Cminfc為最小出力時(shí)的燃料成本；VOMmin表示最小出力時(shí)的可變運(yùn)維成本。

最小出力燃料成本的計(jì)算式如下：式 中：Cgs、Cos、Css分 別 表 示 最 小 出 力時(shí)機(jī)組燃燒天然氣、燃油、固體燃料的百分比，F(xiàn)IP、FOP、SFP為各自的價(jià)格指數(shù)（$/MMBtu），Hr為最小出力處的熱耗率，若機(jī)組進(jìn)行了可靠性機(jī)組組合，需對(duì)熱耗率進(jìn)行修正。在德州市場(chǎng)中，熱耗率又稱平均熱耗率，由機(jī)組的輸入-輸出曲線直接導(dǎo)出。輸入-輸出曲線必須包括最小和最大負(fù)荷點(diǎn)，且至少含有兩個(gè)中間點(diǎn)。通過(guò)擬合求得輸入-輸出曲線的函數(shù)表達(dá)式，表達(dá)式一般為最高次項(xiàng)不為零的三次函數(shù)形式。熱耗率為輸入機(jī)組的燃料熱量與機(jī)組出力的比值，即：

式中：Hr為機(jī)組熱耗率，HIh為輸入機(jī)組的燃料熱量（MMBtu），OPn為機(jī)組的發(fā)電功率（MW）。不同運(yùn)行點(diǎn)下的熱耗率值構(gòu)成了機(jī)組熱耗率曲線，輸入-輸出曲線、熱耗率的數(shù)據(jù)及函數(shù)表達(dá)式均應(yīng)按要求提交給ERCOT 以備核查。

VOMmin為可變運(yùn)維成本，按下式計(jì)算：

式中：IOMmin為機(jī)組在最小出力時(shí)的可變運(yùn)維成本；VSECmin為最小出力排放成本，按式（21）進(jìn)行計(jì)算：

此時(shí)，提供可靠性機(jī)組組合的機(jī)組不需對(duì)熱耗率進(jìn)行修正。

當(dāng)機(jī)組出力高于最小出力時(shí)，同樣按照式（17）-（21）所述方法計(jì)算發(fā)電成本，這里不再贅述。

2.3成本報(bào)價(jià)上限計(jì)算

除了規(guī)范機(jī)組成本計(jì)算方法、完善成本監(jiān)管流程外，ERCOT 進(jìn)行成本核算的一個(gè)重要目標(biāo)是計(jì)算機(jī)組的成本報(bào)價(jià)上限。ERCOT僅對(duì)機(jī)組的啟動(dòng)報(bào)價(jià)和最小出力報(bào)價(jià)設(shè)置上限，報(bào)價(jià)最大值為燃油、燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電成本的對(duì)應(yīng)部分。

啟動(dòng)報(bào)價(jià)上限Cstartcap為：

啟動(dòng)燃料成本的計(jì)算方法變化為：

式（23）中不包含固體燃料發(fā)電機(jī)組的燃料成本，因此用發(fā)電成本較高的燃油和燃?xì)鈾C(jī)組的啟動(dòng)成本作為啟動(dòng)報(bào)價(jià)上限。式（22）中的其他成本計(jì)算與2.1節(jié)所用方法相同。

類似地，最小出力報(bào)價(jià)上限Cmincap為：最小出力燃料成本的計(jì)算方法變化為：

值得注意的是，上述成本核算方法主要適用于火電機(jī)組，ERCOT并未制定風(fēng)電等可再生能源機(jī)組的成本計(jì)算方法。事實(shí)上，由于燃料成本為零，可再生能源的可變成本主要由運(yùn)維成本決定。在電力市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，可再生能源機(jī)組往往報(bào)價(jià)極低，甚至報(bào)零價(jià)或負(fù)價(jià)，從而提高上網(wǎng)電量，獲取數(shù)額可觀的生產(chǎn)稅抵扣[9]。

在英國(guó)電力市場(chǎng)，約97%的電力交易通過(guò)雙邊合同實(shí)現(xiàn)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)不對(duì)這部分電力交易進(jìn)行發(fā)電成本分析，依靠自調(diào)度的方式實(shí)現(xiàn)電力供需平衡及社會(huì)福利最大化。剩余3%的電力在平衡市場(chǎng)上交易，為避免不平衡電量結(jié)算價(jià)格過(guò)高，英國(guó)天然氣與電力市場(chǎng)辦公室規(guī)定采用發(fā)電邊際成本進(jìn)行不平衡結(jié)算，即使用系統(tǒng)邊際價(jià)格作為平衡市場(chǎng)上的結(jié)算電價(jià)。另一方面，為促進(jìn)可再生能源發(fā)展、加快低碳化進(jìn)程，英國(guó)政府與可再生能源發(fā)電商簽訂差價(jià)合約，發(fā)電商按照合同規(guī)定的執(zhí)行價(jià)格與市場(chǎng)參考價(jià)格獲得差價(jià)支付。為不同類型可再生能源機(jī)組制定合理的執(zhí)行價(jià)格是差價(jià)合約的重要內(nèi)容，英國(guó)競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)管理局（Com petition and M arkets Authority，CMA）以發(fā)電技術(shù)的平準(zhǔn)化度電成本（Levelized Cost of Energy，LCOE）作為執(zhí)行價(jià)格，CMA 同時(shí)制定了市場(chǎng)力檢測(cè)的成本核算方法。

2.4平準(zhǔn)化度電成本

平準(zhǔn)化度電成本用于估計(jì)不同類型發(fā)電技術(shù)的平均成本，是機(jī)組運(yùn)行年限內(nèi)的總成本與機(jī)組裝機(jī)容量或預(yù)計(jì)產(chǎn)生的總電量之比。平準(zhǔn)化度電成本只反映發(fā)電成本，不包含系統(tǒng)平衡和電網(wǎng)投資等產(chǎn)生的費(fèi)用。發(fā)電量用凈發(fā)電量表示，即總發(fā)電量扣除網(wǎng)損后的計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算平準(zhǔn)化度電成本前，CMA 需要收集機(jī)組的投資成本、運(yùn)營(yíng)成本、碳排放成本和機(jī)組部分參數(shù)，包括機(jī)組容量、預(yù)期可用性、效率和負(fù)荷系數(shù)等。

首先計(jì)算總成本：

式中：TCO為機(jī)組運(yùn)行年限內(nèi)的總預(yù)期成本；Ccapex為投資成本，包括前期開發(fā)成本、建設(shè)成本及基礎(chǔ)設(shè)施成本等；Copex為運(yùn)營(yíng)成本，包括機(jī)組的固定運(yùn)營(yíng)成本和可變運(yùn)營(yíng)成本，其中可變運(yùn)營(yíng)成本包括保險(xiǎn)費(fèi)、并網(wǎng)成本、二氧化碳排放成本、燃料成本等。

計(jì)算總成本及總發(fā)電量的凈現(xiàn)值：

式中：NPVC、NVPE分別為機(jī)組運(yùn)行年限內(nèi)的總預(yù)期成本及預(yù)期發(fā)電量的凈現(xiàn)值；N表示機(jī)組的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，NEG 為每個(gè)運(yùn)行時(shí)段的發(fā)電量；dr 為貼現(xiàn)率。

對(duì)于調(diào)峰機(jī)組（如開式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組等），出力隨需求快速變化，其平準(zhǔn)化成本采用分?jǐn)偟窖b機(jī)容量的方式進(jìn)行計(jì)算。以這種方式計(jì)算時(shí)，只考慮機(jī)組運(yùn)營(yíng)前的資金投入和運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的固定成本，而不計(jì)燃料成本、碳排放成本及其他可變成本的影響。除作為差價(jià)合約執(zhí)行價(jià)格的參考外，平準(zhǔn)化度電成本還可用于比較不同發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，從而合理安排某一地區(qū)的機(jī)組組合。

2.5用于市場(chǎng)力判斷的成本核算

在英國(guó)電力市場(chǎng)中，CMA 負(fù)責(zé)調(diào)查發(fā)電側(cè)的市場(chǎng)力情況，通過(guò)簡(jiǎn)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)景，在相對(duì)簡(jiǎn)單的市場(chǎng)環(huán)境下評(píng)估市場(chǎng)中是否有市場(chǎng)參與者濫用市場(chǎng)力、操控市場(chǎng)價(jià)格的行為。如果在這一前提下，不存在市場(chǎng)力操縱現(xiàn)貨價(jià)格的行為，則可以認(rèn)定真實(shí)的現(xiàn)貨市場(chǎng)中也不存在市場(chǎng)力。

CMA 對(duì)市場(chǎng)做出了如下假設(shè)：市場(chǎng)中沒有遠(yuǎn)期交易，且不考慮輸電阻塞，全部電量?jī)H通過(guò)現(xiàn)貨市場(chǎng)以相同價(jià)格交易。設(shè)各機(jī)組的可用容量為給定值，啟動(dòng)成本為零，最小運(yùn)行出力為零，機(jī)組無(wú)爬坡速率、最小上升時(shí)間等動(dòng)態(tài)約束，各機(jī)組的競(jìng)價(jià)策略已知。燃料的價(jià)格取現(xiàn)貨價(jià)格或平均季度價(jià)格，輸電損耗占總發(fā)電量的1%，電力需求為已知，且需求對(duì)價(jià)格完全無(wú)彈性。

做出假設(shè)后，CMA 需要收集數(shù)據(jù)以完成市場(chǎng)仿真，包括機(jī)組的效率和裝機(jī)容量、碳排放價(jià)格、機(jī)組的運(yùn)維成本等。機(jī)組的運(yùn)維成本由公開數(shù)據(jù)估算得出，包括固定運(yùn)維費(fèi)用、可變運(yùn)維費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)、并網(wǎng)費(fèi)等。CMA 通過(guò)以下三個(gè)步驟進(jìn)行市場(chǎng)力分析：

1）確定電力供應(yīng)曲線：根據(jù)各發(fā)電機(jī)組提交的報(bào)價(jià)信息，按照邊際成本遞增的順序形成發(fā)電側(cè)的電力供應(yīng)曲線。

2）確定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格即電力供需曲線交點(diǎn)所確定的邊際機(jī)組報(bào)價(jià)。某一時(shí)刻的電力需求數(shù)據(jù)由Elexon 提供，并且不考慮需求側(cè)響應(yīng)。

3）確定機(jī)組最優(yōu)策略：機(jī)組的最優(yōu)策略指為使自身利潤(rùn)最大化，機(jī)組可能保留部分發(fā)電容量、減少電力供應(yīng)，從而抬高市場(chǎng)價(jià)格的行為。CMA 根據(jù)機(jī)組的邊際成本數(shù)據(jù)，分析其可能采用的策略，從而判斷機(jī)組是否會(huì)存在使用市場(chǎng)力、影響市場(chǎng)結(jié)果的可能性。

3國(guó)外成本核算機(jī)制總結(jié)

國(guó)外電力現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)踐中對(duì)發(fā)電成本的核算通常都包含燃料成本、運(yùn)維成本等機(jī)組發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的成本分量，以可變成本作為機(jī)組報(bào)價(jià)及市場(chǎng)力檢測(cè)的依據(jù)。英國(guó)電力市場(chǎng)通過(guò)簡(jiǎn)化的市場(chǎng)仿真判斷機(jī)組是否存在使用市場(chǎng)力、保留可用容量的可能性，也可以作為一種判別思路運(yùn)用到實(shí)踐中。國(guó)外典型電力市場(chǎng)成本核算機(jī)制的不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在燃料成本的計(jì)算、機(jī)組輸入-輸出曲線的相關(guān)規(guī)定等幾方面，下面進(jìn)行具體分析：

燃料成本：燃料成本作為機(jī)組邊際成本的重要組成部分，制定合理的計(jì)算方式意義重大。PJM和ERCOT 中燃料成本均包括燃料購(gòu)置、運(yùn)輸、處理成本等，并通過(guò)機(jī)組的輸入-輸出曲線得出機(jī)組的燃料消耗量。德州規(guī)定燃料價(jià)格取價(jià)格指數(shù)，PJM 的燃料價(jià)格為燃料成交價(jià)，即現(xiàn)貨價(jià)格或合同價(jià)格，相對(duì)更加全面地反映燃料的真實(shí)成本，具有一定的參考價(jià)值。此外，PJM還考慮到用性能系數(shù)反映機(jī)組實(shí)際燃燒過(guò)程與理論過(guò)程的差別，但是若性能系數(shù)測(cè)算不到位，可能會(huì)出現(xiàn)燃料成本不符合實(shí)際的情況，電價(jià)也會(huì)因此受到影響?？稍偕茉礄C(jī)組與徑流式水電機(jī)組無(wú)燃料成本，抽水蓄能機(jī)組可將抽水成本視為燃料成本。

輸入-輸出曲線：機(jī)組的輸入-輸出特性作為衡量火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)之一，是計(jì)算熱耗率、熱耗微增率、燃料成本等多個(gè)參數(shù)的基礎(chǔ)。因此各個(gè)電力市場(chǎng)都對(duì)輸入-輸出數(shù)據(jù)的提交和審核做出了明確要求，務(wù)必保障其真實(shí)可靠。機(jī)組輸入-輸出數(shù)據(jù)至少應(yīng)包含最小出力和最大出力時(shí)的原始數(shù)據(jù)，ERCOT 另規(guī)定除最小最大出力點(diǎn)外，輸入-輸出曲線還要包括至少兩個(gè)中間點(diǎn)；同時(shí)機(jī)組輸入-輸出曲線的擬合結(jié)果為一個(gè)三次函數(shù)表達(dá)式。較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)能很好地改善擬合精度，而一般情況下，機(jī)組耗量特性的三次擬合比二次擬合更加精確，因此采用三次擬合準(zhǔn)確度更高。

排放成本：PJM中將排放成本計(jì)入燃料成本中，要求機(jī)組根據(jù)排放配額上報(bào)排放量及排放價(jià)格，并給出排放成本的估算方法；ERCOT將排放成本計(jì)入運(yùn)維成本中，根據(jù)機(jī)組上報(bào)給環(huán)保部門的歷史數(shù)據(jù)估算機(jī)組的當(dāng)月排放量，排放價(jià)格由ERCOT定期公布，并公開排放價(jià)格的數(shù)據(jù)來(lái)源。相比而言，ERCOT 的排放成本機(jī)制更清晰透明，PJM市場(chǎng)由于各個(gè)州的排放政策不同，定價(jià)方式也不能一概而論，因此未給出一般性方法。

停機(jī)成本：ERCOT的停機(jī)成本體現(xiàn)在啟動(dòng)成本計(jì)算中，啟動(dòng)成本即包含本次啟動(dòng)及前次停機(jī)的所有成本。而PJM中未提及機(jī)組停機(jī)成本的核算，因此無(wú)法表示機(jī)組從正常運(yùn)行到機(jī)組關(guān)停過(guò)程產(chǎn)生的發(fā)電成本，不能完整描述機(jī)組的全部發(fā)電成本。

固定成本：國(guó)外電力市場(chǎng)的成本核算不包含固定成本。在競(jìng)爭(zhēng)性電力批發(fā)市場(chǎng)中，固定成本的回收通?？煞譃閮煞N方式：一是如澳大利亞和美國(guó)德州等的單一能量市場(chǎng)模式。發(fā)電機(jī)組通過(guò)單一能量市場(chǎng)回收包括投資成本在內(nèi)的所有成本，不對(duì)固定成本進(jìn)行單獨(dú)回收[10]。然而，由于機(jī)組只能在負(fù)荷高峰時(shí)期回收固定成本，這種方式會(huì)帶來(lái)比較嚴(yán)重的尖峰電價(jià)，更適合于在發(fā)展較為成熟的電力市場(chǎng)中運(yùn)作；二是通過(guò)建立各種形式的容量成本補(bǔ)償機(jī)制回收固定成本，如智利、秘魯?shù)葒?guó)電力市場(chǎng)實(shí)行政府核定容量電價(jià)的發(fā)電容量成本補(bǔ)償機(jī)制；PJM、英國(guó)等電力市場(chǎng)通過(guò)建立競(jìng)爭(zhēng)性容量市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電投資成本的回收[11-12]。容量市場(chǎng)的建立需要科學(xué)的論證和完整的設(shè)計(jì)，我國(guó)的電力體制改革仍處于發(fā)展階段，市場(chǎng)機(jī)制仍不成熟，可以按照我國(guó)傳統(tǒng)核算方式，采取核定容量成本、計(jì)提折舊的方式補(bǔ)償發(fā)電機(jī)組固定成本。

對(duì)我國(guó)發(fā)電成本測(cè)算的啟示：目前，我國(guó)發(fā)電公司大多參照原電力部頒布的《電力工業(yè)企業(yè)成本核算實(shí)施意見》，根據(jù)電力產(chǎn)品成本開支范圍，將發(fā)電成本分為燃料費(fèi)、購(gòu)入電力費(fèi)、水費(fèi)等項(xiàng)目，按照我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)電成本核算方法進(jìn)行核算。由于當(dāng)時(shí)上網(wǎng)電價(jià)由政府核定，發(fā)電企業(yè)成本核算主要滿足價(jià)格管理部門定價(jià)需要，不適用于現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境下的報(bào)價(jià)及市場(chǎng)力監(jiān)控。通過(guò)對(duì)國(guó)外典型電力市場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)下的發(fā)電側(cè)成本測(cè)算具有一定的借鑒意義。

借鑒國(guó)外電力市場(chǎng)對(duì)發(fā)電成本的核算辦法，結(jié)合我國(guó)電源結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)特點(diǎn)，可將各類發(fā)電機(jī)組的成本構(gòu)成分為啟動(dòng)成本、空載成本、增量成本、固定成本四類，前三項(xiàng)均只包含燃料成本及運(yùn)維成本，可再生能源機(jī)組不含燃料成本，只計(jì)運(yùn)維成本，固定成本以機(jī)組的投資成本為主。啟動(dòng)成本反映機(jī)組本次啟動(dòng)及前次停機(jī)過(guò)程涉及到的成本；空載成本除用于成本測(cè)算外，還要根據(jù)報(bào)價(jià)曲線單調(diào)遞增的要求在最小出力處進(jìn)行調(diào)整；增量成本由機(jī)組能耗曲線導(dǎo)出，反映機(jī)組出力高于最小出力時(shí)的發(fā)電成本；固定成本可通過(guò)核定容量成本，采取容量補(bǔ)償?shù)姆绞窖a(bǔ)貼機(jī)組的前期投資。未來(lái)建立容量市場(chǎng)后，可通過(guò)容量電價(jià)等方式補(bǔ)償。

火電機(jī)組的燃料成本包括燃料在購(gòu)買、運(yùn)輸、處理等過(guò)程中產(chǎn)生的成本，排放成本也包含在燃料成本中。燃料購(gòu)買價(jià)格可取燃料價(jià)格指數(shù)或合約價(jià)格，由于我國(guó)的發(fā)電機(jī)組大多采用單一燃料，因此可以只測(cè)算某種燃料消耗量，而不計(jì)消耗比例；由于我國(guó)的碳交易機(jī)制尚未成熟，以碳價(jià)為基礎(chǔ)測(cè)算排放成本可能會(huì)影響電力現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)的穩(wěn)定性，因此建議排放成本可以采取政府定價(jià)、核定排放量的方式，定價(jià)機(jī)制應(yīng)盡量公開、透明；可再生能源機(jī)組與徑流式水電機(jī)組不計(jì)燃料成本，抽蓄機(jī)組的耗電費(fèi)用可視為燃料成本；運(yùn)維成本是為保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行而產(chǎn)生的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，包括設(shè)備檢修、部件更換、性能測(cè)驗(yàn)等成本，可按發(fā)電量或等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)進(jìn)行均攤，隨后計(jì)入發(fā)電成本。

在機(jī)組的數(shù)據(jù)采集方面，火電機(jī)組的輸入-輸出曲線可由試驗(yàn)數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)參數(shù)給定，考慮到采集數(shù)據(jù)可能帶來(lái)的費(fèi)用負(fù)擔(dān)，原始數(shù)據(jù)應(yīng)至少包含最大最小出力點(diǎn)，而不宜過(guò)多。擬合可采用三次函數(shù)形式以提高精度，在計(jì)算熱耗率及熱耗微增率曲線時(shí)也能使曲線更加平滑。

4結(jié)束語(yǔ)

為預(yù)防市場(chǎng)力、促進(jìn)發(fā)電側(cè)良性競(jìng)爭(zhēng)、保障用戶電價(jià)合理性，世界各國(guó)均對(duì)發(fā)電成本的核算方法展開研究。本文調(diào)研并分析了美國(guó)PJM 市場(chǎng)、德州電力市場(chǎng)、澳大利亞電力市場(chǎng)及英國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)電成本測(cè)算方法、流程和模型，及其在電力市場(chǎng)監(jiān)管體系中的運(yùn)用方式，歸納總結(jié)了不同國(guó)家成本核算機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)，為我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)下的發(fā)電成本核定提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。最后，結(jié)合我國(guó)電力市場(chǎng)的運(yùn)行特性和改革要求，參照國(guó)外典型電力市場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)發(fā)電成本核算機(jī)制的設(shè)計(jì)提供了思路和建議。