煤電企業(yè)在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的交易策略研究

程道同，朱光明

(1.中國(guó)神華能源股份有限公司國(guó)華惠州熱電分公司，廣東 惠州516082；2.高效清潔火力發(fā)電技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙410007；3.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙410007)

0 引言

我國(guó)傳統(tǒng)的電力市場(chǎng)以中長(zhǎng)期交易模式為主，包括年度和月度的雙邊交易、集中競(jìng)爭(zhēng)交易，這樣的模式未能充分顯示電力物理屬性，電力價(jià)格信號(hào)連續(xù)性、價(jià)格機(jī)制一致性不足，合約流動(dòng)性差，市場(chǎng)效率偏低。隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的開(kāi)啟，可以根據(jù)市場(chǎng)供需狀態(tài)，充分挖掘市場(chǎng)潛力，進(jìn)一步優(yōu)化電力資源配置，現(xiàn)貨市場(chǎng)也為中長(zhǎng)期交易提供準(zhǔn)確的價(jià)格風(fēng)向標(biāo)，引導(dǎo)發(fā)用側(cè)對(duì)市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)的響應(yīng)，提高系統(tǒng)調(diào)峰的能力[1]。在現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下，電價(jià)的形成和交易策略、供需關(guān)系、電網(wǎng)阻塞等因素有直接關(guān)系，并且是實(shí)時(shí)變化的。電力現(xiàn)貨市場(chǎng)下，交易報(bào)價(jià)將成為企業(yè)的重要經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。市場(chǎng)的出清結(jié)果直接決定了發(fā)電機(jī)組是否啟動(dòng)、能發(fā)多少電量、以什么樣的曲線運(yùn)行、企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，所以正確的交易策略關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的切身利益[2]。

1 廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)規(guī)則要點(diǎn)

1.1 市場(chǎng)架構(gòu)

現(xiàn)階段，廣東電力批發(fā)側(cè)市場(chǎng)采用“電能量市場(chǎng)+輔助服務(wù)市場(chǎng)”的市場(chǎng)架構(gòu)，電能量市場(chǎng)包含中長(zhǎng)期市場(chǎng)和現(xiàn)貨電力市場(chǎng)。中長(zhǎng)期交易目前還是差價(jià)合約形式，現(xiàn)貨市場(chǎng)則是全電量集中競(jìng)價(jià)的形式。目前開(kāi)放的輔助服務(wù)市場(chǎng)主要是調(diào)頻市場(chǎng)，無(wú)功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動(dòng)、AVC等輔助服務(wù)市場(chǎng)未來(lái)也會(huì)逐步建立。

電力零售市場(chǎng)主要是售電公司和市場(chǎng)化用電企業(yè)開(kāi)展的售電代理服務(wù)，通過(guò)合約的形式開(kāi)展合作。

1.2 電力交易品種

電力市場(chǎng)交易品種分為中長(zhǎng)期市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)兩個(gè)層面，中長(zhǎng)期市場(chǎng)主要是以周為最小周期，現(xiàn)貨市場(chǎng)主要分日前現(xiàn)貨市場(chǎng)和實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場(chǎng)。

中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易品種有:市場(chǎng)電量雙邊協(xié)商交易、基數(shù)電量雙邊協(xié)商交易、帶典型曲線的集中競(jìng)爭(zhēng)交易、帶自定義曲線的雙邊掛牌交易。中長(zhǎng)期交易目前還是以差價(jià)合約的形式開(kāi)展，未來(lái)會(huì)逐步切換至絕對(duì)價(jià)格形式。

現(xiàn)貨市場(chǎng)交易品種有:日前現(xiàn)貨電能市場(chǎng)、實(shí)時(shí)現(xiàn)貨市場(chǎng)?，F(xiàn)貨電能量市場(chǎng)目前主要是采用全電量集中競(jìng)爭(zhēng)申報(bào)、集中統(tǒng)一出清的方式，在滿足電網(wǎng)系統(tǒng)安全約束基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)用兩側(cè)(現(xiàn)階段采取發(fā)電側(cè)既報(bào)量也報(bào)價(jià)、用戶側(cè)只報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式)報(bào)價(jià)形成的出清結(jié)果作為次日的調(diào)度曲線計(jì)劃。

1.3 現(xiàn)貨市場(chǎng)交易模式

現(xiàn)貨市場(chǎng)交易的報(bào)價(jià)分為“發(fā)電側(cè)既報(bào)量也報(bào)價(jià)、用戶側(cè)只報(bào)量不報(bào)價(jià)”和“發(fā)電側(cè)既報(bào)量也報(bào)價(jià)、用戶側(cè)既報(bào)量也報(bào)價(jià)”兩種迭進(jìn)的模式?，F(xiàn)階段仍屬市場(chǎng)改革早期，用戶側(cè)市場(chǎng)分析和價(jià)格判斷能力尚不成熟，因此先從第一種模式起步，市場(chǎng)逐步成熟后再調(diào)整到后者模式。目前實(shí)時(shí)市場(chǎng)交易采用日前交易報(bào)價(jià)參數(shù)，在實(shí)時(shí)市場(chǎng)再次出清形成。

1.4 定價(jià)機(jī)制

廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)定價(jià)采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)機(jī)制。節(jié)點(diǎn)電價(jià)指在滿足電網(wǎng)系統(tǒng)以及發(fā)輸配用設(shè)備的安全運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)約束前提下，在系統(tǒng)的某節(jié)點(diǎn)增加單位電力負(fù)荷時(shí)的邊際成本?，F(xiàn)貨電力市場(chǎng)形成的節(jié)點(diǎn)電價(jià)體現(xiàn)了電能量在不同時(shí)間和空間上的不同價(jià)值，也是電力供需平衡程度和引導(dǎo)電力資源分配的信號(hào)[3]。

1.5 市場(chǎng)出清

現(xiàn)貨電力市場(chǎng)的出清結(jié)果最終以安全穩(wěn)定為前提，以整個(gè)社會(huì)的總用電成本最低為目標(biāo)，一般會(huì)采用安全約束機(jī)組組合(SCUC)和安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度(SCED)進(jìn)行集中優(yōu)化、出清計(jì)算后，最終得出運(yùn)行日的系統(tǒng)開(kāi)機(jī)組合、機(jī)組調(diào)度計(jì)劃曲線、用戶側(cè)的電量曲線及其實(shí)時(shí)電價(jià)[4]。

1.6 市場(chǎng)結(jié)算

廣東目前的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算流程規(guī)則:基本結(jié)算單位是“小時(shí)”，每天出具一個(gè)日賬單、每月完成一次結(jié)算和收付款。由于現(xiàn)貨交易和中長(zhǎng)期交易是統(tǒng)一進(jìn)行的，因此是在根據(jù)基數(shù)合約、中長(zhǎng)期合約先進(jìn)行合同結(jié)算，再根據(jù)實(shí)際電量與合約電量的差值，按照現(xiàn)貨價(jià)格進(jìn)行差量結(jié)算。

2 現(xiàn)貨市場(chǎng)下的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)

任何一個(gè)成熟的市場(chǎng)體系，市場(chǎng)主體的最終經(jīng)營(yíng)目標(biāo)都是實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化，以開(kāi)展市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)為手段的交易中，商品或者服務(wù)的價(jià)格主要是由供需關(guān)系來(lái)決定。供需雙方會(huì)根據(jù)價(jià)格趨勢(shì)調(diào)整自己的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，當(dāng)達(dá)到價(jià)格和產(chǎn)品的供需平衡時(shí)產(chǎn)生了“均衡價(jià)格”。生產(chǎn)成本在“均衡價(jià)格”之下的部分，稱(chēng)之為“生產(chǎn)者剩余”；消費(fèi)者的消費(fèi)價(jià)格在“均衡價(jià)格”之上的部分，便稱(chēng)之為“消費(fèi)者剩余”。在電力市場(chǎng)中，發(fā)電企業(yè)通過(guò)在市場(chǎng)交易中的報(bào)價(jià)活動(dòng)，將發(fā)電廠的發(fā)電利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)(電價(jià)×電量-成本)達(dá)到最大。而此時(shí)的“均衡價(jià)格”就是該節(jié)點(diǎn)的電價(jià)，如圖1所示。

圖1 現(xiàn)貨均衡價(jià)格圖

3 現(xiàn)貨市場(chǎng)交易(報(bào)價(jià))策略

在電力現(xiàn)貨交易中，科學(xué)的交易(報(bào)價(jià))策略是成功中標(biāo)甚至多盈利的重要因素。交易報(bào)價(jià)策略主要有四類(lèi):第一種是基于成本的報(bào)價(jià)策略；第二種是基于預(yù)判市場(chǎng)價(jià)格的報(bào)價(jià)策略；第三種是基于博弈論的報(bào)價(jià)策略；第四種是基于系統(tǒng)仿真的報(bào)價(jià)策略。

3.1 基本成本的報(bào)價(jià)策略

在理想的市場(chǎng)中，最終會(huì)形成納什均衡[5]，發(fā)電企業(yè)都將會(huì)以自身的邊際成本來(lái)報(bào)價(jià)。那么精確的發(fā)電成本分析就是競(jìng)價(jià)策略制定的根本，所有策略性的報(bào)價(jià)，都要以成本為基礎(chǔ)。成本加成法是以企業(yè)的經(jīng)營(yíng)(發(fā)電)成本為基礎(chǔ)的報(bào)價(jià)策略，在單位產(chǎn)品的固定成本基礎(chǔ)上，加上單位產(chǎn)品的可變成本，得到最終的商品交易成本[6]。在此基礎(chǔ)上，如果在成本上考慮單位商品的利潤(rùn)率，就可以得出商品的最終報(bào)價(jià)[7]。這種報(bào)價(jià)策略是一種非常簡(jiǎn)單方便的方法，不太適合充分競(jìng)爭(zhēng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的市場(chǎng)。

3.2 基于預(yù)判市場(chǎng)價(jià)格的報(bào)價(jià)策略

根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格趨勢(shì)分析判斷能力[8]，預(yù)判出市場(chǎng)出清價(jià)PMCP的范圍或者趨勢(shì)，如果市場(chǎng)價(jià)格高于發(fā)電成本，可以報(bào)一個(gè)低于市場(chǎng)價(jià)的價(jià)格便可順利中標(biāo)。如果PMCP＞C，那么發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)為P=PMCP-ε，ε為無(wú)限小的正數(shù)。

預(yù)測(cè)市場(chǎng)出清價(jià)是極其困難的。我國(guó)各地的電力市場(chǎng)都處于起步階段，大數(shù)據(jù)應(yīng)用的時(shí)間和范圍不廣也不充分，市場(chǎng)規(guī)則不斷完善、市場(chǎng)架構(gòu)也在不斷建設(shè)，因此價(jià)格預(yù)判的依據(jù)就比較缺乏，難以形成真正的判斷力。另外，這種方法的前提是電力市場(chǎng)是充分競(jìng)爭(zhēng)的，任何市場(chǎng)主體的報(bào)價(jià)都不會(huì)影響最終的價(jià)格。但是目前的電力市場(chǎng)很難做到充分競(jìng)爭(zhēng)[9]。

3.3 基于博弈論的報(bào)價(jià)策略

博弈論是研究多個(gè)主體利益沖突關(guān)系的有效數(shù)學(xué)方法[10]，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是典型的多利益主體的問(wèn)題。在電力市場(chǎng)中各個(gè)市場(chǎng)參與者如何在市場(chǎng)中構(gòu)建最優(yōu)化報(bào)價(jià)策略以獲取最大的利益，可以運(yùn)用博弈論的研究成果。很多研究采用非合作博弈模型，主要分為三類(lèi):一是基于矩陣博弈模型，首先將備選報(bào)價(jià)策略表示為離散量，以迎合該模型的特征。當(dāng)報(bào)價(jià)策略為幾個(gè)離散點(diǎn)時(shí)，可以構(gòu)建各個(gè)發(fā)電公司采用不同的策略組合時(shí)的收益矩陣，從而得到一個(gè)平衡的報(bào)價(jià)策略組合，該平衡點(diǎn)就是最優(yōu)的報(bào)價(jià)策略。二是基于寡頭博弈模型，模型的平衡點(diǎn)標(biāo)志著發(fā)電公司的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略，但這些模型更適合于分析電力市場(chǎng)中潛在的市場(chǎng)力，而不是構(gòu)建報(bào)價(jià)策略。這是由于在應(yīng)用這些模型時(shí)做了很多的簡(jiǎn)化假設(shè)，這樣得到的均衡點(diǎn)對(duì)構(gòu)建報(bào)價(jià)策略可能沒(méi)有太大的意義。三是基于尋找博弈納什均衡解的方法，在不完全競(jìng)爭(zhēng)電力市場(chǎng)里，很多人都在尋找博弈的納什均衡解，尋找博弈的納什均衡解有兩個(gè)主要瓶頸:混合策略均衡的計(jì)算和博弈中多個(gè)參與者的處理[11]。

3.4 基于系統(tǒng)仿真的報(bào)價(jià)策略

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真變成了一種有用的工具，通過(guò)系統(tǒng)仿真獲得更好理解的結(jié)果。由于實(shí)際環(huán)境的市場(chǎng)總是變化的，系統(tǒng)仿真可以研究非穩(wěn)定狀態(tài)的市場(chǎng)。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，系統(tǒng)仿真對(duì)相關(guān)市場(chǎng)主體是非常重要的，可以分析各個(gè)市場(chǎng)主體所要采取的決策的效果，也可以更好地預(yù)期其他主體的決策行為。

一個(gè)短期的Wholesale電力市場(chǎng)仿真工具，主要提供的功能包括機(jī)組組合、系統(tǒng)電價(jià)、發(fā)電公司的報(bào)價(jià)和期望利潤(rùn)[5]；de la Torre等(2003)仿真了電力聯(lián)營(yíng)體的電力市場(chǎng)，確定了均衡的形式，考慮了需要使用連續(xù)和二元變量的多階段框架，用分段常量函數(shù)模擬負(fù)荷彈性，該仿真可被用作監(jiān)控市場(chǎng)和分析發(fā)電商的市場(chǎng)力[12]。

當(dāng)前我國(guó)電力市場(chǎng)是不完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，實(shí)際上更接近于寡頭壟斷市場(chǎng)。對(duì)于經(jīng)營(yíng)越來(lái)越困難的燃煤電廠而言，交易策略直接關(guān)系到企業(yè)的切身利益，研究制定一個(gè)好的報(bào)價(jià)策略可以使企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)[13]。綜合成本分析、電價(jià)預(yù)測(cè)、博弈論、系統(tǒng)仿真以及現(xiàn)階段市場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)一種報(bào)價(jià)策略，該報(bào)價(jià)策略包括五個(gè)部分，分別是低價(jià)段、盈虧平衡段、邊際段、逼近出清價(jià)格段和探索高價(jià)段，如圖2所示。

圖2 煤電報(bào)價(jià)策略曲線圖

低價(jià)段是低于成本報(bào)價(jià)，以較低的報(bào)價(jià)來(lái)確保一定的中標(biāo)電量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組連續(xù)開(kāi)機(jī)運(yùn)行，避免頻繁啟停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)影響和安全壓力。盈虧平衡段是以盈虧平衡倒算出一個(gè)報(bào)價(jià)，在此階段爭(zhēng)取開(kāi)機(jī)，并且收益不低于0。邊際段是按照機(jī)組發(fā)電邊際成本報(bào)價(jià)，在有盈利的情況下，盡可能多的中標(biāo)電量。逼近出清價(jià)格段是以預(yù)測(cè)的出清價(jià)為參考基準(zhǔn)，報(bào)價(jià)稍低于此預(yù)估價(jià)進(jìn)行申報(bào)，實(shí)現(xiàn)量?jī)r(jià)兼顧。探索高價(jià)段是根據(jù)系統(tǒng)平衡和市場(chǎng)供需情況，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)約束條件，以一定電量去探尋市場(chǎng)高價(jià)，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電企業(yè)在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的最佳交易報(bào)價(jià)策略應(yīng)考慮利益最大化為目標(biāo)，按照等微增成本的方式來(lái)進(jìn)行梯級(jí)報(bào)價(jià)，最終形成的報(bào)價(jià)曲線應(yīng)與成本曲線無(wú)限貼合[14]，實(shí)現(xiàn)最理想的覆蓋，從而保證發(fā)電機(jī)組既有中標(biāo)電量，分時(shí)的節(jié)點(diǎn)電價(jià)也要超過(guò)邊際成本，實(shí)現(xiàn)抵御市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)發(fā)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。同時(shí)需要重點(diǎn)注意的是，發(fā)電企業(yè)在統(tǒng)籌考慮經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)時(shí)，不要以單個(gè)交易時(shí)段的中標(biāo)電量和電價(jià)為考核目標(biāo)，應(yīng)該是全天或者設(shè)定的交易時(shí)段內(nèi)的整體利益最大化。燃煤發(fā)電機(jī)組由于受到機(jī)組的最小技術(shù)出力、各種工況下的啟動(dòng)成本約束限制[15]，甚至?xí)扇〉蛢r(jià)中標(biāo)確保開(kāi)機(jī)狀態(tài)，極端情況下會(huì)以“地板價(jià)”的方式來(lái)確保不停機(jī)。