南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場試運(yùn)行分析體系與實(shí)例

陳中飛，于 鵬，白 楊，張 軒，趙 越，張 蘭

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東省廣州市510230；2. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司市場安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與市場化調(diào)度重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省廣州市510230）

0 引言

2015 年3 月，國務(wù)院正式發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見（中發(fā)〔2015〕9 號）》［1］，全面啟動(dòng)新一輪電力體制改革，要求體制機(jī)制設(shè)計(jì)要遵循電力商品的實(shí)時(shí)性、無形性、供求波動(dòng)性和同質(zhì)化等技術(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，使市場在資源配置中起決定性作用。通過建設(shè)電力現(xiàn)貨市場，能夠形成具有時(shí)空特性的更精細(xì)電價(jià)，充分還原電力的商品屬性，發(fā)現(xiàn)電力的真實(shí)成本，促進(jìn)可再生能源消納和發(fā)用電計(jì)劃進(jìn)一步放開，有力推動(dòng)電力市場化交易機(jī)制的真正建立和不斷完善［2］。

隨著市場化和中國電力改革的不斷深入和推進(jìn)，南方（以廣東起步）作為中國首個(gè)電力現(xiàn)貨市場試 點(diǎn) 于2018 年8 月31 日 投 入 模 擬 試 運(yùn) 行［3］，并 于2019 年5 月、6 月分別開展了2 次按日結(jié)算試運(yùn)行，同年10 月完成了“中長期+現(xiàn)貨”完整市場體系的按周結(jié)算試運(yùn)行［4］。為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確掌握現(xiàn)貨市場運(yùn)行動(dòng)態(tài)，檢驗(yàn)市場規(guī)則設(shè)計(jì)和技術(shù)支持系統(tǒng)的有效性，發(fā)現(xiàn)和消除存在的風(fēng)險(xiǎn)和問題，提升市場運(yùn)行效益和市場運(yùn)營水平，必須從不同維度全面挖掘電力現(xiàn)貨市場的運(yùn)行數(shù)據(jù)，深入分析總結(jié)市場主體行為、市場出清結(jié)果和市場運(yùn)行效益等方面的規(guī)律特點(diǎn)。

從20 世紀(jì)90 年代起，美國開始電力市場化改革，逐步建立了一些較為成熟的電力現(xiàn)貨市場，如PJM、CAISO 等［5-6］，并且在市場運(yùn)行分析評價(jià)方面積累了一些成功有效的經(jīng)驗(yàn)［7-11］，能夠?yàn)橹袊娏κ袌鼋ㄔO(shè)提供參考。其分析評價(jià)的理論基礎(chǔ)主要是產(chǎn)業(yè)組織理論中的結(jié)構(gòu)-行為-績效（structureconduct-performance，SCP）模型，主要從市場結(jié)構(gòu)、市場行為和市場績效等方面展開分析，并形成一套成熟的數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過多個(gè)維度進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對市場競爭狀態(tài)和運(yùn)行效果進(jìn)行評價(jià)［12］。國內(nèi)在這方面的理論研究主要集中在市場機(jī)制設(shè)計(jì)［13-17］、市場監(jiān)管和市場力緩解以及市場分析指標(biāo)體系建立［18-21］等方面，也有對市場模擬運(yùn)行的案例分析［22］、市場仿真模擬［23］和潛在市場操縱行為［24］等研究，但是缺少對適應(yīng)中國特色現(xiàn)貨市場的系統(tǒng)性分析框架進(jìn)行深入研究，也缺少對模擬試運(yùn)行和結(jié)算試運(yùn)行特點(diǎn)的分析。因此，建立合理、科學(xué)的“計(jì)劃+市場”市場模式的系統(tǒng)性分析體系，對現(xiàn)貨市場試運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)分析總結(jié)必不可少。

本文基于產(chǎn)業(yè)組織理論的市場分析模型，從市場結(jié)構(gòu)、市場行為、市場績效角度構(gòu)建適合“計(jì)劃+市場”的運(yùn)行分析體系，主要側(cè)重于對中國現(xiàn)貨市場試點(diǎn)的（模擬和結(jié)算）試運(yùn)行情況的分析總結(jié)，總結(jié)提煉出一些針對性強(qiáng)、可用性高的分析指標(biāo)，并且深入挖掘南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場的試運(yùn)行數(shù)據(jù)，揭示現(xiàn)貨市場在試運(yùn)行階段表現(xiàn)出的一些運(yùn)行特點(diǎn)，為中國電力現(xiàn)貨市場建設(shè)提供參考。

1 電力現(xiàn)貨市場試運(yùn)行分析體系

1.1 產(chǎn)業(yè)組織理論分析模型

產(chǎn)業(yè)組織理論常用的市場分析模型是SCP 模型，主要是通過觀察一個(gè)產(chǎn)業(yè)市場在市場結(jié)構(gòu)、市場行為、市場績效等方面的長期變化情況，評估分析市場設(shè)計(jì)是否合理、有效［12］。具體做法是，首先建立需觀察的指標(biāo)體系，然后觀察這些指標(biāo)的長期變化趨勢，最后根據(jù)趨勢的方向和幅度判斷市場機(jī)制設(shè)計(jì)是否有效合理。其中，市場結(jié)構(gòu)是指一個(gè)行業(yè)內(nèi)部買方和賣方的數(shù)量及其規(guī)模分布、產(chǎn)品差別的程度和新企業(yè)進(jìn)入該行業(yè)的難易程度的綜合狀態(tài)；市場行為是指企業(yè)為了贏得更大的利潤和市場占有率，在充分考慮市場的供求條件和其他企業(yè)關(guān)系的基礎(chǔ)上，所采取戰(zhàn)略性的行為；市場績效是指企業(yè)在一定市場結(jié)構(gòu)下，通過一定的市場行為所產(chǎn)生的價(jià)格、質(zhì)量、成本、利潤、產(chǎn)品質(zhì)量和品種以及在技術(shù)進(jìn)步等方面的最終經(jīng)濟(jì)成果。

基于SCP 模型以及廣東的實(shí)際情況，建立適用于“計(jì)劃+市場”模式的南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場運(yùn)行分析體系。市場結(jié)構(gòu)方面，不考慮產(chǎn)品差別和進(jìn)入壁壘，主要考察市場機(jī)組裝機(jī)容量的集中程度、市場邊界和關(guān)鍵供應(yīng)商等情況。市場行為方面，不直接考慮發(fā)電企業(yè)的兼并重組和生產(chǎn)技術(shù)提升方面的行為，主要考察發(fā)電機(jī)組在現(xiàn)貨市場上的報(bào)價(jià)行為。市場績效方面，主要考察市場成本與價(jià)格、電量燃料分布、資源優(yōu)化配置、阻塞成本等情況。

1.2 市場結(jié)構(gòu)分析

1.2.1 市場機(jī)組裝機(jī)容量集中度

市場機(jī)組裝機(jī)容量集中度表示現(xiàn)貨市場出清以前各發(fā)電集團(tuán)擁有可發(fā)電容量的集中情況，可用通用的指標(biāo)之一HHI（Herfindahl-Hirschman index）來描述［20］，具體如式（1）所示。

式中:IC為任一運(yùn)行日按照機(jī)組裝機(jī)容量計(jì)算的HHI；I 為所有發(fā)電集團(tuán)的集合；Ci為集團(tuán)i 所有不檢修機(jī)組的裝機(jī)容量。

按照美國司法部通用標(biāo)準(zhǔn)，HHI 在0～1 000 為競爭型，在1 000～1 800為低寡占市場型，大于1 800 為高寡占型。

1.2.2 市場競價(jià)空間

南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場與國外電力現(xiàn)貨市場最大的不同是“計(jì)劃”與“市場”同時(shí)存在?！坝?jì)劃”機(jī)組出力不參與市場出清優(yōu)化，其出力計(jì)劃作為市場的邊界條件，“市場”機(jī)組出力為市場的總優(yōu)化空間，稱為“競價(jià)空間”，也是市場的需求，對于運(yùn)行日的任一時(shí)段，具體計(jì)算如式（2）所示。

式中:PM為競價(jià)空間；PL為統(tǒng)調(diào)負(fù)荷；PA為計(jì)劃機(jī)組出力計(jì)劃；PT為聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃；PD為地方電出力計(jì)劃。

由式（2）可知，競價(jià)空間的大小受到統(tǒng)調(diào)負(fù)荷、計(jì)劃機(jī)組出力計(jì)劃、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃、地方電出力計(jì)劃變化的影響，如果以上幾個(gè)影響因素的變化趨勢緊密同步，則競價(jià)空間的變化趨勢也一致，表現(xiàn)為每個(gè)時(shí)段競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷的比例較為穩(wěn)定。否則，競價(jià)空間的曲線會(huì)與統(tǒng)調(diào)負(fù)荷的不一致，影響節(jié)點(diǎn)電價(jià)時(shí)間特性的體現(xiàn)，不利于正常體現(xiàn)峰谷價(jià)差，例如若高峰時(shí)段競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷的比例過小，則可能使得高峰的價(jià)格并不高，反之一樣。除了觀察平均值以外，還可統(tǒng)計(jì)每日96 點(diǎn)競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷比例的標(biāo)準(zhǔn)差σd，以及每月各日競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷比例的標(biāo)準(zhǔn)差σm，分別如式（3）、式（4）所示。

式 中:PL，t為時(shí)段t 的統(tǒng)調(diào)負(fù)荷；PM，t為時(shí)段t 的競價(jià)空間，一天總時(shí)段為96；avg(PL，t/PM，t)表示PL，t/PM，t一天的平均值，其中avg（·）為求平均值函數(shù)；d 表示一個(gè)月的第d 天；D 為一個(gè)月的天數(shù)；kd為一個(gè)月第d 天競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷的比例為每月各日競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷比例的平均值。

1.2.3 市場供需比

將每個(gè)時(shí)段的系統(tǒng)可用容量（市場機(jī)組的總裝機(jī)容量減去檢修容量）除以競價(jià)空間，得到供需比。全年的供給整體變化不大，供需比主要是隨競價(jià)空間的變化而變化。

1.2.4 市場關(guān)鍵供應(yīng)商

在南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場里，某省能源集團(tuán)的裝機(jī)容量占比最大，在某些負(fù)荷較大的時(shí)段，競價(jià)空間較大時(shí)，某省能源集團(tuán)成為了關(guān)鍵供應(yīng)商［21］，表示該時(shí)段缺它不可，需要重點(diǎn)關(guān)注其市場力的行使情況，具體如式（5）所示。

式中:kk，t為時(shí)段t 某省能源集團(tuán)的關(guān)鍵供應(yīng)商指數(shù)；PB為所有市場機(jī)組的最大可用發(fā)電容量（扣除檢修容量）；PSN為某省能源集團(tuán)的最大可用發(fā)電容量（扣除檢修容量）；PR，t為時(shí)段t 的系統(tǒng)備用需求。

1.3 市場行為分析

1.3.1 主動(dòng)申報(bào)

目前南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場仍處于試運(yùn)行階段，與成熟市場不同，市場主體可能存在不主動(dòng)申報(bào)的現(xiàn)象，而是由系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)報(bào)價(jià)。通過分析每日主動(dòng)申報(bào)率可觀察市場主體參與市場的積極性，以及政府和運(yùn)營機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)作用。市場主體的主動(dòng)申報(bào)率是指主動(dòng)申報(bào)市場主體個(gè)數(shù)占所有市場主體的比例。主要是觀察市場機(jī)組和售電公司的主動(dòng)申報(bào)率是否維持在較高的水平。

1.3.2 平均報(bào)價(jià)

描述機(jī)組報(bào)價(jià)行為較直觀的指標(biāo)之一是機(jī)組平均報(bào)價(jià)，是將每日市場機(jī)組各報(bào)價(jià)段價(jià)格按照對應(yīng)報(bào)價(jià)段容量進(jìn)行加權(quán)平均得到（最小技術(shù)出力段的價(jià)格等于機(jī)組首段報(bào)價(jià)），任一機(jī)組平均報(bào)價(jià)的計(jì)算如式（6）所示。

通過3 個(gè)方面觀察機(jī)組平均報(bào)價(jià):所有機(jī)組、燃煤機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組的平均報(bào)價(jià)，可以整體反映不同燃料類型的機(jī)組報(bào)價(jià)是否體現(xiàn)成本區(qū)別；不同裝機(jī)容量和燃料來源的燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組的平均報(bào)價(jià)，可以整體反映不同裝機(jī)容量和燃料來源的機(jī)組報(bào)價(jià)是否體現(xiàn)成本區(qū)別；結(jié)算試運(yùn)行前后的報(bào)價(jià)，可以反映機(jī)組是否充分了解結(jié)算試運(yùn)行前后的閉環(huán)調(diào)電特點(diǎn)。

1.3.3 報(bào)價(jià)分布

機(jī)組報(bào)價(jià)分布是描述報(bào)價(jià)行為的另一個(gè)指標(biāo)，指將每日市場機(jī)組報(bào)價(jià)段容量按照報(bào)價(jià)（為了方便觀察可設(shè)置為25 元/（MW·h））的一定區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。更多的是分析機(jī)組報(bào)價(jià)申報(bào)地板價(jià)和天花板價(jià)等價(jià)格的容量分布（或占比），如式（7）、式（8）所示。

式中:kn，floor為機(jī)組n 的申報(bào)地板價(jià)的容量占比；kn，ceiling為 機(jī) 組n 的 申 報(bào) 天 花 板 價(jià) 的 容 量 占 比；qn，floor為機(jī) 組n 的 申 報(bào) 地 板 價(jià) 的 容 量；qn，ceiling為 機(jī) 組n 的 申 報(bào)天花板價(jià)的容量。

1.4 市場績效分析

1.4.1 市場出清價(jià)格分析

市場出清價(jià)格是市場最關(guān)鍵的信號之一，主要可觀察整體價(jià)格水平和日前實(shí)時(shí)電價(jià)收斂性。

1）整體價(jià)格水平。主要是統(tǒng)計(jì)負(fù)荷側(cè)加權(quán)平均電價(jià)的整體水平（一天的算術(shù)平均值），并且觀察電價(jià)是否反映出供需關(guān)系和機(jī)組報(bào)價(jià)的變化趨勢。市場供給（可定價(jià)容量）整體穩(wěn)定，市場價(jià)格主要受市場需求（競價(jià)空間）的影響，主要觀察需求越高，價(jià)格越高，反之一樣。

2）日前實(shí)時(shí)電價(jià)收斂性。主要是統(tǒng)計(jì)日前市場和實(shí)時(shí)市場平均電價(jià)之差的標(biāo)準(zhǔn)差，具體如式（9）所示。

式中:σp為某一運(yùn)行日日前和實(shí)時(shí)發(fā)電側(cè)平均電價(jià)之差的標(biāo)準(zhǔn)差；pDA，h為該運(yùn)行日第h 小時(shí)的日前市場發(fā)電側(cè)平均電價(jià)；pRT，h為該運(yùn)行日第h 小時(shí)的實(shí)時(shí) 市 場 發(fā) 電 側(cè) 平 均 電 價(jià)；avg( pDA，h-pRT，h) 為pDA，h-pRT，h一天的平均值。

1.4.2 市場出清電量分析

市場出清電量也是重要的市場出清結(jié)果之一，主要從以下3 個(gè)方面展開分析。

1）統(tǒng)計(jì)不同燃料類型機(jī)組的出清電量和占比，觀察不同類型機(jī)組在支撐負(fù)荷方面發(fā)揮的不同作用。

2）統(tǒng)計(jì)出清后的HHI 變化，按出清電量計(jì)算HHI，如式（10）所示。

式中:IE為任一運(yùn)行日按出清電量計(jì)算的HHI；Ei為集團(tuán)i 的中標(biāo)電量。

3）在試運(yùn)行期間，對比現(xiàn)貨市場出清和現(xiàn)行價(jià)差中長期模式的資源配置效果。通過現(xiàn)貨市場優(yōu)化出清，能夠在滿足安全運(yùn)行要求情況下使得總發(fā)電成本最?。偵鐣?huì)福利最大）。對于廣東，燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電成本比燃煤機(jī)組高，通過統(tǒng)計(jì)現(xiàn)貨市場出清結(jié)果與當(dāng)前未開展現(xiàn)貨的月度價(jià)差模式中燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電量的減少，可以大致驗(yàn)證未來現(xiàn)貨市場運(yùn)行后是否具有更優(yōu)的資源優(yōu)化配置作用。

為了簡化計(jì)算，忽略日前出清電量和實(shí)際電量的偏差，只基于全年實(shí)際燃煤和燃?xì)饪偘l(fā)電量（僅考慮日前和實(shí)際的占比之差），以標(biāo)桿燃煤和燃?xì)鈾C(jī)組的標(biāo)桿電價(jià)之差作為單價(jià)，測算市場出清效益，如式（11）所示。

式中:PS為測算的全年現(xiàn)貨市場出清效益；kDA為全年日前市場出清的燃?xì)鈾C(jī)組電量占燃?xì)夂腿济簷C(jī)組電量之和的比例；kA為全年實(shí)際的燃?xì)鈾C(jī)組電量占燃?xì)夂腿济簷C(jī)組電量之和的比例；QA為全年燃?xì)夂腿济簷C(jī)組的實(shí)際發(fā)電量；pg和pc分別為燃?xì)鈾C(jī)組和燃煤機(jī)組的平均標(biāo)桿電價(jià)（可簡化為665 元/（MW·h）和453 元/（MW·h））。

1.4.3 邊際機(jī)組分析

邊際機(jī)組對于掌握市場動(dòng)態(tài)具有重要意義，主要是分析邊際機(jī)組對節(jié)點(diǎn)價(jià)格的影響，主要體現(xiàn)在電價(jià)的燃料組成、燃?xì)鈾C(jī)組確定燃煤機(jī)組的電價(jià)，還有勒納指數(shù)（也稱為價(jià)格加成指數(shù)）的計(jì)算。目前確定邊際機(jī)組的方法主要有2 種:一種是攝動(dòng)法，在已確定的出清機(jī)組出力計(jì)劃基礎(chǔ)上，依次對每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加單位負(fù)荷并再次出清，重新出清后機(jī)組出力有變化的機(jī)組即為邊際機(jī)組，這種方法計(jì)算準(zhǔn)確，但缺點(diǎn)是計(jì)算量較大；另一種是邊界條件識別法，通過總結(jié)邊際機(jī)組出現(xiàn)在不同的邊界條件、各類約束、出清結(jié)果上的共同特點(diǎn)，形成一定的判斷邏輯，從而篩選出邊際機(jī)組，這種方法計(jì)算量相對較少，但是缺點(diǎn)是邏輯復(fù)雜，甚至可能由于判斷邏輯不夠完善會(huì)漏掉一些情況。

本文主要采用邊界條件識別法，并且做一些簡化，即將邊界機(jī)組自身節(jié)點(diǎn)電價(jià)等于其自身出力對于報(bào)價(jià)段的特點(diǎn)作為判斷篩選的邏輯。這種方法計(jì)算量少、易于實(shí)現(xiàn)，不過篩選出來的邊際機(jī)組一般是多于或等于攝動(dòng)法，主要是不對同節(jié)點(diǎn)同報(bào)價(jià)的邊際機(jī)組進(jìn)行進(jìn)一步篩選排除，但是不影響使用。主要從以下4 個(gè)方面分析邊際機(jī)組。

1）價(jià)格的燃料組成。通過計(jì)算不同燃料類型邊際機(jī)組對節(jié)點(diǎn)電價(jià)的貢獻(xiàn)度，從而得到在整體電價(jià)水平中的燃煤和燃?xì)鈽?gòu)成，具體計(jì)算過程如式（12）至式（14）所示。

式中:Pu為邊際機(jī)組u 對系統(tǒng)整體價(jià)格水平的決定量；pl為節(jié)點(diǎn)l 的節(jié)點(diǎn)電價(jià)；kl為節(jié)點(diǎn)l 在計(jì)算負(fù)荷側(cè)加權(quán)平均電價(jià)時(shí)的權(quán)重，通過對過去一個(gè)月全系統(tǒng)各個(gè)母線上的電量進(jìn)行積分，然后按照各母線積分電量占總積分電量的比例來確定權(quán)重；ku，l為邊際機(jī)組u 對節(jié)點(diǎn)l 的節(jié)點(diǎn)電價(jià)的決定量，通過判斷節(jié)點(diǎn)電價(jià)最接近于哪臺邊際機(jī)組的出力對應(yīng)報(bào)價(jià)，則簡化地認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)電價(jià)由該邊際機(jī)組來決定，其ku，l為1，否則為0，如果有多臺（如n 臺）邊際機(jī)組報(bào)價(jià)相同，則ku，l為1/n；L 為所有節(jié)點(diǎn)集合；PC為燃煤邊際機(jī)組對系統(tǒng)整體價(jià)格水平的決定量，PG為燃?xì)膺呺H機(jī)組對系統(tǒng)整體價(jià)格水平的決定量，PC和PG的比例為價(jià)格中燃煤和燃?xì)獾娜剂蠘?gòu)成比例；C 和G 分別為燃煤和燃?xì)鈾C(jī)組集合。

2）燃煤機(jī)組“搭便車”情況。燃煤機(jī)組“搭便車”是指高報(bào)價(jià)燃?xì)鈾C(jī)組決定了燃煤機(jī)組電價(jià)，使得燃煤機(jī)組節(jié)點(diǎn)電價(jià)高于其報(bào)價(jià)（或成本），認(rèn)為是燃煤機(jī)組搭了燃?xì)鈾C(jī)組的“便車”。

3）邊際機(jī)組的集中度。按照邊際機(jī)組的臺數(shù)計(jì)算HHI，如式（15）所示。

式中:IU為任一運(yùn)行日按照邊際機(jī)組個(gè)數(shù)計(jì)算的HHI；Ui為集團(tuán)i 所擁有的邊際機(jī)組數(shù)目。

4）勒納指數(shù)。勒納指數(shù)通過對價(jià)格與邊際成本偏離程度的度量，反映市場中壟斷力量的強(qiáng)弱，可先計(jì)算邊際機(jī)組的勒納指數(shù)，再計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的勒納指數(shù)［20］。具體如式（16）、式（17）所示。

式中:Lu為邊際機(jī)組u 的勒納指數(shù)；pu為邊際機(jī)組u的節(jié)點(diǎn)電價(jià)；cu為邊際機(jī)組u 的邊際成本，由于機(jī)組邊際成本數(shù)據(jù)未公開，本文采用現(xiàn)行廣東價(jià)差中長期市場的偏差二價(jià)格來代替；LN為系統(tǒng)的勒納指數(shù)；U 為所有邊際機(jī)組集合。

1.4.4 電網(wǎng)阻塞成本分析

分析電網(wǎng)阻塞成本的變化，主要是觀察是否有電網(wǎng)安全約束條件下市場出清的總發(fā)電成本變化，在無電網(wǎng)安全約束條件下市場出清總成本的降低值則認(rèn)為是電網(wǎng)阻塞成本，統(tǒng)計(jì)其阻塞成本值和占出清成本的比例。

2 南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場試運(yùn)行實(shí)例分析

以南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場2019 年試運(yùn)行情況為例進(jìn)行詳細(xì)分析，先簡要介紹現(xiàn)貨市場的模式和試運(yùn)行情況。該現(xiàn)貨市場采用“計(jì)劃+市場”的全電量優(yōu)化的現(xiàn)貨市場模式，計(jì)劃機(jī)組出力作為邊界，市場機(jī)組通過申報(bào)電能量價(jià)格參與優(yōu)化確定開機(jī)和出力計(jì)劃，中長期市場做偏差結(jié)算，用于規(guī)避現(xiàn)貨市場價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。從2018 年8 月投入模擬試運(yùn)行，市場主體每日申報(bào)電能量價(jià)格，用于每日的日前、實(shí)時(shí)出清和結(jié)算等環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)，但沒有真實(shí)調(diào)電和資金結(jié)算；在2019 年完成2 次按日結(jié)算試運(yùn)行和1 次按周結(jié)算試運(yùn)行，結(jié)算試運(yùn)行期間機(jī)組報(bào)價(jià)和出清機(jī)制不變，但出清結(jié)果用于實(shí)際調(diào)電和資金結(jié)算，包括系統(tǒng)運(yùn)行補(bǔ)償和高成本機(jī)組補(bǔ)貼［25］等費(fèi)用的收支。

2.1 市場結(jié)構(gòu)

2.1.1 機(jī)組裝機(jī)容量集中度

按照市場機(jī)組裝機(jī)容量計(jì)算HHI，其全年平均值為1 366，各月的值也變化不大，主要與機(jī)組檢修變化有關(guān)，呈現(xiàn)出低寡占的特征（見附錄A 圖A1）。

2.1.2 競價(jià)空間

2019 年日前市場競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷比例的周平均值在30%～60%內(nèi)波動(dòng)，最大為59.3%，最小為32.4%，整體不是很穩(wěn)定；周平均值的標(biāo)準(zhǔn)差最大可達(dá)7.2%，最小為2.1%，周內(nèi)各時(shí)段的比例也呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)性，競價(jià)空間反映負(fù)荷變化的能力有待提升（見附錄A 圖A2）。

2.1.3 供需比

除了節(jié)假日由于負(fù)荷大幅降低導(dǎo)致供需比大幅上漲外，全年的供需比主要在1.5～3 內(nèi)波動(dòng)（見附錄A 圖A3）。

2.1.4 關(guān)鍵供應(yīng)商

省能源集團(tuán)在全年成為關(guān)鍵供應(yīng)商的時(shí)段數(shù)最大可達(dá)90，是供應(yīng)較為緊張的時(shí)期（見附錄A圖A4）。

2.2 市場行為

目前，南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場正處于試運(yùn)行階段，在進(jìn)入連續(xù)不間斷的正式運(yùn)行之前，必須充分分析試運(yùn)行階段市場主體的報(bào)價(jià)行為，為正式運(yùn)行下市場主體行為預(yù)測提供一定參考。

市場主體報(bào)價(jià)行為在不結(jié)算試運(yùn)行和結(jié)算試運(yùn)行期間的表現(xiàn)不同，且不同燃料類型、不同裝機(jī)容量的機(jī)組也不相同，可以從機(jī)組主動(dòng)申報(bào)、不同機(jī)組平均報(bào)價(jià)和報(bào)價(jià)容量分布等角度進(jìn)行深入分析。

2.2.1 主動(dòng)申報(bào)情況

與成熟市場不同，處于試運(yùn)行階段的市場主體可能存在不主動(dòng)申報(bào)的現(xiàn)象，而是由系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)報(bào)價(jià)。通過分析主動(dòng)申報(bào)率可觀察市場主體參與市場的積極性，以及政府和運(yùn)營機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)作用。

市場主動(dòng)申報(bào)率是指主動(dòng)申報(bào)市場主體個(gè)數(shù)占所有市場主體的比例。全年市場機(jī)組主動(dòng)申報(bào)的平均申報(bào)率為80%，總體較高。

截至2019 年底，市場機(jī)組為193 臺；因機(jī)組投產(chǎn)退役，每月數(shù)量略有變化。主動(dòng)申報(bào)率呈現(xiàn)一定波動(dòng)，圖1 為發(fā)電側(cè)每月平均主動(dòng)申報(bào)和非主動(dòng)申報(bào)機(jī)組個(gè)數(shù)的堆積圖。由圖可見，1 至2 月，受電廠重視還不夠、春節(jié)假期等因素影響，主動(dòng)申報(bào)數(shù)量較少；從3 月開始，協(xié)同交易中心對未自主報(bào)價(jià)的發(fā)電企業(yè)進(jìn)行通報(bào)，主動(dòng)申報(bào)數(shù)量明顯增加；5 至10 月，結(jié)算試運(yùn)行帶來的市場氛圍濃烈，主動(dòng)申報(bào)數(shù)量均維持在較高水平；11 至12 月，受2020 年度長協(xié)交易開啟、現(xiàn)貨不再結(jié)算等因素影響，關(guān)注度下降，主動(dòng)申報(bào)率也有所下降。

圖1 2019 年發(fā)電機(jī)組主動(dòng)申報(bào)情況Fig.1 Active declaration of generator set in 2019

售電公司全年的平均申報(bào)率為62%。截至2019 年底，售電公司有130 家；因售電公司每月進(jìn)入和退出，各月數(shù)量略有變化。主動(dòng)申報(bào)率的變化規(guī)律與發(fā)電機(jī)組類似。

2.2.2 機(jī)組平均報(bào)價(jià)

機(jī)組平均報(bào)價(jià)是將市場機(jī)組各報(bào)價(jià)段價(jià)格按照對應(yīng)報(bào)價(jià)段容量進(jìn)行加權(quán)平均得到，是描述機(jī)組報(bào)價(jià)行為較直觀的指標(biāo)之一。

1）對比所有市場機(jī)組的平均報(bào)價(jià)。全年的平均報(bào)價(jià)為288 元/（MW·h）。燃煤和燃?xì)鈾C(jī)組報(bào)價(jià)水平呈現(xiàn)顯著差異，燃?xì)鈾C(jī)組的全年平均報(bào)價(jià)為438 元/（MW·h），燃 煤 機(jī) 組 的 全 年 平 均 報(bào)價(jià) 為235 元/（MW·h），見附錄A 圖A5。平均報(bào)價(jià)水平大致反映出2 類機(jī)組變動(dòng)成本的區(qū)別。

從平均報(bào)價(jià)水平來看，機(jī)組報(bào)價(jià)很大程度上還是依據(jù)成本，電源側(cè)成本補(bǔ)貼（為了使成本較高的燃?xì)鈾C(jī)組和成本較低的燃煤機(jī)組可以同平臺競價(jià)，對高成本的機(jī)組以上網(wǎng)電價(jià)與基準(zhǔn)價(jià)之差按照實(shí)發(fā)電量進(jìn)行補(bǔ)貼）［24］等外部政策對機(jī)組報(bào)價(jià)的影響尚不顯著。

2）不同裝機(jī)容量的燃煤機(jī)組成本相差較大，可對比分析其報(bào)價(jià)行為。如附錄A 圖A6 所示，4 類燃煤機(jī)組（容量由大到?。┑娜昶骄鶊?bào)價(jià)分別為158、235、304、401 元/（MW·h）。

不同容量機(jī)組的報(bào)價(jià)波動(dòng)趨勢總體一致，但報(bào)價(jià)水平從集中到分散，且容量越大的機(jī)組報(bào)價(jià)越低，說明隨著現(xiàn)貨試運(yùn)行的深入，不同容量的燃煤機(jī)組報(bào)價(jià)逐漸體現(xiàn)出了成本的差異性，市場主體通過探索發(fā)現(xiàn)按照自身成本特性報(bào)價(jià)可能是最優(yōu)的策略。

3）不同類型以及不同氣源的燃?xì)鈾C(jī)組成本不同，可對比分析。大鵬燃?xì)獾某杀颈绕渌麣庠吹臅?huì)低一些，而9E 和9F 燃?xì)鈾C(jī)組的成本特性也不同。為了綜合對比高成本機(jī)組報(bào)價(jià)，將成本較高的資源綜合利用發(fā)電機(jī)組也納入考慮。

熱電聯(lián)產(chǎn)9E 機(jī)組價(jià)格整體偏高（見附錄A 圖A7），全年平均報(bào)價(jià)為507 元/（MW·h）；其他燃?xì)鈾C(jī)組報(bào)價(jià)曲線多次交叉，未呈現(xiàn)出明顯的成本差異，而其波動(dòng)性則反映出較強(qiáng)的策略性報(bào)價(jià)行為，體現(xiàn)市場主體在模擬試運(yùn)行期間對市場出清規(guī)律的探索。

4）結(jié)算試運(yùn)行期間及前后，機(jī)組的報(bào)價(jià)也有所變化，反映出市場主體對試運(yùn)行的理解。從平均報(bào)價(jià)水平出發(fā)，分析3 次結(jié)算試運(yùn)行前后機(jī)組報(bào)價(jià)策略的變化，如附錄A 圖A8 所示:結(jié)算試運(yùn)行前后和期間，機(jī)組報(bào)價(jià)差異明顯；結(jié)算試運(yùn)行前后，調(diào)度一般會(huì)提前進(jìn)入、延后退出調(diào)電運(yùn)行，因此機(jī)組往往多報(bào)零價(jià)搶電量，搶量多發(fā)是機(jī)組在價(jià)差模式下的最好策略，使得其盡可能早地完成或者可能超額完成其月度電量目標(biāo)；結(jié)算試運(yùn)行期間，報(bào)零價(jià)的容量明顯減少，報(bào)價(jià)大幅上漲，更趨向于合理水平，如附錄A 圖A9 所示，結(jié)算試運(yùn)行期間整體報(bào)價(jià)水平相差不大，僅10 月21 日的燃煤機(jī)組報(bào)價(jià)突然抬升，隨后再降低，反映出市場主體在理性探索市場走勢。

2.2.3 機(jī)組報(bào)價(jià)分布

機(jī)組報(bào)價(jià)分布是指將機(jī)組報(bào)價(jià)段容量按照報(bào)價(jià)的一定區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其報(bào)價(jià)（地板價(jià)和天花板價(jià)等價(jià)格）的容量分布。

附錄A 圖A10 所示為所有機(jī)組的全年報(bào)價(jià)分布，報(bào)零價(jià)（［650，665］元/（MW·h））和報(bào)頂價(jià)（［775，800］元/（MW·h））的容量約為8 000 MW和5 000 MW，是分布最大的2 個(gè)區(qū)間，說明機(jī)組報(bào)價(jià)存在一定的博弈性，這是合理的。不考慮報(bào)零價(jià)和報(bào)頂價(jià)的容量，報(bào)價(jià)主要分布在［175，500］元/（MW·h）區(qū)間內(nèi)，呈現(xiàn)中間多、兩側(cè)少的形態(tài)，一定程度上體現(xiàn)出了正態(tài)分布的特征。值得注意的是，6 月試結(jié)算前，機(jī)組報(bào)價(jià)上限為665 元/（MW·h），之后機(jī)組報(bào)價(jià)上限調(diào)整為800 元/（MW·h）。

報(bào)零價(jià)和報(bào)頂價(jià)的機(jī)組主要是燃煤機(jī)組和少量燃?xì)鈾C(jī)組。燃煤機(jī)組的報(bào)價(jià)主要集中在［175，400］元/（MW·h）區(qū)間段，燃?xì)鈾C(jī)組的報(bào)價(jià)主要集中在［375，675］元/（MW·h）區(qū)間段，均符合各自的變動(dòng)成本區(qū)間，也反映了2 種類型機(jī)組的成本差異，如附錄A 圖A11 所示。

從報(bào)零價(jià)容量占比出發(fā)，分析5 月結(jié)算試運(yùn)行前后機(jī)組報(bào)價(jià)策略的變化。如附錄A 圖A12 所示，5 月12 日至14 日燃煤、燃?xì)鈭?bào)零價(jià)容量占比顯著上升到40%、20%（左起第1 個(gè)紅色虛線框內(nèi)），原因是以這幾天現(xiàn)貨出清結(jié)果作為調(diào)電依據(jù)，各市場機(jī)組存在報(bào)低價(jià)搶電量的情況；5 月15 日、16 日結(jié)算試運(yùn)行期間，零報(bào)價(jià)占比下降，占比分別降低到6%和0%，機(jī)組報(bào)價(jià)基本體現(xiàn)成本特性，相對理性；5 月結(jié)算試運(yùn)行結(jié)束后，報(bào)零價(jià)容量占比又恢復(fù)到較高水平。這是不結(jié)算時(shí)電廠穩(wěn)賺不賠的策略；6 月和10月結(jié)算試運(yùn)行前后的情況與5 月份基本相同。這表明開展結(jié)算試運(yùn)行后，市場主體結(jié)算試運(yùn)行的報(bào)價(jià)策略為理性參與適當(dāng)博弈，非結(jié)算期間報(bào)價(jià)以報(bào)零價(jià)為主（不結(jié)算），在調(diào)電測試期間可能搶到更多電量，在價(jià)差模式中發(fā)更多電量。

2.3 市場績效

2.3.1 市場出清價(jià)格

1）價(jià)格水平。如附錄A 圖A13 所示，日前市場發(fā)電側(cè)加權(quán)平均電價(jià)（反映整體價(jià)格水平）整體可以有效反映出供需關(guān)系的變化情況，同時(shí)也受到報(bào)價(jià)的影響（如圖中的10 月，競價(jià)空間下降但報(bào)價(jià)上升，電價(jià)也上升）。

2）價(jià)格收斂性。由于在模擬試運(yùn)行期間沒有實(shí)際按照實(shí)時(shí)市場調(diào)電，因此其價(jià)格參考意義不大，以10 月按周結(jié)算試運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如附錄A 圖A14 所示，每日的實(shí)時(shí)與日前發(fā)電側(cè)平均電價(jià)差的平均值有正有負(fù)，最大為82 元/（MW·h），最小為-32 元/（MW·h）；標(biāo)準(zhǔn)差最大為115 元/（MW·h），最小為13 元/（MW·h），并且在工作日的標(biāo)準(zhǔn)差比周末更大。從這2 個(gè)指標(biāo)值看出，實(shí)時(shí)和日前的電價(jià)確實(shí)存在一定程度的偏差，而且偏差可正可負(fù)，每小時(shí)的波動(dòng)也不小。

2.3.2 市場出清電量

分析市場出清電量主要是觀察出清電量的燃料組成變化和出清后的HHI 變化，并且在試運(yùn)行期間可以對比資源配置的效果。

1）出清電量的燃料組成變化。在2019 年試運(yùn)行期間，燃煤機(jī)組日前市場中標(biāo)電量占廣東省內(nèi)統(tǒng)調(diào)機(jī)組總出清電量的平均占比為61%，燃?xì)鈾C(jī)組平均占比為13%，其余為A 類機(jī)組，如附錄A 圖A15所示。這說明燃煤機(jī)組主要發(fā)揮支撐基荷作用、燃?xì)鈾C(jī)組主要發(fā)揮調(diào)峰作用的基本電源結(jié)構(gòu)沒有顯著變化，并且從試運(yùn)行數(shù)據(jù)看來，電源側(cè)成本補(bǔ)貼政策也并未顯著改變這一結(jié)構(gòu)。實(shí)時(shí)市場的電量分布情況與日前市場類似。

2）按出清電量計(jì)算的HHI。如附錄A 圖A16所示，按裝機(jī)容量計(jì)算的HHI 全年平均為1 366，按出清電量計(jì)算的HHI 全年平均為1 783，可見市場出清后的市場集中度比出清前的要高。按照國內(nèi)外常用的美國司法部標(biāo)準(zhǔn)，市場結(jié)構(gòu)接近高寡占特征。

在南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場中，裝機(jī)容量份額最大的發(fā)電集團(tuán)是省能源集團(tuán)，對HHI 的影響較大。2 月（春節(jié)期間）按出清電量計(jì)算的HHI 較低，主要因?yàn)樨?fù)荷水平非常低，競爭較為激烈，有效的競價(jià)空間變小，省能源集團(tuán)中標(biāo)電量占比降低，使得HHI 也隨之降低。

3）資源優(yōu)化配置。如附錄A 圖17 所示，2019 年每月燃?xì)鈾C(jī)組的出清電量占比均大于實(shí)際燃?xì)鈾C(jī)組，最大差距達(dá)6.7%（9 月），全年平均為3%。

2.3.3 邊際機(jī)組

以10 月結(jié)算試運(yùn)行的某一典型日為例說明。

1）價(jià)格的燃料組成。節(jié)點(diǎn)電價(jià)由燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組來確定的比例分別為86%和14%。如附錄A 圖A18 所示，與負(fù)荷側(cè)平均電價(jià)緊密貼合（紅色虛線）的邊際機(jī)組既有燃煤機(jī)組也有燃?xì)鈾C(jī)組，凌晨低谷時(shí)段基本只有燃煤機(jī)組，其他時(shí)段也以燃煤機(jī)組為主，燃?xì)鈾C(jī)組在高峰時(shí)段也參與定價(jià)。偏離負(fù)荷側(cè)平均電價(jià)的邊際機(jī)組決定的節(jié)點(diǎn)電價(jià)有限，影響較小。具體如附錄A 圖A19 所示，燃?xì)鈾C(jī)組對價(jià)格影響較大時(shí)，基本都是與燃煤機(jī)組共同定價(jià)（同報(bào)價(jià)），燃?xì)鈾C(jī)組報(bào)高價(jià)決定電價(jià)時(shí)，只抬高了有限的局部節(jié)點(diǎn)電價(jià)（綠色虛線圈），對整體價(jià)格水平影響較小。

2）高報(bào)價(jià)燃?xì)鈾C(jī)組決定燃煤機(jī)組電價(jià)的情況。報(bào)價(jià)高于負(fù)荷側(cè)平均電價(jià)的燃?xì)膺呺H機(jī)組是3 臺珠三角機(jī)組（其中2 臺同廠同報(bào)價(jià)）（見附錄A 圖A18），受同一個(gè)阻塞斷面影響而輪流成了邊際機(jī)組，并且僅抬高了斷面內(nèi)部的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電價(jià)，斷面內(nèi)沒有其他燃煤機(jī)組。因此，“搭便車”燃煤機(jī)組為0 臺·次。

3）機(jī)組的集中度。全天有機(jī)組成為機(jī)組的發(fā)電機(jī)組共有16 個(gè)，最多有96 臺·次，最少的僅1 臺·次，按照機(jī)組出現(xiàn)頻次計(jì)算的H H I 為1 309，比按裝機(jī)容量計(jì)算的HHI 略低，也呈現(xiàn)出低寡占特性。

4）勒納指數(shù)。全系統(tǒng)的勒納指數(shù)如附錄A 圖A20 所示，大多數(shù)時(shí)段都小于0，說明機(jī)組可能會(huì)虧損，并且在低谷時(shí)段勒納指數(shù)最低可達(dá)-17.24，并且虧損較大。

2.3.4 電網(wǎng)阻塞成本

分析電網(wǎng)阻塞主要是觀察斷面阻塞的頻次，以及與無安全約束條件下的出清結(jié)果對比。以結(jié)算試運(yùn)行日為例進(jìn)行說明。5 月和6 月的阻塞成本平均為2 691 萬元，遠(yuǎn)大于10 月的平均值347 萬元，阻塞成本占總出清成本的比例分別是10.3%（5月和6月）、2.7%（10 月），主要原因是5 月、6 月的系統(tǒng)負(fù)荷高企，電網(wǎng)阻塞更為嚴(yán)重，也體現(xiàn)了電網(wǎng)阻塞用電成本的影響。

3 結(jié)語

本文基于組織產(chǎn)業(yè)理論的分析模型，構(gòu)建了適合“計(jì)劃+市場”的市場運(yùn)行分析體系，從市場報(bào)價(jià)行為、市場出清結(jié)果、市場出清效益3 個(gè)角度展開分析，深入挖掘南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場的試運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論。

1）發(fā)電側(cè)市場結(jié)構(gòu)總體上呈現(xiàn)低寡占特征，且機(jī)組出清電量的集中程度（指交易后的市場結(jié)構(gòu)）比機(jī)組容量的集中程度（指交易前的市場結(jié)構(gòu)）高，接近于高寡占特性。

2）競價(jià)空間占統(tǒng)調(diào)負(fù)荷的比例有一定的波動(dòng)性，競價(jià)空間反映統(tǒng)調(diào)負(fù)荷變化的能力有待加強(qiáng)。

3）發(fā)電機(jī)組、售電公司的主動(dòng)申報(bào)率隨著市場氛圍的活躍程度、市場主體的重視程度、運(yùn)營機(jī)構(gòu)的通報(bào)提醒等因素波動(dòng)變化。

4）從報(bào)價(jià)水平總體上看，市場機(jī)組報(bào)價(jià)很大程度上還是依據(jù)成本，并明顯體現(xiàn)出了不同類型、不同容量機(jī)組的成本差異。

5）結(jié)算試運(yùn)行前后，發(fā)電機(jī)組的報(bào)價(jià)策略有顯著變化。站在機(jī)組的角度，這樣的策略變化從博弈論角度是理性的。

6）燃煤機(jī)組主要發(fā)揮支撐基荷作用，燃?xì)鈾C(jī)組主要發(fā)揮調(diào)峰作用，電源側(cè)成本補(bǔ)貼政策并未顯著改變這一基本電源結(jié)構(gòu)，高成本機(jī)組參與市場的機(jī)制有待完善優(yōu)化。

7）絕大多數(shù)時(shí)段是燃煤機(jī)組在決定著系統(tǒng)整體價(jià)格水平，燃?xì)鈾C(jī)組在負(fù)荷較高時(shí)段也能與燃煤機(jī)組共同參與定價(jià)，價(jià)格構(gòu)成中燃煤機(jī)組占比較多，燃煤機(jī)組“搭便車”的情況也沒有出現(xiàn)，機(jī)組的集中度處于可以接受的范圍。

8）驗(yàn)證了現(xiàn)貨市場模式比現(xiàn)行價(jià)差中長期市場模式具有更優(yōu)的資源優(yōu)化配置作用。

9）按照結(jié)算試運(yùn)行的價(jià)格水平，機(jī)組的盈利性較差，可能存在虧損的情況。

10）市場出清的電網(wǎng)阻塞成本受網(wǎng)絡(luò)阻塞的影響較大，約占總出清成本的3%至10%。

基于以上結(jié)論，對電力現(xiàn)貨市場建設(shè)和運(yùn)行提出以下建議。

1）在市場集中度偏高的情況下，需要建立完善的市場力監(jiān)測和防控規(guī)則體系和技術(shù)支撐系統(tǒng)。

2）完善電源側(cè)成本補(bǔ)貼或建立其他機(jī)制，更好地促進(jìn)不同成本機(jī)組同平臺競價(jià)。

3）有序合理放開現(xiàn)貨和中長期交易的比例，通過中長期與現(xiàn)貨的合理銜接互動(dòng)引導(dǎo)市場主體按成本報(bào)價(jià)。

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