省級中長期電力市場滾動撮合交易機(jī)制設(shè)計與實踐

林曉敏 王良緣

(福建電力交易中心有限公司，福建 福州 350003)

1 概述

作為全國率先開展大用戶直接交易試點(diǎn)的省份之一，福建省自2010年起開展了大用戶直接交易。2015年，新一輪電力體制改革推動了電力直接交易市場的快速發(fā)展[1]。2018年5月，福建省在開展年(季)度交易、發(fā)電權(quán)交易基礎(chǔ)上新增月度集中競價交易品種，形成覆蓋年(季)度、月度交易周期，涵蓋雙邊協(xié)商、掛牌和集中競價交易方式的較為完整的中長期電力市場體系。

近年來，隨著市場交易規(guī)模逐步擴(kuò)大，市場主體對交易組織高效、靈活開展的需求更加迫切，開放用戶選擇權(quán)是市場發(fā)展的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]，設(shè)計一種購售雙方深度博弈、高效出清的交易模式，以提高交易組織效率并體現(xiàn)充分競爭性顯得尤為重要。目前，國內(nèi)多個省份和區(qū)域已開展撮合交易機(jī)制研究和實踐，形成各具特色的交易模式[3-9]。例如，文獻(xiàn)[7]構(gòu)建了適合四川省情的復(fù)式競價撮合交易方式，分為集中競價、雙掛雙摘、火電匹配三個階段，集中競價階段采用購售雙方申報電價高低匹配出清，未成交電量則在雙掛雙摘階段由雙方根據(jù)意愿摘牌出清，最后按照7∶3水火比例為用戶已成交電量匹配火電；文獻(xiàn)[8]根據(jù)貴州電網(wǎng)特點(diǎn)提出考慮廠群電量約束的月度撮合交易算法，按照“價格優(yōu)先、容量優(yōu)先、時間優(yōu)先”原則對購售雙方申報價差進(jìn)行高低匹配出清；文獻(xiàn)[9]基于云南市場供需“雙邊壟斷”的現(xiàn)狀，設(shè)計了允許購售雙方同一段電量申報兩個價格的集中撮合交易方式，優(yōu)先選擇第一意愿價格撮合成交，剩余未成交電量以第二意愿價格撮合成交。

上述電力中長期市場撮合交易機(jī)制研究成果主要從較復(fù)雜的能源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特性出發(fā)，體現(xiàn)發(fā)用電單邊或雙邊壟斷模式下的充分競爭性，撮合交易流程和算法設(shè)計較復(fù)雜，且撮合成交價格多采用固定算法，較少考慮市場結(jié)構(gòu)特性、供需形勢變化等因素影響下的成交價格調(diào)整機(jī)制。本文結(jié)合福建電力市場政策環(huán)境，提出一種適應(yīng)市場起步階段的滾動撮合交易模式，根據(jù)市場供需、市場力行為等因素動態(tài)調(diào)整撮合成交價格，實現(xiàn)市場主體之間公平、有序的競爭。

2 滾動撮合交易機(jī)制設(shè)計

滾動撮合交易是福建電力市場2021年新推出的中長期交易品種，具有連續(xù)實時、隨行就市的特點(diǎn)。作為滿足市場主體短周期交易、靈活調(diào)整合同電量的有效市場化手段，滾動撮合交易現(xiàn)階段主要在月內(nèi)開展，每月開市一次。借鑒證券交易投資者可隨行就市進(jìn)行實時申報的特點(diǎn)，通過實時開放面向購售雙方動態(tài)可觀測的量、價申報和成交數(shù)據(jù)，以及量價走勢圖等可視化輔助工具，實現(xiàn)市場主體在博弈過程中的撮合成交。在福建市場交易模式設(shè)計中，需從交易價格政策、交易組織方式、撮合成交交易機(jī)制和系統(tǒng)技術(shù)支撐等方面開展研究工作。

2.1 交易價格政策

不同于國內(nèi)其它省份，福建省對發(fā)電企業(yè)參與省內(nèi)直接交易的售電價格有其特殊規(guī)定。2020年第二輪監(jiān)管周期核定的福建省輸配電價明確提出設(shè)置發(fā)電側(cè)直接交易競價差值系數(shù)，競價差值系數(shù)=燃煤發(fā)電上網(wǎng)基準(zhǔn)價-參與直接交易機(jī)組政府核定上網(wǎng)電價，發(fā)電企業(yè)參與省內(nèi)直接交易的實際售電價格=交易價格-競價差值系數(shù)。

設(shè)置競價差值系數(shù)后，核定不同上網(wǎng)電價的發(fā)電企業(yè)在參與省內(nèi)交易時，實現(xiàn)了基于基準(zhǔn)價的折算售電價格申報，用戶可以直觀了解發(fā)電企業(yè)的降價幅度，但同時也帶來滾動撮合交易機(jī)制設(shè)計的難點(diǎn)。當(dāng)不同競價差值系數(shù)的發(fā)電企業(yè)之間產(chǎn)生購售電關(guān)系時，即相當(dāng)于發(fā)電市場化合約轉(zhuǎn)讓交易，按照省內(nèi)中長期交易規(guī)則規(guī)定，受讓方實際售電價格按照雙方核定的上網(wǎng)電價“孰低取孰”的原則確定。這一特殊的價格政策客觀造成了發(fā)電市場化合約轉(zhuǎn)讓交易無法與發(fā)電企業(yè)作為售電方、用戶作為購電方的增量交易同場組織。

因此，在省內(nèi)電價政策未取消競價差值系數(shù)前，發(fā)電企業(yè)僅能作為售電方參與滾動撮合交易。初期，為確保市場平穩(wěn)起步并簡化結(jié)算流程，發(fā)電企業(yè)僅作為售電方，批發(fā)用戶和售電公司僅作為購電方參與交易。

2.2 交易組織方式

滾動撮合交易體現(xiàn)了交易組織全過程購售雙方“面對面”的動態(tài)博弈過程。交易開市后，購售雙方在交易限額允許范圍內(nèi)，通過交易平臺隨時申報交易電量、電價信息，市場初期僅申報單段電量、電價，系統(tǒng)按照“時間優(yōu)先、價格優(yōu)先”的原則連續(xù)滾動撮合出清。市場主體通過交易平臺實時了解量價行情，根據(jù)量價走勢圖等可視化工具輔助分析決策，可連續(xù)多筆申報，申報后如未成交，可隨時撤銷后重新申報，成交情況與其報價策略和市場行情密切相關(guān)。

滾動撮合出清原則為：

①購電方、售電方申報交易信息按照“時間優(yōu)先”原則進(jìn)入申報隊列等待。

②售電方按照價格由低到高、同等價格時間由早到晚的原則排序，購電方按照價格由高到低、同等價格時間由早到晚的原則排序。

③購電方申報電價≥售電方申報電價時，按照排序先后順序成交；購電方申報電價<售電方申報電價時，不成交。

為降低市場投機(jī)風(fēng)險，參與滾動撮合交易的購售雙方均提前設(shè)置交易限額，確保在滿足電網(wǎng)安全約束下的交易結(jié)果具備可執(zhí)行性。其中，批發(fā)用戶和售電公司申報的購電量不得超過其年度、月度交易分月電量的20%，發(fā)電企業(yè)各交易單元申報的售電量不得超過其當(dāng)月最大可發(fā)電量折算所得的上網(wǎng)電量扣減累計已成交市場化電量后的剩余電量。

2.3 撮合成交交易機(jī)制

滾動撮合交易每成交對的成交價格按以下公式確定：

成交價格=K×A+(1-K)×B (0≤K≤1)

其中，購售雙方申報價格中申報時間在前的報價為A，申報時間在后的報價為B。在市場建設(shè)初期，K值系數(shù)取0.5，即為購售雙方申報價格的平均值。

K值系數(shù)取值范圍分別為:[0,0.5)、0.5及(0.5,1]，根據(jù)市場供需形勢、市場力行為和市場結(jié)構(gòu)特性等因素綜合確定并調(diào)整，主要分三類情況：

①當(dāng)市場供需比較高時，售電供給余度大，發(fā)電企業(yè)之間競爭激烈，為提高發(fā)電利用小時數(shù)趨向于接近邊際成本報價，購電方占據(jù)主導(dǎo)地位，市場份額占比高的購電主體之間易形成價格聯(lián)盟。在撮合過程中，購電方傾向于根據(jù)售電方事前報價從中優(yōu)選報價低的匹配成交。為降低購電方市場力行為風(fēng)險，此時K值系數(shù)在[0,0.5)內(nèi)取值較合理。

②當(dāng)市場供需比較低時，售電供給緊張，發(fā)電企業(yè)為使經(jīng)營利潤最大化趨向于大幅高于邊際成本報價，售電方占據(jù)主導(dǎo)地位，發(fā)電企業(yè)結(jié)盟控制市場價格的可能性增大。在撮合過程中，售電方傾向于優(yōu)先報價，而購電方傾向于主動調(diào)整報價以匹配成交。為降低售電方市場力行為風(fēng)險，此時K值系數(shù)在(0.5，1]內(nèi)取值較合理。

③當(dāng)市場供需比較為均衡時，發(fā)電企業(yè)與購電主體之間基于預(yù)期收益展開博弈，此時K值系數(shù)取0.5，以體現(xiàn)購售雙方成交意愿較合理。

針對上述三類情況，K值系數(shù)將對市場主體的報價行為產(chǎn)生不同影響，分析如下：

①K值系數(shù)在[0,0.5)內(nèi)取值時，申報時間在后的報價是影響最終成交價格的主要因子。當(dāng)購電方占據(jù)主導(dǎo)地位時，為進(jìn)一步降低購電成交價格，購電方將傾向于先報價，以期與后報價的售電方匹配，這將緩解售電方因低價競爭帶來的經(jīng)營損失。

②K值系數(shù)在(0.5,1]內(nèi)取值時，申報時間在前的報價是影響最終成交價格的主要因子。當(dāng)售電方占據(jù)主導(dǎo)地位時，為進(jìn)一步提高售電成交價格，售電方將傾向于后報價，以期與先報價的購電方匹配，這將緩解購電方因高價競爭帶來的收益損失。

③K值系數(shù)取0.5時，由于最終成交價格由雙方報價共同決定，對購售雙方的報價行為不會產(chǎn)生影響。

綜上所述，K的取值不僅受市場供需等因素影響，也引導(dǎo)著市場主體轉(zhuǎn)變報價策略，起到緩解以上因素影響的作用。市場初期，供需較為平穩(wěn)時，K取0.5，對博弈雙方是最公平合理的。

2.4 系統(tǒng)技術(shù)支撐

撮合交易算法是支撐交易平臺開展?jié)L動撮合交易的核心，具備對市場主體提交的購電或售電申報數(shù)據(jù)毫秒級存儲、記錄、排序和撮合運(yùn)算功能，算法規(guī)則如下：

①當(dāng)交易平臺接收到1筆新的售電方報價單時，優(yōu)先從購電方申報隊列的頭部尋找符合成交規(guī)則的購電方報價單。滿足購電方報價≥售電方報價時，即與購電方申報隊列中價格最優(yōu)先的報價單匹配成交。如果購電方隊列頭部報價單不符合成交規(guī)則要求，則該售電方報價單進(jìn)入售電方隊列，按照“價格優(yōu)先、時間優(yōu)先”的原則排序形成新的售電方申報隊列。

②當(dāng)交易平臺接收到1筆新的購電方報價單時，優(yōu)先從售電方申報隊列的頭部尋找符合成交規(guī)則的售電方報價單。滿足購電方報價≥售電方報價時，即與售電方申報隊列中價格最優(yōu)先的報價單匹配成交。如果售電方隊列頭部報價單不符合成交規(guī)則要求，則該購電方報價單進(jìn)入購電方隊列，按照“價格優(yōu)先、時間優(yōu)先”的原則排序形成新的購電方申報隊列。

除上述功能外，交易平臺具備支撐滾動撮合交易申報、交易組織、合同簽訂、交易結(jié)算和信息披露等模塊業(yè)務(wù)開展，同時提供良好的可視化界面，滿足交易全過程信息化數(shù)據(jù)實時動態(tài)展示的需求。

3 應(yīng)用實踐

2021年6月，福建省月內(nèi)滾動撮合增量交易正式開市。市場初期，月內(nèi)交易定位為中長期年度和月度交易的補(bǔ)充，其成交結(jié)果仍按月履約結(jié)算。參與月內(nèi)交易的市場主體為省內(nèi)15家燃煤發(fā)電企業(yè)、2家核電發(fā)電企業(yè)及77家批發(fā)用戶、48家售電公司。下面以6月份市場主體申報和成交數(shù)據(jù)為例，對撮合交易過程展開分析。

3.1 交易申報和成交概況

6月，福建電力市場共有17家發(fā)電企業(yè)、30家購電主體參與月內(nèi)滾動撮合增量交易，購電方申報總電量1.047億kW·h，申報均價0.3856元/kW·h，售電方申報總電量3.703億kW·h，申報均價0.3913元/kW·h，市場供需比為3.5∶1。

從成交結(jié)果來看，2家核電發(fā)電企業(yè)與24家購電主體匹配成交，成交總電量0.75億kW·h，成交均價0.3886元/kW·h，最高成交價0.3907元/ kW·h，最低成交價0.388元/ kW·h，成交均價超當(dāng)月月度集中競價出清價5.4厘/kW·h。交易申報和成交情況如表1、表2所示。

表1 發(fā)電側(cè)申報和成交情況

表2 購電側(cè)申報和成交情況

3.2 交易過程分析

從撮合成交過程來看，燃煤發(fā)電企業(yè)因電煤供應(yīng)緊張造成發(fā)電成本上漲，申報價格均大幅超過月度集中競價出清價格0.3832元/kW·h，甚至超過燃煤發(fā)電上網(wǎng)基準(zhǔn)價，最低為0.389元/kW·h，最高為0.402元/kW·h，且考慮經(jīng)營成本發(fā)電意愿不強(qiáng)，并未出現(xiàn)因購電主體需求而主動調(diào)整價格的行為；核電發(fā)電企業(yè)開市初期便主動申報售電價格，最低為0.388元/kW·h，最高為0.3882元/kW·h，由于申報價格超過月度集中競價出清價格，購電主體初期處于觀望狀態(tài)，隨著時間推移，發(fā)電側(cè)并未調(diào)整申報價格，部分購電主體為滿足自身用電需求，主動調(diào)整之前申報價格或以撮合成交為目的進(jìn)行申報，少部分購電主體并無意愿調(diào)整價格，整體反映出較強(qiáng)的售電方市場主導(dǎo)行為。交易過程中購售雙方申報和成交的量、價情況如圖1、圖2和圖3所示。

圖1 滾動撮合交易售方申報情況

圖2 滾動撮合交易購方申報情況

圖3 滾動撮合交易購售雙方成交情況

從上述交易過程來看，滾動撮合交易模式一改以往購電主體對直接交易高價差的預(yù)期，在電煤成本大幅上漲的背景下，發(fā)用雙方基于成交預(yù)期展開充分競爭，在價格博弈過程中動態(tài)達(dá)成交易電能，客觀反映了市場機(jī)制引導(dǎo)下的供需平衡，促進(jìn)了市場公平競爭。

4 結(jié)論

本文結(jié)合福建電力市場政策特點(diǎn)，針對當(dāng)前中長期市場交易機(jī)制不夠靈活、市場主體缺乏隨行就市的競價手段等問題，提出了一種全新的滾動撮合交易模式。相較國內(nèi)其他省份大多采用的“集中競價+雙掛雙摘”交易模式，該模式具有流程簡單清晰、交易組織效率高、撮合成交價格靈活可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，在市場起步階段，市場主體能夠快速掌握交易要點(diǎn)，實現(xiàn)“面對面”的博弈競爭，促進(jìn)形成公平、高效、健康、有序的市場環(huán)境，在省級電力市場和跨區(qū)跨省交易組織中具有一定推廣價值。

滾動撮合交易在月內(nèi)開市，有效促進(jìn)了福建中長期市場建設(shè)和交易機(jī)制的進(jìn)一步完善。隨著電力體制改革的縱深推進(jìn)，健全市場機(jī)制、豐富交易品種、縮短交易周期成為下一階段的工作重點(diǎn)。滾動撮合交易模式將隨著省內(nèi)電價政策變化和現(xiàn)貨市場建設(shè)推進(jìn)而進(jìn)行調(diào)整，下一步將圍繞市場主體同場買賣競價、短周期分時段交易等方面展開研究，充分探討分時價格機(jī)制引導(dǎo)下的社會福利最大化問題。