碳中和驅(qū)動(dòng)下電力市場(chǎng)零售平臺(tái)交易模式研究

梁志遠(yuǎn)，謝宇霆，胡秀珍，覃捷，舒康安

(廣東電力交易中心有限責(zé)任公司，廣州 510000)

0 引 言

2020年9月22日，中國在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上宣布，將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！半p碳”目標(biāo)的提出，對(duì)電力行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻而巨大的影響。一方面要求電力行業(yè)加快“清潔替代”、“電能替代”兩個(gè)替代的步伐，另一方面也為行業(yè)清潔低碳發(fā)展帶來了機(jī)遇，加快推進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)變革，進(jìn)一步促進(jìn)可再生能源消納，建立以新能源為主體的能源電力系統(tǒng)。

數(shù)字技術(shù)降低了交易成本，催生了平臺(tái)商業(yè)模式和共享經(jīng)濟(jì)。平臺(tái)商業(yè)模式越來越多地成為配電和零售市場(chǎng)的一部分[1]。隨著當(dāng)今電力市場(chǎng)改革,向社會(huì)資本放開配售電業(yè)務(wù),售電公司亟需信息化手段支撐電力市場(chǎng)交易。目前已有多種零售平臺(tái)，例如基于網(wǎng)絡(luò)的電力零售市場(chǎng)組合逆向拍賣平臺(tái)[2]，基于微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的售電業(yè)務(wù)平臺(tái)[3]，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式電力市場(chǎng)交易平臺(tái)[4]，基于微網(wǎng)架構(gòu)的售電平臺(tái)[5],基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的云平臺(tái)[6]。文獻(xiàn)[7]研究了售電側(cè)放開后的售電市場(chǎng)運(yùn)營機(jī)制,并提出了面向售電主體和電力用戶的售電交易平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)，分析了市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)及監(jiān)管策略。文獻(xiàn)[8]分析了現(xiàn)貨模式下零售市場(chǎng)的業(yè)務(wù)構(gòu)成和電力零售市場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵問題。我國售電公司的購售電途徑與經(jīng)營模式目前有很多種[9]，電力零售套餐是售電公司的重要手段。文獻(xiàn)[10]結(jié)合激勵(lì)手段和價(jià)格信號(hào)為售電商設(shè)計(jì)了多類提升市場(chǎng)競爭力的零售套餐，文獻(xiàn)[11]設(shè)計(jì)了考慮用戶有限理性的電力套餐。文獻(xiàn)[12]指出經(jīng)過逐步改革歐洲的零售電力市場(chǎng)已經(jīng)建立。與此同時(shí)，脫碳議程和技術(shù)進(jìn)步引領(lǐng)著可再生能源和分布式電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力市場(chǎng)正在向綠色電力市場(chǎng)轉(zhuǎn)變。低碳化、清潔化是我國電力行業(yè)未來發(fā)展的方向，全國碳市場(chǎng)和電力市場(chǎng)面臨著協(xié)調(diào)和融合問題[13]。文獻(xiàn)[14]結(jié)合“雙碳”目標(biāo)售電公司業(yè)務(wù)進(jìn)行研究，文獻(xiàn)[15]設(shè)計(jì)了國家綠證交易市場(chǎng)和省級(jí)日前電力市場(chǎng)協(xié)調(diào)均衡機(jī)制。文獻(xiàn)[16]通過案例分析說明合理的采購拍賣流程激勵(lì)發(fā)電企業(yè)實(shí)施經(jīng)濟(jì)行為和CO2減排行為。目前也有學(xué)者對(duì)碳交易展開了研究，例如基于低碳目標(biāo)的電氣綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略研究[17]，考慮儲(chǔ)能及碳交易成本的電熱聯(lián)合系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略[18]，基于綜合需求側(cè)響應(yīng)策略的園區(qū)多能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行[19]。文獻(xiàn)[20]研究了碳交易機(jī)制下計(jì)及用電行為的虛擬電廠經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，文獻(xiàn)[21]研究了電碳聯(lián)動(dòng)環(huán)境下考慮社會(huì)效益最優(yōu)的發(fā)電權(quán)交易。

碳中和目標(biāo)的提出，必然促使電市場(chǎng)與碳市場(chǎng)深度融合，而目前我國電碳市場(chǎng)卻獨(dú)立運(yùn)行，且目前的交易平臺(tái)以及零售模式無法滿足未來電碳市場(chǎng)的發(fā)展需求，因此文章立足于電力零售平臺(tái)，引入碳信號(hào)，為市場(chǎng)主體提供多樣化的零售交易方式，降低市場(chǎng)成員進(jìn)入市場(chǎng)的門檻和交易成本，促進(jìn)“清潔替代”、“電能替代”兩個(gè)替代，實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)的低碳運(yùn)轉(zhuǎn)，并為考慮碳交易的電力市場(chǎng)的構(gòu)建提供了一種思路。

1 電力零售平臺(tái)建設(shè)的必要性分析設(shè)計(jì)方案

1.1 市場(chǎng)主體的演變

隨著電力體制改革的深入和發(fā)用電計(jì)劃的進(jìn)一步開放，電力用戶對(duì)電力市場(chǎng)的認(rèn)識(shí)逐步深入，市場(chǎng)主體的規(guī)模一直保持著較快的增長趨勢(shì)。市場(chǎng)主體作為考量電力建設(shè)的主要參考因素，是必不可少的分析目標(biāo)。以廣東省為例，“十三五”期間廣東準(zhǔn)入市場(chǎng)主體數(shù)量增長情況如圖1所示。可以看出，隨著電力用戶主體的演變以及電力交易法案的完善，參與市場(chǎng)化電力交易的主體范圍不斷擴(kuò)大，數(shù)量穩(wěn)步增長。根據(jù)表1廣東電力交易中心的數(shù)據(jù)，截至“十三五”期末，共有25 072家市場(chǎng)主體獲得市場(chǎng)準(zhǔn)入資格，比“十二五”期末增加24 845 家，“十三五”期間年均增長率為156.2%。另外，如表1所示，截至“十三五”期末，在以售電公司、發(fā)電企業(yè)、電力用戶為主體的電力市場(chǎng)中，已完成注冊(cè)登記的23 666家，注冊(cè)率 94.4% 參與市場(chǎng)交易的21 510家，占總數(shù)的85.8%。

圖1 廣東省電力市場(chǎng)主體準(zhǔn)入情況

表1 “十三五” 期末各類市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易情況

隨著參與市場(chǎng)化電力交易的主體范圍不斷擴(kuò)大，數(shù)量的穩(wěn)步增長，各方主體交易難度增加，效率也需提升。電力零售平臺(tái)的開發(fā)已迫在眉睫，它能夠?qū)﹄娏?yīng)過程中的成本和價(jià)值有著更為精細(xì)的建模及分配的要求，對(duì)市場(chǎng)各方實(shí)現(xiàn)有效的資源配置，既可以實(shí)現(xiàn)電力零售市場(chǎng)中各方的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)，又可以真正降低在輸配電過程中的能源損耗價(jià)格，兼顧各方利益，提升市場(chǎng)交易效率。

1.2 交易電量的演變

隨著市場(chǎng)主體的演變，與此對(duì)應(yīng)的是市場(chǎng)化交易電量占比的不斷變化。

以廣東省為例，如圖2所示，在價(jià)差中長期電力市場(chǎng)中，一級(jí)市場(chǎng)成交電量與二級(jí)市場(chǎng)成交電量“十三五” 期間均保持著逐年攀升的趨勢(shì)。2020年， 廣東省價(jià)差中長期電力市場(chǎng)總成交電量 2 716億千瓦時(shí)， 其中一級(jí)市場(chǎng)總成交電量 2 501 億千瓦時(shí)，同比增長 28.3%，二級(jí)市場(chǎng)總成交電量215 億千瓦時(shí)，同比增長6.9%，如圖2所示。

圖2 “十三五” 期間廣東電力市場(chǎng)交易量

在各年度交易和年度補(bǔ)充交易的統(tǒng)計(jì)中，年度合同電量均保持著逐年呈現(xiàn)正增長的趨勢(shì)。“十三五”期末的年度總成交電量為2 156.3億千瓦時(shí)，其中年度雙邊協(xié)商交易2 100億千瓦時(shí)，補(bǔ)充交易 56.3 億千瓦時(shí)，如圖3所示。

隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的正式運(yùn)行，對(duì)電力零售平臺(tái)的需求與日俱增?，F(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)形成時(shí)間短，且受地區(qū)、時(shí)段影響，因此需要電力零售平臺(tái)實(shí)時(shí)對(duì)電價(jià)、企業(yè)用能等提供監(jiān)測(cè)，以更好地為客戶服務(wù)；碳中和目標(biāo)的提出必然促進(jìn)更高比例的可再生能源參與市場(chǎng)，則需電力零售平臺(tái)有效預(yù)測(cè)可再生能源出力，為市場(chǎng)主體交易提供參考；同時(shí)交易量的不斷增加，也增加了數(shù)據(jù)的信息量，如何有效挖掘信息，進(jìn)而指導(dǎo)市場(chǎng)主體進(jìn)行決策，也是電力零售平臺(tái)的重要功能所在。

圖3 2017-2021年度合同電量交易情況

1.3 交易產(chǎn)品的演變

隨著售電側(cè)的不斷放開，市場(chǎng)運(yùn)行模式的不斷健全，交易產(chǎn)品也由單一的電能交易發(fā)展為多種多樣的輔助服務(wù)交易，售電公司需提供更多差異化的產(chǎn)品和定價(jià)策略以滿足客戶需求。而未來電力行業(yè)市場(chǎng)化程度的提高，也必然增強(qiáng)與其他行業(yè)的關(guān)聯(lián)互動(dòng)，在碳中和目標(biāo)下，電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)的深度融合是未來的重要發(fā)展方向，因此電力行業(yè)的產(chǎn)品也將由電能這一同質(zhì)化品種，拓展為更為多元的產(chǎn)品和服務(wù)種類，包括電-碳產(chǎn)品、綜合用能服務(wù)和電力金融等。交易產(chǎn)品的演變進(jìn)一步促進(jìn)電力零售平臺(tái)的建設(shè)，以滿足產(chǎn)品多元化的需求。

1.4 挑戰(zhàn)與機(jī)遇

近年來，面對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在快速發(fā)展過程中帶來的一系列挑戰(zhàn)，如交易頻度越來越高、交易量逐年增大、電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大、交易計(jì)算功能要求復(fù)雜等，使得現(xiàn)有零售市場(chǎng)的交易機(jī)制、價(jià)格機(jī)制和結(jié)算機(jī)制等難以適應(yīng)未來充滿更多挑戰(zhàn)的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。面對(duì)復(fù)雜的市場(chǎng)變化,對(duì)電力交易技術(shù)的支持系統(tǒng)也提出了新的要求，電力零售平臺(tái)的概念開始進(jìn)入大眾視野。

隨著電力市場(chǎng)中售電側(cè)的放開,各地政府陸續(xù)出臺(tái)了各種相關(guān)的支持政策，以刺激當(dāng)?shù)氐氖垭娛袌?chǎng)保持活力和促進(jìn)良性競爭，力求將售電市場(chǎng)的資源分配達(dá)到最優(yōu)的合理化。電力零售平臺(tái)的開發(fā)，毫無疑問將進(jìn)一步提高電力資源的利用效率，消費(fèi)者的活躍也可以使得電力市場(chǎng)更快地發(fā)展壯大，這樣就形成了售電市場(chǎng)的良性循環(huán)與雙贏[22]。隨著一般工商業(yè)用戶也逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，電力市場(chǎng)的潛在用戶數(shù)量空間變得更為廣闊。因此，實(shí)際開展電力零售平臺(tái)的運(yùn)營模式和關(guān)鍵支撐技術(shù)的研究成為重中之重，以激發(fā)競爭性市場(chǎng)活力，滿足電力現(xiàn)貨環(huán)境下的零售市場(chǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的新要求。

細(xì)節(jié)上，我國電力的零售環(huán)節(jié)依然與輸配電網(wǎng)絡(luò)密不可分，這就無法避免地形成壟斷，壟斷的電網(wǎng)與競爭的電廠之間無法存在公平有效的競爭，也使得發(fā)電側(cè)的良性競爭所帶來的效益無法真正有效傳遞到售電側(cè)的電力用戶[23]。電力零售平臺(tái)的開發(fā)和建設(shè)則可以從根本上解決這個(gè)問題，通過公平競爭和優(yōu)化電力資源配置，可以提高整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，同時(shí)降低成本、電價(jià)，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)主體互惠共贏。因此，開發(fā)電力零售平臺(tái)，統(tǒng)籌各方來說都具有重大的實(shí)際意義。

2 碳中和驅(qū)動(dòng)下電力零售平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 碳中和對(duì)售電平臺(tái)的要求

(1)促進(jìn)可再生能源消納。

實(shí)現(xiàn)碳中和，就要提高可再生能源電力消費(fèi)占比。電力零售平臺(tái)需配合清潔能源市場(chǎng)化交易機(jī)制，提供可再生能源出力預(yù)測(cè)，為市場(chǎng)主體提供決策參考，同時(shí)滿足客戶對(duì)于綠色電力的需求。并降低市場(chǎng)主體進(jìn)入壁壘，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)、低價(jià)清潔能源資源大規(guī)模、大范圍流動(dòng)，促進(jìn)可再生能源消納，實(shí)現(xiàn)碳中和效率更高。

(2)增強(qiáng)市場(chǎng)流動(dòng)性。

目前我國電力市場(chǎng)雖然得到了一定的發(fā)展，但是碳市場(chǎng)卻缺乏市場(chǎng)流動(dòng)性，市場(chǎng)主體活躍度較低，價(jià)格不連續(xù)，難以通過市場(chǎng)化的手段進(jìn)行資源調(diào)配。電力零售平臺(tái)需降低相關(guān)主體進(jìn)入壁壘，提供多元化的產(chǎn)品組合，滿足多種用戶的電-碳需求，增強(qiáng)市場(chǎng)流動(dòng)性，促進(jìn)“清潔替代”、“電能替代”，降低終端用能成本，提升碳中和效益。

(3)滿足用戶交易需求。

電力零售平臺(tái)通過公布交易信息，實(shí)時(shí)追蹤價(jià)格變化，盡可能減少交易中信息不對(duì)稱的問題。在平臺(tái)上進(jìn)行交易，能夠有效提升交易效率，降低交易成本，為用戶提供能加便捷的電-碳服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)透明、簡潔、高效的電力交易。同時(shí)進(jìn)行多市場(chǎng)、多品種、多交易模式的靈活擴(kuò)展，滿足用戶多元化的交易需求。

2.2 電力零售平臺(tái)的業(yè)務(wù)角色介紹

在電力零售平臺(tái)中，有四個(gè)不可或缺的業(yè)務(wù)角色，分別是售電公司、零售市場(chǎng)用戶、平臺(tái)運(yùn)營方和平臺(tái)監(jiān)管方。

(1)售電公司是參與交易的市場(chǎng)主體之一，為終端零售市場(chǎng)用戶提供電力銷售服務(wù)，包含電力產(chǎn)品和輔助服務(wù)，電力生產(chǎn)商、電力經(jīng)銷商和電力代理商都可看作售電公司方。作為電力交易的賣方，售電公司可發(fā)布用電套餐，參與用電需求競拍等；

(2)零售市場(chǎng)用戶作為終端消費(fèi)者，既可以通過瀏覽售電公司詳情了解其報(bào)價(jià)、優(yōu)惠及套餐，選擇由售電公司提供的電力供應(yīng)服務(wù)；又可以發(fā)布用電需求，選購個(gè)性化定制套餐；

(3)平臺(tái)運(yùn)營方負(fù)責(zé)平臺(tái)的運(yùn)營管理，包括交易規(guī)則設(shè)置、系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)維護(hù)等，并提供面向大眾的市場(chǎng)服務(wù)。甄別、監(jiān)督和管理電力零售平臺(tái)的其他三方，以及各級(jí)開展業(yè)務(wù)的監(jiān)管工作等。

2.3 電力零售平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 功能設(shè)計(jì)

文章以完善我國電力零售市場(chǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求為目標(biāo)，對(duì)電力零售平臺(tái)進(jìn)行了全面的功能設(shè)計(jì)，力圖實(shí)現(xiàn)活潑有序的電力交易、統(tǒng)一高效地即時(shí)結(jié)算和友好競爭的市場(chǎng)環(huán)境。在整個(gè)電力服務(wù)流程中，功能設(shè)計(jì)包括九個(gè)基本模塊，分別是登錄管理、市場(chǎng)交易、合同管理、賬戶管理、投訴爭議、信用信息、數(shù)據(jù)服務(wù)、需求響應(yīng)和系統(tǒng)設(shè)置，每個(gè)模塊下詳細(xì)注明了本模塊負(fù)責(zé)的各個(gè)具體功能，如圖4所示。

(1)登錄管理。

登錄管理包含三個(gè)模塊：平臺(tái)管理員賬號(hào)管理、市場(chǎng)主體管理、主體賬號(hào)管理。主要用于各方主體基礎(chǔ)信息認(rèn)證及管理。

(2)市場(chǎng)交易。

市場(chǎng)交易包含六個(gè)模塊：購售電管理、智能套餐、限時(shí)競拍、雙邊交易、違約管理及交易模擬。其中購售電管理用于基礎(chǔ)電能交易，智能套餐根據(jù)用戶需求，售電公司可制定多種套餐，包含綠色電力套餐、電-碳聯(lián)合套餐等；限時(shí)競拍則由用戶根據(jù)自身需求制定個(gè)性化套餐發(fā)出，售電公司自主選擇交易用戶。

(3)合同管理。

合同管理包含兩個(gè)模塊：合同管理和零售關(guān)系管理。市場(chǎng)主體進(jìn)行交易制定合同、簽訂合同、管理合同都在合同管理中進(jìn)行。相對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)主體的信息以及與其相關(guān)的交易信息在零售關(guān)系管理中，有利于主體間的長期交易合作。

(4)賬戶管理。

賬戶管理包含四個(gè)模塊：余額管理、信用金管理、交易記錄管理、賬號(hào)銀行卡管理，主要管理用戶財(cái)務(wù)信息。

圖4 電力零售平臺(tái)的功能框架

(5)投訴爭議。

投訴爭議包含一個(gè)模塊：爭議管理。若需投訴，可在此模塊提交投訴，系統(tǒng)傳至平臺(tái)運(yùn)營方進(jìn)行調(diào)和處理或裁決。

(6)信用信息。

信用信息包含兩個(gè)模塊：信用信息管理、信用交易行為管理。包含用戶信用信息，以及信用交易行為，為用戶進(jìn)行交易前選擇交易對(duì)象提供依據(jù)。

(7)數(shù)據(jù)服務(wù)。

數(shù)據(jù)服務(wù)包含四個(gè)模塊：用戶歷史數(shù)據(jù)、市場(chǎng)交易情況、可再生能源出力預(yù)測(cè)、偏差電量分析。用戶歷史數(shù)據(jù)便于用戶對(duì)自身用電情況有全面的了解；市場(chǎng)交易情況有助于市場(chǎng)主體對(duì)市場(chǎng)交易有全面了解，進(jìn)一步提升交易的透明度；可再生能源出力預(yù)測(cè)能夠有助于用戶進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)，促進(jìn)可再生能源消納；偏差電量分析有助于用戶減少偏差，提升效益。

(8)系統(tǒng)設(shè)置。

系統(tǒng)設(shè)置包含四個(gè)模塊：基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置、信用金額設(shè)置、交易規(guī)則設(shè)置、數(shù)據(jù)同步設(shè)置。系統(tǒng)設(shè)置主要依據(jù)交易規(guī)則及交易模型進(jìn)行設(shè)置，基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置主要用于可再生出力預(yù)測(cè)、用戶能耗分析等。

(9)需求響應(yīng)管理。

需求響應(yīng)管理包含四個(gè)模塊：用戶能流圖、設(shè)備能耗分析、節(jié)能方案設(shè)計(jì)、綜合效益評(píng)估。用戶能流圖主要是用戶用能構(gòu)成及流向情況，有助于用戶了解自身用能情況；設(shè)備能耗分析則可為用戶提供設(shè)備詳細(xì)能耗情況，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能方案設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶節(jié)能情況進(jìn)行綜合效益分析。

2.3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)引入電商平臺(tái)交互設(shè)計(jì)理念，可以使市場(chǎng)主體之間自主完成電力交易，包括套餐或競拍發(fā)布、咨詢、產(chǎn)品搜索、邀約、報(bào)價(jià)、比對(duì)、合同談判和合同簽訂等交易行為都可自主交互，無需平臺(tái)運(yùn)營方的直接干預(yù)。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)充分借鑒了當(dāng)今社會(huì)主流互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的系統(tǒng)理念，從四大主體的需求出發(fā)，融合電商交互技術(shù)、虛擬化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)分布式技術(shù)等，搭建新一代電力零售平臺(tái)。平臺(tái)主要包含系統(tǒng)規(guī)范、零售交易平臺(tái)、運(yùn)營管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)資源和統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)接系統(tǒng)以及基礎(chǔ)服務(wù)組件六個(gè)部分，如圖5所示。

(1)系統(tǒng)規(guī)范。

系統(tǒng)遵循流程、數(shù)據(jù)、開發(fā)、管理、運(yùn)行等規(guī)范。

(2)零售交易平臺(tái)。

零售交易平臺(tái)主要負(fù)責(zé)前端，有登錄管理、市場(chǎng)交易、合同管理等功能。

(3)運(yùn)營管理平臺(tái)。

運(yùn)營管理平臺(tái)主要負(fù)責(zé)后端，包含公共管理模塊和第三方管理模塊。

(4)數(shù)據(jù)資源與統(tǒng)計(jì)分析。

圖5 電力零售平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)資源主要包含市場(chǎng)交易數(shù)據(jù)、產(chǎn)品價(jià)格變化等，將平臺(tái)上的各類數(shù)據(jù)資源整合納入數(shù)據(jù)庫，再通過統(tǒng)計(jì)分析反饋給平臺(tái)用戶，用于輔助交易決策。

(5)對(duì)接系統(tǒng)。

電力零售平臺(tái)需與交易中心系統(tǒng)、電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)、碳交易系統(tǒng)等對(duì)接，完成數(shù)據(jù)同步及相關(guān)交易等。

(6)基礎(chǔ)服務(wù)及組件。

平臺(tái)的基礎(chǔ)服務(wù)細(xì)分為十個(gè)部分，包括配置中心、服務(wù)注冊(cè)中心等，為電力零售交易的發(fā)生、交涉、完成等記錄分析和監(jiān)管方提供充分的數(shù)據(jù)保障。

3 碳中和驅(qū)動(dòng)下電力零售市場(chǎng)平臺(tái)交易模式設(shè)計(jì)

3.1 交易機(jī)制設(shè)計(jì)

通過零售平臺(tái)與碳交易中心的對(duì)接，在電力市場(chǎng)引入碳價(jià)格信號(hào)，電價(jià)格與碳價(jià)格信號(hào)共同形成電-碳產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格，提升清潔能源的市場(chǎng)競爭力。中長期與現(xiàn)貨兩種交易模式，提供年度、月度等中長期交易和日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)等現(xiàn)貨交易服務(wù)，滿足市場(chǎng)主體不同風(fēng)險(xiǎn)偏好，實(shí)現(xiàn)以中長期交易鎖定長期收益，以現(xiàn)貨交易發(fā)現(xiàn)真實(shí)價(jià)格，提高市場(chǎng)清潔電能消納能力。

3.1.1 低碳清潔替代機(jī)制

低碳清潔替代機(jī)制旨在電力市場(chǎng)引入碳價(jià)格信號(hào)，引導(dǎo)用戶用能從而促進(jìn)清潔替代。如圖6所示，交易平臺(tái)根據(jù)電力行業(yè)碳減排、清潔發(fā)展目標(biāo)，通過數(shù)據(jù)庫里的市場(chǎng)排放情況、歷史排放強(qiáng)度、不同方式發(fā)電成本、清潔發(fā)展進(jìn)度等，或者對(duì)接碳交易系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)形成碳價(jià)格。售電公司根據(jù)碳價(jià)格制定電-碳套餐，通過市場(chǎng)進(jìn)行資源優(yōu)化配置，以價(jià)格信號(hào)促進(jìn)清潔替代。用戶根據(jù)價(jià)格信號(hào)以及自身情況調(diào)整用能情況，在用戶端實(shí)行清潔替代。除去交易成本所產(chǎn)生的碳收益進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃使用，用以引導(dǎo)用戶節(jié)能、促進(jìn)電力行業(yè)減排以及清潔轉(zhuǎn)型。

圖6 低碳清潔替代機(jī)制

3.1.2 低碳電能替代機(jī)制

售電公司需依據(jù)市場(chǎng)供需體系以及市場(chǎng)上電能對(duì)化石能源的替代能力，制定電-碳價(jià)格，結(jié)合零售平臺(tái)，保證電能和化石能源的價(jià)格差小于碳價(jià)，以促進(jìn)電能替代。如圖7所示，電力用戶和售電公司在零售平臺(tái)上進(jìn)行交易，高排放企業(yè)需要購入高比例碳套餐以達(dá)到減排要求，或者進(jìn)行電能替代，減少化石能源使用，低排放企業(yè)減排盈余部分可計(jì)入賬戶余額用以購買電能。

圖7 低碳電能替代機(jī)制

3.1.3 電-碳中長期交易

電-碳中長期交易，旨在為清潔能源帶來長期穩(wěn)定收益。交易方式是售電公司根據(jù)發(fā)電公司(主要是可再生能源發(fā)電)的出力預(yù)測(cè)，確定交易周期(年、季度、月等)內(nèi)的發(fā)電量及碳排放權(quán)額度，電力用戶則依據(jù)自身歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，以及周期內(nèi)碳減排情況和要求，確定自身電-碳需求，售電公司和電力用戶通過雙邊協(xié)商、掛牌交易等方式，確定合同內(nèi)容，即電量、碳排放權(quán)、輔助服務(wù)等標(biāo)的以及對(duì)應(yīng)價(jià)格，雙方各自的責(zé)任及義務(wù)，違約處理等。雙方形成初步意向之后，通過零售平臺(tái)提交至電力交易中心，交易中心聯(lián)合電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行安全校核，在平臺(tái)上發(fā)布交易結(jié)果，系統(tǒng)自動(dòng)生成電子化合同，雙方按合同執(zhí)行。

3.1.4 電-碳現(xiàn)貨交易

如圖8所示，在日前交易階段，電力交易機(jī)構(gòu)利用平臺(tái)開展電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、可再生能源出力預(yù)測(cè)，公布輸電通道容量、檢修計(jì)劃、碳排放權(quán)額度等關(guān)鍵信息，售電公司及電力用戶根據(jù)所公布的信息及自身需求，確定成本參數(shù)，制定電-碳交易組合，而后進(jìn)行申報(bào)，電力交易平臺(tái)收集競價(jià)信息，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度及安全校核，確定市場(chǎng)出清結(jié)果。如圖9所示，電力交易中心在平臺(tái)上公布出清結(jié)果，市場(chǎng)主體進(jìn)行確認(rèn)。在實(shí)時(shí)交易階段，電力交易結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)市場(chǎng)運(yùn)行情況，更新關(guān)鍵信息，并開展實(shí)時(shí)市場(chǎng)集中出清，發(fā)布出清結(jié)果。交易結(jié)算階段，電力交易結(jié)構(gòu)計(jì)量可再生能源出力，按照市場(chǎng)規(guī)則執(zhí)行財(cái)務(wù)結(jié)算，售電公司獲得經(jīng)濟(jì)收益，電力用戶支付費(fèi)用。

圖8 電-碳中長期交易

圖9 電-碳現(xiàn)貨交易

3.2 智能化合約

智能合約技術(shù)近年來以其公開透明、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)逐漸發(fā)展起來，面對(duì)電力零售平臺(tái)的四大主體和電力交易，智能合約也有著高度適配的優(yōu)勢(shì)。隨著電力零售平臺(tái)的發(fā)展，交易過程勢(shì)必會(huì)向透明化和快捷化靠攏，尤其隨著時(shí)間的變遷，當(dāng)平臺(tái)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)趨勢(shì)時(shí)，智能合約可以極大減少大數(shù)據(jù)處理的負(fù)荷，更加便捷地完成交易合約，分析電力用戶的用電習(xí)慣和模式，更好地了解平臺(tái)各方的數(shù)據(jù)波動(dòng)，同時(shí)可以簡化合約簽訂和交易過程，極大地解放人力，實(shí)時(shí)存檔的特點(diǎn)也為平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)的防控提供有效信息。

3.2.1 智能套餐交易—售電公司發(fā)布套餐

在電力交易過程中，電力零售套餐是指規(guī)定了售電公司向電力用戶提供售電服務(wù)時(shí)所提供的電力價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)的一種展示。電力套餐通過將電力以明確的質(zhì)量、能級(jí)、電量、電價(jià)等參數(shù)詳細(xì)列出，使電力這種非傳統(tǒng)意義上的商品有了價(jià)值方面的載體，并通過多種多樣的參數(shù)配置和經(jīng)營理念，將不可存儲(chǔ)的無形的電力變成了豐富多樣的線上商品，滿足不同用戶的日常需求。電力套餐中需明確電力的可用時(shí)段、日期、質(zhì)量，以及相應(yīng)費(fèi)用，零售用戶電費(fèi)單應(yīng)詳細(xì)標(biāo)明本次電力交易覆蓋的基本購電費(fèi)、售電公司代理費(fèi)、輸電網(wǎng)過網(wǎng)費(fèi)和配電網(wǎng)過網(wǎng)費(fèi)，平臺(tái)監(jiān)管方將監(jiān)督電力交易中濫收不明費(fèi)用的行為。

(1)綠色電力套餐。

綠色電力套餐主要是為用戶提供來自風(fēng)電、光伏的綠色電力，其費(fèi)用取決于用戶的能源計(jì)劃或者協(xié)議。也可以由售電公司和用戶協(xié)商，制定個(gè)性化的綠色套餐，如表2所示。

表2 綠色電力套餐

Pt為電力費(fèi)用，由售電公司決定。

(2)電-碳套餐

該套餐設(shè)定包含電量和碳排放權(quán)兩種產(chǎn)品，設(shè)定當(dāng)電量和碳排放權(quán)的比例達(dá)到某一閾值，根據(jù)用戶購買的電量大小，可以享受一定程度的折扣，電量越多，相應(yīng)贈(zèng)送量越多，從而促進(jìn)用戶電能替代。

電-碳產(chǎn)品價(jià)格：

(1)

售電公司收益：

(2)

用戶成本：

Ci=P0Qi-PE·φ·max[(QEi-αQCi),0]

(3)

式中P0為電-碳價(jià)格；PE為電價(jià)；PC為碳價(jià)；V0為售電公司收益；Qi為第i個(gè)電力用戶電-碳購買量；QEi為第i個(gè)電力用戶購買電量；QCi為第i個(gè)電力用戶購買碳量；ψ為贈(zèng)送比例參數(shù)；α為電量和碳量的比例閾值。

3.2.2 限時(shí)競拍—零售用戶發(fā)布需求

零售平臺(tái)為售電公司和電力用戶都提供了交易的多種可能性。由于售電公司發(fā)布的套餐可能不適用于某些用戶，或者用戶有更為個(gè)性化的需求，因此設(shè)計(jì)限時(shí)競拍模式，由零售用戶發(fā)布購買需求，在一定時(shí)間內(nèi)平臺(tái)根據(jù)大數(shù)據(jù)推至合適的售電公司，售電公司競拍至某一價(jià)格，到達(dá)限時(shí)按最低價(jià)成交，若竟買人的叫價(jià)低于最高限價(jià)，拍賣人可終止拍賣。

用戶產(chǎn)品組合：

(4)

售電公司競價(jià)：

P1=min{Pj}

(5)

式中Prmix為電力用戶發(fā)布產(chǎn)品組合；QE為所需電量；QC為所需碳量；Sk為第k種輔助服務(wù)；m為輔助服務(wù)數(shù)量；P1為售電公司競價(jià)最低價(jià)；Pj為第j個(gè)售電公司出價(jià)。

3.3 電力零售平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制和監(jiān)管機(jī)制

電力零售平臺(tái)在制定風(fēng)險(xiǎn)管理策略時(shí)，有許多不得不面對(duì)的問題，一方面，由于電力的不可存儲(chǔ)性，電價(jià)變化和用戶負(fù)荷的隨機(jī)性復(fù)雜性通常實(shí)時(shí)表現(xiàn)，使得電力零售市場(chǎng)的交易伴隨著難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，如何平衡和分配現(xiàn)貨市場(chǎng)和期貨市場(chǎng)的購電量，針對(duì)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)由價(jià)格波動(dòng)產(chǎn)生和非價(jià)格波動(dòng)產(chǎn)生兩種情況，應(yīng)制定不同的風(fēng)險(xiǎn)防控機(jī)制。盡管風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(Value-at-Risk, VaR)是金融領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)合規(guī)監(jiān)管的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但它不是一致性風(fēng)險(xiǎn)度量，因此可能無法正確獲取投資組合的多元化收益。條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(Conditional Value-at-Risk, CVaR)作為一致性風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度指標(biāo)可以克服這一缺陷，且其具有良好的單調(diào)性、均勻性和平移不變性等，更加便于計(jì)算，已經(jīng)被常用于電力零售業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中[24-26]。

監(jiān)管機(jī)制作為電力零售平臺(tái)的大后方，以第三視角的身份保護(hù)電力零售平臺(tái)的有序競爭，保護(hù)售電公司享有有效全面的供電信息以及消費(fèi)者的隱私信息，有著至關(guān)重要的作用。監(jiān)管機(jī)制的設(shè)置應(yīng)遵循兩個(gè)原則：獨(dú)立式和集中式。設(shè)置獨(dú)立的監(jiān)管機(jī)制既可以使監(jiān)管機(jī)構(gòu)履行長期穩(wěn)定的監(jiān)管職責(zé)，也可以保證監(jiān)管機(jī)制運(yùn)行過程中的中立性和公正性。而集中式的監(jiān)管機(jī)制則要求由國家電力委員會(huì)制定全國統(tǒng)一的電力零售平臺(tái)運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)和管理原則，各省各市電力零售平臺(tái)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)執(zhí)行統(tǒng)一策略，若有與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況有出入之處，可以申請(qǐng)報(bào)備，批準(zhǔn)后方可在全國統(tǒng)一原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行小幅度的個(gè)性化改善。

3.4 算例分析

圖10以廣東電力市場(chǎng)某類電力用戶為例，由于碳價(jià)去年維持平穩(wěn)趨勢(shì)，而近幾個(gè)月呈逐漸上升趨勢(shì)，因此選用其2020年10月～2021年9月的用電量及碳量進(jìn)行分析。案例假設(shè)電力市場(chǎng)初始可再生能源占比30%，市場(chǎng)碳量全部來自新增可再生能源電量，電價(jià)基價(jià)按照電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為0.634 868 75元/千瓦時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)按照國家發(fā)改委的數(shù)據(jù)為一噸標(biāo)準(zhǔn)煤可以發(fā)三千千瓦時(shí)的電，工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤就產(chǎn)生二氧化碳2 620 kg，二氧化硫8.5 kg，氮氧化物7.4 kg。原始數(shù)據(jù)見表3。

圖10 可再生能源占比對(duì)比

表3 廣東某類電力用戶碳電情況

在發(fā)電側(cè)，可以看出，原始電力市場(chǎng)中可再生能源占比30%，通過文中交易模式的平均可再生能源占比為42.02%，幾乎所有月份都在40%以上。由圖11可以看出，清潔能源消納量也有了大幅提升，年度新增可再生能源交易電量共計(jì)提升72 783萬千瓦時(shí)，有效促進(jìn)了清潔能源替代。污染物的排放年度共計(jì)二氧化硫減少72 kg，氮氧化物減少62 kg。

圖11 清潔能源消納量對(duì)比

在用電側(cè)，由圖12可以看出，電力用戶總費(fèi)用較之前有了明顯的下降，從104 460萬元降低至94 807萬元，有效降低了電力用戶的用電成本。且用戶用電量也得到了大幅提升，年度共計(jì)增加用電量14 790萬千瓦時(shí)，有效促進(jìn)電能替代,如圖13所示。

圖12 電力用戶總費(fèi)用對(duì)比

圖13 電力用戶用電量對(duì)比

4 結(jié)束語

在電力改革不斷深化的背景下，為解決制約零售市場(chǎng)發(fā)展的交易、價(jià)格、結(jié)算、風(fēng)險(xiǎn)管理等復(fù)雜難題，文章提出了碳中和驅(qū)動(dòng)下的電力市場(chǎng)零售平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念，并提出了基于電力零售平臺(tái)的交易模式。文章首先根據(jù)廣東零售市場(chǎng)交易情況，闡述了電力零售平臺(tái)建設(shè)的必要性；而后結(jié)合碳中和對(duì)售電平臺(tái)的要求，提出了電力零售平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu)，力圖實(shí)現(xiàn)其促進(jìn)“兩個(gè)替代”的功能，攻克在線下交易中信息不對(duì)稱、交易成本高等問題；而后設(shè)計(jì)了基于零售平臺(tái)的交易模式，引入碳信號(hào)設(shè)計(jì)低碳清潔替代機(jī)制、電能替代機(jī)制以及電-碳中長期交易和現(xiàn)貨交易機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)低碳運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)智能化合約；最后通過算例說明了交易模式的有效性，不僅在發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)了清潔能源替代，有效減少污染物的排放，促進(jìn)可再生能源的消納，并且在用電側(cè)大幅降低用戶成本，大幅提升用戶用電量，有效促進(jìn)電能替代。