山西省火電機(jī)組現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)策略探索

張瑞

（國能榆次熱電有限公司，山西 晉中 030600）

山西省自2016年3月起啟動(dòng)山西電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)方案的研究工作，2017年8月確定為全國首批八個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)之一，之后逐步完善現(xiàn)貨工作方案，最終于2018年12月27日啟動(dòng)模擬試運(yùn)行，2019年9月1日開展按日結(jié)算試運(yùn)行。山西省電力現(xiàn)貨交易工作由此拉開帷幕，火電機(jī)組關(guān)于電能量的報(bào)價(jià)策略也在不斷探索中。

1 山西省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)簡(jiǎn)介

1.1 電能量市場(chǎng)交易機(jī)制及市場(chǎng)價(jià)格形成機(jī)制

山西電力現(xiàn)貨市場(chǎng)按照“全電量優(yōu)化、新能源優(yōu)先”原則推進(jìn)，具體采用集中競(jìng)價(jià)方式開展，以15分鐘為一個(gè)交易出清時(shí)段，按節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格進(jìn)行出清。即對(duì)發(fā)電公司的交易申報(bào)數(shù)據(jù)按照?qǐng)?bào)價(jià)排序，從報(bào)價(jià)最低的開始調(diào)用，直到調(diào)用的負(fù)荷與交易的負(fù)荷需求相平衡，被調(diào)用的最后一個(gè)發(fā)電公司的負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的價(jià)格即為出清電價(jià)，結(jié)算時(shí)電網(wǎng)公司按照這一出清電價(jià)向各發(fā)電公司支付購電費(fèi)用。

1.2 火電機(jī)組電能量申報(bào)簡(jiǎn)介

山西省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)采用火電機(jī)組報(bào)量報(bào)價(jià)的方式開展交易。火電機(jī)組的電能量與報(bào)價(jià)為同向遞增，最少可選擇3段、最多可選擇10段進(jìn)行申報(bào)。按照目前規(guī)則，山西省火電機(jī)組申報(bào)價(jià)格上下限分別為1500元/兆瓦時(shí)、0元/兆瓦時(shí)。

1.3 發(fā)電企業(yè)電能電費(fèi)計(jì)算

根據(jù)交易規(guī)則，發(fā)電企業(yè)的電能電費(fèi)包括合約、日前及日內(nèi)電能電費(fèi)，發(fā)電側(cè)調(diào)平電費(fèi)。

不考慮調(diào)頻電費(fèi)，發(fā)電企業(yè)的電能電費(fèi)增量結(jié)算公式可表示如下：電能電費(fèi)

2 目前常用報(bào)價(jià)策略——邊際成本報(bào)價(jià)策略介紹

現(xiàn)貨市場(chǎng)中，火電機(jī)組最常用的報(bào)價(jià)策略為邊際成本報(bào)價(jià)策略。該報(bào)價(jià)的思想是通過計(jì)算各申報(bào)負(fù)荷段的邊際成本，在此基數(shù)上考慮合理的利潤，最終形成該段申報(bào)價(jià)格。

采用該報(bào)價(jià)策略的優(yōu)點(diǎn)在于，中標(biāo)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的價(jià)格高于或等于發(fā)電邊際成本，因此不會(huì)發(fā)生邊際利潤為負(fù)、發(fā)電虧損的情況。同時(shí)，可以在此報(bào)價(jià)策略基礎(chǔ)上，結(jié)合市場(chǎng)供需變化，分析火電機(jī)組競(jìng)價(jià)空間，對(duì)報(bào)價(jià)進(jìn)行優(yōu)化。例如，當(dāng)新能源處于較低水平、火電機(jī)組競(jìng)價(jià)空間充足時(shí)，可以適當(dāng)提高申報(bào)價(jià)格，以博取高負(fù)荷區(qū)間更大的收益。

3 一種新的報(bào)價(jià)策略——均衡收益報(bào)價(jià)策略

3.1 均衡收益報(bào)價(jià)策略的推導(dǎo)過程

從“收益導(dǎo)向”的視角審視，邊際成本報(bào)價(jià)策略的電能量收益有一定保障，但是卻并非利潤最優(yōu)。本文探索的均衡收益報(bào)價(jià)策略較邊際成本策略收益更優(yōu)。

均衡收益報(bào)價(jià)模型是以發(fā)電邊際成本為基礎(chǔ)，以收益為導(dǎo)向的一種報(bào)價(jià)策略，其單位電價(jià)的計(jì)算依據(jù)交易規(guī)則中發(fā)電企業(yè)電能電費(fèi)的計(jì)算公式推導(dǎo)出來。本策略的假設(shè)條件為實(shí)時(shí)市場(chǎng)與日前市場(chǎng)價(jià)格相同。

假設(shè)，某發(fā)電機(jī)組負(fù)荷段WX對(duì)應(yīng)的邊際成本為CX，對(duì)應(yīng)上網(wǎng)電量為Qx，某時(shí)點(diǎn)日前出清價(jià)格P日前使得日前中標(biāo)負(fù)荷W1、W2的的收益相同。根據(jù)公式可得出：

負(fù)荷W1下的收益為：Q合約×P合約+（Q1-Q合約）×P日前-Q1×C1

同理，負(fù)荷W2下的收益為：Q合約×P合約+（Q2-Q合約）×P日前-Q2×C2

當(dāng)二者收益相等，得出：Q合約×P合約+（Q1-Q合約）×P日前-Q1×C1=Q合約×P合約+（Q2-Q合約）×P日前-Q2×C2

變形后得出：P日前=（Q1×C1-Q2×C2）/（Q1-Q2）

即，當(dāng)日前出清價(jià)格P日前=（Q1×C1-Q2×C2）/（Q1-Q2）時(shí)，負(fù)荷Q1與負(fù)荷Q2的收益相同。

同樣的方法，若某時(shí)點(diǎn)下的日前出清價(jià)格P日前使得日前中標(biāo)負(fù)荷W1大于W2的的收益，可得出：P日前＜（Q1×C1-Q2×C2）/（Q1-Q2）；若某時(shí)點(diǎn)下的日前出清價(jià)格P日前使得日前中標(biāo)負(fù)荷W2大于W1的的收益，可得出：P日前＞（Q1×C1-Q2×C2）/（Q1-Q2）。

按照該報(bào)價(jià)思路，申報(bào)電價(jià)的計(jì)算結(jié)果為：

電力上限W1報(bào)價(jià)P1=（Q1C1-Q2C2）/（Q1-Q2），電力上限W2報(bào)價(jià)P2=（Q2C2-Q3C3）/（Q2-Q3），以此類推。

3.2 從數(shù)學(xué)關(guān)系上對(duì)該策略進(jìn)行驗(yàn)證

假設(shè)報(bào)價(jià)PS使得收益最大，負(fù)荷段W1、W2的邊際成本分別為C1、C2，對(duì)應(yīng)上網(wǎng)電量分別為Q1、Q2，日前出清價(jià)格為P日前。當(dāng)日前出清價(jià)格低于報(bào)價(jià)時(shí)，機(jī)組出力為W1，當(dāng)日前出清價(jià)格高于報(bào)價(jià)時(shí)，機(jī)組出力為W2。

假設(shè)，當(dāng)PS≥P日前時(shí)收益較大，即Q1（P日前-C1）≥Q2（P日前-C2），得出P日前≤（Q1C1-Q2C2）/（Q1-Q2）；反之，當(dāng)PS≤P日前時(shí)收益較大，即Q1（P日前-C1）≤Q2（P日前-C2），得出P日前≥（Q1C1-Q2C2）/（Q1-Q2）。

綜上，選擇P日前＝（Q1C1-Q2C2）/（Q1-Q2）時(shí)收益最大。

3.3 從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對(duì)該策略進(jìn)行闡述

當(dāng)出清價(jià)格大于等于P2時(shí)，日前中標(biāo)負(fù)荷由W1上升為W2。設(shè)W2=W1+ΔW（相應(yīng)上網(wǎng)電量為Q2=Q1+ΔQ），在邊際成本報(bào)價(jià)策略中，當(dāng)申報(bào)價(jià)格從W1對(duì)應(yīng)的邊際成本C1上調(diào)到W2對(duì)應(yīng)的邊際成本C2時(shí)，價(jià)格的變動(dòng)包含負(fù)荷量的在此過程中的成本變化，但是，卻忽視了電量增量ΔQ所產(chǎn)生的總成本：ΔQ×C2。因?yàn)殡娰M(fèi)的增加小于成本的增加，所以收益是減少的。

而均衡收益報(bào)價(jià)策略考慮到了負(fù)荷增加帶來的成本變化，并將其折算到負(fù)荷階躍對(duì)應(yīng)的電價(jià)中。從這一點(diǎn)來講，由于考慮到了成本的增加部分并折算至電價(jià)中，因此，新報(bào)價(jià)策略的收益較邊際成本報(bào)價(jià)策略收益更大。

4 算例

假設(shè)，某時(shí)點(diǎn)合約電量對(duì)應(yīng)負(fù)荷為280兆瓦、價(jià)格為300元/兆瓦時(shí)，日前申報(bào)負(fù)荷240兆瓦、290兆瓦對(duì)應(yīng)的邊際成本分別為340元/兆瓦時(shí)、360元/兆瓦時(shí)，日前出清價(jià)格為450元/兆瓦時(shí)，廠用電率均為10%。

4.1 按照邊際成本報(bào)價(jià)策略計(jì)算的收益

當(dāng)出清價(jià)格高于邊際成本時(shí)，即中標(biāo)該邊際成本對(duì)應(yīng)負(fù)荷，本題中日前負(fù)荷為290兆瓦。其電能量邊際收益為：

電能電費(fèi)=280/4×（1-10%）×300+（290-280）/4×（1-10%）×450=19912.5元。邊際成本=290/4×（1-10%）×360=23490元。電能量邊際收益=-3577.5元。

4.2 按照均衡收益報(bào)價(jià)策略計(jì)算的收益

首先，按照均衡收益報(bào)價(jià)策略的思想，計(jì)算出負(fù)荷在290兆瓦時(shí)對(duì)應(yīng)的報(bào)價(jià)為：（240×340-290×360）/（240-290）=456元/兆瓦時(shí)。

題目中，日前出清價(jià)格450元/兆瓦時(shí)小于290兆瓦對(duì)應(yīng)的均衡收益價(jià)格456元/兆瓦時(shí)，因此日前中標(biāo)負(fù)荷為240兆瓦。其邊際收益為：電能電費(fèi)=280/4×（1-10%）×300+（240-280）/4×（1-10%）×450=14850元。邊 際成本=240/4×（1-10%）×340=18360元。電能量邊際收益=-3510元。

4.3 結(jié)論

由以上計(jì)算結(jié)果可知：雖然均衡收益報(bào)價(jià)策略的電能電費(fèi)較邊際成本報(bào)價(jià)策略的電費(fèi)減少，但是，其收益卻高于邊際成本策略的收益，主要原因便是在報(bào)價(jià)過程中考慮了因負(fù)荷上升帶來的成本增加，所以最終的收益結(jié)果為均衡收益報(bào)價(jià)策略較邊際成本報(bào)價(jià)策略的收益增加。通過算例可得出，均衡收益報(bào)價(jià)策略在以收益為導(dǎo)向的工作目標(biāo)中更具優(yōu)勢(shì)。

4.4 小結(jié)

通過對(duì)均衡收益報(bào)價(jià)策略的探索，得出以下結(jié)論：

（1）報(bào)價(jià)的計(jì)算不受合約電量影響。在均衡收益報(bào)價(jià)策略中，目標(biāo)負(fù)荷及相應(yīng)邊際成本確定后，其報(bào)價(jià)便可計(jì)算得出。在此過程中，報(bào)價(jià)與合約電量無關(guān)，不存在超發(fā)或者欠發(fā)合約電量對(duì)報(bào)價(jià)或電能量邊際收益產(chǎn)生影響。合約電量的持倉量及價(jià)格與電能量總收益有關(guān)，本策略中與報(bào)價(jià)無關(guān)。

（2）需持續(xù)關(guān)注邊際成本的變動(dòng)情況。實(shí)際對(duì)邊際成本的計(jì)算準(zhǔn)確性要求很高，且需隨著機(jī)組性能及入爐燃料的情況持續(xù)更新邊際成本情況，確保成本計(jì)算準(zhǔn)確。

（3）負(fù)荷段的步長很重要。要充分結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行操作的要求選擇電力上下限。需注意的是，負(fù)荷段的跨度不可過大，但也無須很小，可多選擇一些負(fù)荷段并計(jì)算比較均衡的收益價(jià)格，最終確定合適的負(fù)荷段。

5 結(jié)語

本文所研究的均衡收益報(bào)價(jià)策略是現(xiàn)階段以利潤為導(dǎo)向的工作中更適合的策略，在該策略的作用下，發(fā)電企業(yè)可以達(dá)到減虧增利目標(biāo)。隨著山西省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的持續(xù)推進(jìn)，在“利潤導(dǎo)向”風(fēng)向標(biāo)下，相信發(fā)電企業(yè)會(huì)探索出更優(yōu)的報(bào)價(jià)策略以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。