【摘要】在之前的文章《電力市場集中競價的經(jīng)濟學原理分析|19現(xiàn)貨市場報價/出清中如何考慮機組非單調(diào)成本特性？》中我們介紹了電力市場中解決發(fā)電的非單調(diào)成本特性的兩類方法：1）市場主體通過報價反映，2）通過空載成本考慮。本文結(jié)合美國加州電力市場進行進一步的介紹和分析，介紹美國加州電力市場（CAISO market）中，發(fā)電企業(yè)（Participating Generator）參加日前市場（Day-Ahead Market）的報價和結(jié)算機制。重點介紹對發(fā)電非單調(diào)成本特性的處理方式。主要涉及以下概念：最小出力成本（MinimumLoad Cost）、自調(diào)度（Self-Schedule）、經(jīng)濟報價（Economic Bids）。

 

 

 

在之前的文章（走進電力市場：《電力市場集中競價的經(jīng)濟學原理分析|19現(xiàn)貨市場報價/出清中如何考慮機組非單調(diào)成本特性？》中我們介紹了電力市場中解決發(fā)電的非單調(diào)成本特性的兩類方法：市場主體通過報價反映、通過空載成本考慮。我們提到了最小技術(shù)出力、最小經(jīng)濟出力、空載成本、全成本補償?shù)雀拍睢＿@些概念在不同的市場中有不同的定義和名稱。為了更好理解這個問題，我們這篇文章結(jié)合加州電力市場（CAISO market）進行介紹。

 

加州電力市場中，發(fā)電企業(yè)有兩種主要的參與市場/報價方式：1）通過三部制報價由ISO調(diào)度，2）進行自調(diào)度（Self-Schedule），同時可申報經(jīng)濟報價（Economic Bids）。

 

如果發(fā)電企業(yè)通過三部制報價由ISO進行調(diào)度，需要申報啟動成本（Start-Up Cost）和最小出力成本（Minimum Load Cost）（一些市場中稱為空載成本），并進行經(jīng)濟報價（Economic Bids），經(jīng)濟報價的第一段必須從最小技術(shù)出力（Minimum Load）開始。

 

發(fā)電也可選擇自調(diào)度，申報自調(diào)度出力，并在自調(diào)度出力水平之上申報經(jīng)濟報價（Economic Bids）。自調(diào)度機組的經(jīng)濟報價的第一段從自調(diào)度出力水平開始，自調(diào)度出力水平可以高于最小技術(shù)出力。

 

日前市場中中標的所有機組按照日前市場的市場價格和其出清量結(jié)算，進而可以計算得到其在日前市場的總收入。對由ISO調(diào)度的機組，根據(jù)其三部制報價計算其日總報價成本（Bid Costs），如果高于日前市場總收入，則差額部分給予補償。對自調(diào)度機組，按照日前市場的出清結(jié)果進行結(jié)算，不進行三部制成本的計算。但是，如果由于市場的原因（阻塞管理、安全控制）等使自調(diào)度機組的出力低于自調(diào)度出力，則需要根據(jù)其報價成本（Bid Costs）進行補償。從這個角度，可以認為自調(diào)度機組的自調(diào)度出力就是其“最小經(jīng)濟出力”，即自調(diào)度機組認為經(jīng)濟可行的最小出力。

 

 

1、市場成員

 

CAISO：負責加州市場范圍內(nèi)輸電設(shè)備的運行控制、平衡責任（Balancing Authority）以及市場管理。

 

計劃協(xié)調(diào)機構(gòu)SC（Scheduling Coordinators）：加州現(xiàn)貨市場中除阻塞收益權(quán)（Congestion Revenue Rights，CRRs）外，所有商業(yè)活動都必須通過在CAISO注冊的SC來開展。SC代表各類市場主體進行報價和結(jié)算。

 

參與發(fā)電商（Participating Generators）：可通過SC在市場中利用發(fā)電機組（1MW以上）提供能量服務(wù)和輔助服務(wù)的發(fā)電商。

 

負荷：包括參與負荷（Participating loads）和非參與負荷（Non-Participating Load），前者的負荷可以被裁減（Curtailable Demand）。

 

加州市場中還有一些其他類型的市場主體，包括配電公司（Utility Distribution Companies）、輸電公司（Participating Transmission Owners）等，這里不再介紹。

 

2、市場組成

 

加州現(xiàn)貨市場包括日前市場（Day-Ahead Market）和實時市場（Real-Time Market）兩個市場。日前市場在日前10：00關(guān)閉，又包括市場力緩解（Market Power Mitigation，MPM）、統(tǒng)一遠期市場（Integrated Forward Market，IFM）和剩余機組組合（Residual Unit Commitment，RUC）三個環(huán)節(jié)。日前市場確定運行日每個小時的能量和輔助服務(wù)價格。為簡化分析，本文重點介紹日前市場的IFM環(huán)節(jié)。下文中介紹的相關(guān)報價、出清、結(jié)算規(guī)則都是針對日前市場的IFM環(huán)節(jié)。

 

 

本部分對加州日前市場IFM環(huán)節(jié)中，發(fā)電機組參與能量產(chǎn)品交易的報價、出清和結(jié)算機制進行介紹。

 

1、報價參數(shù)

 

日前市場的報價包括很多內(nèi)容，這里主要對與本文分析的內(nèi)容相關(guān)的報價參數(shù)進行介紹。

 

【1】啟動成本（Start-Up Cost）：機組從點火（或接到調(diào)度指令、同步）到最小技術(shù)出力的成本。

 

【2】最小技術(shù)出力（Minimum Load）：機組可以持續(xù)穩(wěn)定運行的最小出力。（字面上翻譯是最小出力，但根據(jù)其定義是技術(shù)上的最小出力，為了不與后面的相關(guān)概念混淆，這里將其翻譯為最小技術(shù)出力）。

 

【3】最小出力成本(Minimum Load Cost)：機組在最小出力時的成本。

 

【4】自調(diào)度（Self-Schedule）：機組可以申報自調(diào)度，自調(diào)度出力水平可以高于最小技術(shù)出力。

 

【5】經(jīng)濟報價（Economic Bids）：針對某個交易時段的報價，包括一個數(shù)量和一個價格。對三部制報價而言，經(jīng)濟報價始于最小技術(shù)出力水平，對自調(diào)度方式而言，經(jīng)濟報價始于最小經(jīng)濟出力水平。

 

2、報價類型

 

ISO調(diào)度：采用三部制報價，需要申報啟動成本、最小出力成本及一組經(jīng)濟報價。機組的啟停、出力水平完全由ISO根據(jù)其報價和市場出清情況確定。經(jīng)濟報價必須從最小技術(shù)出力開始。

 

自調(diào)度(Self-Schedule)：市場主體自行進行啟停安排（self-committed）。在每個時段可以指定一個自調(diào)度出力水平，作為價格接收者。自調(diào)度出力水平可以高于最小技術(shù)出力。除了自調(diào)度出力，還可以另外申報若干段組經(jīng)濟報價。經(jīng)濟報價的出力從自調(diào)度出力水平開始。

 

3、市場收入

 

無論是ISO調(diào)度的機組還是自調(diào)度機組，都按照市場價格計算其收入。

 

某個時段的市場收入=該時段出清價*該時段出清量

 

日收入=所有時段的市場收入之和

 

4、報價成本(Bid Costs)

 

報價成本指的是，根據(jù)市場出清結(jié)果，按報價計算出來的成本。

 

總成本=總啟動成本+總最小出力成本+總微增能量成本

 

其中，總啟動成本根據(jù)實際的啟停情況計算，價格為報價參數(shù)中的啟動成本（Start-Up Cost）?？傋钚〕隽Τ杀靖鶕?jù)啟動后發(fā)電的時間計算，每個小時的成本為報價中的最小出力成本(Minimum Load Cost)?？偽⒃瞿芰砍杀靖鶕?jù)每個時段的中標量計算，單位成本為相應(yīng)經(jīng)濟報價（Economic Bids）中的價格。

 

5、全成本補償（Make Whole Payment）

 

對ISO調(diào)度的機組，如果發(fā)電機組實際的市場收入小于報價成本，則對差額部分進行補償，該差額補償稱為IFM報價成本上臺（IFM Bid Costs Uplift）。這部分成本將分攤給市場中的用戶。

 

對自調(diào)度機組，不對啟動成本和最小出力成本補償。但是，如果由于電網(wǎng)的原因（阻塞、安全控制等）需要將其出力調(diào)整到自調(diào)度出力出力（大于最小技術(shù)處理）以下，則也需要根據(jù)其報價成本(Bid Costs)進行補償。

 

 

為了簡化分析，我們忽略啟動成本，并假設(shè)發(fā)電企業(yè)僅參與日前能量市場。這里對發(fā)電企業(yè)在加州市場規(guī)則下的報價策略進行分析。一個基本的原則是，報價不低于平均成本，保證在現(xiàn)貨市場中不虧損，在這個原則基礎(chǔ)上可以按邊際成本報價。第一段的價格與第一段出力水平有很大關(guān)系。

 

1、報價策略分析

 

1）三部制報價，ISO調(diào)度

 

對這種報價方式下的最小出力成本、第一段報價的出力、價格進行討論。

 

（1）第一段報價的出力：根據(jù)市場規(guī)則必須為最小技術(shù)出力。

 

（2）第一段報價的價格和最小出力成本的申報具有一定的博弈性，有不同的報價策略。這里討論按真實成本申報的情況。

 

（3）最小出力成本：取最小技術(shù)出力處的總成本，有兩種算法：[1]對邊際成本從0到最小技術(shù)出力積分，[2]最小技術(shù)出力處的平均成本乘以最小技術(shù)出力。

 

（4）第一段報價的申報價格：根據(jù)邊際成本曲線申報，但要保證申報價格不低于從最小技術(shù)出力處開始算的平均成本。所以，如果最小技術(shù)出力小于邊際成本曲線，第一段報價的出力、價格需要結(jié)合“報價不低于平均成本”的原則按邊際成本申報。

 

2）單一能量報價，自調(diào)度

 

這種情況下，由于ISO不會按最小出力成本計算其全成本補償。為了避免在市場中虧損，并遵循“報價單調(diào)不遞減”的原則，在考慮發(fā)電機組成本非單調(diào)特性的情況下，可行的一種策略是：根據(jù)“報價不低于平均”的原則按邊際成本報價。

 

2、算例分析

 

圖1中給出了給定平均成本曲線AC、邊際成本曲線MC情況下的三種報價策略：報價1、報價2、報價3。

 

1）報價1。自調(diào)度水平為平均成本最低點（83.5MW），后面的出力按照邊際成本報價。

 

2）報價2。自調(diào)度水平為最小技術(shù)出力（40MW），從40MW到92MW之間的報價為92MW處的平均成本487.2￥/MWh，后面的出力按照邊際成本報價。

 

3）報價3。ISO調(diào)度。最小出力成本為最小技術(shù)出力處的總成本，等于此處的平均成本487.2￥/MWh乘以最小技術(shù)出力40MW，即194880元。第一段能量報價出力范圍為40MW到70MW，價格為270￥/MWh，后面的報價可以通過對邊際成本曲線離散化形成。

 

這里的分析中未考慮發(fā)電企業(yè)已經(jīng)簽訂了部分中長期合約的情況。自調(diào)度水平也可以根據(jù)已經(jīng)簽訂的中長期合約的情況確定，但報價需要在不低于平均成本的原則下按邊際成本報價。

 

 

 

發(fā)電機組具有較大的啟動成本，運行中的平均成本及邊際成本在很大出力范圍內(nèi)隨出力增加而降低?？紤]到現(xiàn)貨市場中一般規(guī)定發(fā)電的報價為單調(diào)非降的，必須要考慮對這個問題的處理方式?？偟膩碚f，有兩種方式：1）通過“三部制報價”及“全成本補償”機制解決，機組需要由ISO進行啟停和出力的調(diào)度；2）由市場主體自行通過報價考慮，對應(yīng)加州電力市場中的自調(diào)度類型。對ISO調(diào)度的機組，一般要求第一段增量能量報價（經(jīng)濟報價）從最小技術(shù)出力開始。對自調(diào)度機組，自調(diào)度出力水平就可以認為是其最小經(jīng)濟出力，可以在這個出力之上另外申報經(jīng)濟報價。我國現(xiàn)貨市場建設(shè)中，大多試點省份尚未對個問題進行細致的考慮，可以參考國外的經(jīng)驗盡快完善。

 

致謝

 

上篇文章發(fā)出后，許多專家對文章提出了寶貴的批評意見。指出，國外電力市場中并沒有最小經(jīng)濟出力這個說法。感謝各位專家的批評指正，也歡迎所有的專家、朋友們對我們所有發(fā)表的文章提出批評意見。我國電力市場建設(shè)剛剛起步，在電力市場設(shè)計方面的研究還非常初步，還有很多問題沒有研究清楚，需要通過大家的討論、爭論、辯論，把相關(guān)問題理清楚。本文就是結(jié)合專家意見，對相關(guān)問題的進一步梳理。

 

具體到本文的“最小經(jīng)濟出力”的問題，國外電力市場中確實沒有明確的這種說法，是筆者根據(jù)對相關(guān)問題的理解自己稱呼的，確實不太嚴謹。

 

本公眾號中關(guān)于國外電力市場規(guī)則的介紹和分析，主要都是我們通過閱讀相關(guān)規(guī)則的一些體會，由于缺乏實際市場的運營經(jīng)驗，難免有不正確、不嚴謹之處。但為了與大家交流，我們還是及時發(fā)表出來以方便討論，這里誠懇的請大家批評指正！

 

再次感謝所有專家的批評指正！特別感謝劉云仁老師一直以來對我們團隊、對廣東電力市場、對我國電力市場的關(guān)注、關(guān)心和支持！

 

往期文章參考

 

[1]走進電力市場合集（2016.11.13-2019.9.10）

 

[2]電力市場集中競價的經(jīng)濟學原理分析|19現(xiàn)貨市場報價/出清中如何考慮機組非單調(diào)成本特性？

 

[3]電力市場經(jīng)濟學基礎(chǔ)（10 發(fā)電企業(yè)成本特性及報價策略1）

 

[4]California ISO BusinessPracticeManuals Library Market Operations (http://www.caiso.com/rules/Pages/BusinessPracticeManuals/Default.aspx)

 

原標題:美國電力市場|加州市場發(fā)電報價及結(jié)算機制