中長期分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金評估測算方法研究

覃健榮, 秦麗娟, 劉滔, 謝天, 莫將芝, 黃紅偉

(1.廣西電力交易中心，廣西 南寧 350001；(2.北京清大科越股份有限公司，北京100084)

市場交易結(jié)算機(jī)制一直是電力市場領(lǐng)域研究的重點[1-2]。當(dāng)前，我國已建成覆蓋年度、月度的電力中長期市場體系，且不斷深化中長期市場交易機(jī)制，快速推動電力現(xiàn)貨市場試點。在這一過程中，電力中長期市場結(jié)算機(jī)制，特別是不平衡資金問題成為當(dāng)前市場機(jī)制領(lǐng)域關(guān)注的熱點[3]。

不平衡資金是電力市場運營中難以避免的問題，國外電力市場實踐經(jīng)驗表明由于電網(wǎng)運行期間發(fā)用電計劃難以避免的存在執(zhí)行偏差，勢必導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)與電力用戶結(jié)算中產(chǎn)生不匹配問題，由此導(dǎo)致不平衡資金。文獻(xiàn)[4-5]介紹了國外典型市場交易結(jié)算機(jī)制設(shè)計要點。文獻(xiàn)[6-7]研究了新能源大規(guī)模接入后優(yōu)先消納新能源產(chǎn)生的市場交易結(jié)算不匹配問題。

我國電力市場建設(shè)尚處于起步階段，由于發(fā)用電計劃尚未完全放開，導(dǎo)致我國目前仍處于計劃與市場雙軌制市場體系。文獻(xiàn)[8-9]闡述了我國雙軌制市場模式基本特征，分析了其影響。文獻(xiàn)[10-11]研究了雙軌制下市場不平衡資金問題。文獻(xiàn)[12-13]系統(tǒng)介紹了廣東電力現(xiàn)貨市場交易體系和市場結(jié)算機(jī)制設(shè)計，闡述了市場機(jī)制設(shè)計中不平衡資金測算與分?jǐn)偟汝P(guān)鍵機(jī)制的設(shè)計初衷。文獻(xiàn)[14-15]研究了不平衡資金的分配機(jī)制，建議根據(jù)其產(chǎn)生機(jī)理合理分?jǐn)偂?/p>

可以看出，我國不平衡資金研究主要集中于雙軌制體系、現(xiàn)貨市場機(jī)制及其分?jǐn)倷C(jī)制。實際上，在當(dāng)前中長期“六簽”模式下，已存在中長期市場下的不平衡資金問題，而對此研究相對較少。

為此，本文將提出一種面向該政策機(jī)制的不平衡資金測算評估方法，為其分?jǐn)倷C(jī)制設(shè)計提供參考。首先，將介紹分時簽?zāi)Ｊ?、不平衡資金等基本概念。其次，將在現(xiàn)行分時簽?zāi)Ｊ交A(chǔ)上提出不平衡資金測算評估方法。最后，基于某省區(qū)電網(wǎng)實際數(shù)據(jù)構(gòu)造算例，驗證所提出方法的有效性。

1 分時簽?zāi)Ｊ交靖拍钆c結(jié)算影響

1.1 基本概念

為推動我國電力中長期市場規(guī)范化發(fā)展，促進(jìn)現(xiàn)貨市場建設(shè)，我國自2021年起全面實施中長期“六簽”新政策，即要求2021年起的電力中長期市場合同必須滿足全簽、分時簽、長簽、見簽、規(guī)范簽、電子簽。分時簽即是中長期市場“六簽”政策的重要組成部分[16-17]。

傳統(tǒng)模式下，發(fā)電企業(yè)與電力用戶或售電公司之間簽訂的電力中長期合同僅明確交易周期內(nèi)分月交易電量需求和交易電價。各月交易電量不需要分解至各日或進(jìn)一步延伸至各時段；且一般交易電價為一個固定價格，不同月交易電價相同[18-20]。

與傳統(tǒng)電力中長期市場合約不同，分時簽?zāi)Ｊ较?，發(fā)電企業(yè)與電力用戶或售電公司所簽訂的電力中長期合同必須按照分時簽要求，將合同電量分解至各時段，且不同時段的簽約價格不同[21-22]。分時簽?zāi)Ｊ较?，電力中長期合同量價關(guān)系可表示為：

(1)

(2)

(3)

式中，T1、T2……TN表示分時簽所確定的不同時段，N為時段總數(shù)，以上各時段間應(yīng)無時間上的重疊且時段綜合覆蓋全天24小時。

1.2 結(jié)算影響

不平衡資金本質(zhì)上是一種發(fā)電企業(yè)、電力用戶在結(jié)算期間量價關(guān)系不協(xié)調(diào)問題，例如文獻(xiàn)[23-24]指出山東電力現(xiàn)貨市場試運行期間不平衡資金主要是由于計劃模式的優(yōu)先發(fā)電擠占了市場發(fā)電空間，造成發(fā)用電結(jié)算階段不匹配。

傳統(tǒng)電力中長期市場模式下，未采用分時簽機(jī)制，實際上已面臨發(fā)用電計劃不協(xié)調(diào)造成不平衡資金的問題。如圖1所示為某省區(qū)電網(wǎng)實際執(zhí)行期間某發(fā)電企業(yè)實際發(fā)電量與其簽約電力用戶實際用電量的結(jié)構(gòu)關(guān)系。該發(fā)電企業(yè)當(dāng)月共簽署4份中長期合約，涉及4個電力用戶。以上電力用戶均按照協(xié)議規(guī)定用電，實際用電量與交易電量基本匹配，其用電量依次為1.25億千瓦時、0.85億千瓦時、0.24億千瓦時、0.36億千瓦時。若依據(jù)中長期交易合同，并考慮發(fā)電企業(yè)廠用電及傳輸損耗，該發(fā)電企業(yè)交易電量對應(yīng)發(fā)電需求為2.92億千瓦時。然而實際執(zhí)行期間，由于當(dāng)月風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電量超出預(yù)期，新能源優(yōu)先發(fā)電量擠占了該發(fā)電企業(yè)發(fā)電空間，造成其實際發(fā)電量小于交易電量對應(yīng)發(fā)電需求，實際發(fā)電量僅2.12億千瓦時，對應(yīng)上網(wǎng)電量為2.06億千瓦時。

圖1 發(fā)用電結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Power generation and consumption structure drawing

如表1所示，按照市場交易結(jié)算規(guī)則，該發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量將按照不同交易合約中電力用戶實際用電量等比例折算至不同交易合約進(jìn)行結(jié)算。在不考慮輸配電價、政府基金及附加等其他費用后，該發(fā)電企業(yè)所涉及的4份交易合約用戶側(cè)結(jié)算電費為0.99億元，而該發(fā)電企業(yè)結(jié)算發(fā)電費為0.76億元，其中間差價為0.23億元。該價差即是該發(fā)電企業(yè)簽約的4份電力中長期市場合約所產(chǎn)生的不平衡資金。

表1 傳統(tǒng)模式不平衡資金測算表Tab.1 Measurement of unbalanced capital under traditional model

以上不平衡資金測算僅是在傳統(tǒng)電力中長期市場體系下測算得到結(jié)果。按照分時簽政策要求，電力中長期交易合同需要進(jìn)一步細(xì)化分解為不同時段的交易結(jié)果，可以預(yù)見上述結(jié)算規(guī)則將更加復(fù)雜，由此產(chǎn)生的中長期市場交易不平衡資金測算評估過程也將更為復(fù)雜。

2 分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金測算評估

本文所研究的分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金測算評估方法主要用于解決分時簽?zāi)Ｊ较赂鹘灰字黧w所簽訂的交易合約所產(chǎn)生的不平衡資金量。該評估結(jié)果可作為輸配電價核準(zhǔn)、交易機(jī)制設(shè)計的參考依據(jù)，用于平抑不平衡資金對市場主體的經(jīng)營效益影響。首先要指出的是輸配電損耗、雙軌制市場體系等因素均可能產(chǎn)生不平衡資金，且以上因素所產(chǎn)生的不平衡資金相互交織[25-26]。但是由于責(zé)任主體不同，其分?jǐn)倷C(jī)制設(shè)計也不相同。準(zhǔn)確評估分時簽?zāi)Ｊ剿a(chǎn)生的不平衡資金是科學(xué)分?jǐn)傇撜哂绊懴虏黄胶赓Y金的前提。本節(jié)將首先明確分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金的基本概念，提出其測算評估框架，并詳細(xì)介紹實施要點。

2.1 實施框架

分時簽?zāi)Ｊ剿a(chǎn)生的不平衡資金即是由于采用分時簽方式，發(fā)電企業(yè)與電力用戶間產(chǎn)生的購售電費不平衡量。本文所提出的分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金測算評估方法，其實施流程如下圖2所示。該實施方法的基本思路在于在分時簽電力中長期交易合約基礎(chǔ)上，構(gòu)建對應(yīng)的傳統(tǒng)模式交易合約；通過對比傳統(tǒng)模式購售電費與分時簽?zāi)Ｊ劫徥垭娰M的差異，測算分時簽?zāi)Ｊ讲黄胶赓Y金，從而剔除輸配電損耗、雙軌制市場體系等因素對不平衡資金的影響，能夠直接統(tǒng)計測算由分時簽?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生的不平衡資金。

圖2 分時簽?zāi)Ｊ讲黄胶赓Y金測算流程Fig.2 Process of calculating unbalanced funds in timeshare signing mode

2.2 構(gòu)造傳統(tǒng)模式交易合約

為準(zhǔn)確評估分時簽對不平衡資金測算的影響，剔除其他因素產(chǎn)生的不平衡資金，本文將提出一種與分時簽?zāi)Ｊ诫娏χ虚L期合約相對應(yīng)的傳統(tǒng)模式交易合約?？蓪⒃摵霞s視為分時簽合約在傳統(tǒng)政策模式下的對應(yīng)場景，通過比較兩個場景結(jié)算差異，即可得到分時簽?zāi)Ｊ较虏黄胶赓Y金規(guī)模。

本文中定義分時簽?zāi)Ｊ较码娏χ虚L期交易合約在傳統(tǒng)模式下相對應(yīng)的交易合約為傳統(tǒng)合約，與分時簽?zāi)Ｊ较啾?，傳統(tǒng)合約必須滿足兩個基本條件，即：

(1)傳統(tǒng)合約電力用戶與發(fā)電企業(yè)的交易電量與分時簽?zāi)Ｊ浇灰缀霞s相同[27-28]；

(2)傳統(tǒng)合約電力用戶與發(fā)電企業(yè)的交易電價盈余分時簽?zāi)Ｊ浇灰缀霞s平均電價水平相同。

以上兩方面基本條件，可以數(shù)學(xué)公式的形式表示如下：

(4)

(5)

傳統(tǒng)合約與分時簽合約的等效價值在于若電力用戶與發(fā)電企業(yè)均嚴(yán)格按照上述交易電量和交易電價執(zhí)行，則兩者結(jié)算電費相同。利用公式(4)-(5)即可將分時簽合約轉(zhuǎn)化為等效的傳統(tǒng)合約。

2.3 測算傳統(tǒng)模式下差價電費

根據(jù)逐月電力用戶和發(fā)電企業(yè)實際用電量和上網(wǎng)電量，按照市場交易規(guī)則，基于傳統(tǒng)模式交易合約，計算其差價電費[29-30]。

對電力用戶，其用電費包括兩部分，即用電費用及偏差費用，可表示為：

(6)

不同省區(qū)對偏差考核規(guī)定不同，當(dāng)前絕大部分省區(qū)規(guī)定超過允許范圍，正偏差用電量按照交易電量結(jié)算，以鼓勵用電，負(fù)偏差用電量按照目錄電量結(jié)算，以上關(guān)系可表示為：

中段音樂之后是對前面音樂的全部反復(fù)，即又重復(fù)了A和B段的音樂。奏完B段之后，音樂直接進(jìn)入“結(jié)尾”（Coda）。結(jié)尾的八小節(jié)音樂，完全重復(fù)引子的音樂，在弱音量中結(jié)束全曲，結(jié)束在溫馨甜美的意境中，余音繞梁。這是真正的“首尾呼應(yīng)”。

(7)

(8)

對發(fā)電企業(yè)，一般采用以用定發(fā)的結(jié)算模式，根據(jù)簽約用戶實際用電量折算合約執(zhí)行電量，執(zhí)行電量按照對應(yīng)合約交易電價結(jié)算，超出部分則按照標(biāo)桿電價結(jié)算，若出現(xiàn)不足，則將視情況結(jié)算。因此一般情況下，發(fā)電企業(yè)發(fā)電費結(jié)算公式可表示為：

(9)

傳統(tǒng)模式下電力用戶與其簽約的發(fā)電企業(yè)用電費和發(fā)電費之差即為傳統(tǒng)模式不平衡資金，可表示為：

(10)

2.4 測算分時簽?zāi)Ｊ较虏顑r電費

與傳統(tǒng)模式相比，分時簽?zāi)Ｊ较掳l(fā)電企業(yè)、電力用戶的結(jié)算電費均將以時段累計值統(tǒng)計測算。

(11)

則該電力用戶用電費為各時段用電費結(jié)算值之和，可表示為：

(12)

發(fā)電企業(yè)結(jié)算過程為按照以用定發(fā)模式，分時段測算各時段結(jié)算費后匯總。分時段結(jié)算公式與傳統(tǒng)模式相同，可表示為：

(13)

匯總后，發(fā)電企業(yè)的發(fā)電費結(jié)算值為各時段結(jié)算費之和，可表示為：

(14)

分時簽?zāi)Ｊ较码娏τ脩襞c其簽約的發(fā)電企業(yè)用電費和發(fā)電費之差即為其不平衡資金，可表示為：

(15)

2.5 分時簽?zāi)Ｊ讲黄胶赓Y金測算

分時簽?zāi)Ｊ剿a(chǎn)生的不平衡資金測算中必須有效甄別其他因素所產(chǎn)生的不平衡資金。為此，本文所提出的測算評估方法提出構(gòu)建與待評估分時簽?zāi)Ｊ较鄬?yīng)的傳統(tǒng)模式，對比兩者間的差異，以準(zhǔn)確量化分時簽?zāi)Ｊ剿a(chǎn)生的不平衡資金。該不平衡資金可表示為：

(16)

式中，F(xiàn)TS為分時簽?zāi)Ｊ剿斐傻牟黄胶赓Y金，NG為系統(tǒng)中發(fā)電企業(yè)總數(shù)。

3 算例分析

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

算例將在某省區(qū)電網(wǎng)實際數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上構(gòu)造形成，以驗證所提出方法的有效性。該省區(qū)電網(wǎng)中參與市場交易的電廠共10座，均為燃煤火電，其月度交易中交易電量、交易均價等基本信息如下表2所示。全網(wǎng)燃煤電廠總裝機(jī)容量12600MW，與其簽約的電力用戶共52戶，其中直接交易電力用戶共6家，售電公司46家；交易電量共62.01億千瓦時，各燃煤火電交易均價浮動區(qū)間為0.362元/千瓦時～0.372元/千瓦時。

表2 燃煤電廠基本信息表Tab.2 Measurement of unbalanced capital under traditional model

燃煤電廠與電力用戶間按照分時簽要求，將全天24小時劃分為6個時段，分別簽訂中長期合約。如圖3所示，不同時段的交易均價也存在顯著差異，早、晚高峰時段(即時段3、時段5)交易均價分別達(dá)0.387元/千瓦時、0.394元/千瓦時，而夜間低谷時段(即時段1)交易均價僅0.325元/千瓦時，不足最高價80%。造成上述價差變化的主要原因在于高峰時段電力供應(yīng)相對緊張，受電力稀缺性影響，電力市場交易價格增加；平段和低谷時段電力供應(yīng)相對富裕，而低谷時段燃煤火電為避免深度調(diào)峰或啟停調(diào)峰，傾向于以更大力度讓利爭取市場交易電量，因此造成低谷時段交易電價顯著低于高峰時段。

圖3 分時簽交易電量與交易均價Fig.3 Time-share transaction power and transaction average price

3.2 數(shù)據(jù)分析

按照所提出的不平衡資金測算方法，首先依據(jù)式(4)及式(5)構(gòu)造與當(dāng)前分時簽?zāi)Ｊ浇灰缀霞s相對應(yīng)的傳統(tǒng)模式交易合約。如表2所示，表中交易電量、交易均價即為傳統(tǒng)模式下交易合約。

在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步按照本文2.3節(jié)、2.4節(jié)所提出的傳統(tǒng)模式和分時簽?zāi)Ｊ讲黄胶赓Y金測算方法，分別測算各發(fā)電企業(yè)發(fā)電費及對應(yīng)電力用戶用電費，計算結(jié)果見表3。

如表3所示，各發(fā)電企業(yè)在傳統(tǒng)模式和分時簽?zāi)Ｊ较掠秒娰M、發(fā)電費并不相同。全網(wǎng)參與市場化交易的電廠上網(wǎng)電量合計48.91億千瓦時，較其交易電量少發(fā)13.10億千瓦時；但必須注意各電廠發(fā)電完成存在偏差，發(fā)電廠1電量完成率最高，上網(wǎng)電量8.84億千瓦時，完成率達(dá)84%，而發(fā)電廠8上網(wǎng)電量1.94億千瓦時，其電量完成率最低，僅達(dá)到68%。發(fā)電企業(yè)發(fā)電量完成率偏低的原因為當(dāng)月實際來水與預(yù)測存在較大偏差，實際來水偏豐，作為市場交易成員的燃煤電廠未完成其交易電量，由于水電超計劃發(fā)電對市場成員的影響并不相同，造成各發(fā)電廠完成情況存在差異。發(fā)電廠6、發(fā)電廠7、發(fā)電廠8與水電廠處于同一電網(wǎng)區(qū)域范圍內(nèi)，受通道送電能力限制，其發(fā)電受影響較大，完成率偏低，而其他發(fā)電企業(yè)受影響相對較少，完成率相對較高。受水電優(yōu)先發(fā)電高于預(yù)期因素影響，參與市場交易的燃煤電廠在傳統(tǒng)模式下發(fā)電費合計17.95億元；而用戶側(cè)各電力用戶基本按計劃用電，考慮部分電力用戶用電存在偏差產(chǎn)生一定考核電費后，總交易合約對應(yīng)用電費為22.77億元。綜合考慮以上兩方面電費差異后，在傳統(tǒng)模式下產(chǎn)生的不平衡資金總計4.82億元。如本文所述，上述不平衡資金本質(zhì)上主要是由于水電作為優(yōu)先發(fā)電超過其電量計劃產(chǎn)生的，并非分時簽政策模式產(chǎn)生的。

進(jìn)一步分析分時簽下的結(jié)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)由于分時簽?zāi)Ｊ较码娰M結(jié)算細(xì)化至各時段，同樣的電量完成情況，分時簽?zāi)Ｊ脚c傳統(tǒng)模式各發(fā)電企業(yè)和電力用戶結(jié)算費用存在差異。從總量來看，分時簽?zāi)Ｊ较赂靼l(fā)電企業(yè)發(fā)電費總計18.48億元，較傳統(tǒng)模式多0.53億元，而對應(yīng)電力用戶用電費總計23.23億元，較傳統(tǒng)模式多0.46億元。從上述數(shù)據(jù)對比，可以看出分時簽?zāi)Ｊ接捎诟泳?xì)的考慮了各時段電量執(zhí)行情況，因此其發(fā)用電費用結(jié)算結(jié)果與傳統(tǒng)模式存在差異。在算例中，盡管各發(fā)電企業(yè)、電力用戶的發(fā)電、用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一致，但是由于兩種模式下結(jié)算方式存在差異，導(dǎo)致發(fā)用電費用也不盡相同。分時簽?zāi)Ｊ较氯W(wǎng)面臨不平衡資金為4.75億元，也與傳統(tǒng)模式存在差別。不平衡資金的差異實際上正是由于分時簽?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生的，即由于分時簽?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生的不平衡資金應(yīng)為0.07億元。由分時簽?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生的不平衡資金應(yīng)由造成該不平衡資金的發(fā)電企業(yè)和電力用戶對應(yīng)分?jǐn)?，而由于水電超計劃發(fā)電產(chǎn)生的不平衡資金4.82億元則應(yīng)僅在水電企業(yè)和燃煤電廠間進(jìn)行分?jǐn)偂Ｍㄟ^理順不平衡資金類型與規(guī)模，有助于科學(xué)分?jǐn)偛黄胶赓Y金，維護(hù)市場正常運行。

表3 不平衡資金對照表Tab.3 Unbalanced capital comparison table

4 結(jié)論

為推動電力市場改革，支撐我國電力中長期市場“六簽”推動期間不平衡資金測算分?jǐn)偣ぷ?，本文研究了分時簽基本概念，提出了面向中長期市場分時簽?zāi)Ｊ降牟黄胶赓Y金測算評價方法。該方法能有效甄別其他因素所產(chǎn)生的不平衡資金，準(zhǔn)確量化由于采用分時簽?zāi)Ｊ剿a(chǎn)生不平衡資金規(guī)模，對完善我國電力市場結(jié)算規(guī)則體系，推動市場規(guī)范化發(fā)展具有促進(jìn)作用。