电能商品品质衡量及定价机制

陈皓勇,李立浧  

(华南理工大学电力学院,广东省 广州市 510641)

摘要

当前中国和其他国家的电力市场再一次面临着深刻变革,传统的电力市场理论受到挑战。本文对新背景下的电能商品品质衡量及定价机制问题进行了初步探讨。作为理论研究的基础,首先剖析了电力市场/电力系统组成的大规模复杂系统中电力系统物理层、商品交易层和金融交易层这3个层次问题的区别与联系。提出从波动性、易控性、随机性3个维度对电能商品品质进行衡量,并在功率数值的基础上加入时间维度形成由功率—时间对组成的连续时间电能商品模型以反映不同的商品品质,并基于泛函极值优化理论发展出基于连续时间商品模型的电力市场理论。本文分析了传统实时电价和按负荷持续时间定价两种方式下电能商品的价值分布及“同质同价”的涵义,最后提出了能体现不同品质电能商品价值的市场机制设计思路。

关键词 : 电力市场;实时电价;价格形成机制;商品品质

国家重点研发计划项目(2016YFB0900100)。

0 引言

当前中国以“管住中间、放开两头”为核心的电力体制改革已进入深水区,输配电价改革、交易机构组建、电力中长期交易、增量配电业务试点、现货市场建设等改革举措正有条不紊地进行。迄今为止,从国家层面推进电改已经有近20年历史:国务院2002年2月10日发布《电力体制改革方案》(国发〔2002〕5号文),宣告全国范围的电改正式启动;2015年3月15日中共中央、国务院联合发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号文),启动新一轮电改。

中国电力体制改革已在以下方面取得重要突破:改革主体责任落实方面,电力体制改革试点已经覆盖除西藏以外的所有省(区、市),形成了以综合试点为主、多模式探索的格局;电网输配电价监管方面,已批复输配电价水平的第一批、第二批省级电网及深圳电网,累计核减电网准许收入300多亿元,降价空间全部用于降低工商业电价水平;交易机构组建方面,区域层面,组建了北京、广州电力交易中心,成立了市场管理委员会,省级层面,全国各省份均建立了电力交易机构;放开配售电业务方面,全国在电力交易机构注册的售电公司已有近2000家,各地年度、月度合同交易及交易平台集中竞价交易十分活跃;引入社会资本参与增量配电业务方面,第一、二批共推出了195个试点项目,建立了多元主体参与的竞争机制;推进电力行业信用体系建设方面,建立了网络注册平台,设立“信用中国”售电公司公示专门版面,搭建信用备案数据库,实现了售电公司注册、承诺、公示、备案各个环节的衔接贯通。

随着电力市场改革的深化,加快建设现货市场已成为有关部门推动电力体制改革的重要举措。全国将以南方(以广东起步)、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃等8个地区作为第一批试点,加快组织推动电力现货市场建设工作。按国家有关文件规定,现货市场主要开展日前、日内、实时电能量交易和备用、调频等辅助服务交易。这种电力现货市场的概念主要来自于国外电力市场的spot market,其理论基础为美国麻省理工学院F. C. Schweppe教授等人提出的实时电价(spot pricing)理论,取决于某一小时的电力供需情况[1-2]。电价理论的研究包括两个部分:一是电能成本分析、即什么是合理电价,二是电力市场中的电价形成机制。电能成本分析是衡量电价是否合理的基础,但电价最终要通过市场机制形成。在理想电力市场中,出清电价应与电力系统中的电能边际生产成本和电力用户的电能边际效用相等[2]

近期美国能源部(Department of Energy)与各大区域电力市场运营商ISO/RTO就电力市场价格形成机制等问题发生激烈争论。在2017年9月28日美国能源部长R. Perry(里克·佩里)给联邦能源管理委员会(FERC)的信中,提到美国电力市场的短期市场可能无法提供充分的价格信号来确保合理的长期容量投资[3]。此外,当前的批发市场价格形成机制也受到质疑,甚至认为已威胁到美国电网安全和国家安全。R. Perry敦促FERC立即采取行动,确保不同类型发电厂提供的可靠性(reliability)和弹性(resiliency)得到充分估价,并制定新的市场规则来实现这一紧迫目标。在美国能源部给FERC的通知中,则对煤电、核电过早退役给电网弹性带来的威胁等问题进行了进一步阐述,并提到现有的容量市场不能确保足够可靠的电力供应[4]。在此前美国能源部给部长的报告中,重点研究了当前电力批发市场的问题及其与电网可靠性/弹性的关系,建议FERC应加快与联邦、RTO / ISO和其他利益相关方的合作,改革集中组织的电力批发市场的价格形成机制[5]。该报告明确了几个亟需研究的课题,特别是市场结构和公平合理的定价机制,以确保电网安全性和经济性的实现。而在哈佛大学肯尼迪政府学院W. W. Hogan给PJM Interconnection(美国东部Pennsylvania—New Jersey—Maryland电力市场运营商)高级副总裁Stu Bresler的信函中,则对PJM电力市场的价格形成机制进行了分析和评述,并肯定了PJM电力市场正在进行的价格形成机制改革[6]

美国能源部和各区域电力市场RTO/ISO的争论促使业界重新思考和审视电力市场的定价机制问题。市场中商品定价的一个基本原则是“同质同价”,但如何衡量电能商品品质并非显而易见的事。

本文从分析电能在电力市场/电力系统中不同层次的基本概念和规律出发,提出电能商品品质衡量的维度,建立连续时间电能商品模型,分析不同定价方式下电能商品的价值分布及同质同价问题,最后提出了可体现不同品质电能商品价值的市场机制设计基本思路。

图1 电力市场/电力系统问题的三个层次
Fig. 1 Three levels of electricity market/power system problems

1 电力市场/电力系统中三个层次的问题

与其他市场显著不同,电力市场是基于电力系统这个物理网络而建立的。电力系统是目前世界上规模最庞大、层次最复杂、资金和技术最密集的人造工业系统,也是电力工业区别于其他工业的主要特征。电力系统的经济性和安全性是一体两面,而经济性建立在安全性的基础上,离开了安全性,经济性就无从谈起。电力市场改革体现了中共中央、国务院对电力系统效率和经济性的高度重视,为中国电力工业的发展带来了前所未有的发展机遇,但电力系统的安全性仍然是基石。市场元素的加入使得原本就已十分复杂的电力系统变得更加复杂,各种关系交织在一起,难以厘清。但总体来说,电力市场/电力系统的问题仍可分为电力系统物理层、商品交易层和金融交易层3个层次,各层次服从不同的规律,但互相关联,如图1所示。在3个不同层次中,“电能”的内涵是完全不同的,需分清其在不同层次的概念和规律。

1.1 物理层面同质的电能

在电力系统中,电压、电流等物理量服从电磁场的基本规律——麦克斯韦方程组,或在电路中简化而成的基尔霍夫定律。麦克斯韦方程组和基尔霍夫定律都是“完备”的,即它们可以唯一确定空间各点的物理量的值(电路中除基尔霍夫定律外,还需要电路元件模型),不再需要别的补充条件。电网中能量的传输并非电荷物质的转移,而是电磁波沿导线的传播。在交流电路中,电子实际上在原地作简谐振动,金属导体中自由电子的定向移动速率约为0.74 mm/s,而电磁功率的传播速度为光速,两者显然不同。

各发电厂生产的电能一旦上网,在物理上就被同质化,无法再区分开来。而在电力市场交易中,有时需要对电能流向进行人为的区分。例如,需要为各笔电能交易的输电服务单独定价并收取相应费用,这包括占用输电网的输电成本分配计算和输电网损的分配计算等,因此研究人员提出“潮流追踪法”。该方法追踪市场参与者所发出或接受的功率在网络中的流动,以确定其占用输电网络的份额。但从物理学角度,由于电能的同质性,潮流其实是不可追踪的。因此,“潮流追踪”实际上只是一种经济责任分摊的计算原则,属于商品交易层的问题,和真实的物理规律关系不大。

1.2 商品交易层面异质的电能商品

电力市场中交易的商品是以看不见摸不着的能量形态存在的,是世界上最特殊的一种商品,是介于产品与服务之间的一种商品形态。物理层面的电能在时间和空间上均有连续性,在商品交易层面上,电能商品几乎是可以任意定义的(因此才有所谓商品模型问题),而电力市场的核心问题也是发、用电权的竞争与分配以及电费如何结算的问题。

下面以实时电价理论中的电能商品模型为例来进行说明。实时电价为国外电力现货市场设计的理论基础,在实际电力市场中,实时电价一般由安全约束机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)、安全约束经济调度(security constrained economic dispatch,SCED)等短期运行优化模型求出。因此,实时电价的计算模型仍然是基于传统经济调度的分时段功率平衡模型(考虑机组最小开停机时间约束和爬坡速度约束等跨时段运行约束),并将每个时段对应于功率平衡约束的影子价格(或边际价格)作为该时段的市场统一出清价格[2]

图2为某电力现货市场的电能商品概念示意图。以日前市场为例,24小时为1个周期(cycle),每个周期又分为若干时段(period),如1小时,然后分时段按电量平衡模型计算出清价格和出清电量,由于每个时段内的功率被假设为常数,所以电量平衡模型就是功率平衡模型。对于日内实时市场,时段缩短为5~15 min,但其基本概念是相同的。

因此,该电力现货市场的电能商品模型定义如下:将某周期的功率曲线下的面积按等长时段切分成若干“条”,然后每“条”又分为若干可不等高的“段”。在1个时段中,成交的发电商各取1“段”,按边际价格出清方式,同一时段的各段负荷(即所有商品)的单位结算价是相同的,均为该时段成交机组的最高价格。

图2 电能商品概念示意图
Fig. 2 Illustration of electricity commodity model

电能商品的流通是通过电磁波的传播完成的,在时间和空间上均有连续性。因此,电能商品模型完全取决于所采用的调度模型(属于运筹学模型),上述基于SCUC、SCED的市场设计也并非W. W. Hogan教授说的唯一选择[6]。实际上电能商品的一般形态为图3所示的具有一定持续时间的“能量块”(energy block),与物理层面同质的电能不同,在商品交易层面,电能商品是可以有不同品质的。为与电力系统工程中常用的电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡等技术意义上的供电质量(power quality)区分开,文献[7]定义了电能质量(energy quality)的概念,以描述与功率曲线形状相关的电能物理特征。为明确区分,本文称之为“电能商品品质”(electricity commodity quality)。

图3 连续时间电能商品模型
Fig. 3 Continuous time electricity commodity model

1.3 金融层面用于资金结算的电能商品

国外部分电力市场建立了差价合约、期货、期权等电力金融交易,往往以金融合同的形式完成。金融合同在电力市场中的主要作用是套期保值、规避风险与价格发现等。差价合同可以在买卖双方之间私下进行;而期货、期权等交易则在纳斯达克等交易机构完成。目前存在的诸如电力金融合同和物理合同的争议等等问题,也涉及不同层次概念和规律认识上的混淆。大多数金融合同并不涉及实物交割(属于商品交易层面的问题),而属于纯粹的资金结算,对电力系统的实际运行没有任何影响;物理合同则是必须物理执行的,最后将转变为调度计划;到期未能平仓的期货合同则变为必须实物交割的物理合同。

总之,物理层面、商品交易层面和金融层面的问题既有明显的区别,又相互关联并可相互转化。对于电力市场研究者,既要清晰地分辨不同层次的基本概念和规律,也要深刻认识不同层次问题之间的耦合与关联,方能正确地理解和设计市场。

表1 电能商品品质排级
Table 1 Ranking of electricity commodity qualities

2 电能商品品质衡量与连续时间电能商品模型

电源和负荷实时平衡是电力系统安全稳定运行的基本条件,而当前电力系统中由于风、光等新能源的大量接入,在电源侧引入大量的随机性和波动性,给电网的调度运行带来诸多困难,灵活性(flexibility)已成为业内关注的新焦点,因此,在电力市场设计时应考虑功率在时间维度的曲线形状,即考虑不同电能商品的灵活性品质。

2.1 电能商品品质

由于电能难以大量储存,发、用功必需实时平衡,考虑对电力系统调度运行和功率平衡的影响,本文认为电能商品品质应从波动性、易控性、随机性3个维度进行衡量。其中波动性指功率相对于自身容量的变化幅度;易控性指功率在一定范围内自由调节的难易程度;随机性与易控性有一定的关联,随机性大的电源或负荷一定难于控制,而随机性小的电源或负荷可能易控(可灵活调节的资源),也可能难控(功率相对固定的资源)。

对当前各类常见供方(电厂)所生产和需方(负荷)所消费的电能商品品质可以给出表1所示的排级。注意这里是对电能商品的品质进行排级,是按一般情况对电源和负荷进行大致分类,而非给电源或负荷“贴标签”,具体情况需要具体分析。例如,如果品质一般的煤电经过灵活性改造,可升级为高品质的调峰电源。

需要说明的是,电能商品品质是从保证电力系统发用功率平衡的角度来定义的,因此对于电能商品的供方(生产者)和需方(消费者),商品品质的价值内涵是不同的。从定价原则来讲,对于供方,电能商品品质越高,定价越高;对于需方,电能商品品质越高,定价越低,即价格越优惠,甚至可以享受负电价。也就是说供方所生产的低品质电能商品(如以最大功率跟踪(MPPT)方式运行的风电或光伏发电)可以较低价提供需方的高品质电能商品消费(如需求侧响应),反之亦然。

2.2 基于连续时间电能商品模型的负荷持续时间定价机制

为强调时间因素在电能商品中的作用,重新定义图3所示的连续时间电能商品模型(P,t)(t1≤t≤t2),功率曲线下的面积即为电量。当t2=t1+1并且P=const(t1≤t≤t2)时,即退化为实时电价理论中的功率数值型商品。

由于功率是时间的函数,所以该连续时间电能商品模型也可写成(P(t),t)(t1≤t≤t2)的形式,在实时电价定义中的功率点变成定义于(t1,t2)时间区间的一个函数,需要用泛函分析、变分法等数学理论进行分析。引入连续时间电能商品模型后,市场出清的社会福利最大化问题,即从多时段静态优化问题变为连续时间的泛函优化问题,求解方法也从Lagrange方法变为Euler-Lagrange方程的求解。

在此基础上,可提出一种按负荷持续时间、即数学上称为“测度”定价的电力市场机制。即认为同一负荷持续时间的电能商品价格是相同的;而负荷持续时间改变时,价格相应地发生变化,持续时间越短,价格越高(其经济含义为峰荷机组电能价格比基荷机组高),具体分析可参考文献[8]。

3 不同定价方式下电能商品的价值分布及同质同价问题

电能的生产和使用都具有时间连续性,无论对于发电商还是电力负荷,销售或购买的商品都是如图3所示的“能量块”。电力市场交易过程可用横向的或纵向的“能量块”填充负荷曲线下的面积,实现电力电量平衡,在这个过程中也将形成内涵不同的价格。

3.1 实时定价方式下电能商品价值的分布

实时电价取决于某一小时的电力供需情况,特别是:

(1)负荷(总负荷及分区负荷)。

(2)发电的充裕度及成本(包括从其它公司购电)。

(3)输、配电网的充裕度及损耗。

实时电价的定义为各用户在各时段(如1 h/0.5 h/0.25 h/...)的电价,包括以下分量:发电边际燃料成本、发电边际维护成本、发电供电质量费用、发电收支平衡费用、网络边际损耗成本、网络供电质量费用、网络收支平衡费用。

在不考虑收支平衡费用时,实时电价由边际成本决定,即

其中:ρk(t)为第k个用户在第t小时的实时电价,单位为$/kW·h;dk(t)为第k个用户在第t小时的电量需求,单位为kW·h。

上式在求导时应满足以下约束:

(1)电能平衡:总发电量等于总负荷加损耗。

(2)发电限制:第t小时的总需求不能超过该小时所有发电厂的可用容量之和。

(3)基尔霍夫定律:电力潮流及损耗应满足电路定律。

(4)线路潮流极限:任何线路潮流不得超过其功率传输极限。

实时电价是基于经典微观经济学中的社会福利最大化原理形成的,在实际电力市场中一般由SCUC、SCED等短期运行优化模型求出。

这种定价方式隐含的假设是,同一时段负荷下的所有电能商品是同质的,因此都取相同的边际价格;而不同时段负荷下的电能商品是异质的,因此不同时段的负荷有不同价值。

在这种假设下,如图2所示,对于同一个发电厂(即由多个相同颜色的各时段小矩形组成的横条),随时间不同所生产的电能商品的品质是不同的,不符合电力系统运行的实际情况;而对同一时段(不同颜色组成的竖条),认为所有电能商品都是同质的,无法区分基荷、腰荷和峰荷机组的技术特征及成本构成,这也不符合电力系统运行的实际情况。

3.2 负荷持续时间定价方式下电能商品价值的分布

在按负荷持续时间定价的市场机制中,认为同一负荷持续时间的电能商品品质、即价值应是相同的;而负荷持续时间改变时,所需电能商品品质相应地发生变化,持续时间越短,灵活性越好的电能商品品质越高,价值也越高。

在这种假设下,如图4所示,对于同一个发电厂(同一颜色的横条),在持续同一输出功率的时间区间内,其生产电能商品的品质和价值是相同的,而对同一时段(竖条),基荷、腰荷和峰荷机组所生产的电能商品品质和价值是不同的。这种假设与实际电力系统电能商品品质分布是一致的。

图4 负荷持续时间定价市场机制下的电力电量平衡示意图
Fig. 4 Schematic diagram of electric power/energy balance in electricity markets based on pricing according to load duration

4 体现不同品质电能商品价值的新市场机制设计

4.1 世界各国电力市场的新需求

随着以光伏和风电为代表的间歇性可再生能源发电比例逐步升高、各种类型储能的成本逐渐降低、智能电表的普及和需求侧响应的引入,世界各国的电力市场都面临着更新换代。欧盟在2016年12月公布的新电力市场设计方案中指出“当今能源市场规则是为了满足过去的以传统火力发电和没有需求侧响应的能源系统而设计的。”美国国家可再生能源实验室在2014年发布的报告也明确指出,虽然美国各ISO在可再生能源大规模接入条件下对电力市场规则作了持续的改进,但仍然难以确定迄今为止的各种改进措施是否能维持电力市场稳定、高效地运作。近期美国能源部与各大电力市场ISO/RTO的争论则将电力市场结构、价格形成机制等的进一步改革问题推向公众视野。美国能源部指出,当前的电力市场设计方案可能难以满足未来市场演变带来的挑战。如果具有近零边际成本的波动性可再生能源实现高比例并网,将拉低电力批发价格,给传统基荷(以及非基荷)电厂特别是燃煤电厂和核电厂带来亏损,迫使燃煤电厂和核电厂过早退役,威胁到电网的安全可靠性。因此,电力系统运营商需要识别、定义不同的电力资源,并制订适合不同属性电力资源的定价和补偿机制,从而提高电力系统的可靠性和弹性。

传统的基于实时电价理论的电力批发市场设计忽略了电能生产和消费的时间连续性这个十分重要的特征,并假设同一时段的电能商品都是同质的,因此无法区分基荷、腰荷和峰荷机组的技术特征及成本构成,也无法分辨不同品质的电能商品并进行合理定价。在这种定价方式下,由于光伏、风电近零边际成本的特点,将传统火力发电在以边际成本为准的竞价交易中挤出,使得市场出清价格降低,甚至出现负值,因此火力发电难以生存。而同时,光伏和风电的随机性、波动性,给电力系统的运行和控制带来重大挑战,对灵活性的需求急剧增加。在新的背景下,设计正确体现不同品质电能商品价值的新市场机制就十分关键。

4.2 体现不同品质电能商品价值的市场机制设计思路

针对这些问题,可建立图4所示的中长期与现货(日前、日内、实时)交易相协调、电量与电力型交易相结合的电力市场目标模式,这也符合我国当前电力市场建设所采用的“中长期交易+现货市场”的基本框架。主能量交易采用分段竞价(或水平拍卖)或合约交易机制,实时平衡与辅助服务交易采用分时竞价(或垂直拍卖)机制[9-10]。分段竞价和合约交易既涵盖现货也涵盖中长期交易,时间跨度可以从日内几个小时直到一年甚至数年。简而言之,以分段竞价(合约交易)完成主能量交易,以分时竞价修正负荷曲线。

对于基荷、腰荷机组(负荷),即图4中下部的横向“能量块”,按负荷持续时间定价方式,进行集中竞价或开展合约交易。对于峰荷机组(或需求侧响应资源),基于实时电价,针对图4中上部的绿色和褐色纵向“能量块”进行集中竞价。对于发电厂和负荷,都可用“能量块”的方式签订中长期物理合同,或参与短期的分段竞价[9-10],形成近似的发(用)电计划曲线。由于机组启停费用及最小开停机时间等跨时段约束可以自然地包含在“能量块”的设置与定价中,不再需要目前现货市场所采用的单独计算方法,也不会给机组的报价和启停决策带来困难,特别适合中国火电比较多的情况。文献[8]的初步研究表明,按负荷持续时间定价能减少市场总购电费用,而且电厂利润分配较为公平。交易中心收到发电厂和负荷的报价后,可以利用类似于电力系统生产模拟的方法安排电力系统的运行方式,虽要对传统的分时调度模型和算法作一定的改进,但实现难度不大。

4.3 新市场机制下的可再生能源消纳

由于中国弃风、弃光问题严重,建立有利于新能源消纳的电力市场机制已成为当前的紧迫任务。一般情况下,对于光伏、风电等可再生能源机组,为保证全额消纳,就不能控制其功率曲线,因此其电能商品品质低,但因环保效益显著,为全额消纳,或根据电力系统安全稳定约束最大化消纳,可以比市场最低价更低的价格结算电量。在这种情况下,系统总负荷扣除可再生能源机组出力后,将可能形成功率缺口,例如美国加州电力系统著名的“鸭子曲线”,将显著增加电力系统的灵活性需求和调峰困难。

在按负荷持续时间定价的方式下,负荷曲线斜率越大、形状越陡时,功率变化速度快、负荷持续时间短的调峰机组,能获得更高的电价收入。因此,该定价机制能合理反映不同电源电能品质对电力系统安全运行和全系统效益最优所贡献的价值,促进各类电源提高灵活性和调峰能力。

此外,可再生能源机组和传统能源机组不再集中统一排序,前者也不会影响后者的定价。这种新的定价方式将有利于促进高比例新能源消纳,也确保传统能源机组获得合理回报[8]

如果可再生能源搭配储能或购买调峰容量,提高其电能品质后,也可以参与横向能量块的交易,并在加装自动发电控制系统(AGC)后,响应电网调度指令下调功率,参与分时竞价的辅助服务市场。电力市场机制设计的中心问题是以符合各国实际情况的市场化交易手段解决电力电量平衡的问题,如何建立与高比例可再生能源接入及智能电网大力发展相适应的电力市场新机制,还有待深入的理论研究和实践探索。

本文所提连续时间电能商品模型和定价方式并未彻底颠覆传统的电力市场机制设计思路,只是提供了一种新的视角。当前英国电力市场模式(NETA,BETTA)正是通过不同周期“能量块”的连续交易,形成最终的合同曲线,与本文提出的连续时间电能商品模型及对应的市场机制设计思路是一致的。

5 结论

能源互联网作为可再生能源接入的平台,离不开良好的市场机制设计。本文对电力市场机制设计的基础问题——电能商品品质衡量及定价机制进行了初步探讨。作为理论研究的基础,本文首先剖析了电力系统物理层、商品交易层和金融交易层这3个层次问题的区别与联系。“同质同价”是市场中商品定价的基本原则,本文提出从波动性、易控性、随机性3个维度对电能品质进行衡量。在电力市场设计中,电能商品模型的定义必须能反映不同的商品品质,因此本文提出在功率数值的基础上加入时间维度形成连续时间电能商品模型,并提出基于连续时间商品模型的电力市场理论。本文分析了不同定价方式下电能商品的价值分布及“同质同价”的涵义,最后提出了能体现不同品质电能商品价值的市场机制设计思路。

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Evaluation of Electricity Commodity Quality and the Related Pricing Mechanisms

CHEN Hao-yong, LI Li-cheng
(School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510641, Guangdong Province, China)

Abstract: Currently the electricity markets in China and other countries are faced with new rounds of reforms, and the traditional electricity market theories are challenged. A preliminary discussion on the quality evaluation standard of electricity commodity and price formation under the new background is proposed. As the basis of theoretical research,this paper first analyzes the differences and relations among the problems in three levels (namely power system physical level,commodity trading level and financial transaction level) of the large-scale complex systems composed of electricity markets and power systems. The quality of electricity commodity is evaluated by three dimensions (volatility, ease of control,randomness), and the time dimension is added to the power value to form a model defined by power-time pair, namely the continuous time commodity model, to reflect different commodity qualities. Then the electricity market theory based on continuous time commodity model is developed based on the functional optimization theory. This paper analyzes the value distribution and the meaning of “same quality same price” of electricity commodities under two different pricing methods,namely the traditional spot pricing and pricing according to load duration. Finally, the methodology for market mechanism design is put forward, which can accurately value different electricity commodities with different qualities.

Key words: electricity markets; spot pricing; price formation;commodity quality


Project Supported by National Key Research and Development Program of China(2016YFB0900100).


作者简介:

陈皓勇

陈皓勇(1975),男,教授,博士生导师,华南理工大学电力经济与电力市场研究所所长,主要研究方向为电力经济与电力市场、电力系统规划、运行与控制、新能源并网与智能电网技术、综合能源系统等。E-mail:eehychen@scut.edu.cn。

李立浧(1941),男,中国工程院院士,教授,博士生导师,主要研究方向为高压直流输电、高电压与绝缘、智能电网与能源网的融合等。E-mail:lilc@scut.edu.cn。

(责任编辑 夏雪)

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