本篇為賴曉文博士(清華大學(xué)電機(jī)系博士后，北京清能互聯(lián)科技有限公司CTO)在廣東電力市場設(shè)計專題研討會上所作題為“現(xiàn)貨市場出清流程、模型與方法”、“中長期合同的阻塞費用”的報告。征得作者同意，整理了精彩內(nèi)容與大家分享。

賴曉文：

今天講的第一部分內(nèi)容是現(xiàn)貨市場的出清。

現(xiàn)貨市場出清前要進(jìn)行長周期的機(jī)組組合，提前評估未來七天電網(wǎng)運行安全，提前制定機(jī)組運行狀態(tài)。日前市場階段包括調(diào)頻市場和日前能量市場，兩者融合出清，但融合出清并不是(我們通常說的)聯(lián)合出清。(這里的融合出清是，)日前市場首先定下機(jī)組組合，再從中選擇進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)的機(jī)組，預(yù)留調(diào)頻的容量，而后對調(diào)頻容量以外的進(jìn)行出力曲線的優(yōu)化。(在日內(nèi)市場中，)為了跟蹤負(fù)荷變化，日內(nèi)計劃會再進(jìn)行優(yōu)化，正式出清，而后進(jìn)行實時經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

日前市場的交易流程包含邊際條件準(zhǔn)備、交易申報、市場出清并發(fā)布。

第一步的邊際條件準(zhǔn)備中，邊際條件包括機(jī)組運行的狀態(tài)，有的是機(jī)組自行申報的，也有的是電網(wǎng)向機(jī)組確認(rèn)的。電網(wǎng)的邊界條件則包括負(fù)荷預(yù)測等內(nèi)容。

第二步是發(fā)布事前信息，讓大家知道第二天的供需，為交易申報提供有價值的信息。網(wǎng)上討論說，此處的信息發(fā)布是否需要更透明。這一點個人是贊成的，但市場發(fā)展是個過程，要分階段來做。

第三步的交易申報分兩個階段。起步階段報量不報價，第二階段報量也報價。報量報價是最終目標(biāo)，但當(dāng)前選擇不報價，是因為，市場設(shè)計達(dá)到最優(yōu)解需要有時間，市場出清的時間成本和工作量成本使得當(dāng)前選擇了不報價的方式，當(dāng)前雖然市場效率不高，但還是要一步步來，我們當(dāng)前先把這個市場轉(zhuǎn)起來，然后再一步步達(dá)到最優(yōu)解。(另一方面，)報量不報價的方式下，市場出清不用所報的量、而用負(fù)荷預(yù)測出清。這個設(shè)計的背景是，當(dāng)前電力市場計劃與市場并軌，其中三分之二的用戶都是非市場用戶，報價就將涉及到，非市場用戶是否需要電網(wǎng)公司代理其預(yù)測負(fù)荷并進(jìn)行申報的形式。此外，節(jié)點的計量也不分非市場電量和市場電量，因此報量報價就要求售電公司申報到某個節(jié)點的價格，這跟市場意識和決策意識的問題有關(guān)。從出清流程的角度來說，日前市場的量價是與報價策略有關(guān)的，直接采用日前市場報的量價進(jìn)行出清得到的發(fā)電計劃是不夠可靠的，所以還要做可靠性機(jī)組組合的環(huán)節(jié)來得到第二天運行真正的機(jī)組組合。

第四步的市場出清中有一個特殊的情況。A類機(jī)組和聯(lián)絡(luò)線的計劃不作為優(yōu)化的對象，直接作為邊際條件。A類機(jī)組上網(wǎng)點的處理將作為負(fù)的負(fù)荷，而日前市場優(yōu)化出清模型是不會調(diào)整A類機(jī)組和聯(lián)絡(luò)線的計劃的。兩者的調(diào)整手段不在出清中做，而是在出清前或出清中間發(fā)現(xiàn)問題了后，再做調(diào)整。

(出清算法中，)SCUC是根據(jù)啟停成本、能量報價等決定機(jī)組的啟停，其中要考慮所有機(jī)組的容量是足夠的，這樣子下一步的調(diào)頻出清才能從開機(jī)的機(jī)組里面選擇調(diào)頻機(jī)組并預(yù)留調(diào)頻容量。當(dāng)我們需要深度調(diào)峰時，深度調(diào)峰在調(diào)頻之后進(jìn)行。對需要把出力壓到最低技術(shù)出力以下的機(jī)組，也選擇出來固定出力。這會限制一部分機(jī)組的可調(diào)度范圍，我們將針對剩下的范圍進(jìn)行出清。經(jīng)過安全潮流安全校核后，出清就完成了。

日前市場的優(yōu)化目標(biāo)是總成本最低，包括運行成本、空載成本、啟動成本、線路約束罰函數(shù)和斷面約束罰函數(shù)。考慮的機(jī)組約束包括出力上下限約束、爬坡速率約束、最小連續(xù)開停時間約束、最大啟停次數(shù)約束;考慮的系統(tǒng)約束包括負(fù)荷平衡約束、系統(tǒng)正備用約束、系統(tǒng)負(fù)備用約束、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束;考慮的網(wǎng)絡(luò)約束包括線路潮流約束和斷面?zhèn)鬏敇O限約束。

出清模型中，SCED的模型跟SCUC模型的區(qū)別在于，把SCUC中帶證書的約束去掉就是SCED，但會根據(jù)調(diào)峰等對出力上下限進(jìn)行修改。

先算SCUC再算SCED，這跟數(shù)學(xué)機(jī)理有關(guān)系，因為混合整數(shù)模型的SCUC沒辦法得到電價，跟拉格朗日乘子的特性有關(guān)系。其實SCUC已經(jīng)把所有要算的都基本算完了，但還需要SCED算節(jié)點電價。

我們的節(jié)點電價包括三個分量，系統(tǒng)能量價格、阻塞價格和網(wǎng)損價格。這里沒有考慮網(wǎng)損的分量，其實是沒有考慮負(fù)荷的增加減少所引起的網(wǎng)損變化量，沒有考慮的是邊際網(wǎng)損，但網(wǎng)損平衡本身在平衡約束中有考慮。有的專家認(rèn)為，這里沒有網(wǎng)損，會不會令負(fù)荷不平衡，這里解釋一下，這里沒有平衡分量只是沒有邊際網(wǎng)損。

系統(tǒng)能量價格等于前面模型中的系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束的影子價格，阻塞價格則是安全約束的影子價格和相應(yīng)的節(jié)點對安全約束潮流靈敏度的成乘積之和，反映的是節(jié)點增加一單位負(fù)荷為了維持全系統(tǒng)潮流不越限所帶來的成本。

日前市場每15分鐘出清一次，每小時內(nèi)4個15分鐘的節(jié)點電價的算術(shù)平均值為該節(jié)點每小時的平均節(jié)點電價;發(fā)電側(cè)結(jié)算電價為所在物理節(jié)點的節(jié)點電價;用戶側(cè)采用統(tǒng)一的加權(quán)平均電價(等于各負(fù)荷節(jié)點按節(jié)點負(fù)荷加權(quán)的平均值)進(jìn)行結(jié)算。

需要討論的是，我們市場出清的粒度，美國是一天24個點，我們是15分鐘為最小顆粒，一天96個點。但我們在調(diào)試中遇到了計算困難的問題，時段的密度可能是其中較大的原因。美國只用24個點而我們96個點，是跟我們的電源結(jié)構(gòu)有關(guān)系的。我們?nèi)济簷C(jī)為主，調(diào)節(jié)速率是短缺的，按照一個小時來出清，反映不了15分鐘內(nèi)負(fù)荷的急劇變化，尤其是廣東早高峰爬坡和中午時段午休的下降段，負(fù)荷曲線陡峭。

日前市場出清后，是日內(nèi)滾動發(fā)電計劃。日前和日內(nèi)是比較接近的，區(qū)別在于優(yōu)化范圍，日前24小時，日內(nèi)4小時，長時間的優(yōu)化已經(jīng)沒有意義了;日內(nèi)不對燃煤機(jī)組進(jìn)行啟停的優(yōu)化。而實時跟日前的區(qū)別是，調(diào)頻在日內(nèi)進(jìn)行正式出清。

接下來是出清算法的關(guān)鍵技術(shù)。

出清算法最重要的是安全性、高效性和穩(wěn)定性。安全性是基礎(chǔ)，算法一定要考慮到系統(tǒng)需要的安全約束。在這之上，高效性和穩(wěn)定性都是目標(biāo)。穩(wěn)定性是，無論遇到什么情況，數(shù)據(jù)可能拿到的是錯的，但什么情況下都要能算出結(jié)果，即便沒有結(jié)果也要知道出錯的地方。高效性是要在指定時間內(nèi)算出結(jié)果。

穩(wěn)定性是要進(jìn)行柔性建模和約束松弛。模型的約束都不是硬約束，或者說即便實際上是硬約束，也要做約束松弛，這是為了保證算法能算出結(jié)果。比如說某個地方負(fù)荷預(yù)測大，這個地方的斷面就是會越限。而這個結(jié)果將會告訴運行人員，這個斷面會產(chǎn)生很高的價格信號。其實多數(shù)情況下是數(shù)據(jù)出錯導(dǎo)致的，我們要看是那些數(shù)據(jù)出錯，為何數(shù)據(jù)沒能真實反映到模型中。我們要幫助運行人員定位并解決這些問題，實在不行才能體現(xiàn)在價格信號中去，用價格信號告訴市場成員這里的電價就是很高。

高效性的保證，有兩個思路。第一是，把問題的模型減小，把決策變量、約束條件的數(shù)量減少?？梢酝ㄟ^一定邏輯實現(xiàn)判定提前能確定狀態(tài)的變量，比如機(jī)組的出力上下限等數(shù)據(jù)，可以鎖定某些機(jī)組的啟停狀態(tài)。約束條件也可以進(jìn)行預(yù)處理的計算，可以體現(xiàn)哪些斷面不會越限;也可以結(jié)合歷史數(shù)據(jù)來把哪些不會越限的斷面從約束中排除。這樣就可以降低模型復(fù)雜度，提高運算效率。第二是，同樣的模型如何確定最好的尋優(yōu)方向。如果我們能先對模型進(jìn)行預(yù)處理，先找到次優(yōu)解，再基于次優(yōu)解進(jìn)行進(jìn)一步尋優(yōu)，就能提高運算效率。這些方法我們都有相關(guān)論文，這些方法都不會影響最后的計算結(jié)果，只是會提高計算效率。

專家賴曉文：

第二部分要講中長期阻塞合同的費用到底是什么，要如何管理中長期合同。

現(xiàn)貨規(guī)則中，結(jié)算細(xì)則的結(jié)算公式是“日前全電量結(jié)算+中長期差價結(jié)算”。這聽起來不錯，能鎖定價格。我們看細(xì)一點，結(jié)算中的交割節(jié)點并不是節(jié)點所在的節(jié)點，阻塞存在的情況下兩個節(jié)點價格是不一樣的。

這個結(jié)算公式換一種方式表達(dá)是“中長期合同結(jié)算+日前偏差電量結(jié)算”，公式中會多一項節(jié)點電價與交割節(jié)點價格之差，即自己所在節(jié)點與交割節(jié)點的價格差，這就是阻塞費用。

阻塞費用的本質(zhì)是低價電因為網(wǎng)絡(luò)阻塞的原因不能送出去，因此只能調(diào)用高價電，這個過程所產(chǎn)生的額外成本就是阻塞費用。舉個例子，機(jī)組和用戶約定了用200MWh的電，用戶也的確用了這么多的電。但由于線路阻塞，現(xiàn)貨市場中機(jī)組并不能發(fā)200，少發(fā)的電由高價的另一個機(jī)組發(fā)了，導(dǎo)致用戶的購電成本上漲。

阻塞費用和阻塞盈余的存在是客觀的，現(xiàn)貨節(jié)點電價的差異也是客觀存在的，這也需要有人買單。這個差異可以通過結(jié)算參考點來落實，提前簽合同商量好的。這也可以用商品交易中的離岸價和到岸價來解釋，如果談的是到岸價，那么是發(fā)貨方負(fù)擔(dān)運費或者收益。這個風(fēng)險是一定要有人承擔(dān)的，目前是發(fā)電側(cè)承擔(dān)，這是因為，考慮到發(fā)電主體對電網(wǎng)運行特性更了解，更能評估風(fēng)險情況。

阻塞風(fēng)險要怎么處理呢?可選方法不多，輸電權(quán)是徹底的解決辦法。買了輸電權(quán)就意味著把運貨的車也定了，這就能完美鎖定價格。但當(dāng)前輸電權(quán)的建設(shè)需要過程，當(dāng)前只能鼓勵發(fā)電企業(yè)量化了解市場情況和運行情況。電價低的發(fā)電廠就是要虧一點，這是市場決定的，不是中長期合同決定的，發(fā)電廠要認(rèn)識到這一點。

中長期合同價格波動的風(fēng)險包括電能波動的風(fēng)險和阻塞波動的風(fēng)險，我們主要評估阻塞導(dǎo)致的波動風(fēng)險。

建議二是阻塞盈余想辦法分?jǐn)偅枞啾旧砭褪枪?jié)點電價產(chǎn)生的。用阻塞盈余來補(bǔ)貼電廠的擱淺成本。建議三是發(fā)展輸電權(quán)，中長期合同的修訂。