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科普 | PJM电力市场是怎么玩的?

北极星售电网  来源:一只小电驴  作者:小也驴  2017/10/9 13:39:53  我要投稿  

北极星售电网讯:轰轰烈烈的浙江电力市场4000万招标方案落下帷幕,最终赢家是PJM和电科院组成的联合体,据说广东电力市场在设计时也很大程度上参考了PJM的经验,那么PJM电力市场究竟是如何设计和组织的?本期小科普就为大家做个大体的介绍~~

(文章来源:一只小电驴 作者:小也驴)

基本情况

美国现已形成10个电力批发市场,其中有7个ISO/RTO市场,其地理分布如下图:

 

美国10个电力批发市场示意图

(来源:www.ferc.gov)

PJM负责美国大西洋沿岸13个州及哥伦比亚特区覆盖243,417平方英里范围的电力系统运行与管理。作为一个区域输电组织,PJM负责约72075英里传输线的地区电网的协调控制,管理竞争性电力批发市场,并规划电网的扩容以保障系统可靠性并减轻阻塞。

PJM的历史可以追溯到1927年,宾夕法尼亚州和新泽西州的三家公共事业公司形成了世界上第一个电力联营体,1956年两个马里兰州公共事业公司加入,形成了宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州互联网络(Pennsylvania-New  Jersey-Maryland  Interconnection,即PJM)。1997年JPM成立了独立的公司,2002年成为美国首个区域输电组织(RTO)。

 

PJM覆盖区域,不同色块代表不同输电区

(来源:www.pjm.com)

PJM功能与市场结构

PJM作为一个非盈利性组织,其功能主要有以下三个方面:

 

运营电网,保持供需平衡,监控电网运行,此部分功能类似于国内的调度中心。

运营电力市场,PJM是一个竞争性电力批发市场,可以说是目前国内交易中心的升级版。

制定电网规划,规划期长达15年。

从交易品种来说,PJM包括能量市场、容量市场、辅助服务市场、金融输电权市场。从交易时长划分,又可以分为实时市场、日前市场和长期市场。

 

日前与实时市场出清

电能量市场包括日前和实时两个市场,均采用全电量竞价模式,都用节点边际电价法(LMP)出清,也就是以电网中特点节点上新增单位负荷所产生的新增供电成本为基础来核定电价。LMP=系统电能价格(MEC)+输电阻塞价格(MCC)+网损价格(MLC)。

在日前市场上,发电商需要申报其所有的发电资源与交易意愿,市场将其与全网的负荷需求进行匹配,通过出清计算形成发电商的日前交易计划,并按照日前的节点边际电价进行全额结算。此时可以对双边交易和自供应合约进行标识,这部分电量将在出清时保证交易。日前市场本质上是考虑系统安全约束的机组组合问题,每小时出清。

 

2017.10.7日前市场出清结果(每小时)

实时市场是现货市场,按照实际电网操作条件的实时节点边际电价每5分钟出清一次,并同步公布在PJM官网上。之后每小时进行一次买卖双方的结算,每周为市场参与者开具发票。实时市场本质上是考虑系统安全约束的经济调度问题。

 

2017.10.7实时市场出清结果(每5分钟)

日前与实时市场结算方式

PJM的日前市场和实时市场采用双结算系统(two  settlements)。日前市场出清结果用于日前计划的结算,实时计划与日前计划存在的差异按照实时节点边际电价进行增量结算。需注意的是:日前市场的出清结果只用于结算,实时市场的出清结果用于结算和实时调度。

双结算系统下,市场成员的收益可以表示为:

市场成员的收益=日前计划*日前市场LMP+(实时计划-日前计划)*实时市场LMP

举个例子: 

某购电方在日前市场预计次日负荷为100MW,日前市场LMP=20(美元),则它在日前市场需付100*20=2000美元

若实时市场上的负荷为105WM,实时市场LMP=25,则它在实时市场需付(105-100)*25=125 美元,共付2125美元

若实时市场上的负荷为95MW,实时市场LMP=15,则它在实时市场需付(95-100)*15=(-75)美元 ,共付1925美元

(发电方同理)

其他特点

PJM市场中抑制市场力的主要措施是“三寡头测试”(three pivotal supplier  test,PST),用来确定在输电约束下是否需要设置报价上限。并且有电力短缺等紧急条件下的报价规定。

在监管方面,PJM除了受联邦级别的FERC、各州公共事业管理委员会的监督外,还有独立市场监管机构负责每年发布监管报告以改进市场设计、提高市场表现。在2016年度报告中,对于该机构认为PJM能量市场中电力批发价格基本接近边际成本,整体上实现了有效竞争。

今天的小科普就先为大家介绍下PJM的基本情况和市场结构、现货出清与结算方法。PJM作为运行了多年的成熟电力市场,还有很多特殊的市场设计,比如基于可靠性定价(RPM)的容量市场、广泛应用的需求侧响应、金融输电权(FTR)与拍卖收益权(ARR)交易、日前市场增加虚拟报价以增强系统流动性等,有兴趣的读者朋友可以自行研究学习。

参考资料

1.www.pjm.com

2. 邹鹏,陈启鑫,夏清,何畅,葛睿. 国外电力现货市场建设的逻辑分析及对中国的启示与建议[J].  电力系统自动化,2014,38(13):18-27

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第一个省级电力市场招标方案落锤 浙江为什么选择了PJM和中科院?

原标题:小科普 | PJM电力市场是怎么玩的?

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