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广东现货市场盈余分析-再论计划发用电的影响

北极星售电网  来源:走进电力市场  作者:荆朝霞 骆子雅  2019/7/8 8:55:47  我要投稿  
所属频道: 售电产业   关键词: 电力市场 电力现货市场 广东

北极星售电网讯:【引言】前几篇文章我们分析讨论了影响市场盈余的几个因素:计划发用电、网损及日前出清结算机制。之前的分析是基于通用的节点定价理论的分析,并没有完全按照广东现货市场规则。本文结合广东现货市场的相关结算规则进行进一步的分析和讨论。

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广东现货市场的市场盈余分析-日前出清结算机制的影响

(来源:微信公众号“走进电力市场”作者:荆朝霞 骆子雅)

【内容提要】

【现货市场前计划发用电代理商收支是平衡的】电力市场中,电网公司同时扮演了计划发电、计划用电的代理商的角色。目前的现货市场规则中,未写关于计划发用电的详细的结算规则。这是由于,在现货市场前,代理商对发电按上网电价结算、对用户按目录电价结算,差价正好是政府核定的输配电费(这里不考虑计划发电平均上网电价的变化以及非市场用户平均目录电价的变化),代理商是收支平衡的,没有盈利,也没有亏算。结算系统中可以不考虑。

【现货市场下,阻塞时平衡的(发电,用户)对的总收支也不一定平衡】但是,现货市场环境下情况发生了变化。现货市场是全电量出清,每个节点的所有发电和所有用户都应该按照所在节点的电价结算。对一个(发电,用户)的组合来说,即使“发电功率=用电功率”,如果发电和用户不在同一个节点,按现货市场结算规则其总收支是不平衡的:如果发电在低价节点,用户在高价节点,则总收支为负;反之,如果发电在高价节点,用户在低价节点,则总收支为正。对整个系统来说,由于总体上电是从低价节点流向高价节点,因此总体的收支为正,这个总体的收支就是总阻塞盈余。

【双边交易在现货市场中的结算】对功率平衡的(发电,用户)对,也可以按双边交易来结算:发电和用户之间签订了双边合同,交易价自行决定,无需申报给现货市场运营机构。但是,双边交易需根据交易量及发电、用户所在节点的电价差支付阻塞费。如果双边交易的发电在低价节点,用户在高价节点,则就需要缴纳正的阻塞费。

【直接按节点电价结算和按双边交易结算的结果是一样的】以上分析了对(发电,用户)对的两种结算方法,但无论是“发电和用户都直接按所在节点电价结算”,还是“将其看为一个双边合约支付阻塞费”,与市场运营机构的总结算是一样的,都需要支付一个阻塞费。

【用户签订差价合约可以完美规避现货市场价格风险】以上分析中仅考虑了现货市场的结算。实际市场规则中,还包含了中长期差价合约的结算。目前广东电力市场中,中长期差价合约的结算点只有一个,即系统统一结算点。如果考虑用户的日前申报量=实际用电量=差价合约量,则用户可以完全规避现货市场的价格,无论现货市场价格如何变化,需要支付的总电费(对现货市场的结算以及与差价合约对手方的结算)恒定等于:差价合约价*差价合约量。

【电厂的现货市场交割点(所在节点)如果与中长期合约交割点不一致需要承担阻塞费】但对电厂来说,即使日前出清量=实时出清量=差价合约量,如果发电所在节点与全网的统一结算价不同,则总收入会受到现货市场的价格,差额就是这个交易在现货市场中应该缴纳的阻塞费。

【用到岸价、离岸价和运输费理解阻塞费】也就是说,对于签订了金融差价合约的(发电,用户),综合考虑现货市场结算和差价合约结算,用户可以完美规避风险,但发电需要承担发电所在节点与用户的结算点之间价格差异的风险。之前文章对这个问题进行过比较深入的分析,可以看为是发电承担了交易商品的运输费:差价合约的合约价是到岸价(送到用户的位置的价格,从电厂送到用户的运输成本需要电厂承担)。

【现货市场结算公式的两个部分】广东现货市场规则中对发电、用户的结算公式中,实际上都包含了两部分结算内容:1)现货市场运营机构与现货市场发电、用户的结算;2)代替市场主体或者说中长期合约代理商进行差价合约的结算。

【对计划发用电合约的理解影响应该承担阻塞费的对象】用以上方法对计划发用电进行分析,结果取决于对发用电合约的理解。政府委托代理商对计划发电、非市场用户分别签订了两份差价合约。这两份差价合约的基准价是什么?或者说合约的结算点在哪里?1)如果认为两份合约的结算点都在系统统一结算点,按以上分析,用户可以完美规避风险,无论现货市场价格如何波动,按目录电价结算即可。但对电厂来说,需要承担电厂所在节点与统一结算点之间的价差。但目前的结算规则中没有对计划发电收取这部分费用。2)如果认为对用户的结算点在系统统一结算点,而对发电的结算点在发电所在节点(广东当前的规则),则发电和用户都可以完美规避现货市场的风险,无论现货市场价格如何波动,发电按上网电价结算,用户按目录电价结算。但是,这种情况下,代理商分别与发电、用户签订的两个差价合约将不能对冲,如果发电所在节点的价格比用户结算节点的电价低,则会产生亏损。目前的市场规则中,并没有对这部分盈亏进行结算。

总体来说,就是现在的市场规则中,没有对计划发用电的阻塞费进行结算,发电、用户、代理商都未缴纳这部分费用,因此在一定情况下可能会造成市场化用户阻塞盈余的亏空。

【正文】

一、现货市场前计划发用电代理商的收支

前面的文章(走进电力市场:广东现货市场9|计划发电和非市场用户结算造成的市场盈亏,广东现货市场10|计划发电和非市场用户结算造成的市场盈亏及其分摊)中,我们分析了在计划发电、非市场用户的电力交易中电网公司所扮演的代理商的角色。代理商代理政府分别与发电、用户签订了差价合约。我们知道,差价合约可以看为一种金融衍生品,签订差价合约的市场主体,是可能产生盈亏的。差价合约有三个要素:合约量、合约价和基准价(关于差价合约的详细介绍可参考(走进电力市场:电力市场设计|电力差价合约的设计与应用))。如果①电厂的发电量与合约量相同,②电厂在现货市场的结算价与基准价相同,则差价合约对电厂起到了套期保值的作用,电厂规避了电力市场价格的风险。同样,如果①用户的发电量和合约量相同,②用户在现货市场的结算价与基准价相同,则差价合约对用户也起到了套期保值的作用,用户也规避了电力市场价格的风险。

从上面的分析看到,电厂和用户要完全规避现货市场的价格风险,前提是差价合约的结算点与其现货市场的结算点相同,或者说,中长期确定的基准价与其在现货市场的结算价相同。如果电厂和用户在同一个节点,则代理商可以将与电厂、用户的中长期合约的结算点都定在该节点,这样电厂和用户都可以完全套期保值,规避现货市场价格风险。对代理商来说,如果两个合约的数量相同,则两个合约的风险大小相同,方向相反:一个赚钱,一个就亏钱,总收支永远为零。

现货市场前,没有节点电价,整个系统中只有一个电价,所以代理商与发电、用户的两个差价合约的结算点相同,基准价相同,两个合约的风险可以对冲,发电、用户也可以实现完全的套期保值。总体上,发电商按上网电价结算,用户按目录电价结算,代理商的总盈亏为零。电力市场的结算规则中,可以不考虑这部分交易。

二、现货市场下(发电,用户)对的结算

这里分析现货市场下,一个功率平衡的[发电,用户]对的结算。假设某个机组G(所在节点为A)与某个负荷L(所在节点为B),委托某售电公司S代理统一进行现货市场的结算。假设G和L在现货市场的交割量均为Q,节点A和节点B的电价分别为Pa和Pb。

现货市场中,对这种功率平衡的(发电,用户)交易对,有两种结算方式。

1)分别对发电和用户按所在节点的电价结算。则现货市场运营机构对这个交易对的总结算为(运营机构收入为正,支出为负):

【1】总结算=发电结算+用户结算=Q(Pa-Pb)

从上面的公式看到,如果Pa≠Pb,则总结算不等于零。如果Pa>Pb,则总结算为正,如果Pa<Pb,则总结算为负。

2)对功率平衡的(发电,用户)对收取阻塞费。现货市场中,允许市场成员提交双边交易,双边交易的双方的交易价格自行决定,不需要提交给现货市场运营机构,但需要根据发电、用户所在节点的电价差缴纳阻塞费。

【2】阻塞费=交易量*节点价差=Q(Pa-Pb)

可以看到,对功率平衡的(发电,用户)对,无论对其分别按现货市场所在节点的价格结算,还是对其按节点价差收取阻塞费,市场运营机构的总收支是一样的,收支的正负取决于发电、用户两个节点的电价差。如果Pa>Pb,则总结算为正,如果Pa<Pb,则总结算为负。

也就是说,现货市场下,如果发电和用户不在一个节点,并且系统发生阻塞,则功率平衡的(发电,用户)对的总收支也不一定平衡。

三、现货市场下考虑差价合约的结算

1、现货市场下用户的结算

前面分析中得到了这样的结论:无论对发电还是用户,如果其签订了差价合约,且①现货市场的结算电量(发电量或用电量)与合约量相同,②且其在现货市场的结算价与差价合约中约定的基准价相同,则差价合约对电厂、用户可以起到套期保值的作用,完全规避电力市场价格的风险。

广东当前的现货市场规则中,用户的结算价为系统统一结算点价格。而广东电力市场中目前定义的中长期差价合约的交割点也是系统统一结算点。也就是说,广东省电力市场中的中长期差价合约的结算点与用户的现货市场结算点是相同的。

因此,现货市场环境下,用户可以通过签订差价合约完美规避现货市场价格的风险。如果用户的日前申报量=实际用电量=差价合约量,则无论现货市场价格如何变化,用户需要支付的总电费(对现货市场的结算以及与差价合约对手方的结算)恒定等于:

【3】用户支出=差价合约价*差价合约量

2、现货市场下发电的结算

按照当前的市场规则,所有中长期差价合约的交割点都在系统统一结算点。而在现货市场中,电厂是按其所在节点的电价结算。因此,即使电厂的“日前出清量=实时出清量=差价合约量”,如果发电所在节点的电价与全网的统一结算价不同,电厂的总收入会受到现货市场的价格影响,差额就是这个交易在现货市场中应该缴纳的阻塞费。

【4】电厂收入=差价合约价*差价合约量– (统一结算点电价-电厂所在节点电价)*差价合约量

也就是说,如果电厂的现货市场交割点(所在节点)与中长期合约交割点不一致,需要承担阻塞费。但阻塞费可能为正,也可能为负,取决于统一结算点电价与电厂所在节点电价之间的关系。

3、用到岸价、离岸价和运输费理解阻塞费

对于签订了金融差价合约的(发电,用户)对,综合考虑现货市场结算和差价合约结算,用户可以完美规避风险,但发电需要承担发电所在节点与用户的结算点之间价格差异的风险。之前文章(走进电力市场:广东现货市场8|改进建议2——输电权相关设计)对这个问题进行过比较深入的分析,可以看为是发电承担了交易商品的运输费:差价合约的合约价是到岸价(送到用户的位置的价格),现货市场中从电厂送到用户的运输成本需要电厂承担(现货市场中,这个运输成本可能是正的,也可能是负的,取决于发电上网点的价格与用户结算价之间的关系)。

四、现货市场下市场化发用电主体结算公式分析

1、市场化用户的结算公式

1)市场化用户总结算公式

根据《广东电力市场结算实施细则》(下面简称《结算细则》),市场用户侧的总支出结算公式为:

【5】C支出=C日前+C实时+C中长期差价+C中长期交易+C分摊+C返还

其中:C支出为市场用户的电费支出;

C日前为市场用户日前市场电能量电费;

C实时为市场用户实时市场偏差电能量电费;

C中长期差价为市场用户中长期合约差价电费;

C中长期交易为市场用户中长期合约交易环节的盈亏;

C分摊为市场用户的分摊费用;

C返还为市场用户的市场盈余等平衡资金返还费用。

2)市场化用户简化结算公式

为了简单起见,进行以下假设。1)忽略中长期合约交易环节的盈亏C中长期交易、分摊费用C分摊;2)返还费用C返还中忽略除阻塞盈余外的其他部分;3)仅考虑一个时段t;4)忽略日前电量和实时电量的偏差,即认为:日前申报量=实时用电量,系统日前负荷预测=系统实际负荷,则日前电价=实时电价。对某个市场用户i,其结算公式可以简化为

【6】C支出,Li=C日前,Li+C中长期差价,Li+C返还,Li

3)市场化用户结算公式的分拆

上述公式【6】中对市场用户的结算实际上涉及两种结算,①市场运营者向市场用户进行现货市场的结算C支出1,Li,②市场运营者帮中长期合约的对手方向市场用户进行差价合约的结算C支出2,Li。

【7】C支出,Li= C支出1,Li+ C支出2,Li

【8】C支出1,Li= C日前,Li+C返还,Li

【9】C支出2,Li= C中长期差价,Li

4)市场运营者对市场用户进行现货市场的结算

【10】C日前,Li=Q日前,LiP日前,Li

【11】C返还,Li= -C市场阻塞盈余K电量比,Li

【12】K电量比,Li=Q日前,Li/ Q日前,市场总

其中:P日前,Li为用户i在日前市场该时段的结算价;

Q日前,i为用户i在该时段的现货结算量(=日前申报量=实时用电量)。

C市场阻塞盈余为所有市场发用电结算总的阻塞盈余,为所有市场化发用电主体按所在节点价格结算得到的总的收支不平衡量;

Q日前,市场总为市场化用户在该时段的现货总用电量。

根据以上公式,可以将C支出1,Li表达为下式

【13】C支出1,Li=C日前,Li+C返还,Li

=Q日前,Li*(P日前,Li-C市场阻塞盈余/ Q日前,市场总)

上述公式是某个市场用户i的结算。如果对所有市场用户求和,可以得到:

【14】C1Σ=ΣC支出1,Li

=ΣC日前,Li+ΣC返还,Li

=ΣiQ日前,Li* P日前,Li-C市场阻塞盈余ΣQ日前,Li/ Q日前,市场总

=ΣQ日前,Li* P日前,Li-C市场阻塞盈余

5)市场运营者帮差价合约对手方向市场用户进行差价合约的结算

【15】C支出2,Li=C中长期差价

=Q净合约,Li×(P净合约,Li-P基准,LCi)

其中:Q净合约,Li为用户i在该时段的中长期净合约电量;

P净合约,Li为用户i在该时段中长期合约综合价格;

P基准,LCj为该差价合约的结算基准价。

6)市场运营者对市场用户的总结算

C支出,Li= C支出1,Li+ C支出2,Li

=Q日前,LiP日前,Li+C返还,Li+Q净合约,Li(P净合约,Li-P基准,Li)

如果满足以下条件:①用户的差价合约量与实际用电量完全相同,即P日前,Li=P净合约,Li,②则有差价合约的结算基准价与现货市场的结算价相同,即P日前,LCi=P基准,Li,则可以得到

C支出,Li=Q净合约,LiP净合约,Li+C返还,Li

可以看到,如果不考虑返还的部分(阻塞盈余分摊),用户在签订了差价合约且合约基准价与现货市场结算价相同的情况下,如果合约量与用电量相同,就可以完全规避现货市场的价格风险。

2、市场化发电的结算公式

1)完整的市场化发电结算公式

根据《结算细则》,市场化发电机组B类机组总收入的结算如下:

【16】R=R日前+R实时+R中长期差价+R中长期交易+R补偿+R考核

其中:R为B类机组电费收入;

R日前为机组日前市场电能量电费收入;

R实时为机组实时市场偏差电量电费收入;

R中长期差价为机组中长期合约差价电费收入,含基数合约差价电费收入;

R中长期交易为机组中长期合约交易环节的盈亏,含基数交易盈亏;

R补偿为机组启动、空载等补偿费用;

R考核为机组热电联产等考核费用。

2)简化的市场化发电结算公式

同样,为了简单起见,进行以下简化。1)忽略中长期合约交易环节的盈亏R中长期交易、补偿费用R补偿;以及考核费用R考核。3)仅考虑一个时段t;4)忽略日前电量和实时电量的偏差,即认为:日前出清量=实时出清量,系统日前负荷预测=系统实际负荷,则日前电价=实时电价。对某个B类机组j,其结算公式可以简化为

【17】R收入,Gj=R日前,Gi+R中长期差价,Gj

上述公式中对B类机组的结算实际上涉及两种结算,①市场运营者向B类机组进行现货市场的结算,②市场运营者帮中长期合约的对手方向B类机组进行差价合约的结算。

【18】R收入,Gj=R收入1,Gj+R收入2,Gj

【19】R收入1,Gj=R日前,Gj

【20】R收入2,Gj=R中长期差价,Gj

3)市场运营者对市场发电进行现货市场的结算

【21】R日前,Gj=Q日前,Gj*P日前,Gj

其中:P日前,Gj为机组在日前市场该时段的结算价,按当前广东规则是机组所在节点,比如节点n的电价P日前,n);

Q日前,Gj为机组j在该时段的现货结算量(=日前出清量=实时出清量)。

上述公式是某个B类机组j的市场化发电的结算。如果对所有B类机组求和,可以得到:

【22】R1Σ=ΣjR日前,Gj=ΣjQ日前,Gj*P日前,Gj

4)市场运营者帮差价合约对手方向市场发电进行差价合约的结算

【23】R收入2,Gj=R中长期差价=Q净合约,Gj×(P净合约,Gj-P基准,Gj)

其中:Q净合约,Gj为机组j在该时段的中长期净合约电量;

P净合约,Gj为机组j在该时段中长期合约综合价格(如果只有一份中长期合约,就是该份合约中约定的合约价);

P基准,Gj为该差价合约的结算基准价。

5)市场运营者对市场发电的总结算

【24】R收入,Gj=R收入1,Gj+R收入2,Gj

=Q日前,Gj*P日前,Gj+Q净合约,Gj×(P净合约,Gj-P基准,Gj)

如果满足以下条件:①机组的差价合约量与实际发电量完全相同,即Q日前,Gj=Q净合约,Gj,②差价合约的结算基准价与现货市场的结算价相同,即P日前,Gj=P基准,Gj,则可以得到

【25】R收入,Gj=Q净合约,Gj×P净合约,Gj

可以看到,发电通过差价合约实现了对现货价格风险的完全的规避,收入完全决定于合约价格,不受现货市场价格的影响。

3、市场化发用电的总结算

这里分析将市场化的发电、用电看为一个总体下的结算公式。

1)市场运营者向市场所有发用电主体进行现货市场的结算

根据前面的公式,可以得到市场运营者对所有市场化发用电的现货总结算为

【26】N1Σ=C1Σ-R1Σ

=ΣQ日前,Li* P日前,Li-C市场阻塞盈余-ΣjQ日前,Gj*P日前,Gj

=ΣQ日前,Li* P日前,Li-ΣjQ日前,Gj*P日前,Gj-C市场阻塞盈余

从阻塞盈余的定义可以知道,上面的公式前两项之和即为“市场阻塞盈余”的计算公式。因此总收支为零。即

【27】N1Σ=0

注意,这里的“市场阻塞盈余”并不是常规节点定价理论中定义的总阻塞盈余,而是所有市场化发用电主体总的结算的盈余。常规节点电价理论中的总阻塞盈余是全系统的市场盈余,是通过对所有节点的发电、负荷按所在节点电价结算得到的。这里的盈余只是对市场化发用电主体(市场化用户,以及B类机组扣除基数电量后的的市场化电量)结算得到的,因此在一些情况下可能为负。后面我们再用具体的算例进一步分析。

2)市场运营者向市场发用电进行差价合约的结算

根据前面的公式,可以得到市场运营者对所有市场化发用电的市场化差价合约总结算为

【28】N2Σ=C2Σ-R2Σ

=ΣiQ净合约,Li×(P净合约,Li-P日前,Li)-ΣjQ净合约,Gj×(P净合约,Gj-P日前,Gj)

i∈L, j∈G

市场化差价合约为市场主体自由签订的,每份合约中,用户的合约量与发电的合约量相同,合约价相同,因此可以得到:

【29】ΣiQ净合约,Li=ΣjQ净合约,Gj

【30】ΣiQ净合约,Li×P净合约,Li=ΣjQ净合约,Gj×P净合约,Gj

带入公式【28】,可以得到:

【31】N2Σ=C2Σ-R2Σ=-ΣiQ净合约,LiP日前,Li+ΣjQ净合约,GjP日前,Gj

在目前广东的电力市场规则中,所有差价合约的结算点都为系统统一结算点,也就是说所有差价合约的基准价都是系统统一结算点价格P日前,av,上式可以进一步简化为

【32】N2Σ=C2Σ-R2Σ=P日前,av(ΣjQ净合约,Gj-ΣiQ净合约,Li)

考虑到【29】ΣjQ净合约,Gj=ΣiQ净合约,Li,因此可以得到:

【33】N2Σ=0

也就是说,差价合约结算中,收支也是平衡的,总收支为零。但注意的是,这是在所有发电、所有用户的差价合约的合约结算点相同,或者说基准价相同的情况下得到的。

五、现货市场下计划发用电主体结算公式分析

1、概述

广东的现货市场是全电量出清的市场,各个节点的电价是根据全系统的功率平衡计算出来的。因此,对未进入市场的发用电主体,即计划发用电主体,包括B类机组的市场化发电和非市场用户,也应该用类似市场化发用电主体的方法进行结算。不同的是,计划发、用电主体分别与政府或计划发用电的代理机构(当前为电网公司)按照政府核定的上网电价、目录电价签订了计划电的合约。

可以将计划电合约看为一类特殊的差价合约。具有包括两种:①发电与政府签订的合约,②政府与用户签订的合约。两种合约中,都有一方是政府。

2、市场运营机构对计划发用电主体的现货市场结算

由于现货市场是全电量出清,因此现货市场下所有的发电、用电主体都需要按照现货市场的规则结算。对单个发电、用户主体来说,其结算公式与市场化主体的公式是一样的。这里给出所有计划发用电主体的现货市场总结算。

在市场化用户的结算公式中,有阻塞盈余分摊一项。即把市场化发用电结算中产生的阻塞盈余按邮票法分给所有市场主体。

【问题】分析对计划发用电主体的结算时,首先要回答一个问题:是否应将计划发用电现货市场结算中的阻塞盈余分配计划发用电主体?分给发电还是分给用户?或者分给市场运营机构?

由于这个问题尚未确定,下面的公式中先不考虑阻塞盈余的分配。仅考虑现货市场本身按节点电价结算的部分。

根据前面的公式,可以得到不考虑阻塞盈余分配情况下,市场运营者对所有计划发用电主体的现货总结算为

【34】N1ΣP’=C1ΣP’-R1ΣP

=ΣkQ日前,PLkP日前,PLk-ΣhQ日前,PGh*P日前,PGh

从【34】看到,该结果即为所有计划发用电主体按现货节点电价结算计算得到的总阻塞盈余。

2、政府的合约结算

1)政府与用户签订的合约

政府与非市场用户签订的合约中,合约价为目录电价,合约量为用户的实际用电量。因此,非市场用户(用下标PL表示)k的政府授权差价合约结算为

【35】C支出2,PLk=C中长期差价

=Q净合约,PLk×(P净合约,PLk-P日前,PLk)

=Q用电量,PLk×(P目录,PLk-P日前,PLk)

其中:Q用电量,PLk为用户k在该时段的用电量;

P目录,PLk为用户k的目录电价;

P日前,PLk为该政府授权合约的结算基准价,后面再具体讨论其取值。

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