美国电力市场丨加州电力现货市场中节点类型及应用

【摘要】

现货市场与中长期市场（现货市场前以月度电量为标的物的市场）最大的区别是将产生分时、分位置的价格信号，市场出清中需要发电机组和负荷的位置信息。现货市场中，发电机组一般直接按节点报价、按节点电价结算。但对用户侧，由于技术、政策等原因，一般并不强令全部用户按照节点报价和结算。我国现货市场试点建设方案中，多个省份的规则规定用户侧报价不区分节点，日前市场根据系统的负荷预测出清。这造成了市场设计方面的一些问题。本文对美国加州电力市场节点的分类进行介绍，以对我国电力市场建设提供借鉴。

（来源：微信公众号“走进电力市场”ID：PowerMarket 作者：陆展辉 荆朝霞）

一、概述

现货市场与中长期市场（现货市场前以月度电量为标的物的市场）最大的区别是将产生分时、分位置的价格信号，因此市场出清中需要供给侧发电机组和需求侧负荷的位置信息。现货市场出清中，供给侧信息一般由发电报价形成，而用户侧信息则有两类不同的处理方式：由用户报价形成、由负荷预测形成。

我国部分地区的现货市场方案中，采取用户侧“报量不报价”的方式，日前市场的出清基于发电侧的报价和系统的负荷预测。发电报价和负荷预测都按节点进行，因此就可以进行基于节点的市场出清，并计算得到节点电价。将所有节点的电价按各节点负荷进行加权，就可得到全省统一结算点的价格。

日前市场出清之所以用系统的负荷预测而不是用户的报价，主要考虑以下因素：1）售电公司一般同时代理位于不同节点的多个用户，按节点进行报价将增加其报价难度，市场初期难以实现。2）计量方面，目前很多地区的技术水平不支持自动辨别用户所接入节点的能力，即无法实现在线的负荷-出清节点关联关系的辨别。

但这种日前市场基于负荷预测而不是负荷侧报价出清的方式对市场设计会造成一些不利的影响。我们在（走进电力市场：广东现货市场3｜交易机制）中我们对这个问题进行了初步的讨论。

如何解决这个问题？在当前的技术、市场条件下能否、如何进行基于用户申报的日前市场出清？

要解决如上的问题，现货市场中对出清节点的定义非常重要。国外的现货市场出清模型中的节点（称为“出清节点”）并不都是实际的物理节点，还定义了很多种虚拟的节点，如负荷区、Hub等。本文对美国加州电力现货市场中各种节点的定义进行介绍，以对我国电力市场建设提供借鉴。

二、加州日前现货市场中的节点类型

本文对加州现货市场出清中采用的全网络模型（Full Network Model，FNM）中各类节点进行介绍。加州电力市场的一些整体情况的简要介绍见文章（走进电力市场：美国电力市场|加州市场发电报价及结算机制）。

【网络节点】（network connectivity Nodes、CNode）：表示网络的连接点，用于定义网络的物理拓扑连接，是CAISO网络模型中最基础的节点类型。一个网络节点只能连接一个发电机或者负荷。

【定价节点】（Pricing Node,PNode）：单个的网络节点（CNode）或网络节点的子集，用于计算边际电价（LocationalMarginal Price，LMP）并用于财务结算。定价节点中的网络节点一般有计量装置连接。

【聚合定价节点】（Aggregated Pricing Node，APN）：定价节点的聚合，具体可以是负荷聚合点（LoadAggregation Point），交易枢纽（Trading Hub），发电聚合节点（Aggregated Generation Scheduling Point），或者CAISO定义的任何类型的定价节点的组合。

【负荷聚合节点】（Load Aggregation Point，LAP）：定价节点的子集，用来进行负荷侧的报价和结算，也称为负荷区。

【交易枢纽】(Trading Hub,简称Hub)：若干定价节点的聚合，比如EZGTH（Existing Zone Generation Trading Hub）,是由CAISO计算和维护并在其网站发布的、用于结算和交易的一种交易Hub。市场主体也可以根据需要定义Hub。

【负荷分布因子】（Load Distribution Factor，LDF）：反映LAP内的每个定价节点的相对数量的一个参数。LAP内所有定价节点的LDF之和为1。

【发电分布因子】（Generation Distribution Factor，GDF）：反映若干发电资源在组合的发电报价中的比例的参数。

三、加州日前现货市场中的负荷与发电模型

1、负荷模型

在加州，每个交易协调机构（Scheduling Coordinators，SC）可以代理多个负荷节点的交易/调度，同一个负荷节点也可以被多个SC代理。如果同一个负荷节点由不同的SC进行代理，则同一节点下不同SC代理的负荷需要拥有不同的计量装置。

①负荷汇总于“负荷区”（LAP）中。如前所述，负荷区是位于CAISO平衡区域内的一组节点的聚合，由CAISO指定，目的是为了简化投标和结算。负荷区有自定义负荷区与默认负荷区两种类型。

②每个负荷区内所有节点的负荷分布因子LDF总和等于1，并可以根据实际的负荷分布进行调整。SC可以按小时ISO提交LDF。

③SC可以按负荷区而非节点提交报价。CAISO根据LDF将其分解到各个节点。如果SC在CAISO中注册为可以按节点层级调度，CA可以自主选择基于节点还是负荷区进行负荷调度。

图1是CAISO根据电网公司（Participating Transmission Owners，PTO)情况划分的三个默认负荷区域：NP15，ZP26，SP15。

图1 加州默认负荷区域

2、发电资源模型

同一台发电机只能由唯一的SC进行调度安排，一个SC可以对多台发电机进行调度安排。

①CAISO允许多台发电机提交聚合的发电投标，投标会被视作单一发电机报价。聚合发电机的调度方案会根据发电机分布因子GDF分配到单台机组中。发电聚合投标一般用于享用相同资源的发电机组（如同一流域的水电），以防出现不协调的调度。

图2 发电资源聚合模型

②代表聚合发电资源的SC可以提交其资源的GDFs作为投标的一部分，以代表其在聚合资源内各发电单元出力的预期比例。CAISO为每个聚合的发电资源生成一个默认的GDFs集，该集基于最大容量或历史发电量等数量，如果SC没有将GDFs作为其投标的一部分提交，则使用默认的GDFs集。

四、总结

加州电力市场中，市场主体有不同的参与市场的方式，可以按真实的物理节点（CNode）报价和结算，也可以按各种虚拟的节点（区域）（A）报价和结算，包括CAISO定义的一些标准区域，以及市场主体自定义的节点或区域。

对于由多个真实的节点聚合成的虚拟节点（或区域）(APN)，需要定义其内部各个节点的分布因子，CAISO在进行出清、结算、调度时按相应的分布因子执行。聚合的发电、负荷资源通过申报聚合的资源报价以及相应的分布因子参与市场交易，整合了节点电价与区域报价的申报方式，一定程度上能够保证资源申报的灵活性与准确性。

加州电力市场中，日前IFM（Integrated ForwardMarket）市场本质上是一种金融市场，在市场中进行申报的不仅仅有物理的发电、负荷，还可以是虚拟投标，市场模型中节点不仅仅包括真实的物理节点，还包括各种虚拟的聚合节点。

我国的现货市场试点中，尚没有虚拟投标，也没有聚合节点的概念，日前市场的出清流程、方式也与国外有较大的差异。未来可以借鉴国外电力市场的经验，引入聚合节点的相关概念，以在不增加用户报价难度的情况下实现日前市场按照用户的申报出清、结算，解决当前电力市场设计中的一些问题。