电力现货市场选择集中式还是分散式？

一、从处理电网阻塞的角度分析

区别集中式与分散式的一个重要方面是网络阻塞是在日前市场考虑还是实时市场处理。

（来源：微信公众号“电力市场随感” 作者：周鹏）

集中式市场适用于电力交易的经济性与电网安全性耦合比较强的情况。集中式市场是在日前电能量市场出清的同时考虑完全的电网约束，尽量保障日前能量市场出清结果与实时市场接近，日前市场的出清结果、电价同时反映了电能量市场的供需情况和网络阻塞情况，即集中式市场的阻塞问题在日前按节点电价出清过程中已经自然解决，这就是所谓的“事前阻塞管理”。比较适用于网络卡口比较严重，供需较为紧张的情况，因为此时电力交易的经济性与网络安全性深度捆绑，矛盾突出。

相对地，分散式市场适用于电力交易经济性与电网安全性相对解耦的情况。分散式日前出清不考虑电网约束，而是在实时市场上设计某种结算机制对上调、下调机组进行补偿，所有费用（包括输电费用）最后按照边际成本法或平均成本法分摊给所有用户，即所谓的“事后阻塞管理”。适用于电力网络比较强壮，电力供应比较充足，网络卡口不严重的情况，因为此时市场交易的经济性和网络运行的安全性可以相对解耦。

二、从交易出清的物理模型角度分析

集中式和分散式的第二个区别在于优化出清的物理模型，这一点与第一点是高度结合的。

集中式市场典型代表是美国PJM市场，美国的电力网络基本是私人所有，建成年代较早，网络阻塞相对严重。日前市场出清和实时市场出清均采用相同的物理模型，用安全约束机组组合（SCUC）和安全约束经济调度（SCED）算法进行优化出清。日前和实时市场采用相同出清模型可以尽量减少实时出清结果与日前出清结果的差别，减少实时运行的安全风险，减少实时运行时上下调工作量；也就是说，由于日前市场采用了和实时市场一样的出清模型，引起日前和实时市场出清差别和价格不同的因素就只有负荷预测的误差、机组和网络的突发性故障等，而电网约束、机组约束等因素不会造成两者的差别。

相对地，分散式市场在日前出清模型中不考虑电力网络模型，采用无约束出清方式，尽量保证电力商品的流动性。由于日前无约束出清没有考虑网络约束、机组技术约束等，再加上负荷预测误差、临时故障等等因素，与约束出清价格差距会比较大。如果网络状况比较差，实时市场中机组上下调情况就会大量出现，实时运行的安全风险会加大，平衡资源供应不足时还可能出现上下调无法出清的情况。

三、从中长期交易与现货交易衔接的角度分析

集中式和分散式的第三个区别在于中长期交易电量与现货市场的衔接方式，即采用物理交割还是财务交割。

集中式市场倾向于将中长期电量分解后进行财务交割。如前所述，集中式市场往往适合于供需形式偏紧，网络阻塞比较严重，调峰资源不充分的情况。如果要求中长期合约必须物理执行，相当于把发用电曲线固定了，对现货空间形成挤压，一旦出现机组故障、电网故障、新能源大发、紧急外送（受）电协调等不可预测的情况，调度机构在实时出清时调度空间会比较小，威胁电网安全，如果遇到突发情况再紧急下调或上调机组出力，会造成2种不好的结果，一是安全隐患大，调度压力大（短时间处理大量不平衡问题），二是平衡成本可能比较大。

相对地，分散式市场倾向于中长期电力分解后物理执行。因为分散式市场（如英国市场）电力供给较为充足，调节能力强，电网阻塞程度轻，物理执行以后仍然有充分的调度空间。

四、从处理机组技术约束的角度分析

集中式和分散式的第四个区别可以从发电机组的技术约束处理方式理解。发电机组约束包括：最大最小出力约束、爬坡速度约束、启动时间约束等等。另一方面，火电机组启动成本、空载成本比较高，发电边际成本也不是单调上升的，即发电机组供给曲线不是单调的、不是线性的，不符合经典经济学中对供给曲线单调递增的假设。但是电力市场在进行优化时必须假设发电机组整体的供给曲线的随价格升高出力增加，这样才能保证出清结果的唯一性。

集中式市场中，火电机组需要申报包括最大最小出力、启停时间、爬坡速率、启停成本、空载成本、边际成本等，安全约束机组组合（SCUC）和安全约束经济调度（SCED）算法会统一考虑这些约束，进行集中计算优化，进而产生满足所有约束的调度方案。也就说，这些约束是由软件完成的，不需要交易员进行人为决策。

相对地，分散式市场中火电机组这些约束和成本特性需要由各市场成员自己考虑，报价时不仅要考虑边际成本，同时要考虑启停和空载成本，也就是说要将非线性的成本曲线线性化，从而申报符合要求的单调递增的报价曲线；同时，报价的时候还要考虑爬坡速率等技术约束，如果爬坡速率较低，就不能在连续的时间段报价差异太大。也就是说，机组的技术约束需要电厂人为考虑到报价当中，确保每个时段能够按照自身申报的量价顺利出清并获得收益，对市场主体要求很高。

五、从市场主体成熟度及行使市场力的角度分析

集中式和分散式的第五个区别是对市场主体成熟度要求不同，市场主体行使市场力空间也有差别。

如上所述，集中式市场中，机组技术约束由算法统一处理，分散式市场需要市场主体自己考虑机组技术约束，即从对市场主体成熟度的角度来讲，分散式市场相对集中式市场来说要求相对高很多。

从行使市场力的空间角度看，分散式市场相对集中式市场来说，市场主体行使市场力空间更大。分散式市场中，由于日前定价模型和实时调度模型不一致，导致日前市场出清价格不能准确反映实际的成本，这种情况下市场主体就有了更大的套利的机会。而集中式市场中，如美国PJM市场日前、实时市场出清模型完全一致，日前电价和实时电价差别小，套利空间相对小，限制了市场成员的市场力。另外，分散式市场中，如果某个市场主体对市场运行理解更加透彻、对各市场主体更加了解、对市场信息掌握更加丰富，可能在市场中占有优势，容易行使市场力。

参考文献：1.《中国电力市场建设丛书：美国电力市场》；2.集中模式和分散模式的选择 荆朝霞；3.英国电力市场平衡机制荆朝霞；4.夏清：我国电力现货市场建设需重点关注6大问题。