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深度丨“电力市场设计学”的基本概念及方法论(2)

北极星售电网  来源:电力大数据论坛  作者:陈皓勇 陈玮等  2018/7/11 16:17:56  我要投稿  

2电力市场设计的主要内容

作为一个微观经济系统,电力市场的各个组成部分环环相扣,市场设计属于复杂的系统工程。电力市场设计的目标包括:

1)效率目标:电力市场效率根据时间尺度可分为长期效率和短期效率。长期效率主要表现在电力系统投资、规划的有效性。短期效率主要表现在电力系统运行的有效性。市场机制设计应能引导出整体社会福利最大的投资与运行决策;

图3电力市场体系示意图

2)公平目标:效率与公平自始自终是我国经济体制改革的两大主题,市场机制设计应实现社会福利在生产者与消费者之间、生产者内部、消费者内部以及不同地理、行政区域间的公平分配;

3)安全目标:由于电力供应影响面广并涉及国家安全,电力系统发用必需实时平衡,暂态过程极为短暂,保证电力系统安全可靠运行与良好的电能质量始终是第一要求,也是市场设计的刚性约束;

4)环保目标:构建清洁低碳、安全高效的能源体系是生态文明建设的要求。电力市场机制设计应有助于绿色技术创新,推动绿色金融发展,壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。

电力市场设计的中心问题仍然是电力电量平衡,但在实现手段上将从传统的计划经济体制变为符合国情的市场化交易,其内容应包括总体的市场体系设计与具体的交易机制设计。电力市场体系即总体的电力市场架构,图3是一个简化的电力市场体系的基本内容,包括市场主体、交易对象、交易类型3个方面。交易机制设计的基本内容包括交易方式、交易周期等。目前我国电力市场常见的交易方式有双边协商、集中竞价和挂牌交易等。对于双边协商交易,电价和交易量是交易双方的私有信息,而对于集中竞价交易,电价和交易量一般是公开的,集中竞价是电力市场价格形成的主要机制。集中竞价的出清规则等“细枝末节”问题直接决定了电价如何形成,是关乎市场全局的重要问题。

3电力市场设计的系统工程方法论

与别的市场显著不同,电力市场是基于电力系统这个世界上规模最庞大、层次最复杂、资金和技术最密集的人造工业系统而建立的。我国拥有世界上规模最大的电力工业,在电力系统规划、设计方面积累了丰富的经验。因此电力系统规划设计所采用的系统思维和系统工程方法也可作为电力市场设计的参考。电力系统规划设计的根本目标是:在国民经济发展的宏观规划下,合理开发和利用动力资源,用尽可能少的投资和运行成本提供充足、可靠和质量合格的电能,满足国民经济发展及人民生活水平提高的需要。电力系统规划由电力负荷预测、电源规划和电网规划构成。电力系统规划设计需要系统思维和科学方法论。在规划设计过程中不仅要考虑能源资源、经济发展趋势等不确定因素,还要兼顾长期与短期、经济发达地区和欠发达地区的能源供需,还要考虑法律法规、环境保护、政治经济形势,进行全方位地分析和评价[3]

电力市场作为微观经济系统,其影响贯穿电力系统规划运行的各个环节,其规划设计的难度绝不低于电力系统工程项目,由于涉及不同市场主体的利益博弈,难度甚至更大。从系统的视角,电力系统属于物理系统,而电力市场属于社会系统(人的系统),前者的科学严谨的设计方法完全可以为后者的设计提供参考。在电力市场设计过程中,也应该遵循一定的科学程序和方法论:先分析当地的电源结构、负荷需求、电力网络结构、系统运行情况,确定初步的电力市场体系(市场主体、交易对象、交易方式等);然后设计具体的交易机制(交易周期、双边协商交易具体内容、集中竞价出清方式等);市场设计方案初步确定后,要进行测算和仿真实验分析,预判可能出现的交易结果,如可能出现不合理的结果则需要返回修改设计方案;市场设计方案最终确定后,要制订详细的交易规则,开发技术支持系统,开展市场试运行,进行实地研究,根据实际交易中出现的种种情况还可能需要进一步修改完善市场设计方案和交易规则。

4基于经典微观经济学和金融学的电力市场体系初步设计

在中国特色社会主义政治经济学的指导下确定了电力市场的价值目标后,在电力市场体系和交易机制设计的技术层面,应充分借鉴西方现代经济学的科学方法。在经典微观经济学的局部均衡理论中,供给曲线和需求曲线的交点对应的价格就是均衡价格(市场出清价格),交点对应的产量就是市场均衡产量。在市场均衡条件下,将实现社会福利(socialwelfare)最大化。经典经济学理论描述的是理想化市场的情形,是实际市场高度抽象的产物,忽略了许多重要因素,适用于市场机制的原理性分析,可以应用于电力市场体系的初步设计,判断不同市场结构下的价格变化趋势和社会福利分配情况。除现货实物交易外,国外电力市场还建立了电力金融衍生品交易市场,目前常见的电力金融衍生品主要包括电力远期合约、电力差价合约、电力期货、电力期权等。电力金融市场的设计需要采用现代金融学的方法。

图4为作者所提出的电力现货市场建立前南方区域电力市场体系建议方案。保持省区内中长期交易和跨省区中长期交易并存的局面,广州交易中心负责跨省区电力中长期交易,由各省区交易中心负责本省区的电力中长期交易。在2017年《南方区域跨区跨省月度电力交易规则(试行)》的基础上,增加年度交易品种,包括年度协议计划,年度电力直接交易以及年度发电合同转让交易;月度交易引入年度合同电量调整机制、月度双边交易。

从跨省区交易和省区内交易的组织时序上看,省间年度交易先于省内年度交易开展,省内、省间年度交易结束后开展省间年度发电合同转让交易。省内月度交易与省间月度交易的开展时间不区分先后顺序,市场主体自行分解电量,选择参与相应的市场。

从跨省区交易品种的组织时序上,年度交易依次开展年度协议计划、年度双边协商和集中交易和年度发电合同转让交易,月度交易依次开展月度协议计划交易、月度发电合同转让交易、月度富余电能直接交易,丰水期可考虑周内开展发电合同转让交易和富余电能直接交易。

图4南方区域电力市场体系建议方案示意图

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