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深度文章 | 南方(以广东起步)电力现货市场运行分析

北极星售电网  来源:电力系统自动化    2021/3/29 8:47:43  我要投稿  

北极星售电网讯:摘要

随着中国电力改革不断深入和推进,南方(以广东起步)电力现货市场在2019年开展了3次结算试运行,积累了大量运行数据,亟须建立试运行分析体系,深入挖掘现货市场运行规律。基于产业组织理论的市场分析模型,从市场结构、市场行为、市场绩效角度构建适合“计划+市场”的运行分析体系,从市场集中度、边界条件变化、市场主体报价策略调整、边际机组分布、市场价格等方面展开深入分析,总结出试运行具有市场结构总体上呈现低寡占特征、市场机组整体上依据成本来报价、市场价格基本能够体现供需变化等特点。最后,提出加强市场力监管、完善电源侧成本补贴机制、有序合理放开现货与中长期合同比例等建议。

(来源:电力系统自动化 作者:陈中飞 于鹏白 杨张轩 赵越 张兰)

0 引言

2015年3月,国务院正式发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见(中发〔2015〕9号)》,全面启动新一轮电力体制改革,要求体制机制设计要遵循电力商品的实时性、无形性、供求波动性和同质化等技术经济规律,使市场在资源配置中起决定性作用。通过建设电力现货市场,能够形成具有时空特性的更精细电价,充分还原电力的商品属性,发现电力的真实成本,促进可再生能源消纳和发用电计划进一步放开,有力推动电力市场化交易机制的真正建立和不断完善。

随着市场化和中国电力改革的不断深入和推进,南方(以广东起步)作为中国首个电力现货市场试点于2018年8月31日投入模拟试运行,并于2019年5月、6月分别开展了2次按日结算试运行,同年10月完成了“中长期+现货”完整市场体系的按周结算试运行。为了能够及时准确掌握现货市场运行动态,检验市场规则设计和技术支持系统的有效性,发现和消除存在的风险和问题,提升市场运行效益和市场运营水平,必须从不同维度全面挖掘电力现货市场的运行数据,深入分析总结市场主体行为、市场出清结果和市场运行效益等方面的规律特点。

从20世纪90年代起,美国开始电力市场化改革,逐步建立了一些较为成熟的电力现货市场,如PJM、CAISO等,并且在市场运行分析评价方面积累了一些成功有效的经验,能够为中国电力市场建设提供参考。其分析评价的理论基础主要是产业组织理论中的结构-行为-绩效(structure-conduct-performance,SCP)模型,主要从市场结构、市场行为和市场绩效等方面展开分析,并形成一套成熟的数据指标,通过多个维度进行数据统计,对市场竞争状态和运行效果进行评价。国内在这方面的理论研究主要集中在市场机制设计、市场监管和市场力缓解以及市场分析指标体系建立等方面,也有对市场模拟运行的案例分析、市场仿真模拟和潜在市场操纵行为等研究,但是缺少对适应中国特色现货市场的系统性分析框架进行深入研究,也缺少对模拟试运行和结算试运行特点的分析。因此,建立合理、科学的“计划+市场”市场模式的系统性分析体系,对现货市场试运行情况进行详细分析总结必不可少。

本文基于产业组织理论的市场分析模型,从市场结构、市场行为、市场绩效角度构建适合“计划+市场”的运行分析体系,主要侧重于对中国现货市场试点的(模拟和结算)试运行情况的分析总结,总结提炼出一些针对性强、可用性高的分析指标,并且深入挖掘南方(以广东起步)电力现货市场的试运行数据,揭示现货市场在试运行阶段表现出的一些运行特点,为中国电力现货市场建设提供参考。

1 电力现货市场试运行分析体系

1.1 产业组织理论分析模型

产业组织理论常用的市场分析模型是SCP模型,主要是通过观察一个产业市场在市场结构、市场行为、市场绩效等方面的长期变化情况,评估分析市场设计是否合理、有效。具体做法是,首先建立需观察的指标体系,然后观察这些指标的长期变化趋势,最后根据趋势的方向和幅度判断市场机制设计是否有效合理。其中,市场结构是指一个行业内部买方和卖方的数量及其规模分布、产品差别的程度和新企业进入该行业的难易程度的综合状态;市场行为是指企业为了赢得更大的利润和市场占有率,在充分考虑市场的供求条件和其他企业关系的基础上,所采取战略性的行为;市场绩效是指企业在一定市场结构下,通过一定的市场行为所产生的价格、质量、成本、利润、产品质量和品种以及在技术进步等方面的最终经济成果。

基于SCP模型以及广东的实际情况,建立适用于“计划+市场”模式的南方(以广东起步)电力现货市场运行分析体系。市场结构方面,不考虑产品差别和进入壁垒,主要考察市场机组装机容量的集中程度、市场边界和关键供应商等情况。市场行为方面,不直接考虑发电企业的兼并重组和生产技术提升方面的行为,主要考察发电机组在现货市场上的报价行为。市场绩效方面,主要考察市场成本与价格、电量燃料分布、资源优化配置、阻塞成本等情况。

1.2 市场结构分析

1.2.1 市场机组装机容量集中度

市场机组装机容量集中度表示现货市场出清以前各发电集团拥有可发电容量的集中情况,可用通用的指标之一HHI(Herfindahl-Hirschman index)来描述,具体如式(1)所示。

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1.4 市场绩效分析

1.4.1 市场出清价格分析

市场出清价格是市场最关键的信号之一,主要可观察整体价格水平和日前实时电价收敛性。

1)整体价格水平。主要是统计负荷侧加权平均电价的整体水平(一天的算术平均值),并且观察电价是否反映出供需关系和机组报价的变化趋势。市场供给(可定价容量)整体稳定,市场价格主要受市场需求(竞价空间)的影响,主要观察需求越高,价格越高,反之一样。

2)日前实时电价收敛性。主要是统计日前市场和实时市场平均电价之差的标准差,具体如式(9)所示。

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3)在试运行期间,对比现货市场出清和现行价差中长期模式的资源配置效果。通过现货市场优化出清,能够在满足安全运行要求情况下使得总发电成本最小(总社会福利最大)。对于广东,燃气机组的发电成本比燃煤机组高,通过统计现货市场出清结果与当前未开展现货的月度价差模式中燃气机组发电量的减少,可以大致验证未来现货市场运行后是否具有更优的资源优化配置作用。

为了简化计算,忽略日前出清电量和实际电量的偏差,只基于全年实际燃煤和燃气总发电量(仅考虑日前和实际的占比之差),以标杆燃煤和燃气机组的标杆电价之差作为单价,测算市场出清效益,如式(11)所示。

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1.4.3 边际机组分析

边际机组对于掌握市场动态具有重要意义,主要是分析边际机组对节点价格的影响,主要体现在电价的燃料组成、燃气机组确定燃煤机组的电价,还有勒纳指数(也称为价格加成指数)的计算。目前确定边际机组的方法主要有2种:一种是摄动法,在已确定的出清机组出力计划基础上,依次对每个节点增加单位负荷并再次出清,重新出清后机组出力有变化的机组即为边际机组,这种方法计算准确,但缺点是计算量较大;另一种是边界条件识别法,通过总结边际机组出现在不同的边界条件、各类约束、出清结果上的共同特点,形成一定的判断逻辑,从而筛选出边际机组,这种方法计算量相对较少,但是缺点是逻辑复杂,甚至可能由于判断逻辑不够完善会漏掉一些情况。

本文主要采用边界条件识别法,并且做一些简化,即将边界机组自身节点电价等于其自身出力对于报价段的特点作为判断筛选的逻辑。这种方法计算量少、易于实现,不过筛选出来的边际机组一般是多于或等于摄动法,主要是不对同节点同报价的边际机组进行进一步筛选排除,但是不影响使用。主要从以下4个方面分析边际机组。

1)价格的燃料组成。通过计算不同燃料类型边际机组对节点电价的贡献度,从而得到在整体电价水平中的燃煤和燃气构成,具体计算过程如式(12)至式(14)所示。

1.4.4 电网阻塞成本分析

分析电网阻塞成本的变化,主要是观察是否有电网安全约束条件下市场出清的总发电成本变化,在无电网安全约束条件下市场出清总成本的降低值则认为是电网阻塞成本,统计其阻塞成本值和占出清成本的比例。

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