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2016售电研讨会第六期 解析售电公司商业模式 寻找电改机遇！
北极星售电网讯:摘要
本文基于我国区域市场构建目标及国外已有经验模式，讨论地域间联通后的区域电力市场潜在优势与风险，从而进一步说明区域电力市场建设的必要性与重要性。
另外模拟欧洲各区域市场内相邻国家跨国电力交易，根据其已经成型的电力现货市场做实例模拟，特别从跨境输电权统筹分配为切入点，讨论交易与调度间的工作运转模式。
同时引入介绍未来一定规模跨地域电力实物交易而引发电网阻塞情况下交易体系设计方法,并建模讨论。
最终基于欧洲各国间的国土面积、地理及行政区位划分，比照我国区域电力市场及未来现货市场战略设计提出探讨。
区域电力市场 跨区 交易调度优化 现货及远期价格
0 区域电力市场研究背景
自《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)文下发以来，我国电力市场建设逐步推进，继广东首推电力集中竞价交易模式之后，北方京津冀三地电力市场互联构建而成的首个区域电力市场有望成为电改的更大突破。就此，京津冀区域市场的构建分别提出了交易调度机构任务明确、现货市场仿真与建设、未来能源金融市场探索建设等目标要求，并给出了具体进度计划;南方最新的区域跨区跨省月度电力交易规则也进入了征求意见阶段，就跨区参与交易主体、跨区调度机构职能甚至发电合同交易给出了框架。
相似的，始于90年代中期的欧洲电力市场化过程中亦提出了各国间市场互联构建欧盟内部电力市场，“Internal Electricity Market” (IEM)的目标, 尽管各国基于自身改革已经成立国家内部相应电力交易中心，随市场的不断完善及欧盟整体经济利益最大化发展议题，以一国或多个国为单位的市场互联越发重要。2006年法国、比利时及荷兰实现三边市场耦合;2009年德国与北欧市场耦合;2010年中西欧电力市场耦合，主要包括法国、德国以及荷兰、比利时、卢森堡。
电力市场相互连通后，区域电力交易，跨区/跨国交易量与频率不断增加，一地/一国内的电力系统优化问题，如电站投建、扩建，电力交易，电网扩建等等将不仅仅取决于本地/本国情况，还要考虑其相邻近国家或相联通市场的相应环境，跨区/跨国交易的电网容量等问题。
1 数据实例
日晚19点，德国本国电价为-0.08欧/兆瓦时，到20点时跌至本月最低-0.9欧/兆瓦时。20点时本国总供电量约88.88吉瓦，国内总需求81.886吉瓦，加上出口总量6.99吉，总体供大于求，剩余电力0.008吉瓦，此为形成负电价的重要原因之一，尽管如此，出口电力还在一定程度上拉动了内需抬高了电价。
交易与调度在相联通的市场中，在一定程度上一定范围内(以区域为单位)可以更好的起到市场调控配置的作用。从经济性角度分析区域市场设置的积极性在于其可以刺激拉动区域内某地/某国电力市场内需，亦可以缓解某地/国家的电力紧缺压力。同时，由于两地电力供需差别等导致的电价差为交易提供了良好的环境，为电力中长期市场中金融合约的履行创造了条件。但是市场参与主体的行为策略，因市场复杂因素变幻造成的区域内市场稳定问题仍为潜在风险。从电网调度安全性上分析，区域市场一定程度上加大了其复杂性，尤其是电网与隶属市场交易中心间的关系运作。以上问题均将在下述理论及模拟中涉及。
2 理论基础
在市场互联情况下，一国或者某一市场的电价不仅是由其本身的供需决定的，也是由供求关系所连接的市场需求决定了的。具体地，当两个市场之间的传输容量匮乏(在阻塞情况下)，电价的计算变得更为复杂。欧盟指令对于跨境交易的输电权分配给出了规定，其中较为普遍的两种方法分别为Explicit Allocation和Implicit Allocation(Market Coupling)。
(一)基于Explicit Allocation Schemes的系统理论——早期德法间跨境电力交易方法
1、年度/月度物理输电权提前拍卖
跨境/区交易需求总量小于跨境/区输网容量，输网不产生额外费用;跨境/区交易需求总量大于跨境/区输网容量，输网阻塞，竞拍输电权价格由高到低排序，竞拍电量叠加直至输网最大容量并以此边际价格作为输电权成交价格。
2、提名竞拍所得输电权电量
年/月度输电权交易前分解，竞得年/月度输电权发电企业如需参与电力实物跨境交易，则需至少在交易前一天提名计划交易电量，电量不足竞拍所得发电权电量部分或日前并未提名交易电量，则根据use it or sell it原则，自动流入日前输电权市场参与拍卖，相应的输电权所有者将会以日前电力现货价格为基准获得一定经济补偿。与年/月度输电权提名不同的是，日前输电权所有者如在交易前并未提名其输电权电量，则根据use it or lose it原则自动失去其次日参与跨境输电权利，此部分输电权自动流入日内市场并不会给予原输电权所有者任何补偿。
3、各交易中心展开现货交易，集中撮合形成各国/各区电价
(二)基于Implicit Allocation Schemes的系统理论——市场耦合跨境电力交易主要参照方法
1.电网公司提供EMCC目前可用跨境容量
2.各交易中心提供EMCC本国/本地供需情况(电量与电价组合)
3.EMCC计算跨境潮流流向
4.EMCC另外进行与报价无关跨区交易匹配,根据Wohalfahrtsmaximum原理，根据各国各地报价供需，某一时刻内EMCC会对需求低电价低的地区提起额外电量需求，并且分配到电价高需求大地区，尽管此时电价高地区并没有提出此部分电力需求。此举在于拉动低需求地区内需，缓解高需求地区电力负担，在一定程度上平衡两地电价，合理配置资源
5.各交易中心根据EMCC匹配跨境交易量计算自身交易结果并公布成各自交价格
6.匹配过程中如有输网阻塞情况则电网额外收取阻塞费用。
3 算法简述
本文基于FundanmentalModel并结合上述两种理论，分别模拟计算基于ExplicitAllocation和Market Coupling下的跨境交易最优交易流量及各地/各区域内电力现货与远期价格，分析对比两种方式原理的优缺点。
最优流量计算：根据交易经济原理，电流应从电价低的地区一直输出到电价高的区域，使得价低地区电价抬升，价高地区价格下跌，直至两区电价一致时的跨区交易电量称之为最优流量J。在Market Coupling模式下，最优交易流量
推导。在Explicit Allocation模式下，最优流量 将基于发电企业在提名发电权时刻t前t-k时对其所在区域电价期望值
模型模拟了1000步电力交易数据，每步以一小时为单位。为了更直观的对比两种模式下市场的变化，另外引入了同样数据下未进行跨境/跨区交易市场电价的模拟。
4 模拟结果
图3: Spot-Spread对比：封闭市场, 基于Explicit Allocation和基于Market Coupling下交易后的市场模拟
Fig. 3 Spot-Spread Comparison: closed market, post-trading market simulation based on Explicit Allocation and Market Coupling
图3 (1)描述了隔绝市场下两地的电价差，图(2)(3)分别是跨境/跨区交易并且根据ea(Explicit Allocation)和ia(market Coupling)两种机制下的市场结果。
图3(2)显示基于ea模式分配输电权的跨境交易后两地价差区间明显较孤立市场缩紧。比较同样在第696步模拟的价差红点，两孤立市场的价差为-51.99EUR，而在ea模式下其只有-19.43EUR，减少约62%。市场耦合ia的收敛效果比ea模式更大。取模拟第411步进行比较，以便在所有三种情况下看到最大值:市场耦合模式交易后的价差几乎为零，另外两种情况价差分别为
此外，ia模式下的负价差是由于其余剩余步骤中市场2电价高于市场1，但没有足够大的输网容量保障最优跨境流量J得以实施，基于ea产生的负价差是输网容量限制的结果。故两地价差在一定时刻依然存在。
Fig. 4 Jeaand Jia of optimal cross-border flow under such mode
在上图中(1)，基于ea模式的错误电流由红色标注。它在整个模拟步骤中发生143次。在这种情况下，当前的市场1电价高于市场2。在原则上，电流总应从电价低的市场流向电价高的市场，所以市场1实际上应该导入电力，如在市场耦合下，红色部分实际图像应为从2向1出口。
此种结果产生式是由于其余剩余步骤中，具体原因要追溯到ea模式的设计方式上来，ea的跨境交易是基于输电权与电力交易分别进行基础上的，竞得发电权一经提名将必须参加次日电力实物交易，因此对发电企业事先对双方市场的把握度预测度都有较高要求。另外，ea模式的另一弊端在于错误流向还会加剧两地电价差距及供需情况不平衡的矛盾。此种极端情况发生在第231步模拟，ea模式下两市场价差比封闭的市场还要高出17,12欧。此种情况下的跨境/地交易将被视作低效的交易，不仅没有实现跨境交易的必要性，还占用了输网流量资源，同时可能对作出错误判断的发电商造成机会成本损失。
为了观察模型中的价格波动，计算市场中对数收益率的方差。如图模拟，假定输网容量分别为0吉瓦(封闭市场)，10吉瓦，15和60吉瓦。市场2的Volatility固定，将市场1的Vola逐渐提高，则上面两幅图描述的是区域市场前提下各分市场需求侧波动对各国/各分市场的影响;下面两幅图描述的是能源燃料费用对各国市场的影响。
模拟结论如下:
在封闭的市场交易环境下，市场1的整体波动对市场2不起任何影响。
区域市场前提下，市场1中需求及燃料费用的波动均会对市场2中参与主体的收益对数构成影响
市场中变量的波动与地区间电网容量有着关联性，一国/地市场会中和另一国/地市场的波动，中和程度主要视跨境电网容量而定
模型中区域市场前提下，市场对于燃料费用的敏感度高于需求波动
4 结论与意义延伸
以一定地域为范围的区域电力市场建设有着其合理性与优化整合性。特别是针对未来现货市场的建立运行，封闭市场内的电力物理交易或是基于计划电价的跨区交易仍不会更多的发现市场、优化市场。
不论是区域内的还是跨区的电力交易，地域间联通的，竞争与市场力下自发调配的电力市场是市场设计搭建中的一个重点。更细的将是是对于区域电力市场的定义划分与跨区交易间方式方法的讨论，继输配电价改革后，区域电力市场及电力交易统一边际出清将是改革的下一项重大突破。
欧洲各国间的区域市场耦合跨境交易于我国省市间的区域市场建设有着相似之处，基于它们已有的运行经验更多的引发我国区域市场建设、跨区交易的思考和讨论。
刘璇 ，女，硕士，欧洲能源交易中心交易员资格，主要研究方向：电力市场 能源交易 能源审计 能源经济/政策法规 能源交易在能源互联网构建中发展及协同。E-mail:。
何继江 ，男，博士后，清华大学能源互联网创新研究院政策研究室主任，主要研究方向：能源政策、能源互联网、低碳发展。E-mail： 。
责任编辑：
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