专业涨姿势 区域电力市场竞价交易那些事（四）

区域电力市场竞价交易模型与交易机制研究（四）

4、电价机制

电力工业作为国民经济的基础产业，关系到国家经济命脉。由于我国电力工业在国民经济的长期发展中承担着大量的宏观调控职能，各级政府和社会各个方面的关注已经远远超过了电力本身。特别是我国电力工业长期以来固化下来的以电价体系为核心的利益分配格局渗透到国民经济的各个方面，并形成了相对稳定的秩序，改革毫无疑问伴随着利益格局的调整，而利益格局的调整涉及到社会的承受能力。因此，区域电力市场价格机制的设计要有利于促进电力工业的可持续发展，有利于促进区域内各省经济的持续协调发展，有利于电力投资市场的发展，同时又要适应卖方及买方的电力市场。进行电力市场化改革不仅仅要追求短期的电价降低，更重要的是价格机制如何有利于发电企业和电网的发展。因为只有合理的价格机制才能吸引资金的融入、跟进，使电价进一步降低。

当前电价机制的弊端主要表现在：一是没有独立的输配电价，输配收益率严重偏低，发电与输配电价结构倒挂，成为电网良性循环发展的体制性制约因素；二是分类电价的比价不合理，特别是对高耗电行业的优惠电价，刺激了这些行业盲目发展；三是没有形成调峰、调频、备用、事故支援等辅助服务电价（费用）制度；四是未形成灵活的跨大区、跨省电力交换价格机制，使网间交换能力和现有发电资源的能力不能充分发挥，限制了电力资源的有效配置。

电价机制是区域电力市场中最为重要的一个环节，制定合理的电价机制不仅能促进电力市场的“公开、公正、公平”，而且能促进电网和电源的协调发展，从而推动整个电力市场的健康有序发展。世界各国能量市场的发展始终追求着以下2个目标川：鼓励双边合同提高市场流通性和依靠价格信号引导阻塞管理。在世界各国电力市场的长期发展中，理论和实践上主要有3种电价机制：节点边际电价（LMP—locationalmarginalprice）、分区边际电价（ZMP—zonemarginalprice）以及全网统一边际电价（UMP—uniformmarginalprice），这3种电价机制各有优缺点。

4.1国外区域电力市场的电价机制

在本质上，ZMP和UMP是LMP概念的延伸，因为在数学上，“分区”和“全网”都可以抽象为节点。因此ZMP，UMP和LMP的数学模型相似，只是模型的约束条件、计算的规模和计算复杂度不同。相比于UMP，LMP和ZMP能更准确地反映电网各节点、各区域电力供应的成本差异。

（1）全网统一边际电价（UMP）

UMP的定义

UMP定义为不考虑电网阻塞、按一定的规则制定的全网统一出清边际电价，所有的阻塞费用由市场成员或电力用户平均承担。

UMP的特点

早期建立的基于UMP模式的电力市场包括英格兰与威尔士市场、1997年的PJM电力市场等。虽然这些市场模式存在的时间不长，却暴露出不少

问题，其中最重要的一点就是UMP市场缺乏协调市场流通性与价格差异性之间关系的能力。在UMP模式下，无法为发电资源匾乏的地区提供合理的投资信号，无法引导输电网络合理改造（即无法精确、合理地解决阻塞问题）等。在UMP市场中，所有的阻塞费用由负荷平均承担，这将导致错误的经济信号。在电网出现阻塞的时候，电力调度交易机构根据各市场成员的报价，重新进行电力的分配，系统的交易费用（成本）会因此而偏高，这必然会降低社会效益，不利于电力市场高效、经济运行。

（2）节点边际电价（LMP）

LMP的定义

一个节点的LMP定义为在考虑网络的物理特性以及发电机组的边际成本的情况下，系统给这个节点供电的微增成本。LMP在数值上表现为节点功率平衡方程约束的对偶变量，在经济学上也可以称之为影子价格（shadowprice）。LMP反映了在某个节点上增加单位负荷的供应所增加的费用，即节点边际成本。基于LMP的市场与基于ZMP。UMP的市场最大的不同在于，电能买卖的价格都是取其相应位置上的LMP。系统某地LMP反映的是向该地供应（发出）最后1MW功率时的边际成本，一般来说，它考虑了电能的边际成本、输电阻塞成本以及边际网损成本。目前，LMP模式已经被PJM、新英格兰、新西兰等市场采用。

LMP的特点

电力市场中电能价格采用节点电价，能够反映电能在系统中不同地理位置的母线在不同时刻的价值，反映电力资源的稀缺程度，为电力生产者、消费者、投资者和管理者提供电价信号，提高电力资源使用效率，优化电力资源配置，促进电力市场稳定发展。因此，电力市场的节点电价计算方法意义重大。

LMP既反映了节点电能供应的微增成本，也反映了输电线路的阻塞成本。因此，LMP不仅可以得到计及输电阻塞的发电计划，而且求出的节点电价也为阻塞费用的分摊提供了依据，同时LMP的计算也是金融性输电权（financialtransmissionrights）市场设计的基础。LMP另一个重要特点是保证电能价格与输电价格的一致性，节点间线路的输电价格具体表现为LMP之差，节点边际电价可以体观网络约束对节点边际成本的影响，为发、用电双方提供激励信号。

LMP在实际应用中也有不足。比如LMP对系统的负荷水平和网络约束特别敏感，负荷水平的变化将导致各个节点的电价发生大的波动。此外，LMP纯粹由优化算法生成，价格的高低和变化对于市场成员不透明，可理解性和可操作性差，不易为市场成员所接受。

（3）分区边际电价（ZMP）

ZMP的定义

LMP可以很好地反映系统的阻塞情况，具体表现为：当线路发生阻塞时，线路两侧区域的LMP区别较大。大量实践表明，电网阻塞只是频繁地发生于某些区域之间，而这些区域（这里的“区域”与区域电力市场的“区域”是两个不同的概念，以下同）的内部，发生阻塞的概率很小，因此有学者提出ZMP（也可称为分区电价）来简化、替代LMP，从而使其更加符合实际工程的需要。目前，ZMP模式已被北欧、澳大利亚等电力市场所采用。

电力市场中的分区区别于电力系统网络分割中的分区，前者主要是根据电网的阻塞状况及经济特性进行的分区，而后者主要是根据网络物理参数进行分割而形成的分区。广义上而言，ZMP中的“分区”有两种定义：

1）分区是一些独立运行的区域，每个分区都有各自独立的ISO，每个分区的ISO对自己分区内的阻塞管理负责。

2）分区由系统母线的子集组成，分区内母线具有相同或类似的LMP，这样的分区也称为“阻塞分区”。根据这种定义，分区间的线路会频繁发生阻塞，而分区内部很少有阻塞现象，并且，所有的分区只有一个ISO来负责分区之间及分区内部的阻塞管理。这个概念已被美国加州电力市场采用。

分区定价机制最重要的问题之一是如何进行市场分区，最早出现、也是最常用的划分方法是根据地理位置划分。但实际运行经验表明，基于预先划分的市场价区而产生的电价信号对缓解电网阻塞的效果有限。由于输电网络的复杂性，合理的市场分区成为一个比较困难和备受争议的问题。一般认为合理的分区边界必须准确地体现电网的阻塞状况。现有的市场分区方法主要有以下2种：

1）以阻塞线路为基础的市场分区界定方法，该方法规定分区边界必须由阻塞线路组成，新的分区边界的建立也要以新的阻塞线路为基础；

2）以节点电价为基础的市场分区界定方法，即同一分区内的节点电价基本接近，不同分区的节点电价差别较大。该方法是一种比较合理的分区方法，比较容易在辐射型电网中实现。但对于复杂的电网结构，由于分区边界处的节点电价差别不大，分区边界的合理划分比较困难。以各节点阻塞成本与全系统最大阻塞成本的偏差情况进行市场分区定价，在本质上是该种观点分区定价思想的一种具体实现。

ZMP的特点

ZMP的含义是：将系统分成几个不同的区，当分区内无阻塞现象时，同一分区内的节点具有相同的分区边际电价。

ZMP的基本思路是：在系统无约束出力计划的基础上，根据潮流分布和阻塞状况，利用某种分区的规则确定系统的分区；然后根据分区结果以及分区边界的线路约束，利用分区定价模型确定各分区电价以及各机组的出力及电力用户负荷。ZMP机制不仅是一种区域电价机制，而且是一种阻塞管理机制。ZMP机制有2个特点：体现电源和负荷的区域性分布，能够引导电源和负荷的合理选址；考虑了阻塞只是频繁发生于分区之间的特点，因此阻塞管理较易实现。

（4）LMP与ZMP的比较

1）LMP和ZMP都反映了电价的经济信号，可以指导市场成员参与市场竞争，指导设备的规划建设。在程度上，LMP实现了电能价格和电能在电网中输送价格的结合，比较准确、真实，具体地反映了电价的经济信号，而ZMP模式则大体上反映了这一信号。

2）在LMP机制下，不同的价格可以解释但却不易被市场成员理解和接受，透明性也欠缺，在出现拥塞需要修改计划时，会具体到1家或少数几家市场成员，易使他们对公平性产生怀疑；ZMP机制通过区域划分，区域内电价相同，区域间电价有时不同，由于区域内部电价一致，市场成员更易接受，在出现拥塞需要修改计划时，会涉及区域内多家市场成员，相对公平。

3）在实施上，LMP计算比较复杂，实施相对困难；而ZMP则计算相对简单，比较容易实施。

4）LMP要统一计算，任何时候，对单个负荷和单个发电机本身的经济意义不强，无法把握自己对此电价的影响，没有ZMP直观。节点价格真正反映了实际市场情况，有其技术复杂性，但其经济效益大于实施成本。

5）两种机制下，都向市场成员提供了规避风险的措施：LMP机制下通过拍卖固定输电权保证经济利益，ZMP机制下通过金融市场合同交易保证经济利益，规避出现阻塞而造成的经济损失。

6）两种机制下，阻塞对电网公司都有利，因此都缺乏促使电网所有者解决拥塞问题的动力。

7）ZMP机制还存在以下问题：环网；区域边界的划分（技术边界与行政辖区边界不一致）；各分区交易的协调（涉及输电费用、税收等）。

（未完待续）

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