电力市场集中竞价的经济学原理分析：阻塞管理基本原理4-欧洲分区竞价、输电容量计算及分配1-北极星售电网

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在《阻塞管理基本原理1》、《阻塞管理基本原理2》和《阻塞管理基本原理3》中，我们对阻塞的基本原理及事前事后两种阻塞管理方法进行了介绍。欧洲的阻塞管理是一种基于区域的管理方法，但与美国德州、加州早期采用的分区定价和阻塞管理方法又不同。这里我们对欧洲的分区竞价和阻塞管理、输电容量的计算及分配等进行介绍和分析，并与其他的阻塞管理方法进行对比。欧洲的现货市场交易等见之前的文章《欧洲电力现货市场联合出清机制》。

一、输电容量显式拍卖和隐式拍卖

电力交易与一般市场交易的最大的一个区别是电力的交易必须通过电网实现，而电网有许多特殊的属性，如其在电网中的传输受电路规律控制，实际流向无法跟踪，必须保持供需实时的平衡等。如果将传输作为单独的一个服务，电力市场中交易的产品主要有两大类：能量和传输。根据市场中对能量产品和传输产品之间的关系考虑方法的不同，可以把输电容量分为显式拍卖和隐式拍卖两大类。

1)显式拍卖。确定区域之间或关键支路上传输容量的极限，考虑安全运行需要的裕度，将剩余的可用传输容量进行显式的拍卖，获得输电容量的市场主体才可以进行相应数量(由其获得的输电容量确定)的区域之间的能量交易。这种方式下，输电容量的拍卖和能量的拍卖是分离的，首先进行输电容量的拍卖，然后再进行能量的拍卖。在能量拍卖中不需考虑详细且复杂的网络约束，仅考虑市场主体的传输容量约束即可。

2)隐式拍卖。输电容量的拍卖和能量的拍卖同时进行。不直接对输电容量进行分配。认为市场主体的出价中，已经包含了能量和传输两种产品(服务)的价格。譬如以美国PJM、德州等为代表的日前、实时市场的安全约束经济调度，就是一种典型的隐式拍卖。发电商不需要事先购买输电容量，仅需要申报在其上网节点愿意接受的上网电价即可。系统运行机构(ISO)根据市场上各个节点的报价情况、各个支路的约束情况等确定最终的交易结果。

本文介绍的方法适用于第一种机制即显式拍卖机制下，当前正应用于欧洲中长期市场交易中。

二、欧洲分区竞价机制

欧洲电力市场与美国电力市场的一个重要的区别是：欧洲是基于分区的市场，而美国是基于节点的市场。

美国电力市场中，市场主体的报价按节点进行，对每个交易时段，每个节点会产生一个价格。当然，如果需要，在节点价格的基础上，可以对若干节点进行加权产生一些用于结算的区域价格、hub价格等。

欧洲远期及日前电力市场中，市场主体的报价按“报价区”进行，市场出清也按报价区进行。也就是说，将一个报价区内的所有的节点当成一个节点看。如果不发生阻塞，整个市场产生一个统一的价格;如果发生阻塞，每个报价区产生一个价格。

图1 简单两区域系统

如图所示，系统中有两个区I区和II区，每个区分别有三个节点A、B、C及D、E、F，每个节点上分别有一个发电机和一个负荷。I区和II区通过联络线CD联络。

三、关键支路的定义

根据电力系统的相关理论，理论上，对一个联通的电网，任意两点之间的功率交换都会引起系统中所有支路上潮流的变化。因此，在进行跨区交易的相关计算时，应该考虑所有支路的约束。但实际上，由于有些支路的传输容量非常大，或者受跨区交易的影响非常小，一般不会由于跨区交易的变化引起该支路的阻塞，因此在进行跨区交易的相关计算中可以不考虑。欧洲电力市场中，定义了关键支路(Critical Branch,CB)的概念，具体如下。

【关键支路】一个关键支路是在一定的运行方式下，显著的受到跨区交易影响的支路，由其所在区域的输电公司(Transmission System Owner, TSO)定义。一个关键支路需要定义以下内容：

1)一条线路(可以是联络线，也可以是区内的线路)，或者是一台变压器，其显著受到跨区交易的影响;

2)一个运行状态(operational situation)，如正常状态(N状态)、事故状态(N-1，N-2，母线故障等，由TSO的可靠性原则确定)。

在上述定义中，请注意两点：

1)关键支路可以是联络线支路，也可以是区内支路。也就是说，在进行区域之间的传输功率极限等的计算过程中，不仅仅考虑联络线支路的功率限制，也可以考虑区内受跨区交易影响的支路的限制。这是和美国德州、加州早期电力市场中的区域定价方法中有本质区别的地方。

2)关键支路的定义需由TSO根据其给自电网的安全、可靠性运行准则确定需要考虑的运行状态，不同TSO可以有不同的定义方法。比如，以上区域中，假设区域I仅考虑正常运行状态即N状态，而区域II考虑单一线路故障的N-1状态。

假设系统共定义了三条关键支路

1)CB1：正常运行状态下的线路AC

2)CB2：正常运行状态下的线路CD

3)CB3：EF线路故障情况下的线路DE

这里，关键支路CB1、CB2是正常运行状态下的某条支路的约束，关键支路CB3是某个N-1(EF故障)下的某条支路的约束。关键支路CB1和CB3是区内线路的约束，关键支路CB2是联络线约束。

原标题：电力市场集中竞价的经济学原理分析（十四阻塞管理基本原理4-欧洲分区竞价、输电容量计算及分配1）

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