山东市场动态与机制探秘：电价分段回归分析-北极星售电网

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在当今能源市场日益复杂多变的背景下，山东省作为中国经济大省和能源消费重地，其电力市场的价格波动不仅深刻影响着区域内的工业生产、居民生活，同时也对全国能源市场格局产生重要影响。随着市场化改革的深入，日前价格作为电力市场交易的核心指标，其变动规律和影响因素成为业界关注的焦点。

（来源：兰木达电力现货作者：曹智宏）

日前价格指日前统一价格，由市场中需求量和供给量共同决定，需求量为省调负荷，供给量为火电机组出力、新能源出力（风电、光伏）和联络线。在山东省市场中，用户侧与新能源场站竞价能力相对不足，往往扮演价格接受者的角色，而火电则因自身的稳定性和出色的调节能力，在市场定价中占据主导地位，因此竞价空间这一概念尤为重要。竞价空间指火电机组参与竞价的需求空间，计算公式为：竞价空间=省调负荷-新能源出力-联络线。作为供给的一部分，竞价空间与日前价格息息相关，下文将基于2023年4月1日至2024年3月31日为期一年的数据，针对每日96个时间节点的竞价空间和日前价格进行分析。

首先按月度、季度、半年度和年度分别制作出竞价空间（单位：兆瓦）和日前价格（单位：元/兆瓦时）的散点图。

图1 各时段竞价空间与日前价格散点图

通过图1可以推测出，竞价空间与日前价格关系大致分为三段特征，每段特征均呈现正相关的线性关系，第一段展示近乎零斜率的关系，第二段呈现正向斜率显著增强的特征，第三段则体现为正斜率增长幅度相对减缓的阶段。

其次需计算竞价空间和日前价格的相关系数，数据展现出分段函数的特质，而非简单的线性相关，并且数据中显著的异常值可能扭曲线性特征，故选用Spearman系数不仅能够有效应对非正态分布及数据中的离群点，还能够揭示变量间的单调性关系，确保分析不受分段特性和异常数据的干扰。

表1.相关系数矩阵

从表1相关系数矩阵中可以看出，相关系数达到0.659，并且Sig值（显著性检验结果）小于0.05，故竞价空间与日前价格存在极显著的强正相关关系，符合我们的推测。

构造初步的分段线性回归模型：

3.0.jpg

对于拟合上述分段函数的过程中，找出两个断点位置尤为关键，Pwlf（Piecewise Linear Fit）库专用于实现分段线性回归，能够将连续的线性段拟合到数据中，并采取全局优化中差分进化算法寻找最小化的断点位置误差的平方和，进而找到最优的拟合函数。

调用Pwlf函数计算出如下结果：

图2.png

图2 第一次拟合图像

表2.jpg

表2 第一次拟合参数表

通过运行结果可以得出三段函数，竞价空间的断点位置处于17927和29150MW，决定系数为0.574，表示竞价空间对日前价格有57.4%的解释能力，为进一步提升模型的精确度与可靠性，采用3sigma原则（三倍标准差法则）系统性地识别并剔除各分段中的异常值，之后重新进行了分段函数的拟合，所得图像更贴合实际的数据分布特性，计算结果如下：

图3.png

图3 第二次拟合图像

表3.jpg

表3 第二次拟合参数表

剔除异常值后的数据与模型拟合度增高，竞价空间断点位置更新为16919和31117MW，第一段函数近似为截距-80元/MWh的水平直线，符合山东现货市场日前申报最低下限价-80元/MWh，并且决定系数达到了0.604，意味着日前价格的波动有60.4%能被竞价空间的波动所描述。

为确保竞价空间和日前价格间存在显著关系，避免因随机误差项对因变量的过度解释，所以对回归系数进行显著性检验。由于第一段函数无限趋近于水平直线，所以只对第二、三段的回归系数进行显著性检验。

通过计算得到如下结果：

表4.jpg

表4 回归系数假设检验表

根据表2可以看出，第二段与第三段的P值均小于0.05，这一结果表明两个参数均通过了显著性检验，具备统计意义上的重要性。

最终日前价格模型结果如下：

对此模型的经济意义解释如下：

当竞价空间降至16919MW以下，假设新能源场站作为价格接受者均以最低价申报，并且未发生弃风弃光现象，此时火电机组多处于必须开机状态或仅维持在最低出力运行，竞价能力有限，电厂为了保证机组开机，策略倾向于将报价设定在极低的水平——即-80元/MWh的“地板价”，以此多中标电量，函数图像表现为水平直线；

随着竞价空间拓展至16919至31117MW的区间，市场对火电出力的需求显著增长，为火电机组提供了增大出力以满足市场需求的契机。火电厂依据自身的变动成本及其他经济因素，采取更为灵活多变的报价策略，导致报价区间宽泛且波动显著，这一动态在函数图像上呈现出斜率为正的上升趋势；

当竞价空间超越31117MW时，市场对火电出力的需求再度攀升，导致日前市场出清价格往往超过火电机组的变动成本，为电厂开辟了丰厚的利润空间。鉴于此，火电机组在申报策略上趋向于保守，旨在确保处于高价位上多中标电量，这一策略在函数图像上展现为相较于第二段更为平滑且增长渐缓的线性走势。

总结

当日前竞价空间缩减至16919MW以下，日前价格将大概率出清至地板价-80元/MWh，因为实时价格下限被锁定至-100元/MWh，此时的下行风险有限且潜在的最大损失（20元/MWh）已经确定，然而，需警惕的是，若实时市场遭遇供需关系紧张，价格飙升，会具有严重的上行风险且潜在的最大损失将会达到1480元/MWh（实时市场上限价格为1400元/MWh）。以2023年9月30日为例，日前竞价空间在9:00-16:00低于16916MW临界值，日前价格为-80元/MWh，但实时市场由于天气因素的影响，新能源出力受限，实时价格上涨幅度较大，如果场站决策时选择进入日前市场，将会面临严重的上行风险并导致最高228元/MWh的亏损。

图4.png

图4 2023年9月30日竞价空间及日前价格

综上所述，新能源场站在遭遇竞价空间低位运行时，须着重防范实时市场价格波动所带来高额的上行风险，并灵活地调整申报策略，紧随市场动态，以确保稳健的经济收益。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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