中长期电力市场发电厂商竞价策略研究

中长期电力市场发电厂商竞价策略研究

严小明

（广西电网有限责任公司贵港供电局广西537127）

摘要：电力体制改革不断向纵深发展，传统的发电、输电、配电一体化结构逐步被打破，电力工业由垄断运营向市场化运营转变，因此研究电力市场发电厂商的竞价策略将有利于实现社会资源优化配置，最终提升社会效益。电力市场需求波动性较大且电力具有不可储存性的属性，为保证其稳定性、规避市场风险，电力市场需要建立中长期电力合约市场，以利于吸引投资，以管制为主市场为辅，更有效地激发电力系统内竞争的活力。

关键词：电力市场；中期电力市场；远期合同；竞价策略

一、中长期电力市场

1、影响中长期电力市场的因素

中长期电力市场将远期供电、售电合同融入长期电力市场，在较长的一段时期内约定电量的分配和价格。这既可促进充分竞争，同时又确保了中长期的电力交易价格及交易电量，是一种合理的交易方式。中长期电力市场一般是1季度或更长的时间，而短期电力市场一般是1天，两者差别较大。因此建立中期电力市场是符合市场需要的。中长期电力市场以长期电力市场的某一个时段为周期，可以是一个季度或一个月。与长期电力市场的竞价过程基本一致，各发电公司提交中长期电力市场报价，在中期电力市场上竞价上网。但是与长期电力市场不一致的是，在中长期电力市场上，需要考虑机组组合出力的因素。因为机组的启、停机时间一般是比较长的，在短期电力市场上考虑机组的启、停机时间是不合适的。另外，可将长期电力市场上决定的合同电量作为中期电力市场固定负荷处理。同时中长期电力市场参与竞价的电量数量也根据有关部门根据参与者的多少、市场需求及参与电量的多少来决定。

2、中长期电力市场交易竞价模型

中长期电力市场的交易亦为合约交易，考虑机组检修问题，由远期电力市场决定的合约电量无法在中长期电力市场上按阶段进行分配。中长期电力市场竞价交易的数学模型如下：

指标函数：

（1.1）

约束条件：

a.电量平衡约束

b.发电机组发电量的上、下限约束

（1.5）

c.发电机组时间方面的约束

（1.6）

式中，Tm表示中长期电力市场全部周期内的时段数；ΔTm表示中长期电力市场中分配时段的长度，如为1W，则中长期的电力市场的周期为ΔTl=Tm×ΔTm；为第j发电公司在时段i的申报电量；为第j个发电公司在时段i的申报价格；是由远期电力市场决定的、分配到第j台机组的合约电量数；β为中长期合约电量占负荷的比率；为在第i时段的负荷预测值；分别为第j发电厂在时段i的申报电量上限及下限；为第i台机组不间断发电时间；为第i台机组停止发电时间；为第i台机组的最少不间断发电时间；为第i台机组的最小停止发电时间。

式（1.5）说明在每一合约时段中，由于要考虑远期电力市场的电量结算，因此每个发电厂的实际电量的总数应该大于参与电力市场竞争的发电电量；式（1.6）表明在一个周期内，远期合约电量、中长期合约电量及负荷应该是基本平衡无偏差的；式（1.4）表明在一个周期内，所有参与合约电量机组的远期合约电量必须保证足够。各电力公司在短期电力市场上报价以中长期电力市场的交易价格作为依据。

二、中长期电力市场与电力市场中的双边合同市场

1、中长期电力市场与电力市场中的双边合同市场的联系

中长期电力市场是月度季度负荷为周期建立的市场，且电力具有实时平衡特性且不能储存，发电公司在中长期电力市场中的竞价行为不具一般性，故我们需要建立一种符合市场形式展示其行为。根据负荷发展变化情况建立的远期合约能够为电力用户提供稳定的电力供应，也让发电商可预期未来稳定的需求，而且合约锁定了电力价格，可以最大限度规避电价波动风险.因此，远期合同进行电力交易在世界各国的电力市场均得到大量采用。

2、电力双边合同的分类

（1）电力差价合约

电力差价合约通常适用于电力市场的联营体交易模式，有单向、双向差价合同。单向差价合同可分为买方差价合同和卖方差价合同。买方差价合同中，买方完全规避了电价上涨的风险，同时赢得了从市场跌价中获利的机会。卖方差价合同中，卖方完全规避了电价下跌的风险，同时赢得了从市场涨价中获利的机会。双向差价合同等同于敲定了价格固定的远期合同。

（2）灵活电力远期合约

灵活电力远期合约是指由合同的买卖双方根据市场的需要灵活制定合同交割计划的电力双边合同。灵活电力远期合约和双边差价合约均为市场外交易形式，双边合同的价格保密不公开，缺乏透明度，结算时与实时电价无关，发电公司忽视实时电价，降低了pool中电力市场出清电价的作用。

（3）可选择远期合同

由于电力需求和供给必须保持平衡才能保证系统稳定，而用户负荷及电量供给受很多不确定因素的影响，偶尔出现暂时的不平衡。在这种情况下，需要拉闸限电或者要求发电商增加供电。另一方面，对于某些发电商或者用户，其发电或者用电具有灵活多变性，允许在支付一定费用的情况下中断发电或者用电，远期合同可解决该问题。可选择远期合同又叫可中断远期合同，该合同有利于适应不断变化的市场。

（4）电力期货

电力期货合同与电力远期合同一样是指在将来的某个时期以事先约定的确定价格交易电能的合同，但与电力远期合同不同之处在于电力期货需要在期货交易所进行，需要遵守交易所的交易规定，交易时间、交易量需按交易规则进行，同时电力期货交易需要交易费用以及保证金等。

3、电力远期合同的定价

（1）风险调节价格作为远期合约价格的数学模型

以风险调节价格作为远期合约价格的数学模型是针对多个电力市场间交叉保值制定的一种电力远期合同的定价方法，即远期合约价格为基准价格与风险浮动价格之和：

（1.7）

式中，F表示合约价格；为基准价格；r为风险浮动。

这种定价方法的假设条件是两个市场电价按正线性关系变动：

（1.8）

基线价格为：（1.9）

式中和分别为两个市场的电力价格；和均大于0，是回归系数；是随机误差项；S为在合约到期时的期望值。风险浮动r的确定原则是前一段时间做出决策有一定概率p的确定收益。

（2）基于实时电价变化的模型

这种定价模型是本文研究的重点。通过分析实时电价变化的过程，模拟建立相应电价模型，再采用多种定价方法最终确定合约价格。因为与普通商品价格相比，电力价格的变化有着更为多样的特性，如均值往复，阶跃、峰平谷电价等，因此对电力市场中的电力价格行为建模，是一项比较复杂的研究。

灵活电力合同是一种由卖方或者买方确定其交割计划的合同，该合同要求买方或者卖方制定每一时段的交易策略即每时段的交易电量，这种交易策略由各方的连续决策过程组成。灵活电力合约需要交易各方确定的合同参数有：合同电量Q，合同提前时间N，即交易策略制定和实际电力交割的最小时间间隔；合同起始时间T1和合同终止时间T2；t时段的最大交易量，合同价格。

对电价各因素的研究表明自回归随机过程模型可用于实时、远期电价过程建模，进而采用无套利定价方法制定十分灵活电力合约价格。所谓无套利电价原理是将合同在市场中的最优条件期望价值作为合同的价格，这样各方市场中的套利者将不能利用该合同来套利。t时刻灵活电力合同的价格

（1.10）

式中：Ft为t时刻的已知信息。

（3）基于发电边际成本预测的远期合约定价模型

我国大部地区供电有均属于电力公司垄断的局面，电价主要由电力公司的远期边际成本或报价所决定，因而需要研究基于电力公司短期边际发电成本或报价不确定性的远期合同风险。

针对独立发电厂和电力公司之间的可选择远期合约，基于各自发电成本的不确定性因素，制定了电力公司和发电厂商各自理性的合同定价模型。

电力公司定价模型：

（1.11）

发电厂商定价模型：

（1.12）

式中：，分别指电力公司和发电厂商确定的合同价格；s1，s2为各自的期望成本；，分别为其均值；q1（s），q2（s），Q1（s），Q2（s）分别为s1，s2的概率密度和概率分布函数；k1，k2分别表示电力公司和发电厂商中断合同违约金；r1为成本系数，0<r1<1表示电力公司对系统运行成本的期望低于系统实际运行成本。

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