肖云鵬

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東省廣州市510600；2. 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西省西安市710049）

0 引言

電力市場環(huán)境下的阻塞管理機(jī)制應(yīng)準(zhǔn)確提供反映阻塞成本的價(jià)格信號并建立有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理手段，以引導(dǎo)發(fā)、用電行為調(diào)整，改善潮流分布，實(shí)現(xiàn)輸電設(shè)備的高效利用，延緩電網(wǎng)投資與建設(shè)［1-5］。在應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的電力現(xiàn)貨市場中［6-7］，節(jié)點(diǎn)電價(jià)包含了能量分量、阻塞分量、網(wǎng)損分量3 個(gè)部分，其中，阻塞分量反映了線路或斷面阻塞產(chǎn)生的成本。當(dāng)線路或斷面發(fā)生阻塞時(shí)，由于阻塞分量的存在，電能注入節(jié)點(diǎn)的電價(jià)將高于電能輸出節(jié)點(diǎn)，在結(jié)算時(shí)產(chǎn)生盈余資金，即阻塞盈余，相當(dāng)于在電能注入節(jié)點(diǎn)的購電者額外繳納了阻塞費(fèi)用。阻塞盈余將返還給擁有輸電權(quán)的市場主體，在沒有輸電權(quán)轉(zhuǎn)讓的情況下，則返還給繳納了輸電費(fèi)用的市場主體。

線路或斷面阻塞風(fēng)險(xiǎn)的存在使阻塞費(fèi)用（盈余）具有不確定性，體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)間電價(jià)差的不確定性，而中長期合同交易需設(shè)置交割點(diǎn)，無法用于阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。對此，成熟的電力現(xiàn)貨市場通常會建立針對輸電權(quán)的交易機(jī)制，這是因?yàn)樽枞M(fèi)用的繳納和阻塞盈余的返還本質(zhì)上由輸電權(quán)決定。以美國PJM市場為例，在1999 年首次開展基于機(jī)組報(bào)價(jià)計(jì)算節(jié)點(diǎn)電價(jià)的現(xiàn)貨實(shí)時(shí)市場時(shí)，就率先配套了金融輸電權(quán)（financial transmission right，F(xiàn)TR）交易機(jī)制，早于現(xiàn)貨日前市場、細(xì)分的輔助服務(wù)市場、容量市場等機(jī)制的建立［6］。

中國在2015 年啟動了新一輪電力體制改革，力圖還原電力商品屬性，推動構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系［8］。電力現(xiàn)貨市場能夠利用價(jià)格信號反映電力短期供需關(guān)系和時(shí)空價(jià)值，是構(gòu)建完善的電力市場中的重要環(huán)節(jié)。截至2019 年底，中國已建立了促進(jìn)富余可再生能源消納的省間現(xiàn)貨市場［9］，選取了8 個(gè)省份（地區(qū)）開展省內(nèi)現(xiàn)貨市場建設(shè)的試點(diǎn)工作，其中，南方（以廣東起步）、山西、山東、浙江等地區(qū)選擇了基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中式市場模式［10-11］，并積極探索建立調(diào)峰［12］、調(diào)頻［13］等輔助服務(wù)市場。然而，中國尚未建立有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，考慮到市場初期實(shí)際特點(diǎn)和需求以及市場基礎(chǔ)條件和市場意識的薄弱性，成熟電力現(xiàn)貨市場中的金融輸電權(quán)交易機(jī)制在當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場中應(yīng)用存在一定困難。

基于對當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場機(jī)制特點(diǎn)及結(jié)算特征的分析，探討當(dāng)前市場中阻塞管理的缺失及開展阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理的緊迫性和必要性，分析金融輸電權(quán)交易機(jī)制特點(diǎn)及其對當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場的適用性；進(jìn)一步從阻塞費(fèi)用繳納不確定性的風(fēng)險(xiǎn)管理角度，提出結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制，并與金融輸電權(quán)交易機(jī)制在阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)理及效用等方面進(jìn)行對比。最后，通過算例驗(yàn)證結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制的實(shí)用性和有效性。

需要說明的是，本文選取了中國第一個(gè)發(fā)布市場運(yùn)營規(guī)則（征求意見稿）［14］、開展試運(yùn)行、進(jìn)行結(jié)算試運(yùn)行的南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場為研究對象。雖然國內(nèi)外其他采用基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中式市場模式的電力現(xiàn)貨市場在價(jià)格機(jī)制、結(jié)算方式等方面略有差別，但也可有效地應(yīng)用結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制。

1 當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場的機(jī)制、結(jié)算關(guān)鍵特征及阻塞管理問題

1.1 市場機(jī)制關(guān)鍵特征

選取基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中式市場模式的南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場為例［15］，在市場初期，煤電、氣電參與市場但仍有部分基數(shù)電量，新能源發(fā)電、核電、水電、外來電等不參與市場，仍然采用標(biāo)桿電價(jià)或協(xié)議電價(jià)結(jié)算，其出力作為市場出清時(shí)的邊界條件，用戶側(cè)也存在包含居民用電在內(nèi)的非市場電量。針對發(fā)、用兩側(cè)的計(jì)劃與市場雙軌制問題，采用發(fā)電側(cè)基數(shù)電量事后倒推、市場電量以用定發(fā)的計(jì)劃與市場解耦方法，即參與市場的各機(jī)組在各時(shí)段的基數(shù)電量和市場電量需根據(jù)用戶側(cè)實(shí)際市場電量計(jì)量結(jié)果倒推獲得，以保證各時(shí)段發(fā)電側(cè)市場電量與用戶側(cè)市場電量相等，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)劃與市場的解耦。在交易日結(jié)束后，具體實(shí)施步驟如下:①采集實(shí)際發(fā)生的各時(shí)段用戶側(cè)市場和發(fā)電側(cè)參與市場機(jī)組的電量計(jì)量數(shù)據(jù)；②按照初始基數(shù)電量比例，為發(fā)電側(cè)參與市場機(jī)組分配各時(shí)段的基數(shù)電量，分配結(jié)果須使各參與市場機(jī)組的市場電量之和與用戶側(cè)市場電量相等，網(wǎng)損全部由計(jì)劃部分承擔(dān)。

考慮到當(dāng)前市場基礎(chǔ)條件有待完善，用戶側(cè)市場意識有待健全，也使得市場建立前后利益調(diào)整不至于過大，在發(fā)電側(cè)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的同時(shí)，在用戶側(cè)設(shè)置了虛擬的用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)，所有用戶均在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)貨交割。用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)計(jì)算式為:

式中:λi，t和分別為時(shí)段t 參與市場的機(jī)組i 所在節(jié)點(diǎn)及用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)；為時(shí)段t 參與市場的機(jī)組i 的市場電量；At為市場電量部分對應(yīng)的理論阻塞盈余，計(jì)算式如式（2）所示。

式 中:λb，t，P和P分 別 為 時(shí) 段t 節(jié) 點(diǎn)b 的 電 價(jià)、用電量和發(fā)電量。括號內(nèi)部分為全系統(tǒng)理論阻塞盈余，即假設(shè)所有電量均按現(xiàn)貨節(jié)點(diǎn)電價(jià)結(jié)算時(shí)產(chǎn)生的阻塞盈余，括號外部分為市場電量在全系統(tǒng)電量中的占比。

由式（2）可見，在計(jì)算用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)時(shí)，較為粗略地將理論阻塞盈余按市場電量與非市場電量的比例劃分為兩部分，并認(rèn)為市場電量部分對應(yīng)的理論阻塞盈余與發(fā)電側(cè)市場電量應(yīng)收電費(fèi)之和為用戶側(cè)市場電量應(yīng)繳納的總費(fèi)用，即式（1）等式右側(cè)的分子部分，再除以市場電量即得到用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)。這種方法能夠保證發(fā)用兩側(cè)市場電量收支平衡，但忽略了用戶所在節(jié)點(diǎn)位置的差異。

此外，以中長期合同交易結(jié)果作為差價(jià)合約［16］進(jìn)行結(jié)算，無須物理執(zhí)行。在市場初期，中長期合同的交割點(diǎn)唯一設(shè)置在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)。

1.2 市場結(jié)算關(guān)鍵特征

中國在原有三公調(diào)度模式下已開展了多年的中長期交易［17-18］，以廣東為例，考慮到政策、機(jī)制的延續(xù)性，在應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的電力現(xiàn)貨市場啟動后，雖然將中長期交易結(jié)果作為差價(jià)合約執(zhí)行，但并未和成熟電力現(xiàn)貨市場一樣對全電量進(jìn)行現(xiàn)貨結(jié)算，而是對中長期交易電量做差價(jià)結(jié)算；相反，在結(jié)算中仍然順次先對中長期交易電量進(jìn)行結(jié)算且僅對現(xiàn)貨與中長期交易的偏差電量進(jìn)行現(xiàn)貨結(jié)算。此外，由于當(dāng)前中長期交易在結(jié)算時(shí)未計(jì)算阻塞費(fèi)用，因而無法區(qū)分發(fā)電方的節(jié)點(diǎn)位置，即處于任意節(jié)點(diǎn)的發(fā)電廠都可與同一用戶簽訂無差別的中長期合同。在這種情況下，中長期交易價(jià)格無法體現(xiàn)電力資源空間分布的價(jià)值，難以契合應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的電力現(xiàn)貨市場機(jī)制，市場實(shí)際運(yùn)營中也表現(xiàn)出了中長期交易價(jià)格與現(xiàn)貨價(jià)格偏離較大的情況［19］。特別是在市場初期中長期交易電量占比較大時(shí)，電力現(xiàn)貨市場優(yōu)化配置電力資源、反映電力空間價(jià)值的優(yōu)勢無法得到充分體現(xiàn)。同時(shí)，由于價(jià)格體系不一致，中長期交易對于現(xiàn)貨市場的風(fēng)險(xiǎn)管理作用也無法得到有效發(fā)揮。

下面對國外成熟電力現(xiàn)貨市場與當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場中長期交易和現(xiàn)貨市場的結(jié)算方式進(jìn)行對比。為突出研究重點(diǎn)，僅考慮與阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)的中長期合同交易及現(xiàn)貨日前市場結(jié)算。假定節(jié)點(diǎn)m，n 各有一臺機(jī)組，與同一用戶分別簽訂了相同的價(jià)格λK、時(shí)段t 電量為的中長期合同，交割點(diǎn)為用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)。國外成熟電力現(xiàn)貨市場結(jié)算中，先對全電量按現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算，再單獨(dú)對中長期合同電量做差價(jià)結(jié)算，具體如式（3）至式（5）所示。

1）節(jié)點(diǎn)m 機(jī)組處收益Rm，t

2）節(jié)點(diǎn)n 機(jī)組處收益Rn，t

3）用戶購電成本Ct

式中:λm，t，λn，t和分別為時(shí)段t 節(jié)點(diǎn)m、節(jié)點(diǎn)n 和用戶 側(cè) 統(tǒng) 一 結(jié) 算 點(diǎn) 的 現(xiàn) 貨 電 價(jià)；Pm，t，Pn，t和分別為節(jié)點(diǎn)m、節(jié)點(diǎn)n 機(jī)組在時(shí)段t 的現(xiàn)貨出清電量和用戶在時(shí)段t 的用電量。

當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場結(jié)算中，先按中長期合同價(jià)格對中長期合同電量結(jié)算，再對現(xiàn)貨電量與中長期合同電量偏差部分按現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算，具體如式（6）至式（8）所示。

由式（5）和式（8）可看出，2 種結(jié)算方式下用戶購電成本相等，但對比式（3）和式（6）、式（4）和式（7）可知，2 種結(jié)算方式下機(jī)組收益并不相等。特別地，當(dāng)=Pm，t且=Pn，t時(shí)，式（6）與式（7）在數(shù)值上相等，無法體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)m 處與節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組因在系統(tǒng)中處于不同位置而具有不同價(jià)值電能的特點(diǎn)。這是由于未考慮中長期合同交易的阻塞費(fèi)用。中長期合同交割點(diǎn)設(shè)置為用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)，因此，為了實(shí)現(xiàn)中長期合同的交割，發(fā)電廠需首先在自身所在節(jié)點(diǎn)按現(xiàn)貨電價(jià)出售電能并在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)按現(xiàn)貨電價(jià)購買電能，此后發(fā)電廠才具備在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)以中長期合同價(jià)格售電的權(quán)利。若發(fā)電廠所在節(jié)點(diǎn)與用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)不同，發(fā)電廠在中長期合同交易結(jié)算時(shí)需繳納中長期合同交易的阻塞費(fèi)用，即在式（6）和式（7）的基礎(chǔ)上分別扣減可 見，中 長 期 合 同 交 易 的 阻 塞費(fèi)用由發(fā)電廠所在節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)與用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)電價(jià)差決定，這部分費(fèi)用由發(fā)電側(cè)實(shí)際繳納，但返還給繳納了輸電費(fèi)用的用戶側(cè)，因而發(fā)電側(cè)承擔(dān)較大的阻塞風(fēng)險(xiǎn)。然而，由于中長期合同交易需設(shè)置交割點(diǎn)，即差價(jià)合約的價(jià)格參考點(diǎn)，因此，無法用于阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。

1.3 金融輸電權(quán)交易機(jī)制及其適用性分析

如前文所述，阻塞費(fèi)用的繳納和阻塞盈余的返還本質(zhì)上由輸電權(quán)決定，成熟的電力現(xiàn)貨市場通常會建立針對輸電權(quán)的交易機(jī)制以實(shí)現(xiàn)阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。如美國PJM 市場引入了金融輸電權(quán)交易機(jī)制，從阻塞盈余返還金額不確定的角度進(jìn)行阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。金融輸電權(quán)交易機(jī)制由哈佛大學(xué)W. Hogan 教授在1992 年首次提出［20］，其核心思想是擁有節(jié)點(diǎn)間金融輸電權(quán)的市場主體可獲得相應(yīng)節(jié)點(diǎn)間阻塞盈余的返還。因電力用戶繳納了輸電費(fèi)用可直接獲得金融輸電權(quán)，但返還的阻塞盈余金額具有不確定性，用戶可通過拍賣、雙邊協(xié)商等方式出售金融輸電權(quán)獲得固定收益，但放棄了獲得較高金額的阻塞盈余返還的可能性。相應(yīng)地，金融輸電權(quán)的購買者支付固定成本，獲得具有不確定性的阻塞盈余返還。市場會對金融輸電權(quán)交易進(jìn)行基于電網(wǎng)拓?fù)浼斑\(yùn)行約束的同時(shí)可行性測試，以保證結(jié)算中會產(chǎn)生足夠的阻塞盈余以支付給金融輸電權(quán)所有者。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，因故障、檢修、新設(shè)備投產(chǎn)等原因可能造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生不平衡資金，還需單獨(dú)建立不平衡資金賬戶［21］。

金融輸電權(quán)基于節(jié)點(diǎn)間電價(jià)差確定阻塞費(fèi)用，因而相比基于線路潮流的輸電權(quán)而言，更適用于集中式電力現(xiàn)貨市場［22］。文獻(xiàn)［23］對金融輸電權(quán)的基本原理、交易機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)管理作用等關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為全面的總結(jié)和評價(jià)。文獻(xiàn)［24］探討了市場主體參與金融輸電權(quán)競價(jià)中的最優(yōu)策略。文獻(xiàn)［25］建立了適用寡頭競爭市場的3 種模型，分別研究了金融輸電權(quán)在3 種模型中對市場主體市場力的影響，并提出了影響市場力的關(guān)鍵因素。文獻(xiàn)［26］針對近年來風(fēng)電參與市場機(jī)制的變化，分析了風(fēng)電可能給金融輸電權(quán)持有者帶來額外風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)理。經(jīng)過多年的應(yīng)用及研究，金融輸電權(quán)在有效規(guī)避阻塞風(fēng)險(xiǎn)、提升節(jié)點(diǎn)電價(jià)的阻塞管理作用等方面的效用受到了廣泛認(rèn)可。金融輸電權(quán)為一種金融性質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)管理工具，美國PJM、美國中西部獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行商（MISO）、美國加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商（CAISO）等允許金融機(jī)構(gòu)參與金融輸電權(quán)的交易，以提升市場流動性，但市場難以避免地出現(xiàn)了投機(jī)、套利等行為，對市場穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)［6］。如今，金融輸電權(quán)交易機(jī)制本身仍然在不斷完善中，如PJM 等市場增加了up-to-congestion 的交易品種［27］，用于在日前購買兩節(jié)點(diǎn)間實(shí)時(shí)電價(jià)差，以抑制市場主體利用金融輸電權(quán)和虛擬投標(biāo)組合套利，造成日前市場發(fā)生阻塞而實(shí)時(shí)市場實(shí)際上不存在阻塞的現(xiàn)象。

金融輸電權(quán)雖然是一種有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理工具，但考慮到當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場的實(shí)際特點(diǎn)及需求，應(yīng)用金融輸電權(quán)交易機(jī)制存在如下困難。

1）在市場特點(diǎn)方面，由于只有用戶側(cè)繳納了輸電費(fèi)用而擁有初始的金融輸電權(quán)，因而金融輸電權(quán)交易的開展依賴用戶側(cè)的積極參與。但當(dāng)前中國用戶側(cè)市場意識有待健全，且因中長期合同交易交割點(diǎn)唯一設(shè)置在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)，發(fā)電側(cè)承擔(dān)較大阻塞風(fēng)險(xiǎn)，而用戶側(cè)已可通過中長期合同完全鎖定購電成本上限，并無進(jìn)行阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理的需求。

2）在實(shí)施難度方面，市場初期的各方條件難以支持開展多輪次的新交易品種拍賣及進(jìn)行同時(shí)可行性測試。此外，還需建立新的不平衡資金賬戶，增加了不平衡資金疏導(dǎo)難度。

2 基于結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制

不同于從阻塞盈余返還金額不確定性帶來的風(fēng)險(xiǎn)出發(fā)且需依賴用戶側(cè)參與的金融輸電權(quán)交易機(jī)制，本文基于當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場實(shí)際特點(diǎn)及需求，從阻塞費(fèi)用繳納不確定性帶來的風(fēng)險(xiǎn)出發(fā)，提出可主要在發(fā)電側(cè)內(nèi)部開展的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制，實(shí)現(xiàn)有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。

2.1 結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制

首先，定義結(jié)算權(quán)為市場主體擁有的以某一價(jià)格進(jìn)行結(jié)算的權(quán)利。在進(jìn)入電力現(xiàn)貨市場后，市場主體自然擁有以自身所在節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)進(jìn)行結(jié)算的權(quán)利，而在簽訂中長期合同后，市場主體也擁有了對合同約定電量以合同電價(jià)進(jìn)行結(jié)算的權(quán)利。實(shí)際上，在電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下開展的發(fā)電權(quán)（合同）轉(zhuǎn)讓及用電權(quán)（合同）轉(zhuǎn)讓均屬于結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓的一種形式，即轉(zhuǎn)讓以合同約定價(jià)格結(jié)算的權(quán)利。除此之外，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓還包括轉(zhuǎn)讓以自身所在節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算的權(quán)利。

在結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易中，市場主體針對特定的電量，通過以雙邊協(xié)商為主的方式向另一市場主體支付一定費(fèi)用，獲得其結(jié)算權(quán)，并在實(shí)際結(jié)算中以該結(jié)算權(quán)下的價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。

2.2 結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓在阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用

同樣考慮1.2 節(jié)中的假定條件，基于當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場結(jié)算方式及中長期合同交割點(diǎn)為用戶側(cè)統(tǒng)一計(jì)算點(diǎn)的設(shè)定，并計(jì)算發(fā)電側(cè)應(yīng)在中長期合同結(jié)算時(shí)繳納的阻塞費(fèi)用。節(jié)點(diǎn)m，n 處機(jī)組收益分別如下。

可將式（9）和式（10）分別改寫為:

機(jī)組可通過結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓實(shí)現(xiàn)阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組向節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組支付固定費(fèi)用E，以獲得節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組對電量X 以合同價(jià)格λK結(jié)算（售電）的權(quán)利，但由于兩機(jī)組原本只擁有對有限的特定電量（即PKt+Pm，t-PKt和PKt+Pn，t-PKt）進(jìn) 行 結(jié) 算（售電）的權(quán)利，因此，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組還應(yīng)將原本自身擁有的對電量X 以節(jié)點(diǎn)電價(jià)λm，t結(jié)算（售電）的權(quán)利轉(zhuǎn)讓給節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組，以確保兩機(jī)組能夠?qū)θ侩娏窟M(jìn)行結(jié)算。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m，n 處機(jī)組收益分別如下。

通過與節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組能夠以固定價(jià)格結(jié)算的電量增加，因而可獲得更為穩(wěn)定的收益，而節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組能夠以固定價(jià)格結(jié)算的電量減少，因而將承擔(dān)更大的風(fēng)險(xiǎn)。交易雙方進(jìn)行的2 次對于相等電量的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，從效果上來說相當(dāng)于進(jìn)行了一次電價(jià)互換交易［28］。特別地，當(dāng)X =Pm，t時(shí)，節(jié)點(diǎn)m，n 處機(jī)組收益分別如下。

此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組的收益與其自身所在節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)無關(guān)，完全規(guī)避了自身所在節(jié)點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)波動的風(fēng)險(xiǎn)。若節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組希望完全鎖定市場收益，可再與用戶進(jìn)行結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，即向用戶支付固定費(fèi)用F，以獲得用戶對電量Y 以合同價(jià)格λK結(jié)算（購電）的權(quán)利。與節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易一樣，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組還應(yīng)將原本自身擁有的、對電量Y 以用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算（購電）的權(quán)利轉(zhuǎn)讓給用戶。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組收益、用戶成本分別如下。

通過與用戶的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組能夠以固定價(jià)格結(jié)算的電量進(jìn)一步增加，因而可獲得更為穩(wěn)定的收益，而用戶能夠以固定價(jià)格結(jié)算的電量減少，因而將承擔(dān)更大的風(fēng)險(xiǎn)。從結(jié)果來看，同樣相當(dāng)于交易雙方進(jìn)行了一次電價(jià)互換交易；對于用戶來說，也相當(dāng)于其進(jìn)行了一次用電權(quán)交易，出售了用電合同。特別地，當(dāng)Y =PKt時(shí)，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組收益和用戶成本分別如下。

此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組的收益完全鎖定，完全規(guī)避了市場風(fēng)險(xiǎn)。

若節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組并非極端的風(fēng)險(xiǎn)厭惡者，并且認(rèn)為節(jié)點(diǎn)n 現(xiàn)貨電價(jià)將顯著高于節(jié)點(diǎn)m，節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組還可與節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組進(jìn)行如下對現(xiàn)貨電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易。節(jié)點(diǎn)m 處機(jī)組向節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組支付固定費(fèi)用H，以獲得節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組對電量Z 以節(jié)點(diǎn)電價(jià)λn，t結(jié)算（售電）的權(quán)利，并將原本自身擁有的對電量Z 以節(jié)點(diǎn)電價(jià)λm，t結(jié)算（售電）的權(quán)利轉(zhuǎn)讓給節(jié)點(diǎn)n 處機(jī)組。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m，n 處機(jī)組收益分別如下。

實(shí)際上，發(fā)電廠在參與電力現(xiàn)貨市場時(shí)并不需要規(guī)避全部的風(fēng)險(xiǎn)而失去獲取更大收益的可能，只需根據(jù)自身風(fēng)險(xiǎn)偏好和對市場的判斷進(jìn)行一定程度的風(fēng)險(xiǎn)管理。此外，具備一定市場意識和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對能力的用戶通常也無須完全鎖定購電成本，而會選擇適當(dāng)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)以獲取更大的獲利可能性。

綜上所述，通過結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易進(jìn)行阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理，需要交易雙方對相同的電量進(jìn)行2 次方向相反的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)阻塞風(fēng)險(xiǎn)在雙方間重新分配。其中，一方減小了自身承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)但降低了獲取更大收益的可能性，另一方增加了自身承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)但也提升了獲取更大收益的可能性，交易不會影響市場中其他各方的收益及風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓與金融輸電權(quán)的對比

金融輸電權(quán)交易機(jī)制主要解決因阻塞風(fēng)險(xiǎn)造成阻塞盈余返還金額不確定而使市場主體收益或成本存在不確定性的問題。因成熟電力現(xiàn)貨市場中的中長期合同可自由設(shè)置交割點(diǎn)，在實(shí)際簽訂合同時(shí)，可選擇一方所在節(jié)點(diǎn)作為交割點(diǎn)，由另一方購買金融輸電權(quán)并在結(jié)算中繳納阻塞費(fèi)用，再獲得阻塞盈余返還，從而使雙方均能實(shí)現(xiàn)市場收益或成本的鎖定。由于只有用戶繳納了輸電費(fèi)用，因而在市場初始階段只有用戶擁有輸電權(quán)，故金融輸電權(quán)交易機(jī)制的有效開展必須依靠用戶側(cè)的廣泛參與。

當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場中用戶的市場意識有待健全，且中長期合同交割點(diǎn)唯一設(shè)置在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)，這也保證了用戶僅通過中長期合同交易就可以完全鎖定購電成本上限，但發(fā)電側(cè)需要支付中長期合同結(jié)算時(shí)的阻塞費(fèi)用，且由于未繳納輸電費(fèi)用、不擁有輸電權(quán)而無法獲得阻塞盈余的返還，這使得發(fā)電側(cè)具有更為迫切的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理需求。

結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制主要解決因阻塞風(fēng)險(xiǎn)造成阻塞費(fèi)用繳納金額不確定而使市場主體收益或成本存在不確定性的問題?；趯κ袌龅呐袛嗪惋L(fēng)險(xiǎn)偏好，發(fā)電廠可與其他市場主體進(jìn)行結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，實(shí)現(xiàn)有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理。需要說明的是，若發(fā)電廠希望完全鎖定市場收益，還需用戶側(cè)參與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，但這并不影響結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易在市場初期應(yīng)用的效果。一方面，因?yàn)榘l(fā)電廠間的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易已經(jīng)能夠規(guī)避大部分阻塞風(fēng)險(xiǎn)，且發(fā)電廠也不需要完全鎖定收益而失去在現(xiàn)貨市場中獲取更大收益的可能性；另一方面，具有一定市場意識和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對能力的用戶也有參與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的意愿及需求，以獲取更大的收益可能性。

綜上，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易應(yīng)用于阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，可主要在發(fā)電側(cè)內(nèi)部開展，但也激勵(lì)用戶側(cè)的參與，與當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場特點(diǎn)及阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)際需求一致。

3 算例分析

本章以PJM 市場實(shí)際數(shù)據(jù)為例，測算結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易對機(jī)組市場期望收益和風(fēng)險(xiǎn)的影響，驗(yàn)證其在電力現(xiàn)貨市場阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理中的實(shí)用性和有效性。事實(shí)上，考慮期望收益、風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)偏好，可以衡量市場主體在結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易前后的效用，效用之差即為結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的價(jià)值，即該市場主體愿為結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易付出的費(fèi)用［29-30］。限于篇幅，本文研究重點(diǎn)在于結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制和其在阻塞管理中的應(yīng)用方法，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易中的博弈和定價(jià)問題將在后續(xù)研究中詳細(xì)探討。

選 取PJM 市 場2019 年11 月1 日 至12 月31 日 共1 464 個(gè)時(shí)段的實(shí)際數(shù)據(jù)作為場景［31］。假定在現(xiàn)貨市場中，機(jī)組A 以Eastern Hub 的電價(jià)結(jié)算，機(jī)組B以MID-ATL/APS 的電價(jià)結(jié)算，用戶以PJM-RTO區(qū)域電價(jià)結(jié)算，阻塞風(fēng)險(xiǎn)反映為3 個(gè)現(xiàn)貨電價(jià)的差異。3 個(gè)節(jié)點(diǎn)/區(qū)域的電價(jià)數(shù)據(jù)見附錄A 圖A1，平均電價(jià)分別為23.74，27.07，26.33 美元/（MW·h）。假設(shè)機(jī)組A 的現(xiàn)貨出清電量為PJM-RTO 區(qū)域總負(fù)荷的1/200，如附錄A 圖A2 所示。機(jī)組A 與用戶簽訂了價(jià)格為20 美元/（MW·h）、各時(shí)段電量均為400 MW 的中長期合同，交割點(diǎn)為用戶所在節(jié)點(diǎn)。機(jī)組A 希望與機(jī)組B 及用戶進(jìn)行結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，以規(guī)避市場風(fēng)險(xiǎn)。采用條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（conditional value at risk，CVaR）量度風(fēng)險(xiǎn)［32］，該數(shù)值反映了損失超過某個(gè)給定的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（value at risk，VaR）條件下?lián)p失的平均值，而風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值指在一定置信度下的最大可能損失。由于本文考慮機(jī)組收益而非成本，因而在計(jì)算CVaR 時(shí)，機(jī)組收益數(shù)值取負(fù)，置信度取95%。需要說明的是，本文著重研究結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易在阻塞管理中的應(yīng)用，故算例中提到的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易均為雙向進(jìn)行的交易，即交易雙方針對相同電量各向?qū)Ψ睫D(zhuǎn)讓一次結(jié)算權(quán)，結(jié)果相當(dāng)于互換了結(jié)算電價(jià)。

3.1 機(jī)組間對現(xiàn)貨電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易

在未進(jìn)行結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易時(shí)，利用式（9）可計(jì)算出機(jī)組A 的時(shí)段平均售電收益為8 257.07 美元，CVaR 為-2 975.55 美元。由于阻塞的存在，機(jī)組A與機(jī)組B 結(jié)算所用的現(xiàn)貨電價(jià)產(chǎn)生差異，機(jī)組A 與機(jī)組B 對現(xiàn)貨電價(jià)進(jìn)行結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易（場景1）。圖1 為在結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量在0～1 000 MW·h 變化時(shí)，機(jī)組A 的時(shí)段期望收益及CVaR。可見，由于機(jī)組B 的現(xiàn)貨電價(jià)均值較機(jī)組A 高，隨著結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的增加，機(jī)組A 有更多的電量能夠以機(jī)組B 的現(xiàn)貨電價(jià)進(jìn)行結(jié)算，因而期望收益提升。交易電量增加初期導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)顯著減小，主要源于期望收益的提升，但由于機(jī)組A 通過結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易獲得的結(jié)算電價(jià)仍然是波動的現(xiàn)貨電價(jià)，因此，其承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)不會隨交易電量的持續(xù)增加而不斷減小。

圖1 機(jī)組A 期望收益及CVaR 與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的關(guān)系（場景1）Fig.1 Relationship among expected revenue，CVaR and exchanged quantity via settlement right transaction of unit A (scenario 1)

圖2 顯示了機(jī)組A 在與機(jī)組B 進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易時(shí)，在不同的交易電量下收益與風(fēng)險(xiǎn)的對應(yīng)關(guān)系。其中，符號Δ 標(biāo)注的曲線部分為機(jī)組A 在交易中的有效前沿［33］，其表示在某一風(fēng)險(xiǎn)水平下，通過交易可獲得的最大期望收益，機(jī)組A 可根據(jù)自身風(fēng)險(xiǎn)偏好，決定結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量。

圖2 機(jī)組A 與機(jī)組B 進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的有效前沿（場景1）Fig.2 Efficient frontiers when unit A and unit B conduct settlement right transaction on spot electricity price(scenario 1)

3.2 機(jī)組間對現(xiàn)貨電價(jià)與合同電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易

如式（13）所示，機(jī)組A 與機(jī)組B 還可分別進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)與合同電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，即機(jī)組A購入機(jī)組B 的合同電價(jià)結(jié)算權(quán)，并將現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓給機(jī)組B。圖3 和圖4 分別展示了在機(jī)組B擁有不同電價(jià)的合同的情況下（場景2），機(jī)組A 的期望收益及CVaR 與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的關(guān)系。

圖3 機(jī)組A 期望收益及CVaR 與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的關(guān)系（場景2）Fig.3 Relationship among expected revenue，CVaR and exchanged quantity via settlement right transaction of unit A (scenario 2)

圖4 機(jī)組A 與機(jī)組B 進(jìn)行合同電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的有效前沿（場景2）Fig.4 Efficient frontiers when unit A and unit B conduct settlement right transaction on contract electricity price(scenario 2)

由圖3 可以看出，合同電價(jià)越高，機(jī)組A 在結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易后的期望收益越高、風(fēng)險(xiǎn)越低。對于電價(jià)較高的合同，隨交易電量的增加，機(jī)組A 承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)先減小后增加，這是由于在交易電量較小時(shí)，隨交易電量的增加，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易后的期望收益顯著提升，暴露在現(xiàn)貨電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)中的電量減少；而在交易電量較大時(shí)，隨交易電量的增加，由式（13）等號右側(cè)的第三項(xiàng)可知，機(jī)組A 反而將有越來越多的電量暴露在現(xiàn)貨電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)中。圖4 顯示了機(jī)組A 與機(jī)組B 進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)與合同電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的有效前沿，其中，若機(jī)組B 所擁有的合同電價(jià)為20 美元/（MW·h），則機(jī)組A 無法通過結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易獲得預(yù)期收益增加或風(fēng)險(xiǎn)降低，因而不會與機(jī)組B 進(jìn)行交易。

3.3 機(jī)組與用戶的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易

如式（17）所示，機(jī)組A 與用戶還可分別進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)與合同電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，即機(jī)組A 購入用戶的合同電價(jià)結(jié)算權(quán)，并將現(xiàn)貨電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓給用戶。圖5 和圖6 分別展示了在用戶擁有不同電價(jià)合同的情況下（場景3），機(jī)組A 的期望收益及CVaR 與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的關(guān)系。

圖5 機(jī)組A 期望收益及CVaR 與結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易電量的關(guān)系（場景3）Fig.5 Relationship among expected revenue，CVaR and exchanged quantity via settlement right transaction of unit A (scenario 3)

圖6 機(jī)組A 與用戶進(jìn)行合同電價(jià)結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的有效前沿（場景3）Fig.6 Efficient frontiers when unit A and consumer conduct settlement right transaction on contract electricity price (scenario 3)

由圖5 可以看出，合同電價(jià)越低，機(jī)組A 在結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易后的期望收益越高、風(fēng)險(xiǎn)越低。對于電價(jià)較低的合同，隨交易電量的增加，機(jī)組A 承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)先減小后增加，這是由于在交易電量較小時(shí)，隨交易電量的增加，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易后的期望收益顯著提升，暴露在現(xiàn)貨電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)中的電量減少；而在交易電量較大時(shí)，由式（17）等號右側(cè)的第4 項(xiàng)（-(PKt-Y )）可知，隨著交易電量的增加，機(jī)組A 反而將有越來越多的電量暴露在現(xiàn)貨電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)中。圖6 顯示了機(jī)組A 與用戶進(jìn)行現(xiàn)貨電價(jià)與合同電價(jià)的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的有效前沿，其中，若用戶擁有的合同電價(jià)為35 美元/（MW·h）或40 美元/（MW·h），機(jī)組A 無法通過結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易獲得預(yù)期收益增加或風(fēng)險(xiǎn)降低，因而不會與用戶進(jìn)行交易。

4 結(jié)語

形成合理的阻塞價(jià)格信號并建立有效的阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制是電力現(xiàn)貨市場環(huán)境下阻塞管理的重要目標(biāo)。當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場中已可通過節(jié)點(diǎn)電價(jià)中的阻塞分量反映阻塞成本，但尚未建立阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制。本文基于對當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場特征及需求的分析，提出了應(yīng)用于阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制。相對于國外成熟電力現(xiàn)貨市場從阻塞盈余返還金額不確定性的風(fēng)險(xiǎn)管理角度，建立的金融輸電權(quán)交易機(jī)制，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制從阻塞費(fèi)用繳納金額不確定性的風(fēng)險(xiǎn)管理角度出發(fā)，使發(fā)電廠可通過與其他發(fā)電廠或用戶進(jìn)行針對相同電量的2 次方向相反的結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易，實(shí)現(xiàn)阻塞風(fēng)險(xiǎn)在交易雙方間的重新分配。結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易更適用于當(dāng)前中國電力現(xiàn)貨市場中長期合同交易與現(xiàn)貨交易順次結(jié)算、中長期合同交割點(diǎn)唯一設(shè)置在用戶側(cè)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)、發(fā)電側(cè)承擔(dān)較大阻塞風(fēng)險(xiǎn)等特征。進(jìn)一步研究將關(guān)注結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓交易的均衡價(jià)格及對市場主體行為策略的影響。

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