廣西電力交易中心 覃健榮 胡云旺 北京清大科越股份有限公司 謝 天 莫將芝

1 引言

電力市場(chǎng)交易結(jié)算是市場(chǎng)交易體系設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。近年來(lái)，我國(guó)電力市場(chǎng)改革不斷推進(jìn)，市場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大、市場(chǎng)交易品種日趨豐富。電力交易機(jī)構(gòu)面臨越來(lái)越突出的市場(chǎng)交易結(jié)算挑戰(zhàn)。

文獻(xiàn)[1-3]分別研究了北美電力市場(chǎng)、澳大利亞電力市場(chǎng)和巴西電力市場(chǎng)的市場(chǎng)交易結(jié)算問(wèn)題，重點(diǎn)介紹了市場(chǎng)交易結(jié)算中不平衡資金處理及新能源交易結(jié)算機(jī)制設(shè)計(jì)問(wèn)題。然而我國(guó)還處于市場(chǎng)改革起步階段，整體來(lái)看現(xiàn)行電力體系處于市場(chǎng)、計(jì)劃并存的雙軌制市場(chǎng)體系，因此市場(chǎng)交易結(jié)算更為復(fù)雜[4]。文獻(xiàn)[5]研究了不同市場(chǎng)開(kāi)放程度下的市場(chǎng)交易結(jié)算模式，建議市場(chǎng)化開(kāi)放程度越高，越需要加強(qiáng)市場(chǎng)交易結(jié)算機(jī)制建設(shè)。文獻(xiàn)[6]研究了基于量?jī)r(jià)費(fèi)多維迭代組合的零售結(jié)算模型，用于解決復(fù)雜市場(chǎng)交易模式下的市場(chǎng)交易結(jié)算問(wèn)題。文獻(xiàn)[7-9]研究了我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)體系下的市場(chǎng)結(jié)算問(wèn)題，初步分析了現(xiàn)貨市場(chǎng)交易結(jié)算技術(shù)架構(gòu)。

整體來(lái)看，國(guó)外電力市場(chǎng)起步較早。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的改進(jìn)，市場(chǎng)交易結(jié)算已較為成熟，特別是在應(yīng)對(duì)復(fù)雜的零售市場(chǎng)套餐方面經(jīng)驗(yàn)較為豐富。相比于國(guó)外，我國(guó)電力市場(chǎng)交易起步較晚，相關(guān)的技術(shù)積累較為薄弱，但我國(guó)電力市場(chǎng)改革發(fā)展速度較快，同時(shí)我國(guó)電力市場(chǎng)交易結(jié)算在機(jī)制上與國(guó)外存在顯著差別，交易機(jī)構(gòu)不僅承擔(dān)了批發(fā)市場(chǎng)合同的交易結(jié)算任務(wù)，還需要負(fù)責(zé)零售市場(chǎng)上零售套餐的交易結(jié)算，因此我國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)更大。

為此，本文重點(diǎn)研究我國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)市場(chǎng)交易結(jié)算問(wèn)題。首先，將分析我國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)所面臨的市場(chǎng)交易結(jié)算職責(zé)，研究批發(fā)市場(chǎng)與零售市場(chǎng)同時(shí)結(jié)算下的結(jié)算機(jī)制問(wèn)題；其次，提出適用于電力用戶和售電公司的電力市場(chǎng)用戶側(cè)結(jié)算方法，能夠綜合考慮批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)套餐合同內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)電力用戶、售電公司的綜合結(jié)算。最后，基于某省區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)構(gòu)造算例，驗(yàn)證了所提出方法的有效性。

2 批發(fā)與零售耦合的市場(chǎng)結(jié)算機(jī)制

我國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)所面臨的批發(fā)市場(chǎng)與零售市場(chǎng)結(jié)算耦合問(wèn)題，本質(zhì)上是我國(guó)電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)與國(guó)外電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)職責(zé)差異導(dǎo)致的[10]。

如圖1所示，電力市場(chǎng)交易體系可劃分為批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)兩部分。批發(fā)市場(chǎng)是指發(fā)電企業(yè)與售電公司、部分電力用戶所開(kāi)展的電能交易。其中，直接參與批發(fā)市場(chǎng)交易的電力用戶被稱(chēng)為直購(gòu)用戶。批發(fā)市場(chǎng)交易可進(jìn)一步分為場(chǎng)外交易、場(chǎng)內(nèi)交易兩類(lèi)。場(chǎng)外、場(chǎng)內(nèi)均是相對(duì)于交易機(jī)構(gòu)而言，發(fā)電企業(yè)與售電公司、部分電力用戶直接開(kāi)展的雙邊交易稱(chēng)為場(chǎng)外交易；而依托交易中心所開(kāi)展集中競(jìng)價(jià)、掛牌交易等稱(chēng)為場(chǎng)內(nèi)交易。

圖1 電力市場(chǎng)交易體系

整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)對(duì)批發(fā)市場(chǎng)規(guī)定基本相同，均要求發(fā)用電企業(yè)將場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外交易合同統(tǒng)一交由交易機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)結(jié)算。而零售市場(chǎng)則是售電公司與電力用戶間代理購(gòu)電所開(kāi)展的市場(chǎng)交易。絕大部分電力用戶因用電規(guī)模較低等原因不具備直接參與電力市場(chǎng)交易的能力，往往采用委托方式，與售電公司簽訂售電合同。由于這一類(lèi)電力用戶一般數(shù)量較為龐大，售電公司為滿足不同類(lèi)型零售電力用戶的購(gòu)電差異化需求，常設(shè)計(jì)不同類(lèi)型售電套餐的方式，供零售電力用戶選擇。

國(guó)外電力市場(chǎng)與我國(guó)電力市場(chǎng)在市場(chǎng)交易結(jié)算機(jī)制設(shè)計(jì)上有所不同。國(guó)外電力市場(chǎng)一般規(guī)定批發(fā)市場(chǎng)結(jié)算由交易機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，電力交易機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)電企業(yè)與售電公司及直購(gòu)用戶所簽訂的場(chǎng)外批發(fā)交易合同及場(chǎng)內(nèi)交易結(jié)果，負(fù)責(zé)出具結(jié)算依據(jù)，并由電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行資金結(jié)算。而售電公司與電力用戶所簽訂的零售套餐合同則由售電公司自行結(jié)算。但由于我國(guó)電力市場(chǎng)改革尚處于起步階段，售電公司市場(chǎng)交易抗風(fēng)險(xiǎn)能力較低，為避免售電公司經(jīng)營(yíng)不當(dāng)影響其代理電力用戶正常用戶，當(dāng)前我國(guó)規(guī)定電力交易機(jī)構(gòu)須承擔(dān)零售市場(chǎng)交易結(jié)算職責(zé)，即電力交易機(jī)構(gòu)需要同時(shí)對(duì)批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)合同出具結(jié)算依據(jù)，并由電網(wǎng)企業(yè)統(tǒng)一進(jìn)行資金結(jié)算。

兩種機(jī)制對(duì)比，我國(guó)與國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)中市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)電側(cè)結(jié)算基本相同，然而由于承擔(dān)了零售市場(chǎng)交易結(jié)算任務(wù)，我國(guó)電力交易機(jī)構(gòu)用戶側(cè)結(jié)算復(fù)雜度更高。本質(zhì)上來(lái)看，我國(guó)電力交易機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)了批發(fā)與零售耦合的用戶側(cè)市場(chǎng)結(jié)算任務(wù)。如何高效完成用戶側(cè)結(jié)算，也成為當(dāng)前市場(chǎng)結(jié)算難點(diǎn)。

3 市場(chǎng)結(jié)算模型與方法設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)算架構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)我國(guó)電力市場(chǎng)中，市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)用戶側(cè)結(jié)算所面臨的批發(fā)與零售耦合的市場(chǎng)交易結(jié)算問(wèn)題，本文中所提出的市場(chǎng)交易結(jié)算架構(gòu)如圖2所示。

圖2 用戶側(cè)市場(chǎng)交易結(jié)算架構(gòu)

該架構(gòu)下，輸入數(shù)據(jù)包括電力用戶分時(shí)電量數(shù)據(jù)、批發(fā)市場(chǎng)出清價(jià)格、零售套餐價(jià)格、批發(fā)市場(chǎng)合約及零售套餐合約。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，本文所提出批發(fā)與零售耦合市場(chǎng)交易結(jié)算架構(gòu)可分為零售套餐結(jié)算、批發(fā)市場(chǎng)結(jié)算和用戶側(cè)綜合結(jié)算三部分。以下本文將分別介紹以上三方面結(jié)算實(shí)施流程。

3.2 零售套餐結(jié)算

零售套餐結(jié)算是指市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)依據(jù)零售市場(chǎng)套餐合同要求，根據(jù)電力用戶實(shí)際分時(shí)用電量，統(tǒng)計(jì)計(jì)算其月度用電費(fèi)的過(guò)程。電網(wǎng)企業(yè)計(jì)量自動(dòng)化化系統(tǒng)能夠支撐電力用戶用電量分時(shí)統(tǒng)計(jì)功能。固定電價(jià)套餐、峰谷電價(jià)套餐是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的零售市場(chǎng)交易套餐[11]，本文以上述兩種售電套餐為案例，介紹零售套餐結(jié)算過(guò)程。電力用戶月度電費(fèi)結(jié)算金額可表示為：

式中，F(xiàn)eu為簽訂零售套餐的電力用戶u 的月度電費(fèi)，EU,D,T為該用戶運(yùn)行日d 時(shí)段t 的用電量，為固定電價(jià)套餐模式下的電價(jià)，分別為峰谷電價(jià)套餐下高峰時(shí)段、低谷時(shí)段的電價(jià)，TP、TV 分別為套餐規(guī)定的高峰時(shí)段和低谷時(shí)段，ND、NT 依次為該月運(yùn)行日天數(shù)和運(yùn)行時(shí)段數(shù)。

3.3 批發(fā)交易結(jié)算

批發(fā)交易結(jié)算是指市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)依據(jù)批發(fā)市場(chǎng)交易合同要求，根據(jù)售電公司或直購(gòu)用戶分時(shí)用電量，統(tǒng)計(jì)計(jì)算其月度購(gòu)電費(fèi)的過(guò)程。直購(gòu)用戶分時(shí)用電量可由電網(wǎng)公司計(jì)量系統(tǒng)直接統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到。而售電公司則需要根據(jù)其與電力用戶代理關(guān)系匯總統(tǒng)計(jì)得到，可表示為：

式中，Es,d,t為售電公司s 運(yùn)行日d 時(shí)段t 的用電量，u ∈s 表示所有由該售電公司代理購(gòu)電的電力用戶集。下面重點(diǎn)討論售電公司購(gòu)電費(fèi)結(jié)算問(wèn)題。

售電公司在批發(fā)市場(chǎng)中交易結(jié)算與所在省區(qū)電網(wǎng)電力市場(chǎng)交易機(jī)制有關(guān)。若該省區(qū)僅開(kāi)展中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易，則其結(jié)算中需要同時(shí)考慮度電電費(fèi)和偏差電費(fèi)兩部分，可表示為：

式中，F(xiàn)es為售電公司s 批發(fā)市場(chǎng)結(jié)算購(gòu)電費(fèi)，按照當(dāng)前電力中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易合同“六簽”交易要求，為售電公司s 時(shí)段tf 分時(shí)電價(jià)，NTF 為全天時(shí)段數(shù)，t ∈TTF 表示屬于分時(shí)電價(jià)時(shí)段區(qū)間的所有時(shí)刻，ΔEs為月度偏差電量，為偏差考核電價(jià)。

3.4 用戶側(cè)綜合結(jié)算

用戶側(cè)綜合結(jié)算是指匯總零售套餐結(jié)算和批發(fā)交易結(jié)算結(jié)果，得到各電力用戶和售電公司總結(jié)算電費(fèi)的過(guò)程。

若電力用戶委托售電公司購(gòu)電，則其結(jié)算電費(fèi)為零售套餐結(jié)算電費(fèi)，如式（1）和式（2）所示；若電力用戶直接參與批發(fā)市場(chǎng)交易，則直接參考式（4）計(jì)算得到其結(jié)算電費(fèi)即可；而對(duì)售電公司其結(jié)算電費(fèi)，既需要考慮其在批發(fā)交易結(jié)算的購(gòu)電費(fèi)，也需要考慮售電套餐結(jié)算的售電費(fèi)，其綜合結(jié)算電費(fèi)為售電費(fèi)與購(gòu)電費(fèi)之差，可表示為：

4 算例分析

本文將在某省區(qū)實(shí)際數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上構(gòu)造算例，以驗(yàn)證所提出算法的有效性。算例中將以某售電公司為例，完整的驗(yàn)證其結(jié)算過(guò)程。如表1所示，該售電公司共代理電力用戶10家，其中5家電力用戶采用固定電價(jià)套餐模式，5家采用峰谷電價(jià)套餐模式。由于5家電價(jià)用戶的用電特性和用電規(guī)模存在差異，因此即使選擇相同的零售套餐類(lèi)型，不同電力用戶的零售套餐價(jià)格也存在差異。選擇固定電價(jià)套餐的5家電力用戶中，用戶1至用戶4用電量規(guī)?；鞠嗤涮撞蛢r(jià)格為0.5元/kWh；而用戶5用電規(guī)模相對(duì)較小，因此固定電價(jià)套餐中電價(jià)相對(duì)較高，達(dá)0.52元/kWh。選擇峰谷電價(jià)套餐類(lèi)型的電力用戶中，用戶6至用戶8的用電特性和用電量規(guī)?；鞠嗤?，其峰谷電價(jià)套餐價(jià)格機(jī)制相同，均為高峰時(shí)段0.55元/kWh，而低谷時(shí)段0.45元/kWh；用戶9和用戶10的峰谷差率更高，因此峰谷價(jià)差更為明顯，其中高峰時(shí)段0.55元/kWh，而低谷時(shí)段0.45元/kWh。

表1 售電套餐信息表

4.1 零售套餐結(jié)算

按照本文所提出的用戶側(cè)綜合結(jié)算方法，電網(wǎng)企業(yè)需要首先統(tǒng)計(jì)上述電力用戶分時(shí)電量。如表2所示為上述電力用戶月度分時(shí)電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。依據(jù)表1及表2中關(guān)于零售套餐電價(jià)和分時(shí)電量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)照式（1）及式（2）的計(jì)算公式，可計(jì)算得到各電力用戶的月度結(jié)算電費(fèi)。從表2中各電力用戶結(jié)算電費(fèi)可以看出，電力用戶零售套餐選擇對(duì)其結(jié)算電費(fèi)具有較大影響，不同的套餐類(lèi)型和電價(jià)水平將直接影響其結(jié)算電費(fèi)。

表2 零售套餐結(jié)算表

4.2 批發(fā)交易結(jié)算

售電公司批發(fā)交易結(jié)算需要首先匯總其代理電力用戶的分時(shí)電量。需要特別說(shuō)明的是，售電公司與電力用戶所簽訂的售電套餐中峰谷時(shí)段規(guī)定，與售電公司參與批發(fā)市場(chǎng)交易所簽訂的中長(zhǎng)期交易分時(shí)合同中時(shí)段劃分無(wú)必然關(guān)系，即售電公司可根據(jù)其實(shí)際代理電力用戶整體用電特征，與發(fā)電企業(yè)簽訂中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易分時(shí)電價(jià)合同。如表3所示，售電公司在批發(fā)市場(chǎng)交易合約中，將全天分為6個(gè)電價(jià)時(shí)段，并明確了各電價(jià)時(shí)段的市場(chǎng)交易價(jià)格。其總電量與10個(gè)電力用戶相同，但是由于時(shí)段劃分與零售套餐中時(shí)段劃分不同，因此高峰、低谷時(shí)段電量并不匹配。這也為售電公司代理購(gòu)電獲利提供了新的可能性。根據(jù)表3統(tǒng)計(jì)測(cè)算，售電公司批發(fā)市場(chǎng)交易總購(gòu)電費(fèi)為2.44億元。

表3 批發(fā)交易結(jié)算表

4.3 用戶側(cè)綜合結(jié)算

用戶側(cè)綜合結(jié)算是在售電套餐結(jié)算和批發(fā)交易結(jié)算基礎(chǔ)上，匯總統(tǒng)計(jì)售電公司、電力供應(yīng)的實(shí)際應(yīng)繳納或應(yīng)收取電費(fèi)。其中電力用戶由售電公司代理購(gòu)電，其應(yīng)繳納電費(fèi)為零售套餐結(jié)算中電費(fèi)。售電公司按照批發(fā)交易結(jié)算費(fèi)用向發(fā)電企業(yè)繳納購(gòu)電費(fèi)，并按照零售套餐結(jié)算電費(fèi)向電力用戶收取售電費(fèi)，其綜合收益為售電費(fèi)與購(gòu)電費(fèi)之差。當(dāng)售電費(fèi)高于購(gòu)電費(fèi)時(shí)，表明售電公司將從中獲利；否則表明售電公司將承擔(dān)交易虧損。算例中電力用戶實(shí)際結(jié)算電費(fèi)如表2所示，而售電公司實(shí)際應(yīng)收入0.56億元。

5 結(jié)論

本文研究了我國(guó)電力市場(chǎng)交易體系下電力市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)用戶側(cè)交易結(jié)算問(wèn)題，提出了考慮售電套餐合同的用戶側(cè)結(jié)算方法，以解決市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)所面臨的批發(fā)市場(chǎng)、零售市場(chǎng)綜合結(jié)算問(wèn)題。該方法能夠有效解決市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)對(duì)售電公司代理購(gòu)電電力用戶的交易結(jié)算和售電公司綜合結(jié)算問(wèn)題，能夠提升交易結(jié)算效率，支撐我國(guó)電力市場(chǎng)改革推進(jìn)。