張繼英 劉 健 王曉敏 胡如樂(lè) 張建中

（1．南方電網(wǎng)數(shù)字企業(yè)科技（廣東）有限公司，廣東 廣州 510700；2．北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京 100192）

隨著新能源在電網(wǎng)系統(tǒng)中大規(guī)模接入，由于新能源自身的屬性，因此出現(xiàn)了電壓不穩(wěn)、頻率振蕩等供電質(zhì)量問(wèn)題[1]。提高電力系統(tǒng)的調(diào)頻效果以及采取事故備用措施非常必要[2]。然而，這些做法間接增加了電力資源的成本。為保證電力穩(wěn)定供應(yīng)，結(jié)合電力市場(chǎng)的發(fā)展成熟度，建立合理的交易價(jià)格銜接機(jī)制成為極為必要的工作之一[3]。該文對(duì)電力市場(chǎng)的各個(gè)階段進(jìn)行劃分，其主要包括初期階段、過(guò)渡階段以及成熟階段。在初期階段，電力市場(chǎng)的主要模式為中長(zhǎng)期交易，最突出的表現(xiàn)為現(xiàn)貨市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小，雖然已經(jīng)開(kāi)始關(guān)于調(diào)峰市場(chǎng)的建設(shè)，但是計(jì)劃補(bǔ)償是最主要的輔助服務(wù)形式；在過(guò)渡階段，電力市場(chǎng)的主要模式主要為現(xiàn)貨交易；而在成熟階段，電力市場(chǎng)無(wú)論是在容量方面、還是在電力金融方面，都達(dá)到相對(duì)完善的狀態(tài)。此時(shí)的價(jià)格銜接機(jī)制也在影響電力交易雙方的經(jīng)濟(jì)利益。

在此基礎(chǔ)上，該文提出基于SD 模型的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制研究，并采用對(duì)比測(cè)試的方式，分析了該文設(shè)計(jì)電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制設(shè)計(jì)

為保證電力市場(chǎng)的運(yùn)行效率，確保不同時(shí)間段、不同地區(qū)的電力交易能夠順利進(jìn)行，需要建立一套合理的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制銜接不同的交易價(jià)格。該文以電力交易價(jià)格為導(dǎo)向，建立SD 結(jié)構(gòu)模型，以此分析電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力。以電量電費(fèi)為核心，分析電力資源生產(chǎn)端的基本收入情況，結(jié)合分析結(jié)果，設(shè)置交易價(jià)格，并根據(jù)實(shí)際的電力交易情況，設(shè)計(jì)電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制。

1.1 基于SD 模型的電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力分析

如果要對(duì)電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)，那么對(duì)電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力進(jìn)行全面、準(zhǔn)確地分析是十分必要的[4]。通過(guò)分析電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力，能夠了解電力供需關(guān)系的變化情況，有助于均衡市場(chǎng)價(jià)格。電力市場(chǎng)中存在多種交易形式和價(jià)格機(jī)制，不同形式的交易會(huì)對(duì)價(jià)格產(chǎn)生影響，由此消除不同交易形式之間產(chǎn)生的價(jià)格扭曲，使供應(yīng)商和購(gòu)買(mǎi)方基于市場(chǎng)信號(hào)做出合理決策，確保價(jià)格合理傳導(dǎo)[5]。一般情況下，構(gòu)成電力交易價(jià)格的因素較為復(fù)雜，且電力市場(chǎng)中的供需關(guān)系、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、發(fā)電方式以及燃料成本等因素之間也存在一定的相互關(guān)聯(lián)、相互影響的關(guān)系[6]。該文在具體的分析過(guò)程中引入SD 模型，該模型采用的是一種系統(tǒng)性的建模方法，通過(guò)模擬電力市場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，描述其中不同因素之間的相互關(guān)系和影響。在SD 模型中，利用常量參數(shù)、輔助變量參數(shù)、表函數(shù)、速率變量參數(shù)和狀態(tài)變量參數(shù)描述模型中各個(gè)元素的特性和關(guān)系。常量參數(shù)是在模型中固定不變的數(shù)值，用于表示系統(tǒng)中的常量或固定值。輔助變量參數(shù)是對(duì)其他變量進(jìn)行計(jì)算得到的中間變量，用于輔助模型的運(yùn)算和分析。表函數(shù)是一種根據(jù)輸入變量的值返回相應(yīng)輸出值的函數(shù)，通常用于模擬非線(xiàn)性關(guān)系或者根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)提供模型的輸入輸出關(guān)系。速率變量參數(shù)為某一變量的變化速度，通常與狀態(tài)變量相關(guān)聯(lián)，用于描述狀態(tài)變量的變化。狀態(tài)變量參數(shù)是描述系統(tǒng)狀態(tài)或者某一變量的狀態(tài)的參數(shù)，表示SD 模型中的關(guān)鍵變量的值或狀態(tài)。這些參數(shù)和變量在SD 模型中共同構(gòu)成了電力市場(chǎng)的基本元素，通過(guò)模擬電力市場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，描述其中不同因素之間的相互關(guān)系和影響。利用其分析電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力。其中，以電力交易價(jià)格為導(dǎo)向的SD 結(jié)構(gòu)模型如公式（1）所示。

式中：SD（x）為電力交易價(jià)格x為導(dǎo)向的SD 結(jié)構(gòu)模型；ai為構(gòu)成電力交易價(jià)格的常量參數(shù)，包括電力交易覆蓋的土地面積（電力交易范圍）和可交易的電力資源總量；bi為構(gòu)成電力交易價(jià)格的輔助變量參數(shù)，包括人均土地面積，人均可交易電力資源量以及電力能源消耗量，電力生產(chǎn)量和電力消耗量；ci為構(gòu)成電力交易價(jià)格的表函數(shù)，也就是單位GDP 的電力資源能耗；di為構(gòu)成電力交易價(jià)格的速率變量參數(shù)，包括電力市場(chǎng)交易地區(qū)的電力能源產(chǎn)量，以及電力能源終端的消費(fèi)量；ei為構(gòu)成電力交易價(jià)格的狀態(tài)變量參數(shù)，主要是指電力市場(chǎng)交易地區(qū)可供利用的電力資源總量。

按照上述方式構(gòu)建電力交易價(jià)格導(dǎo)向下SD 結(jié)構(gòu)模型。以此為基礎(chǔ)對(duì)電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力進(jìn)行分析，終端的電力資源消費(fèi)能力以及電力資源的生產(chǎn)能力是價(jià)格傳導(dǎo)的核心動(dòng)力。終端的電力資源消費(fèi)能力指的是終端用戶(hù)對(duì)電力的需求和消費(fèi)能力。終端用戶(hù)的需求量和購(gòu)買(mǎi)意愿會(huì)直接影響電力交易市場(chǎng)的供需關(guān)系和價(jià)格水平。如果終端用戶(hù)的需求增加，可能會(huì)導(dǎo)致電力供應(yīng)緊張，從而推動(dòng)電力市場(chǎng)交易價(jià)格上漲。相反，可能會(huì)導(dǎo)致電力供過(guò)于求，從而推動(dòng)價(jià)格下跌。電力資源的生產(chǎn)能力決定了電力市場(chǎng)的供給側(cè)情況。當(dāng)電力當(dāng)生產(chǎn)能力增加時(shí)，供給側(cè)的供應(yīng)能力將增強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致電力市場(chǎng)交易價(jià)格下降。相反，可能會(huì)推動(dòng)電力價(jià)格上漲。結(jié)合該理論基礎(chǔ)，當(dāng)設(shè)計(jì)交易價(jià)格銜接機(jī)制時(shí)，需要充分考慮終端用戶(hù)的電力資源消費(fèi)能力，通過(guò)設(shè)置交易價(jià)格，滿(mǎn)足不同終端用戶(hù)的需求，為后續(xù)的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制設(shè)計(jì)提供執(zhí)行基礎(chǔ)。

1.2 構(gòu)建電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制

結(jié)合第1.1 節(jié)對(duì)電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力的分析結(jié)果，在構(gòu)建電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制的過(guò)程中，該文對(duì)電力資源生產(chǎn)端的基本收入情況進(jìn)行分析，電力資源生產(chǎn)端的基本收入情況通常受到多方面的影響，其中包括電價(jià)水平、用電量、用戶(hù)結(jié)構(gòu)和政策支持等因素。這些因素相互作用，共同決定了電費(fèi)收入的情況。

電力資源生產(chǎn)端通常會(huì)根據(jù)成本、市場(chǎng)需求和政策等因素來(lái)確定電價(jià)水平[7]。較高的電價(jià)可以帶來(lái)更高的收入，也可能影響用戶(hù)的用電需求，即用電量。因此，電力資源生產(chǎn)端需要在考慮經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，需要平衡用戶(hù)的用電量，確保電費(fèi)收入的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。另外，由公式（1）構(gòu)建的SD 結(jié)構(gòu)模型可知，人均可交易電力資源量以及電力能源消耗量增加也會(huì)帶動(dòng)電費(fèi)增加。

綜上所述，以電量電費(fèi)為核心分析電力資源生產(chǎn)端的基本收入情況。電費(fèi)是電力資源生產(chǎn)端主要的收入來(lái)源之一，是消費(fèi)者為使用電力而支付的費(fèi)用，直接反映了電力資源的價(jià)值和消費(fèi)需求。通過(guò)分析電費(fèi)收入情況，可以了解電力資源生產(chǎn)端的經(jīng)濟(jì)狀況和運(yùn)營(yíng)效益。電力資源生產(chǎn)端以電量電費(fèi)為核心的收入具體計(jì)算如公式（2）所示。

式中：Cmid為電力資源生產(chǎn)端以電量電費(fèi)為核心的收入；qnh為在超過(guò)中長(zhǎng)期合同偏差電量范圍內(nèi)的電量規(guī)模，即電力資源生產(chǎn)端超出與用戶(hù)簽訂的中長(zhǎng)期電力購(gòu)買(mǎi)合同所約定的偏差電量范圍的電量；pnh為電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易的價(jià)格；qnh（t）為超過(guò)t時(shí)間內(nèi)合同偏差電量范圍內(nèi)的電量規(guī)模；pnh（t）為t時(shí)間內(nèi)電力市場(chǎng)期貨交易的價(jià)格。

按照以上方式對(duì)電力資源生產(chǎn)端的基本收入情況進(jìn)行分析。結(jié)合上述分析結(jié)果，該文對(duì)交易價(jià)格銜接機(jī)制的設(shè)計(jì)充分考慮了電力交易價(jià)格傳導(dǎo)動(dòng)力，具體的設(shè)計(jì)結(jié)果如公式（3）所示。

式中：c為交易價(jià)格；pa（xi）為自主利用剩余電量容量，指的是用戶(hù)在電力系統(tǒng)中根據(jù)自身的電力需求和能源生產(chǎn)能力，利用剩余電量滿(mǎn)足自身的電力需求。通過(guò)影響電力市場(chǎng)的供需關(guān)系，影響電力交易價(jià)格。k為電力市場(chǎng)交易階段核定容量電價(jià)參數(shù)，是指在電力市場(chǎng)中確定電力供應(yīng)商（發(fā)電廠）的容量電價(jià)的相關(guān)參數(shù)[8]。供電公司根據(jù)k以及其他市場(chǎng)規(guī)則和條件進(jìn)行容量市場(chǎng)交易，確保電力供需平衡和穩(wěn)定運(yùn)行。具體的核定容量電價(jià)參數(shù)可能因地區(qū)、市場(chǎng)規(guī)則和政策等因素而有所差異[9]，因此，交易價(jià)格的設(shè)定需要參考當(dāng)?shù)仉娏κ袌?chǎng)的相關(guān)規(guī)定和政策，確定相應(yīng)的k。

按照以上方式設(shè)置交易價(jià)格。結(jié)合實(shí)際的電力交易情況，基于供需關(guān)系和市場(chǎng)需求等因素分析歷史交易數(shù)據(jù)和電力需求預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)，確定電力交易價(jià)格的參考范圍。針對(duì)不同的電力市場(chǎng)階段和交易類(lèi)型設(shè)計(jì)不同的價(jià)格銜接機(jī)制，在市場(chǎng)交易階段采用實(shí)時(shí)定價(jià)機(jī)制，長(zhǎng)期交易階段采用合同定價(jià)機(jī)制確定價(jià)格。此外，為了保證電力市場(chǎng)價(jià)格銜接的合理性，引入市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制和價(jià)格波動(dòng)限制機(jī)制，確保供需平衡以及價(jià)格波動(dòng)在控制范圍內(nèi)，從而完成電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制設(shè)計(jì)，保證價(jià)格銜接的合理性，促進(jìn)電力市場(chǎng)的穩(wěn)定和發(fā)展。

2 測(cè)試分析

2.1 設(shè)置測(cè)試環(huán)境

在具體的測(cè)試過(guò)程中，該文以某抽水蓄能電站的電力資源為追蹤目標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。其中，測(cè)試環(huán)境的發(fā)電電動(dòng)機(jī)組為混流可逆式水泵水輪類(lèi)型，規(guī)模共4 臺(tái)，單機(jī)容量為500MW。在此基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)試環(huán)境的基礎(chǔ)發(fā)電成本情況進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。

圖1 測(cè)試環(huán)境容量費(fèi)用

結(jié)合圖1 的信息對(duì)該抽蓄電站的內(nèi)部經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，其中，收益率為8.7%，對(duì)應(yīng)的投資回收期為14.2年，對(duì)借款償還期進(jìn)行分析，其為13.6年。在此基礎(chǔ)上，該文按照7%的基準(zhǔn)折現(xiàn)率對(duì)測(cè)試發(fā)電系統(tǒng)的凈現(xiàn)值進(jìn)行分析，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果為77309.10 萬(wàn)元。

在此基礎(chǔ)上，采用該文設(shè)計(jì)的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制對(duì)其交易價(jià)格進(jìn)行調(diào)控，為了能夠更直觀地分析具體的調(diào)控效果，設(shè)置了對(duì)照組在相同的測(cè)試環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，其中，選擇的具體方法分別為文獻(xiàn)[3]提出的交易價(jià)格銜接機(jī)制以及文獻(xiàn)[4]提出的交易價(jià)格銜接機(jī)制。對(duì)比不同機(jī)制下的效果。

2.2 測(cè)試結(jié)果

結(jié)合上述設(shè)置的測(cè)試環(huán)境，該文分析了在不同電力市場(chǎng)交易價(jià)格梯度變化條件下，對(duì)應(yīng)的NPV（Net Present Value，凈現(xiàn)值）、IRR（Internal Rate of Return，內(nèi)部收益率）情況，得到的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同交易價(jià)格銜接機(jī)制測(cè)試結(jié)果對(duì)比表

結(jié)合表1 的測(cè)試結(jié)果對(duì)3 種不同電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制的具體應(yīng)用效果進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)隨著交易價(jià)格梯度變化的改變，對(duì)應(yīng)的NPV和IRR均表現(xiàn)出了不同的發(fā)展趨勢(shì)。在文獻(xiàn)[3]機(jī)制的測(cè)試結(jié)果中，當(dāng)價(jià)格變化梯度正向下降時(shí)，對(duì)應(yīng)的NPV和IRR均表現(xiàn)出先上升后下降的特點(diǎn)，當(dāng)價(jià)格變化梯度負(fù)向下降時(shí)，NPV和IRR隨之表現(xiàn)出穩(wěn)定下降的趨勢(shì)。從整體角度對(duì)其進(jìn)行分析，NPV的最大值為82446.35 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.86%（梯度變化為15.0%時(shí)），NPV的最小值為75038.15 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.66%（梯度變化為0 時(shí)）。在文獻(xiàn)[4]機(jī)制的測(cè)試結(jié)果中，NPV和IRR隨著梯度變化絕對(duì)值的降低表現(xiàn)出了穩(wěn)定下降的發(fā)展趨勢(shì)，其中，NPV的最大值為80214.09 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.85%（梯度變化為20.0%時(shí)），NPV的最小值為78673.25 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.68%（梯度變化為0 時(shí)）。在該文設(shè)計(jì)機(jī)制測(cè)試結(jié)果中，雖然NPV和IRR也表現(xiàn)出了隨著梯度變化絕對(duì)值降低的特點(diǎn)，但是對(duì)應(yīng)的下降幅度相對(duì)較小，且NPV和IRR始終處于較高水平，其中，NPV的最大值為82446.30 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.86%（梯度變化為20.0%時(shí)），NPV的最小值為81515.75 萬(wàn)元，IRR的最大值為8.76%（梯度變化為0 時(shí)），明顯比對(duì)照組的測(cè)試結(jié)果要好。

通過(guò)以上測(cè)試結(jié)果可以得出結(jié)論，該文設(shè)計(jì)的基于SD模型的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制可以在提高自電力企業(yè)NPV和IRR方面發(fā)揮積極作用，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

作為電力市場(chǎng)機(jī)制的核心，電力價(jià)格機(jī)制決定了電力交易的公平性和合理性，是保證電力市場(chǎng)有序發(fā)展的重要基礎(chǔ)。該文提出基于SD 模型的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制研究，分析客觀用電需求以及發(fā)電情況的基礎(chǔ)，合理構(gòu)建電力價(jià)格機(jī)制，極大程度地保障了電力交易雙方的利益，同時(shí)對(duì)于實(shí)現(xiàn)電力資源價(jià)值最大化也起到了一定的作用。通過(guò)該文設(shè)計(jì)的電力市場(chǎng)交易價(jià)格銜接機(jī)制，希望能夠?yàn)閷?shí)際的電力市場(chǎng)管理提供參考，為電力交易價(jià)格調(diào)控提供有價(jià)值的幫助。