2022年10月15日 学习笔记——电能量市场和辅助服务市场联合出清（仅为基础知识概念）

Posted 2022-10-25 XiaoGuYing

电能量市场和辅助服务市场联合出清（仅为基础知识概念）

• 电能量市场
• 辅助服务市场
• • • 英国电力市场改革
    • 美国电力市场改革
    • 北欧电力市场
    • 辅助服务的分类
    • 辅助服务交易类型
• 电能量市场和辅助服务市场联合出清

电能量市场

在电力批发市场中，主要的电力交易产品是电能量。按照时间维度，电力交易类型可分为中长期交易、短期交易和及时交易[见《中共中央国务院关于进一步深化电力一直改革的若干意见》（中发 [2015] 9号文）（简称9号文）]，在9号文配套文件《关于推进电力市场建设的实施意见》中简化为中长期交易和现货交易，将月内至运行日前两天的电力交易归为中长期交易，将日前和日内交易归位现货市场。

辅助服务市场

       随着电⼒⼯业市场化改⾰的不断深⼊，辅助服务市场开始逐渐从电能量主市场中分离。在这⼀⼤背景中，发电⼚不仅可以在主市场中投标，也可以在辅助辅助市场中投标。如何平衡这两者，在它们之间进⾏合理的组合优化配置，使发电⼚最终的多市场预期收益达到最优化。
       辅助服务市场是保障电⽹安全、提⾼电能质量的最重要的⼀环。辅助服务分为基本辅助服务和有偿服务。基本辅助服务是电⼒市场主体应当⽆偿提供的辅助服务，⽽有偿辅助服务是电⼒市场主体在基本辅助服务市场之外提供的其他辅助服务。
       在新的电⼒市场环境下，辅助服务市场对于发电企业⽽⾔是新的经济增⻓源，发电企业可以根据主辅市场联合优化的结果指定综合投标策略，合理分配发电资源，确保为发电企业带来最佳的经济收益。

英国电力市场改革

       英格兰和威尔⼠地区建⽴了强制性的电⼒交易系统—电⼒库。
       1990-2000年：改造前有中央发电局统⼀调度，改造后分为四个公司：国家电⽹公司、国家电⼒公司、国家发电公司、国家核电公司。国家电⽹公司负责⽇常管理和经营，建议全国性电⼒市场体系。其显著的特点是：全部⾼压电⽹有国营公司经营管理，电⽹承担⼤量的转运业务。
        2000-2005年：英国新电⼒市场主要包括⻓期市场（⼀年或者更⻓）、中期市场、短期市场、实时市场。其中⻓期市场基于年度基本负荷，通过交易⼈的双边交易来完成。中期市场基于季度、⽉或周的基本负荷，可以通过双边交易或由交易中⼼产⽣竞价。短期市场和实时市场通过电⼒市场联营体执⾏电⼒现货交易，发电商将电卖给电⼒联合运营中⼼，⼤⽤户或供电公司向电⼒联合中⼼购电。由此构成了英国第⼆次电⼒市场体系变⾰—新电⼒交易制（NETA）。
        2005年之后：将NETA从英格兰、威尔⼠地区推⼴到整个不列颠地区，建⽴⼀个统⼀的不列颠电⼒交易与输电制度（BETTA），从⽽实现在更⼤范围内通过市场有限的配置电⼒资源。其⽬标是在整个不列颠地区引⼊批发电⼒交易和输电制度，促进不列颠地区的竞争性电⼒地区进⼀步发展，建⽴统⼀的不列颠电⼒市场。在BETTA市场中，⼀个新的、独⽴的不列颠系统运⾏结构，负责不列颠地区系统的实时平衡与系统调度。

美国电力市场改革

       美国电⼒市场化的改⾰主要分为四个阶段：引⼊供电竞争、电网的开放性接⼊和传输服务的非歧视、独⽴系统运营商（ISO）、电⼒区域传输组织（RTO）。
       1978年：电⼒供应环节的竞争开始引⼊。联邦能源管理委员会（FERC）开始对垂直⼀体化的公⽤电业进⾏体制改革。要求各电⼒⽹络运⾏商必须采⽤普遍适⽤的开放接⼊传输服务收费来消除不合理的电⼒传输服务，同时还要求所有的电⼒传输设备的所有者向即时信息系统数据库提供关于可适⽤传输容量、备⽤容量、传输辅助服务价格等信息。
       美国电⼒市场以PJM和加州市场代表为体系。各电⼒市场的组织者对于各⾃市场的理解也不同。PJM由８家电力公共事业单位组成，是北美最⼤的电力库系统。根据协议，各电⼒库成员仍然保持独立，并拥有其所属的电⼒传输系统的所有权和控制权，但共同让出部分权⼒给各成员单位代表组成的管理机构及其下属机构。由管理机构及其下属机构负责电⼒库覆盖范围的电⼒传输设备的使⽤、维护，保证系统稳定性和可靠性，并统⼀制定各成员的装机容量计划和备⽤容量计划。在市场交易当⾯，只拿出少量电量（20%左右）参与竞价，其余⼤部分电量都⽤于满⾜⻓期双边合同的要求以保证可靠供电。由于该模式的成功，FERC以PJM-ISO为蓝本制定了标准市场的设计（SMD），并向全国推⼴。
       加州电⼒市场则与PJM有所不同。发电⼚以及发电公司，可以直接和⽤户签订合同。另外，新成立电⼒交易公司（PX-Power Exchange），它了解发电和⽤户的情况，发布信息并提供电⼒电量交易合同服务，PX可以作为交易竞价中⼼，按供求曲线确定市场出清价，并以此作为电能量交易结算依据。同时还要独⽴的系统运营机构ISO，类似于现在的调度控制中心。ISO的主要职责是保证电⽹的安全运⾏，运⾏⽅式的制定、适度调度、系统监控、在线安全分析、市场管理、及经营辅助服务。各电⼒公司将电能卖个PX，辅助服务卖给ISO。辅助服务提供输电设备，以保证处理问题的公正性。系统中电⽹与配电公司为电⼒零售商和⽤户提供开放的输、配电服务。而在市场交易⽅⾯，加州电⼒市场的ISO则认为，参加竞价的电量越多越好，有利于公平竞争，但其对于电⽹运⾏可靠性重视不够。在后期则出现了能源危机，造成巨⼤损失。

北欧电力市场

       北欧电⼒市场是⽬前世界上唯⼀的跨国电⼒市场。挪威、瑞典、芬兰、丹⻨四个国家先后进行了模式类似的电⼒市场化改⾰，并建⽴了北欧联合电⼒交易市场。各国电⽹公司作为了各国的系统操作员负责各⾃的系统的安全运⾏，并对跨国交易进⾏协调。联合交易市场是⾃愿参与的市场，包括现货交易、期货交易、期权市场和平衡市场组成。在期货市场和期权市场中，市场参与者通过签订预约合同或者契约合同来回避将来可能的价格波动⻛险。在现货市场中，采⽤边际定价⽅法确定系统电价（所有发电商报价形成的供给曲线和所有需求报价形成的需求曲线的交点就是系统电价）；在平衡市场中，在运⾏前两个⼩时，各发电商在既定的发电量基础上增出⼒或减处理报价，交易中⼼采⽤边际定价⽅式进⾏结算。各国电⽹公司的调度中⼼负责各⾃系统的安全运⾏问题与控制，通过建⽴电⼒平衡市场和平衡机制来解决实时平衡问题，同时通过合同购买各种辅助服务来维护系统的安全运⾏。

辅助服务的分类

1）备用：电⼒系统除满⾜最⼤负荷需求外，为保证电能质量和系统安全稳定的运⾏⽽保持的功率
的有功功率储备。从不同的角度出发，备用可进⼀步细分：
       （1）按备用的目的划分，备用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国⺠经济备用；
       （2）按运行状态划分，费用可以分为冷备用和热备用；
       （3）按响应速度分，备用可分为瞬时响应备用、10分钟旋转备用、10分钟⾮旋转备用、30分钟备用、60分钟备用、冷备用；其中瞬时响应备⽤指AGC，⼀般将其划分到调频中；
       （4）按出⼒增减⽅向，备用分为上备用和下备用。
2）调频：发电机组提供⾜够的上、下调整容量，以⼀定的调节速率在允许的调节偏差下实时处
理较⼩的负荷和发电功率的不平衡，以满⾜系统调频的要求。系统的调频服务通常是由AGC机组在投
运AGC期间提供的。
3）调峰：为了负荷峰谷变化的要求而有计划的、按⼀定调节速度进行的发电机出力调整。公认
的调峰机组为抽⽔蓄能机组和燃油、燃气轮机组，再次为部分可调库容的水电机组和小容量的燃煤机
组。
4）⽆功：发电机或电⽹中的其他⽆功源向系统注⼊或吸收无功功率，以维持电网中的节点电压
在允许的范围内，以及在电力系统故障后提供足够的⽆功⽀持以防止系统电压崩溃。
5）黑启动：整个系统因故障停运后，不依赖别的网络帮助，通过启动系统中具有自启动能力机
组来带动无启动能⼒的机组，逐步扩⼤系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复。电网的黑启动
以电⼚的黑启动为前提，黑启动电厂应具备在没有外援厂用电的情况下启动发电机的能力。

辅助服务交易类型

1）现货交易：现货交易是指按照发电机组的报价，提前1天确定的第2天每个交易时段的发电计
划并计算在每个区域参考节点和发电机组上⽹点的现货市场。发电侧电⼒市场运⾏部⻔必须建⽴和运
⾏现货交易市场，以满⾜电⼒供需平衡。电⼒市场运⾏规则必须划分交易时段。
2）期货交易：市场运⾏部⻔为了保证市场供电，稳定上⽹发电设备，需要与发电公司签订⼀定
⽐例的期货购电合同。期货交易与合同交易类似，但是交易的双⽅都被允许在⽀付了⼀定的保证⾦和
违约⾦后，退出期货市场，或是进⼊了现货交易，或者与其他的市场成员以双边交易⽅式在卖或者买
或者期对冲。通过套期保值⽽规避⻛险，甚⾄获利。这种交易是⼀种经济合同⽽⾮物理合同。
3）实时交易：实时交易是指在交易⽇当天确定的发电计划并计算在每个区域参考节点上的实时
发电价格。由于电⼒⼯业的特点，要求发电与负荷实时平衡。不管采⽤什么⽅式，由于存在负荷预测
误差及系统运⾏状况的变化，提前⼀天编制的发电计划与实际的负荷需求⻅存在差别，需要实时调整
发电计划，所以，必须建⽴实时交易市场。

电能量市场和辅助服务市场联合出清

       由于调频辅助服务市场出清需要考虑发电资源提供调频辅助服务的机会成本，若在日前进行调频辅助服务市场出清，则需要多次SCUC及SCED模型计算，流程较为复杂，如南方电网（以广东起步）电力现货市场在日前不考虑发电资源提供调频辅助服务的机会成本，并仅进行调频服务市场预出清，虽在日前环节简化了市场流程，但会导致发电资源的非经济调用，增加购电成本。在美国各电力现货市场中，PJM及ISO-NE未在日前进行调频辅助市场出清，因而日前及实时的市场类型存在差异，客观上造成了日前及实时现货电能量价格的偏离。
       部分电力市场如CAISO、ERCOT、MISO、NYISO在日前环节考虑了调频辅助服务市场出清，均采用现货电能量与辅助服务市场联合出清机制，以获得整体最优的计划安排。