解读华北电力大学109页PPT:电力现货、中长期及辅助服务市场

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碳通通 · 脱水解读

5 分钟理解报告 · 解读 1433 字 · 6 张图 · 10 个数据点

这是一份关于电力现货、中长期及辅助服务市场的课件材料,主讲人为华北电力大学王玉玮副教授,日期为2025年2月。材料从现货市场的日前与实时出清机制讲起,延伸到中长期交易的分时段组织与绿电交易结算规则,最后落到辅助服务市场中调峰、调频的组织流程与补偿机制。对电力行业从业者来说,这份材料直接关系到报价、结算与市场参与策略的底层逻辑。它到底讲了哪些关键规则?我们逐层拆开看。

核心判断

  • 现货市场分日前与平衡/实时两个环节,日前市场为慢速机组提供调度基础
  • 日前出清普遍采用SCUC+SCED,考虑线路传输能力约束并形成节点边际电价
  • 中长期合约已由物理合约转为差价合约,作用变为锁定收益、规避现货波动
  • 绿色电力交易电能量部分与绿证部分分开结算,绿证结算量按三者取小原则确定
  • 调峰、调频辅助服务当前市场化程度较高,调频采用日前预出清、日内滚动出清

脱水解读

现货市场分两层:日前打底子,实时做平衡

材料把现货电力市场定义为针对实际用电时刻提前数十分钟、数小时甚至一天组织的电能量实物交易市场。现货市场体系主要分日前市场和平衡/实时市场两层。日前市场面向反应速度较慢、需要提前做好发电计划的机组,为高效可靠地调度出力提供必要条件;平衡/实时市场则引入竞争机制,促使反应迅速的资源在实时改变日前调度结果,高效平衡系统实时有功功率。介于两者之间的日内市场,因交易规模占整个现货体系比重很小,在相关研究中常被忽略。

谁在组织交易:ISO与PX的分工不同

现货市场通过集中竞价组织交易,除了交易参与者,还有交易组织者,即负责集中交易及市场出清的机构或部门。材料列出的组织者有两类:独立的市场运营机构(ISO)负责集中撮合、出清决策和阻塞管理;电力交易中心(PX)则负责集中撮合与出清决策,不承担阻塞管理。这一分工决定了出清结果是否考虑电网物理约束,也直接影响节点电价的形成方式与结算复杂度。

发电侧怎么报价:分段、单调、有上限

常规燃煤机组申报三类信息:机组启动费用(元/次)、空载费用(元/小时)和电能量费用(元/兆瓦时)。材料明确,发电机组最多申报10段,电力最小单位1MW,申报电价最小单位10元/MWh;第一段出力区间起点为机组深度调峰能力,最后一段终点为额定有功功率,每段起点须等于上一段终点,两个报价段衔接点对应的报价值属于上一段报价。报价曲线必须随出力增加单调非递减,每段报价段长度不能低于机组额定有功功率的5%,每段电能量价格均不可超过申报价格上下限。

出清方式之争:统一边际电价与节点边际电价

材料将日前出清分为两类。统一出清又称系统边际电价(SMP)出清,将发电商报价按从低到高排列形成供给曲线,配售电商报价按从高到低排列形成需求曲线,交点确定统一出清价格与各方出清交易量。SMP的经济学含义是:在当前出清结果下,额外增加一单位负荷,市场为再平衡功率所付出的最小成本增量。但电力实物交付受电网传输功率极限制约,统一出清未考虑这一因素,因此以美国PJM为代表的许多市场采用基于阻塞管理的出清,国内称为SCUC+SCED。

SCED模型:目标函数与五类约束

SCED模型以发电成本最小为优化目标,依次采用安全约束机组组合(SCUC)和安全约束经济调度(SCED)进行集中优化,出清得到机组启停计划、发电出力曲线以及分时电价——节点边际电价(LMP)。模型包含五类约束:节点功率平衡约束、机组出力约束、机组爬坡约束、线路潮流约束,以及新能源出力受实时自然出力预测限制。材料提到,若去掉爬坡约束和线路潮流约束的绝对值符号,整个模型可转化为标准线性凸规划问题,若可行域非空,则一定存在全局最优解。

中长期与绿电:从物理合约到差价合约

现货模式下中长期市场的总体定位是反映电力商品特殊属性、提供适度市场流动性、规避现货价格波动风险并实现与现货市场良好衔接。材料对比了现货市场运行前后中长期合约的差异:物理中长期合约无分解曲线、无结算参考点、需经安全校核;现货环境下中长期差价合约有分解曲线、有结算参考点、无需经交易校核,作用变为锁定大部分电量收益、规避现货价格波动风险。

绿色电力交易以绿色电力和对应环境价值为标的物,交易电力同时提供绿证。绿电交易组织中,电能量价格与绿证价格应分别明确,除国家有明确规定外不得限价或指定价格。绿证结算按当月合同电量、发电企业上网电量、电力用户用电量三者取小的原则确定结算数量,以绿证价格结算,尾差滚动到次月核算。

辅助服务:调峰与调频的组织流程

辅助服务被定位为电力系统运行的“稳定器”,与现货市场互为补充。调峰辅助服务采用“集中竞价,统一边际电价出清”,分96点出清,日前申报出清,日内视需求组织。调频辅助服务采用“日前竞价预出清,实时滚动出清”,调频资源在日前申报调频里程价格,申报信息封存到运行日,运行日以1小时为一个交易时段集中统一出清。调频里程报价以元/兆瓦为单位,最小单位0.1元/兆瓦,市场运行初期申报价格上限15元/兆瓦、下限6元/兆瓦。

图说解读

现货市场体系的两层结构

这张图把现货市场体系拆成日前市场和平衡/实时市场两层。日前市场解决的是慢速资源的计划问题,为机组提前安排好出力调度提供必要条件;平衡/实时市场解决的是快速资源的竞争问题,让系统中反应迅速的各类资源在实时改变日前调度结果。两层市场各司其职:日前打底子,实时做微调,共同保障系统安全可靠与经济运行。材料特别提到,介于两者之间的日内市场因交易规模占比很小,常被现货市场研究忽略。

面向反应较慢机组
面向反应迅速资源
提前做好发电计划
实时改变日前调度结果
提供可靠出力调度基础
高效平衡实时有功功率
日前市场与平衡/实时市场分工对比
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两类出清方式的正反对比

材料对SMP和LMP做了清晰的利弊权衡。SMP出清简单易懂,但不涉及阻塞不平衡资金,对电力空间价值的反映不够充分,可能给发电侧带来过激励或欠激励——若边际电价高于窝电区域机组报价,机组有增加出力动力;若边际电价低于顶峰区域机组报价,机组有减小出力动力。LMP能形成真实反映电力商品时空价值的价格信号,有效引导发电侧调整出力,但市场主体初期理解困难,阻塞不平衡资金的计算与分摊过程复杂,利益格局调整较大。

价格机理简单,不涉及阻塞不平衡资金
价格信号真实反映电力时空价值
电力空间价值反映不充分,存在过激励/欠激励
阻塞不平衡资金计算分摊复杂,利益格局调整大
适用于阻塞问题不严重、几乎无阻塞断面的电网
适用于电网阻塞复杂、无法明确划分独立阻塞区的场景
系统边际电价与节点边际电价优劣对照
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辅助服务提供主体的四类构成

材料把辅助服务提供主体梳理为发电侧并网主体、新型储能、可调节负荷三大类。发电侧覆盖火电、水电、核电、风电、光伏、光热、抽水蓄能和自备电厂;新型储能包括电化学、压缩空气、飞轮等技术路线;可调节负荷则涵盖传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、负荷聚合商和虚拟电厂。电力用户可通过独立参与或由售电公司、聚合商、虚拟电厂委托代理两种方式参与,不具备调节能力或能力不足的用户需按类型和电压等级分摊辅助服务费用。

发电侧并网主体火电/水电/核电、风电/光伏/光热、抽水蓄能、自备电厂新型储能电化学/压缩空气/飞轮储能可调节负荷传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、负荷聚合商、虚拟电厂电力用户可通过独立或委托代理方式参与
发电侧并网主体→新型储能(同属提供者)
新型储能→可调节负荷(同属提供者)
可调节负荷→电力用户(用户侧参与)
辅助服务提供主体分类
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调频市场的日前与实时衔接

调频辅助服务的组织流程按时间线推进。竞价日9:00前,电力调度机构发布次日调频容量需求;9:30前,调频资源提供者对24个时段进行调频里程报价;10:30前,调度机构进行调频市场预出清计算,确定相应调频资源的出力上下限。到了运行日,调度机构综合考虑水情、新能源发电、燃料供应、极端天气等情况,在交易时段前120分钟根据当天电网实际情况滚动修正调频容量需求,完成实时调频市场出清。整个机制的核心是“日前竞价预出清,实时滚动出清”。

发布调频容量需求
调频资源申报里程价格
日前预出清计算
确定出力上下限
实时滚动修正出清
调频辅助服务市场组织流程
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绿电交易结算的三者取小逻辑

绿证部分的结算规则是材料中一个需要特别注意的点。结算数量按当月合同电量、发电企业上网电量、电力用户用电量三者取小的原则确定,以兆瓦时为单位取整数,尾差滚动到次月核算,最终以绿证价格结算。如果同一电力用户或售电公司与多个发电企业签约,总用电量低于总合同电量的,该用户对应于各发电企业的用电量按总用电量占总合同电量比重等比例调减;反之,同一发电企业与多个用户签约,总上网电量低于总合同电量时,也按比例等比例调减。

当月合同电量
发电企业上网电量
电力用户用电量
三者取小确定结算量
以绿证价格结算
绿证结算数量确定流程
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电能量电费的三项构成

在模式1下,发电侧主体的电能量电费由三项构成:日前全电量电费、实时偏差电量电费和中长期差价合约电费。日前全电量电费等于日前市场出清电量乘以日前市场节点或分区边际电价;实时偏差电量电费等于实际上网电量减去日前市场出清电量后的差额,乘以实时市场节点或分区边际电价;中长期差价合约电费等于合约电量乘以合约价格与中长期结算参考点现货电价的差额。用户侧的电能量电费构成逻辑相同,只是电价口径可能采用统一结算点电价。

日前全电量电费
实时偏差电量电费
中长期差价合约电费
三项之和为电能量电费
模式1下发电侧电能量电费构成
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数据解读

指标数值单位出处
发电机组最多申报段数10段第8页
电力申报最小单位1MW第8页
申报电价最小单位10元/MWh第8页
每段报价段长度下限(占额定有功功率)5%第8页
调频里程报价上限15元/兆瓦第101页
调频里程报价下限6元/兆瓦第101页
调频里程报价最小单位0.1元/兆瓦第101页
机组申报与价格参数

这张表汇总了材料中关于申报和报价的关键数值。发电侧报价最多10段,电力最小单位1MW,电价最小单位10元/MWh,每段报价长度不能低于额定有功功率的5%,这些规则直接约束了报价曲线的形态。调频市场方面,调频里程报价以元/兆瓦为单位,最小单位0.1元/兆瓦,市场运行初期申报价格上限暂定15元/兆瓦、下限暂定6元/兆瓦。这些参数是市场主体参与交易时必须遵守的硬性边界。

指标数值单位出处
200MW及以下机组启动费用上限40万元/次第8页
300-350MW机组启动费用上限50万元/次第8页
600MW及以上机组启动费用上限70万元/次第8页
机组启动费用上限

材料给出了不同额定容量级别机组的启动费用上限:200MW及以下为40万元/次,300-350MW为50万元/次,600MW及以上为70万元/次。发电机组申报的启动费用不得超过这一上限。材料还明确,发电机组实际的启动状态根据调度自动化系统记录的启停机时间信息进行认定,不是由申报决定。这意味着机组启动费用的结算以实际启停记录为准,申报只是价格信号,调度系统的记录才是结算依据。

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