西北区域电力外送市场运营综合绩效分析

杨凯,杨小力

（1.西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049;2.西北电网有限公司，陕西西安710048）

西北区域电力外送市场运营综合绩效分析

杨凯1,杨小力2

（1.西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049;2.西北电网有限公司，陕西西安710048）

随着经济的快速发展，我国对电能的需求也与日俱增。然而我国资源的分布极不均衡，煤炭、水能、风能和太阳能等发电资源集中在西部和北部地区，而电力消费主要集中在华东、华中和华南等经济发达的沿海地区。这些客观条件决定了我国的能源只有通过大型互联电网进行远距离输电，才能满足我国经济增长对电力能源的需求。因此，加大西北能源地区的电力外送市场建设，可以将资源优势转化为经济优势，有助于我国区域经济协调发展。西北区域在2007年开始电力市场化尝试，在交易机制上实施部分电量市场化交易模式，在市场化运营初期主要以跨省交易为主，跨区交易主要以灵宝背靠背直流输电站与华中电网相连向华中区域送电，西北外送电力市场采取“电量库”运营机制，组织西北电网内部不同省（区）、不同类型电源、不同成本电价、不同负荷特性的电能，统一打捆后外送。通过近几年的外送电力市场运营，西北区域外送电力市场不但满足了外送电量的需求，同时也为自身的电力市场建设奠定了基础。

本文主要从近几年西北电力市场的运营状况，对西北区域电力外送市场的运营进行综合评价，通过选取评价指标，建立绩效评价模型，力求客观、定量地反映西北外送电力市场运营绩效的变化趋势。

1 评价指标与模型

1.1 评价指标的选择

电力外送市场的运营绩效最终表现为区域的社会福利增加、环境保护得以提高、电力资源合理配置等多个目标的组合。因此，对电力外送市场的运营绩效的评价是一个综合评价，评价的指标体系需要合理设置[1-3]，需要能够综合反映出多个目标。本文借鉴美国PMJ市场运营评价指标体系、欧洲电力市场运行评价指标系统，国内学者对电力市场的评价指标体系[4-6]，并结合西北区域电力市场的实际运行情况[7]，设计评价指标体系。西北电力市场运营绩效的指标主要分为三级指标，具体见表1。

1.2 评价模型

本文对西北外送电力市场运营绩效评价时，选取主成分分析模型进行绩效评价。具体步骤为[8]：在进行电力运营绩效综合评价时，涉及p个指标构成的p维随机向量为X=（x1，…，x2，…，xp）。对X作正交变换，令Y=U′x，其中，U′为正交阵，Y的各分量不相关，使得Y的各分量在整个经济过程中的作用容易解释，从而有可能从Y的主分量中选择主要成分，剔除对经济过程影响微弱的部分，通过对Y的主分量的重点分析，达到对原始变量进行经济分析的目的。

表1 西北电力外送运营绩效评价指标体系Tab.1 The assessment index system

设有m个样本，各样本测得n个变量，于是有样本矩阵

式中，xij为第j个样本第i项变量。

主成分分析法实质是通过坐标轴的旋转变换，找出p个（p＜n）主成分。因此，为了使样本降维后所引起的平方误差最小，而找出坐标轴的最佳旋转。由线性代数原理可知，协方差阵C存在一个正交方阵V=（vij）n×n，且矩阵V中的元素由协方差阵C的特征值λ1≥λ2≥…≥λn≥0的特征向量组成。即求出λ1≥λ2≥…≥λn≥0以及对应的特征向量，就可以得到矩阵V。这样就可以找出由变量Z=（x1，x2，…，xn）线性组成的新变量Y=（y1，y2，…，yn），即

显然，下列关系成立，即

必须指出，y1，y2，…，yn是按方差由大到小排列的，而特征值λi也是由大到小排列的。特征值λi就是变量yi的方差。因此，从n个分量中找出前面p个主分量，其方差占全部方差的比例α＞85%时，方可以选择前面p个分量作为主分量。α的计算式为

式中，p为主分量数；n为指标数；λi为特征值。

1.3 模型计算方法与步骤

1）列出原始数据矩阵。设有n个样本，每个样本有k个参数，则有样本指标矩阵X=（xij）n×k于是样本矩阵为

2）数据标准化处理。因为评价中确定的各个指标都有不同的量纲，不同的数量级，为了排除不同的量纲和不同的数量级对评价结果的影响，需要对各参数的原始数据进行标准化处理，以消除其量纲、数量级上的差异，使其具有可比性。指标数值的标准化处理方法常用中心变换、规格化变换、标准化变换、对数变换等。本文采用最常用的标准化变换，即

3）计算样本相关矩阵。经过标准化变化后的样本数据相关系数矩阵为

按式（4）计算各分量的方差的比例和累积比例，即贡献率和总贡献率。当累积贡献率为85%以上时，就选择前面P个分量作为主分量。

6）计算综合评价值，对样本进行排名。对于所评价的样本而言，可求的M个主成分中第i主成分的线性加权值，即

然后，对m个主成分进行加权求和，即得所计算样本的综合评价值，权重为对应主成分方差贡献率，即

2 西北电力市场绩效的实证计算

2.1 样本数据的选取和处理

评价样本的选择和指标数据采用2005—2009年西北区域电力行业运行数据。数据来源：《电力工业年鉴》（2009）、《中国能源统计年鉴》（2007、2009）、西北电网公司交易中心、西北电监会市场处。

2.2 主成分的确定

利用SPSS13.0软件，对标准化后的数据计算得出相关系数矩阵特征根及方差贡献率，经过检验，相关系数矩阵相关系数绝对值均大于0.3。因此，基础指标之间有很强的相关性，比较适合做主成分分析。通过SPSS软件计算出特征值、特征贡献率和累积贡献率如表2所示。

前6个因子的累计方差贡献率已达到86.505%，大于85%，基本保留指标的信息，可选前6个因子作为主成分。但第6个因子的特征根小于1，说明该主成分的解释力度还不如单独引入一个原变量的平均解释力度大。综合考虑，选用前5个因子为主成分。同时也得到了成分矩阵及因子载荷矩阵,具体如表3所示。

取前5个主成分变量来代替原来21个变量作为评价的综合指标5个主成分与标准化变量的关系为

表2 特征值及贡献率Tab.2 The eigenvalue and contribution rate

表3 因子载荷矩阵Tab.3 The component matrix

4）计算综合评价分值，对样本进行排名

代入标准化变换后的数据，便可得到绩效综合评价值及排序，如表4所示。

从表4可以看出，西北区域电力外送市场运营绩效最好的是2009年，然后是2007年、2008年、2005年和2006年，上述结果说明了，西北区域开展电力市场化运营后，绩效是逐步增加的，尤其在绩效计算结果上，2007、2008和2009年的绩效要远远大于2005年和2006年，这也是和现实情况相吻合，因为在2007年西北区域开始了跨区外送市场竞价交易。但是在2007年至2009年这3a中，绩效的变化幅度不大，这也说明了西北区域跨省、跨区外送市场的规模与绩效变动有明显的关系。

表4 综合评价值及排序Tab.4 The comprehensive evaluation and sorting

3 结语

从绩效评价结果来看，西北区域电力市场在2007年实施电力外送市场化尝试后，绩效提升明显要高于2007年以前。绩效提升的主要原因是在区域市场上实现了外送电量竞价机制，评价结果基本与实际运行情况吻合。西北区域电力外送市场采取外送电量竞价机制后，出现了明显的变化，综合绩效值发生了明显的增加，但是由于受市场规模的限制，随后的运营绩效增速放缓。因此，若要进一步提高西北电力外送市场的运营绩效，则需加大外送电量的市场化规模。

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The Performance Analysis of Power Trans-Regional Trade in Northwest Grid

YANG Kai1，YANG Xiao-li2
（1.School of Electrical Engineering,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,Shaanxi Province,China;2.Northwest China Grid Company Limited,Xi’an 710048,Shaanxi Province,China）

The“power pool”mechanism is used as a marketoriented trading pattern in the cross-regional power trade for thenorthwestpowergrid.Toevaluateobjectivelyandquantitatively the performance and trend of the operation of sending power from the northwest grid,the main component analysis method is adopted in the comprehensive performance evaluation.Through analysis on empirical cases,it is found that after years of constant development and improvement,the overall performance of the northwest grid has been increasing gradually.The power sending from the region not only helps to meet the power demand in other regions,and also lays a sound foundation for the market-oriented trans-regional power transmission in the future.

northwest region;power market;performance

西北区域在电力外送市场运营中，采用“电量库”交易机制，实施部分外送电量市场化交易模式。为客观、定量地反映西北外送电力市场运营绩效的发展和变化趋势，采用主成分分析方法对西北区域电力外送市场的运营进行综合绩效评价，并通过实证检验发现，通过近几年的不断发展和完善，西北区域开展电力市场化运营后，绩效是逐步增加的，西北外送电量在不断满足跨区电量需求的同时，也为自身的电力外送市场发展奠定了良好的基础。

西北区域；电力市场；运营绩效

1674-3814（2011）12-0044-06

TM 73;F 407.16

A

2011-11-06。

杨凯（1989—），男，硕士，研究方向为电力系统及其自动化。

（编辑 董小兵）