煤电企业在电力现货市场的交易策略研究

程道同，朱光明

(1.中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司，广东 惠州516082；2.高效清洁火力发电技术湖南省重点实验室，湖南 长沙410007；3.国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，湖南 长沙410007)

0 引言

我国传统的电力市场以中长期交易模式为主，包括年度和月度的双边交易、集中竞争交易，这样的模式未能充分显示电力物理属性，电力价格信号连续性、价格机制一致性不足，合约流动性差，市场效率偏低。随着电力现货市场的开启，可以根据市场供需状态，充分挖掘市场潜力，进一步优化电力资源配置，现货市场也为中长期交易提供准确的价格风向标，引导发用侧对市场价格波动的响应，提高系统调峰的能力[1]。在现货市场模式下，电价的形成和交易策略、供需关系、电网阻塞等因素有直接关系，并且是实时变化的。电力现货市场下，交易报价将成为企业的重要经营活动。市场的出清结果直接决定了发电机组是否启动、能发多少电量、以什么样的曲线运行、企业经营业绩，所以正确的交易策略关系到发电企业的切身利益[2]。

1 广东电力现货市场规则要点

1.1 市场架构

现阶段，广东电力批发侧市场采用“电能量市场+辅助服务市场”的市场架构，电能量市场包含中长期市场和现货电力市场。中长期交易目前还是差价合约形式，现货市场则是全电量集中竞价的形式。目前开放的辅助服务市场主要是调频市场，无功调节、备用、黑启动、AVC等辅助服务市场未来也会逐步建立。

电力零售市场主要是售电公司和市场化用电企业开展的售电代理服务，通过合约的形式开展合作。

1.2 电力交易品种

电力市场交易品种分为中长期市场和现货市场两个层面，中长期市场主要是以周为最小周期，现货市场主要分日前现货市场和实时现货市场。

中长期市场交易品种有:市场电量双边协商交易、基数电量双边协商交易、带典型曲线的集中竞争交易、带自定义曲线的双边挂牌交易。中长期交易目前还是以差价合约的形式开展，未来会逐步切换至绝对价格形式。

现货市场交易品种有:日前现货电能市场、实时现货市场。现货电能量市场目前主要是采用全电量集中竞争申报、集中统一出清的方式，在满足电网系统安全约束基础上，根据发用两侧(现阶段采取发电侧既报量也报价、用户侧只报量不报价的方式)报价形成的出清结果作为次日的调度曲线计划。

1.3 现货市场交易模式

现货市场交易的报价分为“发电侧既报量也报价、用户侧只报量不报价”和“发电侧既报量也报价、用户侧既报量也报价”两种迭进的模式。现阶段仍属市场改革早期，用户侧市场分析和价格判断能力尚不成熟，因此先从第一种模式起步，市场逐步成熟后再调整到后者模式。目前实时市场交易采用日前交易报价参数，在实时市场再次出清形成。

1.4 定价机制

广东电力现货市场定价采用节点电价机制。节点电价指在满足电网系统以及发输配用设备的安全运行和网络约束前提下，在系统的某节点增加单位电力负荷时的边际成本。现货电力市场形成的节点电价体现了电能量在不同时间和空间上的不同价值，也是电力供需平衡程度和引导电力资源分配的信号[3]。

1.5 市场出清

现货电力市场的出清结果最终以安全稳定为前提，以整个社会的总用电成本最低为目标，一般会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、出清计算后，最终得出运行日的系统开机组合、机组调度计划曲线、用户侧的电量曲线及其实时电价[4]。

1.6 市场结算

广东目前的电力现货市场结算流程规则:基本结算单位是“小时”，每天出具一个日账单、每月完成一次结算和收付款。由于现货交易和中长期交易是统一进行的，因此是在根据基数合约、中长期合约先进行合同结算，再根据实际电量与合约电量的差值，按照现货价格进行差量结算。

2 现货市场下的经营目标

任何一个成熟的市场体系，市场主体的最终经营目标都是实现利润最大化，以开展市场竞争为手段的交易中，商品或者服务的价格主要是由供需关系来决定。供需双方会根据价格趋势调整自己的经营活动，当达到价格和产品的供需平衡时产生了“均衡价格”。生产成本在“均衡价格”之下的部分，称之为“生产者剩余”；消费者的消费价格在“均衡价格”之上的部分，便称之为“消费者剩余”。在电力市场中，发电企业通过在市场交易中的报价活动，将发电厂的发电利润实现(电价×电量-成本)达到最大。而此时的“均衡价格”就是该节点的电价，如图1所示。

图1 现货均衡价格图

3 现货市场交易(报价)策略

在电力现货交易中，科学的交易(报价)策略是成功中标甚至多盈利的重要因素。交易报价策略主要有四类:第一种是基于成本的报价策略；第二种是基于预判市场价格的报价策略；第三种是基于博弈论的报价策略；第四种是基于系统仿真的报价策略。

3.1 基本成本的报价策略

在理想的市场中，最终会形成纳什均衡[5]，发电企业都将会以自身的边际成本来报价。那么精确的发电成本分析就是竞价策略制定的根本，所有策略性的报价，都要以成本为基础。成本加成法是以企业的经营(发电)成本为基础的报价策略，在单位产品的固定成本基础上，加上单位产品的可变成本，得到最终的商品交易成本[6]。在此基础上，如果在成本上考虑单位商品的利润率，就可以得出商品的最终报价[7]。这种报价策略是一种非常简单方便的方法，不太适合充分竞争和结构复杂的市场。

3.2 基于预判市场价格的报价策略

根据市场价格趋势分析判断能力[8]，预判出市场出清价PMCP的范围或者趋势，如果市场价格高于发电成本，可以报一个低于市场价的价格便可顺利中标。如果PMCP＞C，那么发电企业报价为P=PMCP-ε，ε为无限小的正数。

预测市场出清价是极其困难的。我国各地的电力市场都处于起步阶段，大数据应用的时间和范围不广也不充分，市场规则不断完善、市场架构也在不断建设，因此价格预判的依据就比较缺乏，难以形成真正的判断力。另外，这种方法的前提是电力市场是充分竞争的，任何市场主体的报价都不会影响最终的价格。但是目前的电力市场很难做到充分竞争[9]。

3.3 基于博弈论的报价策略

博弈论是研究多个主体利益冲突关系的有效数学方法[10]，电力现货市场是典型的多利益主体的问题。在电力市场中各个市场参与者如何在市场中构建最优化报价策略以获取最大的利益，可以运用博弈论的研究成果。很多研究采用非合作博弈模型，主要分为三类:一是基于矩阵博弈模型，首先将备选报价策略表示为离散量，以迎合该模型的特征。当报价策略为几个离散点时，可以构建各个发电公司采用不同的策略组合时的收益矩阵，从而得到一个平衡的报价策略组合，该平衡点就是最优的报价策略。二是基于寡头博弈模型，模型的平衡点标志着发电公司的最优报价策略，但这些模型更适合于分析电力市场中潜在的市场力，而不是构建报价策略。这是由于在应用这些模型时做了很多的简化假设，这样得到的均衡点对构建报价策略可能没有太大的意义。三是基于寻找博弈纳什均衡解的方法，在不完全竞争电力市场里，很多人都在寻找博弈的纳什均衡解，寻找博弈的纳什均衡解有两个主要瓶颈:混合策略均衡的计算和博弈中多个参与者的处理[11]。

3.4 基于系统仿真的报价策略

随着计算机技术的发展，仿真变成了一种有用的工具，通过系统仿真获得更好理解的结果。由于实际环境的市场总是变化的，系统仿真可以研究非稳定状态的市场。在电力市场环境下，系统仿真对相关市场主体是非常重要的，可以分析各个市场主体所要采取的决策的效果，也可以更好地预期其他主体的决策行为。

一个短期的Wholesale电力市场仿真工具，主要提供的功能包括机组组合、系统电价、发电公司的报价和期望利润[5]；de la Torre等(2003)仿真了电力联营体的电力市场，确定了均衡的形式，考虑了需要使用连续和二元变量的多阶段框架，用分段常量函数模拟负荷弹性，该仿真可被用作监控市场和分析发电商的市场力[12]。

当前我国电力市场是不完全竞争的市场，实际上更接近于寡头垄断市场。对于经营越来越困难的燃煤电厂而言，交易策略直接关系到企业的切身利益，研究制定一个好的报价策略可以使企业在竞争中处于优势地位，实现企业的经营目标[13]。综合成本分析、电价预测、博弈论、系统仿真以及现阶段市场情况，设计一种报价策略，该报价策略包括五个部分，分别是低价段、盈亏平衡段、边际段、逼近出清价格段和探索高价段，如图2所示。

图2 煤电报价策略曲线图

低价段是低于成本报价，以较低的报价来确保一定的中标电量，实现机组连续开机运行，避免频繁启停机造成的经济影响和安全压力。盈亏平衡段是以盈亏平衡倒算出一个报价，在此阶段争取开机，并且收益不低于0。边际段是按照机组发电边际成本报价，在有盈利的情况下，尽可能多的中标电量。逼近出清价格段是以预测的出清价为参考基准，报价稍低于此预估价进行申报，实现量价兼顾。探索高价段是根据系统平衡和市场供需情况，结合网络约束条件，以一定电量去探寻市场高价，实现收益最大化。

4 结语

发电企业在电力现货市场中的最佳交易报价策略应考虑利益最大化为目标，按照等微增成本的方式来进行梯级报价，最终形成的报价曲线应与成本曲线无限贴合[14]，实现最理想的覆盖，从而保证发电机组既有中标电量，分时的节点电价也要超过边际成本，实现抵御市场竞争风险、实现发电企业经营目标。同时需要重点注意的是，发电企业在统筹考虑经营利润时，不要以单个交易时段的中标电量和电价为考核目标，应该是全天或者设定的交易时段内的整体利益最大化。燃煤发电机组由于受到机组的最小技术出力、各种工况下的启动成本约束限制[15]，甚至会采取低价中标确保开机状态，极端情况下会以“地板价”的方式来确保不停机。