中长期分时签模式下不平衡资金评估测算方法研究

覃健荣, 秦丽娟, 刘滔, 谢天, 莫将芝, 黄红伟

(1.广西电力交易中心，广西 南宁 350001；(2.北京清大科越股份有限公司，北京100084)

市场交易结算机制一直是电力市场领域研究的重点[1-2]。当前，我国已建成覆盖年度、月度的电力中长期市场体系，且不断深化中长期市场交易机制，快速推动电力现货市场试点。在这一过程中，电力中长期市场结算机制，特别是不平衡资金问题成为当前市场机制领域关注的热点[3]。

不平衡资金是电力市场运营中难以避免的问题，国外电力市场实践经验表明由于电网运行期间发用电计划难以避免的存在执行偏差，势必导致发电企业与电力用户结算中产生不匹配问题，由此导致不平衡资金。文献[4-5]介绍了国外典型市场交易结算机制设计要点。文献[6-7]研究了新能源大规模接入后优先消纳新能源产生的市场交易结算不匹配问题。

我国电力市场建设尚处于起步阶段，由于发用电计划尚未完全放开，导致我国目前仍处于计划与市场双轨制市场体系。文献[8-9]阐述了我国双轨制市场模式基本特征，分析了其影响。文献[10-11]研究了双轨制下市场不平衡资金问题。文献[12-13]系统介绍了广东电力现货市场交易体系和市场结算机制设计，阐述了市场机制设计中不平衡资金测算与分摊等关键机制的设计初衷。文献[14-15]研究了不平衡资金的分配机制，建议根据其产生机理合理分摊。

可以看出，我国不平衡资金研究主要集中于双轨制体系、现货市场机制及其分摊机制。实际上，在当前中长期“六签”模式下，已存在中长期市场下的不平衡资金问题，而对此研究相对较少。

为此，本文将提出一种面向该政策机制的不平衡资金测算评估方法，为其分摊机制设计提供参考。首先，将介绍分时签模式、不平衡资金等基本概念。其次，将在现行分时签模式基础上提出不平衡资金测算评估方法。最后，基于某省区电网实际数据构造算例，验证所提出方法的有效性。

1 分时签模式基本概念与结算影响

1.1 基本概念

为推动我国电力中长期市场规范化发展，促进现货市场建设，我国自2021年起全面实施中长期“六签”新政策，即要求2021年起的电力中长期市场合同必须满足全签、分时签、长签、见签、规范签、电子签。分时签即是中长期市场“六签”政策的重要组成部分[16-17]。

传统模式下，发电企业与电力用户或售电公司之间签订的电力中长期合同仅明确交易周期内分月交易电量需求和交易电价。各月交易电量不需要分解至各日或进一步延伸至各时段；且一般交易电价为一个固定价格，不同月交易电价相同[18-20]。

与传统电力中长期市场合约不同，分时签模式下，发电企业与电力用户或售电公司所签订的电力中长期合同必须按照分时签要求，将合同电量分解至各时段，且不同时段的签约价格不同[21-22]。分时签模式下，电力中长期合同量价关系可表示为：

(1)

(2)

(3)

式中，T1、T2……TN表示分时签所确定的不同时段，N为时段总数，以上各时段间应无时间上的重叠且时段综合覆盖全天24小时。

1.2 结算影响

不平衡资金本质上是一种发电企业、电力用户在结算期间量价关系不协调问题，例如文献[23-24]指出山东电力现货市场试运行期间不平衡资金主要是由于计划模式的优先发电挤占了市场发电空间，造成发用电结算阶段不匹配。

传统电力中长期市场模式下，未采用分时签机制，实际上已面临发用电计划不协调造成不平衡资金的问题。如图1所示为某省区电网实际执行期间某发电企业实际发电量与其签约电力用户实际用电量的结构关系。该发电企业当月共签署4份中长期合约，涉及4个电力用户。以上电力用户均按照协议规定用电，实际用电量与交易电量基本匹配，其用电量依次为1.25亿千瓦时、0.85亿千瓦时、0.24亿千瓦时、0.36亿千瓦时。若依据中长期交易合同，并考虑发电企业厂用电及传输损耗，该发电企业交易电量对应发电需求为2.92亿千瓦时。然而实际执行期间，由于当月风电、光伏等新能源发电量超出预期，新能源优先发电量挤占了该发电企业发电空间，造成其实际发电量小于交易电量对应发电需求，实际发电量仅2.12亿千瓦时，对应上网电量为2.06亿千瓦时。

图1 发用电结构图Fig.1 Power generation and consumption structure drawing

如表1所示，按照市场交易结算规则，该发电企业上网电量将按照不同交易合约中电力用户实际用电量等比例折算至不同交易合约进行结算。在不考虑输配电价、政府基金及附加等其他费用后，该发电企业所涉及的4份交易合约用户侧结算电费为0.99亿元，而该发电企业结算发电费为0.76亿元，其中间差价为0.23亿元。该价差即是该发电企业签约的4份电力中长期市场合约所产生的不平衡资金。

表1 传统模式不平衡资金测算表Tab.1 Measurement of unbalanced capital under traditional model

以上不平衡资金测算仅是在传统电力中长期市场体系下测算得到结果。按照分时签政策要求，电力中长期交易合同需要进一步细化分解为不同时段的交易结果，可以预见上述结算规则将更加复杂，由此产生的中长期市场交易不平衡资金测算评估过程也将更为复杂。

2 分时签模式下不平衡资金测算评估

本文所研究的分时签模式下不平衡资金测算评估方法主要用于解决分时签模式下各交易主体所签订的交易合约所产生的不平衡资金量。该评估结果可作为输配电价核准、交易机制设计的参考依据，用于平抑不平衡资金对市场主体的经营效益影响。首先要指出的是输配电损耗、双轨制市场体系等因素均可能产生不平衡资金，且以上因素所产生的不平衡资金相互交织[25-26]。但是由于责任主体不同，其分摊机制设计也不相同。准确评估分时签模式所产生的不平衡资金是科学分摊该政策影响下不平衡资金的前提。本节将首先明确分时签模式下不平衡资金的基本概念，提出其测算评估框架，并详细介绍实施要点。

2.1 实施框架

分时签模式所产生的不平衡资金即是由于采用分时签方式，发电企业与电力用户间产生的购售电费不平衡量。本文所提出的分时签模式下不平衡资金测算评估方法，其实施流程如下图2所示。该实施方法的基本思路在于在分时签电力中长期交易合约基础上，构建对应的传统模式交易合约；通过对比传统模式购售电费与分时签模式购售电费的差异，测算分时签模式不平衡资金，从而剔除输配电损耗、双轨制市场体系等因素对不平衡资金的影响，能够直接统计测算由分时签模式产生的不平衡资金。

图2 分时签模式不平衡资金测算流程Fig.2 Process of calculating unbalanced funds in timeshare signing mode

2.2 构造传统模式交易合约

为准确评估分时签对不平衡资金测算的影响，剔除其他因素产生的不平衡资金，本文将提出一种与分时签模式电力中长期合约相对应的传统模式交易合约。可将该合约视为分时签合约在传统政策模式下的对应场景，通过比较两个场景结算差异，即可得到分时签模式下不平衡资金规模。

本文中定义分时签模式下电力中长期交易合约在传统模式下相对应的交易合约为传统合约，与分时签模式相比，传统合约必须满足两个基本条件，即：

(1)传统合约电力用户与发电企业的交易电量与分时签模式交易合约相同[27-28]；

(2)传统合约电力用户与发电企业的交易电价盈余分时签模式交易合约平均电价水平相同。

以上两方面基本条件，可以数学公式的形式表示如下：

(4)

(5)

传统合约与分时签合约的等效价值在于若电力用户与发电企业均严格按照上述交易电量和交易电价执行，则两者结算电费相同。利用公式(4)-(5)即可将分时签合约转化为等效的传统合约。

2.3 测算传统模式下差价电费

根据逐月电力用户和发电企业实际用电量和上网电量，按照市场交易规则，基于传统模式交易合约，计算其差价电费[29-30]。

对电力用户，其用电费包括两部分，即用电费用及偏差费用，可表示为：

(6)

不同省区对偏差考核规定不同，当前绝大部分省区规定超过允许范围，正偏差用电量按照交易电量结算，以鼓励用电，负偏差用电量按照目录电量结算，以上关系可表示为：

中段音乐之后是对前面音乐的全部反复，即又重复了A和B段的音乐。奏完B段之后，音乐直接进入“结尾”（Coda）。结尾的八小节音乐，完全重复引子的音乐，在弱音量中结束全曲，结束在温馨甜美的意境中，余音绕梁。这是真正的“首尾呼应”。

(7)

(8)

对发电企业，一般采用以用定发的结算模式，根据签约用户实际用电量折算合约执行电量，执行电量按照对应合约交易电价结算，超出部分则按照标杆电价结算，若出现不足，则将视情况结算。因此一般情况下，发电企业发电费结算公式可表示为：

(9)

传统模式下电力用户与其签约的发电企业用电费和发电费之差即为传统模式不平衡资金，可表示为：

(10)

2.4 测算分时签模式下差价电费

与传统模式相比，分时签模式下发电企业、电力用户的结算电费均将以时段累计值统计测算。

(11)

则该电力用户用电费为各时段用电费结算值之和，可表示为：

(12)

发电企业结算过程为按照以用定发模式，分时段测算各时段结算费后汇总。分时段结算公式与传统模式相同，可表示为：

(13)

汇总后，发电企业的发电费结算值为各时段结算费之和，可表示为：

(14)

分时签模式下电力用户与其签约的发电企业用电费和发电费之差即为其不平衡资金，可表示为：

(15)

2.5 分时签模式不平衡资金测算

分时签模式所产生的不平衡资金测算中必须有效甄别其他因素所产生的不平衡资金。为此，本文所提出的测算评估方法提出构建与待评估分时签模式相对应的传统模式，对比两者间的差异，以准确量化分时签模式所产生的不平衡资金。该不平衡资金可表示为：

(16)

式中，FTS为分时签模式所造成的不平衡资金，NG为系统中发电企业总数。

3 算例分析

3.1 基础数据

算例将在某省区电网实际数据基础上构造形成，以验证所提出方法的有效性。该省区电网中参与市场交易的电厂共10座，均为燃煤火电，其月度交易中交易电量、交易均价等基本信息如下表2所示。全网燃煤电厂总装机容量12600MW，与其签约的电力用户共52户，其中直接交易电力用户共6家，售电公司46家；交易电量共62.01亿千瓦时，各燃煤火电交易均价浮动区间为0.362元/千瓦时～0.372元/千瓦时。

表2 燃煤电厂基本信息表Tab.2 Measurement of unbalanced capital under traditional model

燃煤电厂与电力用户间按照分时签要求，将全天24小时划分为6个时段，分别签订中长期合约。如图3所示，不同时段的交易均价也存在显著差异，早、晚高峰时段(即时段3、时段5)交易均价分别达0.387元/千瓦时、0.394元/千瓦时，而夜间低谷时段(即时段1)交易均价仅0.325元/千瓦时，不足最高价80%。造成上述价差变化的主要原因在于高峰时段电力供应相对紧张，受电力稀缺性影响，电力市场交易价格增加；平段和低谷时段电力供应相对富裕，而低谷时段燃煤火电为避免深度调峰或启停调峰，倾向于以更大力度让利争取市场交易电量，因此造成低谷时段交易电价显著低于高峰时段。

图3 分时签交易电量与交易均价Fig.3 Time-share transaction power and transaction average price

3.2 数据分析

按照所提出的不平衡资金测算方法，首先依据式(4)及式(5)构造与当前分时签模式交易合约相对应的传统模式交易合约。如表2所示，表中交易电量、交易均价即为传统模式下交易合约。

在此基础上，可进一步按照本文2.3节、2.4节所提出的传统模式和分时签模式不平衡资金测算方法，分别测算各发电企业发电费及对应电力用户用电费，计算结果见表3。

如表3所示，各发电企业在传统模式和分时签模式下用电费、发电费并不相同。全网参与市场化交易的电厂上网电量合计48.91亿千瓦时，较其交易电量少发13.10亿千瓦时；但必须注意各电厂发电完成存在偏差，发电厂1电量完成率最高，上网电量8.84亿千瓦时，完成率达84%，而发电厂8上网电量1.94亿千瓦时，其电量完成率最低，仅达到68%。发电企业发电量完成率偏低的原因为当月实际来水与预测存在较大偏差，实际来水偏丰，作为市场交易成员的燃煤电厂未完成其交易电量，由于水电超计划发电对市场成员的影响并不相同，造成各发电厂完成情况存在差异。发电厂6、发电厂7、发电厂8与水电厂处于同一电网区域范围内，受通道送电能力限制，其发电受影响较大，完成率偏低，而其他发电企业受影响相对较少，完成率相对较高。受水电优先发电高于预期因素影响，参与市场交易的燃煤电厂在传统模式下发电费合计17.95亿元；而用户侧各电力用户基本按计划用电，考虑部分电力用户用电存在偏差产生一定考核电费后，总交易合约对应用电费为22.77亿元。综合考虑以上两方面电费差异后，在传统模式下产生的不平衡资金总计4.82亿元。如本文所述，上述不平衡资金本质上主要是由于水电作为优先发电超过其电量计划产生的，并非分时签政策模式产生的。

进一步分析分时签下的结算结果，可以发现由于分时签模式下电费结算细化至各时段，同样的电量完成情况，分时签模式与传统模式各发电企业和电力用户结算费用存在差异。从总量来看，分时签模式下各发电企业发电费总计18.48亿元，较传统模式多0.53亿元，而对应电力用户用电费总计23.23亿元，较传统模式多0.46亿元。从上述数据对比，可以看出分时签模式由于更加精细的考虑了各时段电量执行情况，因此其发用电费用结算结果与传统模式存在差异。在算例中，尽管各发电企业、电力用户的发电、用电基础数据一致，但是由于两种模式下结算方式存在差异，导致发用电费用也不尽相同。分时签模式下全网面临不平衡资金为4.75亿元，也与传统模式存在差别。不平衡资金的差异实际上正是由于分时签模式产生的，即由于分时签模式产生的不平衡资金应为0.07亿元。由分时签模式产生的不平衡资金应由造成该不平衡资金的发电企业和电力用户对应分摊，而由于水电超计划发电产生的不平衡资金4.82亿元则应仅在水电企业和燃煤电厂间进行分摊。通过理顺不平衡资金类型与规模，有助于科学分摊不平衡资金，维护市场正常运行。

表3 不平衡资金对照表Tab.3 Unbalanced capital comparison table

4 结论

为推动电力市场改革，支撑我国电力中长期市场“六签”推动期间不平衡资金测算分摊工作，本文研究了分时签基本概念，提出了面向中长期市场分时签模式的不平衡资金测算评价方法。该方法能有效甄别其他因素所产生的不平衡资金，准确量化由于采用分时签模式所产生不平衡资金规模，对完善我国电力市场结算规则体系，推动市场规范化发展具有促进作用。