新型电力系统的电价形成和疏导机制

骆 超

（国网湖北省电力有限公司）

0 引言

随着可再生能源和分布式能源的快速发展，新型电力系统正日益成为实现可持续能源供应和减少温室气体排放的关键［1］。在新型电力系统中，电价形成和疏导机制扮演着至关重要的角色，影响着市场参与者行为、能源资源配置和电力系统的经济效益。电价疏导作为新型电力系统的重要组成部分，旨在通过引导市场参与者的行为，实现电力系统的资源优化配置和负荷平衡。因此，合理的电价形成和疏导机制对于新型电力系统的可持续发展和高效运行至关重要。

1 电力系统电价形成机制

1.1 传统电力市场电价形成机制

传统电力市场的电价形成机制是基于供需关系，并且涉及各种市场参与者的角色和决策［2］。全球电力市场中的主要市场参与者包括发电商、输电和配电网络运营商、供电公司和终端用户。发电商在市场中占据主导地位，据2020年的统计数据显示，燃煤发电量占全球电力生产的37%，其边际成本约为30美元／（MW·h）；可再生能源发电在全球范围内也得到快速发展，其中太阳能和风能发电的边际成本分别为45美元／（MW·h）和40美元／（MW·h）。根据能源市场调查的数据显示，全球电力需求呈现稳定增长趋势，预计到2030年将增长约30%，然而，电力供应的增长速度与需求增长相比相对缓慢，这导致电力市场的供需紧张。因此，电力市场中的电价受到供给侧因素的影响，如燃料成本、发电设备效率和发电能力等，市场参与者的行为也会对电价形成产生重要影响。

1.2 新型电力市场电价形成机制的特点

新型电力市场电价形成机制注重分布式能源和可再生能源的集成，传统电力市场主要依赖集成化的大型发电厂，而新型电力系统中，分布式能源如太阳能和风力发电被广泛应用［3］。因此，新型电力市场电价形成机制需要考虑分布式能源的特点，如波动性、间歇性和地理分散性，以促进其有效参与市场并获得公平定价。弹性需求和能源存储的考虑也是新型电力市场电价形成机制的关键特点。弹性需求是指用户能够根据电力供应和价格的变化调整其用电行为，新型电力市场电价形成机制需要激励用户实施弹性需求，以平衡供需关系并优化系统资源利用。而能源存储技术如电池储能系统的应用也为电价形成带来了新的考虑因素，通过存储能量以供需求高峰期使用，可以调整电力市场的供给和需求关系。

1.3 电价形成机制的影响因素

电价形成机制的影响因素包括能源供应和需求的波动性、环境、可持续发展目标以及政策法规等方面［4］。能源供应受到天气条件、季节变化、能源资源可利用性等因素的影响，导致供给的波动性。与此同时，能源需求受到用户用电行为、经济发展水平和人口增长等因素的影响，引起需求的波动性。电价形成机制需要充分考虑供需的波动性，以便及时调整供给和需求之间的平衡，实现电力市场的稳定运行。环境和可持续发展目标也是电价形成机制的重要影响因素，在追求可持续发展的背景下，电力系统需要考虑环境因素，如温室气体排放、空气污染和水资源利用等。政府部门通过制定能源政策和法规来引导电力市场的运行，这些政策和法规可能包括可再生能源的优惠政策、碳排放减少目标以及市场竞争和监管机制等。政策和法规的变化会直接影响电价形成机制，详情见表。

表可再生能源配额制度的实施情况

2 新型电力系统的电价疏导机制

2.1 电价疏导的概念和目标

在新型电力系统中，电价疏导是指通过调节电力市场中的电价来引导供需行为，以实现系统运行的优化和可持续发展目标。电价疏导机制旨在引导市场参与者在电力需求和供给方面做出合理的决策，以适应可再生能源的集成、负荷弹性需求和能源存储等新兴技术的变化。通过电价的调整，鼓励市场参与者在供需平衡的基础上进行经济交易，优化电力资源的配置和利用效率，从而降低系统运行成本和提高市场效率。

2.2 电价疏导的实施方式

在新型电力系统中，电价疏导机制采用双向电价疏导的实施方式，其中包括边际电价和时段电价的应用。

边际电价在电价疏导中起到关键作用，边际电价是指市场中最后一单位电能的交易价格，它反映了供需平衡的情况。通过设定适当的边际电价，市场可以激励消费者和发电者在供需变化时做出相应的响应。当电力需求超过供应时，边际电价会上升，促使消费者减少用电量或采取能源节约措施；当电力供应超过需求时，边际电价下降，鼓励消费者增加用电量或将用电需求转移到低电价时段。通过调节边际电价，市场可以实现供需平衡，优化资源利用和降低系统成本。

时段电价是根据不同时间段的供需关系和成本情况而设定的电价。通常将电价划分为高峰时段、平谷时段和低负荷时段。在高峰时段，电价较高，以反映供需紧张和较高的成本；而在低负荷时段，电价较低，以吸引消费者集中用电并平衡系统负荷。时段电价的应用可通过差异化定价激励消费者调整用电时间，从而平滑负荷曲线，降低峰谷差，优化系统运行。

2.3 电价疏导机制的效果评估指标

能源成本效益分析是评估电价疏导机制效果的重要指标之一，通过对新型电力系统中电价疏导措施的实施效果进行成本效益分析，可以评估电价疏导对能源市场的经济效益。能源消耗减少和效率提升是评估电价疏导机制效果的关键指标，电价疏导机制的目标之一是鼓励消费者和发电者采取节能措施，减少能源消耗。通过评估能源消耗的减少程度和效率的提升情况，可以判断电价疏导机制对能源可持续性的影响，这涉及到能源消耗的监测和分析以及评估节能技术的应用效果。此外，市场公平性和透明度也是评估电价疏导机制效果的重要指标，电价疏导机制应确保市场参与者在信息对称和公平的环境下进行交易。通过评估市场参与者之间的交易公平性、市场价格的透明度以及信息披露的有效性，可以评估电价疏导机制对市场公平性和透明度的影响，这可以通过对市场数据和交易行为进行分析和监测来实现。

3 电价形成和疏导机制的影响研究

3.1 电价疏导机制对市场参与者行为的影响

电价疏导机制会对市场参与者的决策行为产生影响，市场参与者包括发电商、供应商和消费者等，他们根据电价形成机制来制定供给和需求策略。电价疏导机制通过引导市场参与者对电价信号做出相应的反应，影响他们的市场参与行为。例如，当电价上升时，发电商可能增加发电量以获得更高的收益，而消费者可能减少用电以控制成本。所以分析电价疏导机制对市场参与者决策行为的影响，可以帮助理解市场的运行机制和参与者的行为策略。其次，电价疏导机制的实施可能导致市场参与者的策略调整和行为变化。例如，电价峰值时段的设置可能会促使消费者在高电价时段减少用电，而供应商可能会调整供应策略以适应峰值时段的需求变化。而且参与者对电价疏导机制的认知和理解也会影响他们对机制的反应和调整。

3.2 电价形成和疏导机制对电力系统的经济效益影响

电价形成和疏导机制对电力系统的成本效益具有重要影响，通过合理的电价形成机制，可以引导供需平衡，实现电力系统的负荷平衡。合理的电价疏导机制能够激励市场参与者进行经济运营决策，优化能源资源配置，降低供电成本，从而提高电力系统的经济效益。而且新型电价疏导机制可以考虑环境效益和可持续发展目标，通过设定边际电价或时段电价来引导市场参与者采取环保措施。例如，较高的电价可以鼓励消费者节约用电，减少能源消耗和温室气体排放，促进可持续发展。同时电价形成和疏导机制对电力系统的市场效率和资源配置优化起到重要作用，合理的电价疏导机制可以提高市场参与者的运营效率，鼓励供需的灵活调整，减少资源浪费。通过灵活的时段电价设置，可以更好地利用可再生能源等低成本能源，实现资源的优化配置。

3.3 相关研究模型

电力市场模型是通过建立数学模型来描述市场参与者之间的相互作用和市场机制的运行。供需模型是建立在电力市场成交的基本供求关系基础上的一个研究模型，它是研究电力市场制度及其运行规律的基本方法。该模型的特点是具有清晰、明确的经济学基础，能够综合考虑市场供求情况，反映了电力市场价格的形成和变化规律。供需模型公式如下：

其中，Qs表示电力系统的总供给量；Qd表示电力系统的总需求量；P表示电价；α、β、γ、δ分别是不同影响因素的系数，具体数值可以根据实际情况进行调整。

均衡模型是电力市场分析中另一个重要的模型，基于预期效用理论，用于分析市场主体之间的策略选择和均衡结果。其中，贝叶斯纳什均衡被广泛应用于电力市场博弈分析。具体而言，可以用以下的均衡公式来描述电力市场的贝叶斯纳什均衡：

其中，Ui（pi，p-i）表示市场参与者i在均衡状态pi、p-i下收益最大化的效用函数。通过对各参与者的效用函数求解，即可得到贝叶斯纳什均衡状态下的策略和市场收益。

优化模型是一类更加复杂和抽象的电力市场分析模型，通常采用线性规划或非线性规划等方法，建立市场主体之间的多维度决策模型。例如，对于电力市场中的电力交易配对问题，就可以通过优化模型来解决。当｝且k＝1，…，K；n＝1，…，N时，可以采用以下的线性规划模型，建立合理的交易配对方案：

其中，pkn表示电力交易价格；xkn表示配对选择情况；dk表示市场发起人的需求量；sn表示供应侧的电力容量。通过这样的优化模型，可以分析和优化电力市场的交易效率和效益。

4 结束语

随着世界各国对于能源可持续性问题的关注度的提高，电力系统的电价形成和疏导机制的设计和实施成为了关键因素。这些机制的改进和完善对于提高经济效益、保障能源安全以及实现可持续发展都具有非常重要的作用。特别是在未来的可持续能源中，新型电力系统的电价形成和疏导机制将起到至关重要的作用。因此，进一步研究和实践将为电力系统的电价形成和疏导机制提供更多的经验，不断完善这些机制，为未来可持续能源的实现做出积极贡献。