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题记 2017年3月，广东省第一次售电偏差考核结束。有几位在国内朋友在电力眼公众号上询问英国有没有类似的考核。答案是，当然有，因为偏差考核这种形式就是英国发明的。 现在，让我们来看看英国的 “偏差考核“ 是怎么做的。 英国的电力市场中不仅售电公司，所有参加市场交易的主体都要被偏差考核。这种考核是通过平衡机制来实现的。 广东现在的偏差考核以月度电能为基础。而英国的平衡机制是以每半小时为单位，所以非常接近电力负荷曲线。下图以一天为例体现了偏差价格的变化。未来国内实施现货市场后，偏差考核的操作模式很可能会接近英国模式。 英国平衡机制是怎么回事 平衡机制是为了解决电力由市场的供需平衡过渡到系统的物理平衡而设计的一种价格制度。 市场连续交易达到供需平衡 英国的电力市场上交易各方可以通过场外或交易所等各种方式达成一系列交易合同。这些合同可以是未来几年的期货合同，也可能是日前日内的现货合同。但合同的核心无外乎都是规定在未来的某一时段内合同的双方增加一定的用电量（或减少一定的发电量），另外一方减少相应的用电量（或增加相应的发电量）。 注意，这里交易双方未必是一方为发电侧另外一方为用电侧。合同规定的是双方电量的买卖。因此市场上除了发电公司和售电公司之间的交易，还经常有发电公司之间或售电公司之间的交易，甚至还有不具备发售电资产的投资机构参与的交易。下面的三张图就举出三个交易的情景，来解释这种交易是怎么进行的，为什么会发生。实际市场交易中的流程会更加多样。 这种市场结构允许更多的主体参与到交易中来。价格尽可能根据市场所有的信息而集体决定，而不是由资产所有者而定。灵活的交易方式可以方便参与者面对随时出现的新信息不断调整自己的仓位。这种灵活性不管对于发电侧还是用电侧来说，都是对冲风险至关重要的条件。最后的结果是各用电方最后的净合同用电量非常接近实际用电量，而市场的整体的净合同发电量也非常接近整体实际用电量。    平衡机制完成物理平衡 当然纯粹的交易活动是无法达到实际的电网供需平衡的。因为交易合同是对未来某一时段的平均电量的要求，而不是对于实时负荷或出功的要求。由于电力无法大规模存储，需要由电网调度的调整来达到和负荷的实时平衡。换句话说，电力负荷是一个连续函数，而交易是离散函数。因为用电侧对于价格的弹性系数很小，调度主要通过调整发电侧来达到目的。 然而起到调度角色的英国国家电网不能通过直接指令来调整发电侧（除非是发电侧涉及系统安全或违反运行规定的一些特定情况），而是通过价格杠杆来实现。这是因为电网不拥有发电和售电业务，在市场交易中基本没有介入（除帮助系统平衡的现货交易外）。于是平衡机制应运而生。 平衡机制中将每半个小时设为一个结算单位。在每一个结算单位开始前的一小时，市场有关此结算单位的交易必须结束，是为关闸 （Gate Closure）。市场交易结束后电网调度的工作就是在关闸之后的一个小时之内安排这个结算单内的剩余平衡。 英国大部分输电网直连的电厂都会参加平衡机制，被称为平衡机组。每一个机组都会在每个结算单位向调度提交买价（Bid）卖价（Offer）对。如果电网需要机组增加发电，就以机组的卖价来买电。反之，如果电网需要机组减少出功，就可以以机组的买价来把多余发电量 “卖” 掉。 一个平衡机组可以提交最多5个不同的价格组合。电网通过优化算法确定整体价格最低/收益最高的机组调度计划来实现两个目的： 1）把市场交易形成的相对电能平衡变为贴合负荷曲线的电力平衡。 2）是为系统创造足够的备用用量。 利用买卖价对把一部分同步机组调整为部分负荷。如果需要，调度还会在关闸之前提前启动非优先次序的机组。这种利用平衡机制的调整会一直持续到实时来达到电网各区域的系统要求和整体的平衡。  在平衡机制之外，英国国网还使用辅助服务来确保系统平衡和安全。这包括快速备用机组，调频服务，黑启动，短期现货合同，长期校核合同等等。本文不做赘述。所有国网在使用平衡机制和辅助服务中所产生的费用最终由所有市场交易主体承担。 平衡机制的偏差价格机制 到这里问题就来了。 反正最后有调度兜底，那可以不管实际能发多少电玩命卖期货合同吗？同样，售电公司不就可以完全不购电吗？毕竟最后的成本是大家分配的。 平衡机制在设计之初就考虑到这点。而偏差价格机制就是为了防止这种行为而建立的。 在每一个结算单位关闸之前，市场的交易主体需要向国网的交易清算机构 （Elexon）提交关于该结算单位的交易合同的有关信息 (ECVNs)。 由此确定该市场主体在此结算单位最终的净合同电量。如电量为正为净发电，电量为负则为净用电。如果该交易主体所有合同的电量相互抵消，净值为零，则为平仓。 所以参与批发市场交易的交易主体都会有特定的交易账户，针对每一个交易账户电网都会要求能够有实时电表测量。每一个结算单位结束之后。交易清算机构会对每一个交易账户的净合同电量和实际电量进行比较，来计算偏差。如果实际电量高于合同电量，该交易主体产生正偏差。反之，如果实际电量低于合同电量则产生负偏差。  偏差价格机制是指，所有的正偏差方在每一个计算单位中都要付同样的系统买价，而负偏差方都会收到同样的系统卖价。有系统买卖价是因为在理论上讲调度要在平衡机制里替正偏差方买电，代负偏差方卖电。之所以同一偏差方的系统价格统一，是因为交易没有先后之分，所以价格必须一视同仁。系统买价有可能会很高，系统卖价有可能会很低。因此市场主体在关闸之前要确保发电量或用电量尽量接近合同电量，或者平仓，来尽量减少偏差价格机制可能带来的惩罚。 在实际调度中，电网当然不会针对每个偏差进行单独平衡，而是对整个系统的偏差进行平衡。系统买卖价格受到整个系统的偏差方向和调度采取的平衡操作影响。 平衡机制的操作中只有用于调整偏差的操作被计入偏差价格的计算。其他用于保持电能质量和解决系统阻塞的操作不被计入。计入计算的相关操作如果是增加发电，算作正电量。减少发电的操作算作负电量。在一个结算单位内，如果所有相关操作电量之和为正，说明系统整体正偏差。如果操作电量之和为负，系统整体负偏差。  当系统整体正偏差时，系统缺电。系统买电价根据价格最高的那部分正偏差操作的加权平均。系统卖电价是按反向价格的算法得出的。当系统整体负偏差时，系统发电盈余。系统的卖电价根据价格最低的那部分负偏差操作算出。而系统的买电价使用反向算法。 2015年11月前，根据系统偏差的方向，价格最高或最低的500兆瓦时的相关平衡操作计入计算。而所谓反向算法是按照日内市场价格指数而算出的。这样设计的原因是如果一个市场主体的偏差和整体偏差的方向一致，说明他加剧了系统的不平衡，应该得到一个比较差的价格。而如果市场主体的偏差和整体偏差方向相反，他帮助了调度来平衡，应该得到一个反映市场水平的价格。  然而在实际运行中，大家逐渐发现这样的设计对正偏差的惩罚比负偏差明显，对电网调度逐渐增多的风电不利。另外500兆瓦时的量平均掉了很多惩罚的效果，而反向算法对帮助系统平衡的市场主体激励不够。 于是，自2015年11月起，偏差价格的计算只包括最极端的50兆瓦时，而且系统买价和卖价采取同价的规则。如果系统正偏差，系统买价取最贵50兆瓦时操作的加权平均，系统卖价等于买价。系统负偏差时，系统卖价取最贱50兆瓦时操作的加权平均，系统买价等于卖价。  2018年9月，偏差价格将进行更加激进的改革，只取边际价格，即最极端的1兆瓦时来计算买卖价。 举个例子，如果系统正偏差，而系统最后1兆瓦时的平衡操作花费1500英镑/兆瓦时 （这是出现过的），一个只有50兆瓦时正偏差的市场主体就要在这半个小时花费7万5千英镑。而在2015年改革以前这个平衡价格在同样的系统状况下可能只有50英镑/兆瓦时。因此预期市场各方对于在市场交易中达到供需平衡的要求和挑战都会变得很大。 平衡机制的背景 可能会有人问，为什么英国要把系统平衡设计的如此复杂？把所有交易集中起来进行，再集中调度不好吗？ 答案是：英国走过这条路。 1990年英国电力市场放开后，采用了电力池 (Pool) 制度。这种制度下每半小时系统中的所有机组都会参加集中竞价，由电网调度的程序决定解决系统平衡需要选择哪些机组。选定机组优化排序后的边际价格决定系统购电的价格。所有被选中的机组都会收到同样的价格。而用电侧也付这个价格。同时，系统还会根据负荷损失概率付给机组容量费，最终由用电侧平摊。 电力池制度在实行的11年里被证明有很多缺点。最主要的一点是价格不能有效的体现供需平衡，鼓励发电侧的垄断和价格操纵。 在电力池制度下，发电公司真正的议价对手不是用电侧，而是其他发电公司。虽然发电公司会对负荷曲线做预测，来估算需要多少机组。但由于发电公司对各自的竞价策略和机组特性很容易摸透，各发电公司在定价时主要考虑的是其他人怎么出价。这很容易形成价格联盟。最后的结果是电厂之间的竞争并不能有效的体现合理成本。这在英国政府后来很多的研究中有体现。 有些是比较明显的，比如在系统负荷接近峰值的时候发电侧出价大幅升高。还有一些比较难以察觉，比如在峰值时不激进的出价，但在负荷谷值时出价稍高来进行补偿，达到整体的利润提升。 同时仅有发电侧的集中式交易很容易鼓励发电公司玩价格游戏。比如压低大部分机组的出价确保被电网选中，但提高一两个机组的价格，只要被选到所有的机组都可以拿到高边际价格。另外有时候发电公司还可以有意减少可用机组，这样就可以增加负荷损失概率，从而增加容量费。 在电力池制度下，电网负责主持所有交易和平衡，不论市场水平还是技术水平在当时的环境里都非常先进。但是客观讲，电网没有定价权，操作不但流程复杂而且成本很高。发电集团的市场力太大，发电侧和用电侧的价格信号不能直接相互传导。 可以说这种模式适合电力系统管理，但限制电力市场发展。 鉴于这些缺点，英国在九十年代末售电侧全部放开之后，于2001年启用平衡机制，替代电力池，是为新电力交易机制 （NETA）核心举措之一。 平衡机制的核心是把电力市场的平衡交还给市场。把电网调度从市场运营里抽离出来，集中精力到物理平衡上。 市场的归市场，调度的归电网。平衡机制的建立，是电力市场的强大的推动力。因为市场的交易主体不再受物理特性的局限，不再需要在交易中顾虑电网的安全校核。只需要考虑电力成本和市场供需关系来管理自己的风险。这就将电力的商品属性更多的还给市场。平衡机制的建立，可谓为电力交易奠基，促成了电力的期货和现货市场的发展。这一做法开创了欧洲开放电力市场之先河，后来欧洲其他国家在开放市场后也都采用了类似的做法。 必须承认，平衡机制在操作层面和电力池有相似之处。电力池的一些缺点在平衡机制里也存在。但是由于平衡机制中对平衡机组采按报价支付（pay as bid）而不是边际价格，一定程度上避免了市场操纵。更重要的是平衡机制所平衡的电量只占市场的3%不到。绝大部分的市场行为不会受到平衡机制影响。有效的保证了交易的市场特性。 平衡机制涉及到市场方方面面的信息和数据非常庞杂，既要维护市场交易的顺利进行，又要保证电网安全，数据处理的中立性因此非常重要。在英国能够承担这个角色的只能是不拥有发售电资产的电网。在今后的文章中，我们会讲一讲英国国网是如何做到这点的。 本文为伦敦电力眼（微信ID: LondonPowerEye)原创，壹条能经授权转载。 |
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