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电力平衡市场机制及定价的基本原理(下)

 卡布卡让 2023-10-31 发布于广东

 上篇重点介绍什么是平衡市场及其中的重要机制,本篇重点介绍不平衡价格如何得来及两种不同的定价原则。

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不平衡价格(Imbalance price)

上篇说到平衡市场作为一种有效组织的制度安排,保障电力供需的平衡,它由三个要素构成:
(1)平衡责任
(2)平衡服务的提供
(3)不平衡费用的结算
这三个要素组成了整个运行过程。为了电网实时平衡,TSO在一定的规则下事先为其控制区域获得足够的平衡容量和平衡电量(储备,上调和下调),平衡服务的提供者BSP在需要时接受调度,向电网提供平衡服务,与此同时,该市场在每一个调度期形成不平衡价格,进而由BRP参与不平衡费用的结算,承担因造成不平衡而产生的成本。下图更清楚表示了其中的关系。

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不平衡价格的结算,它作为财务结算机制,其目标一是解决因 BRP对于计划的偏离而产生的不平衡成本,另一方面,是确保 BRP 以经济高效的方式帮助维持系统平衡,反映能源的实时价值并激励市场参与者。
基于以上机制和目标,不平衡价格的形成基于两个要素,一个是调用平衡资源的成本,即辅助服务的加权平均价格,另一个就是日前市场价格,两者之间强相关,因为日前价格是作为平衡市场参与者在该市场提供上调或下调的机会成本。

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单兑现与双兑现价格机制

不平衡价格的形成有两种机制,分别为单兑现(Single Pricing)和双兑现(Dual Pricing),欧盟为协调各国的平衡市场,基本已经从双兑现替换为单兑现机制。
单兑现价格机制,顾名思义,就是在整个系统处于Long或Short的状态下,无论BRP相对于日前计划是处于Long或Short的状态,平衡市场只出清一种价格。具体来说,若系统处于Short状态,日前市场价格为Pda, 上调的平衡服务成本为Pup不平衡价格确定原则为Max(Pda,Pup),结算的方式为,若BRP处于Long状态,则需把多发的电量以该价格卖给TSO,反之,若处于Short状态,则要以该价格向TSO购买欠发的电量。若系统处于Long状态,日前市场价格为Pda, 下调的平衡服务成本为Pdn,不平衡价格确定原则为Min(Pda,Pdn),结算方式与上面一样。

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双兑现价格机制则是在系统处于Long或Short时,针对BRP处于Long和Short的状态分别形成一个不平衡价格,若BRP所处的状态和系统状态一致(即加重了不平衡),适用于价格Max(Pda,Pup)或Min(Pda,Pdn)若BRP所处的状态和系统状态相反(即减弱了不平衡),适用于日前市场价格Pda,具体价格确定方式如下图所示,结算方式则是根据BRP所适用的不平衡价格以及状态,来确定向TSO卖出/买进电量。

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为何采用单兑现机制更优?原因在于,该机制下对市场参与主体起到了奖励或惩罚的作用,从而提供了减少系统不平衡的激励,原则上单兑现机制下平衡成本更低。而双兑现问题在于,无论个体对系统失衡以及成本的影响如何,其最多是没有奖励,也就是说总受到惩罚,所以说该机制下产生的激励不是经济最优。

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新能源项目平衡成本的影响因素


随着新能源项目越来越多,其承担的平衡成本受以下几个重要的因素影响:
(1)新能源的渗透率。当新能源的渗透率越高,所带来系统性的不平衡就可能越大,从而使得平衡成本升高。
(2)日前市场价格。因为平衡成本和日前市场价格强相关,日前市场价格的上涨导致平衡。
(3)功率预测的准确性。随着新能源发电预测精确度的提升,将减少不平衡量的产生。
(4)新能源项目地理位置多样性。新能源项目在地理位置上的越平滑,分散,则会相互抵消产生的不平衡量,从而减少不平衡成本。
(5)平衡组内的多样性。随着平衡组内部的多样性提高,尤其是越来越多储能的部署,会降低不平衡量的产生和平衡成本。
(6)日间市场的流动性。随着日间市场流动性的提高,提供了更多机会去修正日前市场的偏差,这样在平衡市场时,需要被平衡的电量将减少,从而降低平衡成本。

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一些经验值的分享

在项目估值时,平衡成本是一项需要考虑的重要项目,通常在财务模型里用xx/MWh表示(这里的基数是总年发电量)。对未来十几甚至几十年的平衡成本预测不是一件容易的事情,但基于一些经验值并用在财务模型中对项目进行估值是可取的。这里分享一些公开的研究结果(欧洲范围)。

(1)风电:根据欧洲风能协会的研究(15年),在风力发电占年发电量的比例超过 2% 的大多数欧盟成员国(收到数据的 18 个成员国中有 14 个)。风电项目的平衡成本平均为 2-3 欧元/MWh。然而,在保加利亚和罗马尼亚等欠发达的电力市场,风力发电承担的平衡成本非常高,例如,在保加利亚,范围在 10 到 24 欧元/MWh 之间,而在罗马尼亚,如果不是大型发电聚合商的一部分,风力发电平均支付 8-10 欧元/MWh。

(2)光伏:匈牙利光伏项目平衡成本是西欧的数倍(匈牙利作为中东欧电力交易的中心,是东欧代表性的市场)。 根据 MAVIR(匈牙利TSO) 的计算,2019-2020 年期间光伏电站的平均平衡成本为 3 匈牙利福林/千瓦时(按照现在的汇率换算为8欧元/MWh)。根据pudjianto基于欧盟数据的研究(2013),光伏渗透率2%-18%时,平衡成本0.5-1 欧元/MWh。

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