《电力市场概论》电量市场—日前市场

第2节 日前市场

日前电量市场（简称日前市场），顾名思义，是实际运行的前一天对电量进行交易的市场通过日前电量市场的交易，系统调度机构可以确定次日系统的运行方式和调度计划；发电厂可以调整机组的出力，获得更多的发电量；用户（不一定直接参与日前电量市场，可能通过配电公司、零售商或者单一买电机构）可以购买合同电量之外所需电量。

因为所有的合约电量必须在日前市场交割，在合约市场没有考虑的一些约束，在日前市场必须考虑。所以日前市场最大的特点是电网的运营规律和经济规律紧密的交织在一起。

日前市场是由交易中心每天组织，其主要目的在于满足短期负荷不平衡。日前市场反映的是短期的供需平衡关系和生产成本。由于信息越来越明确，市场成员更容易操纵市场，所以一般日前市场的价格高于合约市场。

日前市场能够提供剩余发电容量的机组已经不多了，在加上机组开停的物理约束，机组的市场力会更大。为了控制市场风险，竞价空间不宜过大，一般控制在总电量的10%左右。

2.1日前市场的设计原则

前文已经提及，日前市场最大的特点是电网的运营规律和经济规律紧密的交织在一起。因此，在日前市场的设计过程中，兼顾电网运营的特殊性和经济规律的普适性这一原则。

1、日前市场的竞价空间

日前的竞价空间是预测短期负荷曲线减去合约发电计划为日前的竞价空间，合约电量的分解，考虑电网约束和负荷曲线，公平性必须保证。

2、以短期电量市场中的总购电费用最低为目标，并考虑所有机组约束条件和电网约束条件，以保证经济规律和电网的运行规律通过有约束的优化问题得到统一的解决。

3、为了避免发电机组的频繁启停，在短期电量市场交易中，采用尽量保证机组连续开机的机制。

2.2日前市场的竞价原理

一、竞争标的

日前市场竞争标的是日负荷预测结果与合约出力的余额。按电量报价的机组的合约出力在日前市场开市前公布，调度中心对这部分机组的合约出力分配应进行优化。因为电量已分配到各时段，所以电厂一般按出力报价。

二、电厂报价

机组按出力报价，可只申报一条报价曲线，也可按时段申报报价曲线。澳大利亚和英国早期电力市场竞价均为分时段竞价。

请读者思考：以上两种方式有什么区别？

按时段报价由于在高峰和低谷的供求关系的影响，电价的波动非常大。经济学上认为：当商品涨价的速度超过了需求增长的速度，这就是一种投机行为。投机行为是不能创造任何价值的。机组在不同时段如只能申报一条曲线，就可以较好的遏制这种投机。一条报价曲线，使得机组的高峰和低谷的报价进行了联动。当机组想在高峰时段投机时，将在低谷时段损失中标的机会。

请读者思考：能否只申报一条曲线来实现本章第一节中介绍的王锡凡教授的分段竞价思想？

2.3日前市场的交易决策

我们反复强调，日前市场最大的特点是电网运营的特殊规律和经济规律紧密的交织在一起。在日前市场上，受电力商品的特殊性的制约，交易方式会发生了多大的扭曲呢？日前市场上，我们分别制定两个交易计划，即不受电力商品的特殊性约束的“无约束交易计划”和增加了电力商品的特殊性约束的“有约束交易计划”。两相比较，我们就能回答上面的问题了。

日前市场的电力运行有哪些约束呢？我们来看日前市场决策的数学模型。这是一个多约束条件的优化问题。我们以发电机最大和最小出力约束和线路传输容量约束为例进一步作解释。

我们知道，一般的火电受爬坡率的限制，是没有办法瞬间启停的。那么可能会出现这种情况，某一机组报价较高，在上一时段能够中标，而下一时段由于负荷减小，无法中标了。在这种情况下，若要保证这台高价机组的连续运行，其他机组必须减出力，此时购电费用必然增加。即由于物理规律的约束，商品的价格发生了扭曲。我国一开始在六省市进行省级电力市场运行试点时，由于缺乏经验，山东的电力市场运行中没有考虑机组的启停约束条件，曾出现过上述情况。2006年华东电力市场日前调电试运行期间，浙江某电厂甚至出现了中标结果七次启停的局面，可见机组性能约束对于日前巾^场交易的影响之大。

除了机组的约束之外，日前市场交易还要考虑电网的约束条件。

上图中由于线路传输容量的限制，A区域的部分发电机组虽然中标，但却无法安排其出力，不得不调用B区域原来未中标的机组。

对于这种情况，英国电力市场的处理方式是对阻塞线路的两端机组的出力均匀的进行调整。美国的电力市场设计部门认为英国的处理方式不透明，调度员权利过大，美国电力市场采用分区电价的处理方式，用不同的出清价格来调整分区的出力。美国的处理方式易于监管，但其购电成本高于英国的方式，我们在电价机制一章会详细介绍分区电价机制。。

我们现在已经了解了电力运行的约束对日前市场交易的影响了。日前市场的交易决策是多约束条件的优化问题，这个问题如何求解呢，我们介绍一种拉格朗日松弛法。感兴趣的读者如想进一步了解，需要学握一些优化原理的相关知识。

优化问题(12)通过缓慢地增加λ^k逐渐消除解的不可行性．这类似于电网调度员的一种决策过程，他逐渐地增加系统的购电价格直到系统负荷得到满足为正．最大的λ^k对应于系统的边际成本或价格．优化问题(11)实际上是发电公司的行为根据最新的系统购电价格力。，各发电公司独立地调整其自身的出力．如果在发电公司机组出力范围内，其微增成本或价格dFj／dPj均小于λ^k，则公司应调整其出力为最大．在这一情况下，该公司从电网公司获利．如果在发电公司机组出力范围内，dFj/dP，均大于λ^k，则增加发电对于发电公司是不经济的．在这种情况下，发电公司应将按最小出力发电。如果机组出力范围内，存在着出力Pj满足dFj(Pj)／dPj=λ^k．在这一情况下，公司应调整其出力为P；，可获利￡=(λ^k 一dFj(P,j)／dpj)-dpj，这里Pmin,j<Pj<Pmax,j求解问题(6)的过程是交替地计算主问题(12)和子问题(11)。