批发市场入门（四）：为什么电力的长期合同和其他商品不一样？

随着供给和需求情况的变动，发电厂和用户会在短期看到价格的波动。当输电受到限制，阻塞成本会使得不同地区价格不同。

即便没有输电阻塞限制，现货市场价格也会波动。这个价格的波动性给电厂和用户造成了风险。这样，长期机制来化解和分摊风险便自然有好处。在市场中的选择便是长期合约。

传统上，长期合约的概念是指用户和电厂签下合约，在某个价格交易一定的电量。隐含的假设是，一个特定的电厂可以发电来满足一个特定的用户。一定程度上，如果用户需要改变计划，他可以将合约在二级市场上出售，同样的，电厂也可以采取同样的做法。有效的二级市场运行可以确保均衡，每个人都面对真正的边际机会成本。

但是，这个特定表现理念与短期电力市场的运行存在分歧。为了达到短期电力市场的有效经济调度，调度者必须有根据报价来决定哪个电厂运行，哪个电厂停歇的自由。这个决策须独立于长期合同。

在复杂的电网互动中，没有办法识别哪个电厂服务哪个用户。所有电厂都向电网供电， 所有用户都从电网要电，放弃短期调度即放弃最经济的发电源，甚至不符合电厂和用户的利益。系统运行商短期调度决策的制定不仅独立于长期合同，并且没有考虑任何的长期合同存在的影响。在这个层面上，电力于其他商品不同。

原则上，物理法则控制能源在电网的传输并没有排除长期合约，但它改变了合约的主要特性。与其控制调度和短期市场，长期合约将注意力集中在价格波动性问题，并且提供了一个价格对冲，这个对冲不是控制电力的传输而是控制金钱的流动。短期价格为电厂和用户提供了正确的激励，但是创造了对冲价格变动的需求。基于这种对于短期市场的认识，电力的长期合约并不需要特定电厂服务于特定用户。

先考虑没有传输阻塞的情况。在这种情况下，排除少量损失造成的影响，可以将所有的发电和用电都视为在同一个地点。那么自然的做法便是根据对均衡价格的偏离来制定合约。用户和发电厂根据平均价格签约一定规模的电力，比如，5美分的价格买100MW。在半小时期间，假定电力池价格是6美分，用户支付6美分，电厂收取6美分。在合约下，发电厂欠用户1美分的差价。相反的情况，用户欠电厂实时价格和合约价格的差价。这个在电力市场称为差价合同（contract for differences）。

在效果上，发电厂和用户有个5美分的100MW电力的合同。合同并没有对用户或发电厂提出额外的要求，只需各自继续在短期市场交易。实际上，这种形式要优于特定用户和特定电厂间的长期合同。现在，如果用户需求高于和低于100MW, 用户可以从二级市场买入或卖出电力（按实时价格）。电厂也可以买入后备或卖出额外的电力，而不需要和其他发电厂协商及反复签订短期合同。另外，由于电力合同签订在100MW，而不是特定的电量，长期平均价格可以得到保障，而不会影响短期边际激励。因此长期合同和短期市场是相容的。

在有传输阻塞的情况下，发电合同是必需的，但不足够提供必需的长期价格的对冲。当单一的价格上升或下降时，用户和电厂间的双边合同可以捕捉到市场运动的叠加效果。但是，输电阻塞可以在不同地点产生显著的价格运动。如果用户离电厂较远，输电阻塞可能使得用户面对一个高的节点价格，而电厂面对一个低的节点价格。这样，发电厂自己没有办法提供短期价格波动的自然连续对冲。

短期市场的输电阻塞给系统运行商产生了另一个相关且显著问题。在存在输电阻塞的情况下，从用户收到的费用高于支付给电厂的费用。这个价差便是由输电网限制产生的阻塞租金。在最低程度上，阻塞租金收入本身可以高度影响系统运行商的收入的稳定性。最差情况，如果系统运行商留下阻塞收入，就会产生调度操纵，防止电网扩张来产生更多阻塞租金。系统运行商是自然垄断的，并且它也可以扭曲调度和扩张。如果系统运行商保留阻塞租金带来的好处，那么这种激励就会与有效竞争的电力市场的目标造成冲突。

一个便利的解决方案（提供一个节点阻塞差异的价格对冲，同时去掉系统运行商的反向激励）便是通过一个长期输电阻塞合同系统来重新分配阻塞收入，这个系统和长期合同同步运行。对于发电厂，运行一个包含特定电厂对特定用户的短期有效市场是不可能的。但是，对发电厂而言，安排一个提供价差补偿的传输阻塞合同是可能的。在这个情况下，补偿的是网络中不同地区阻塞成本的差异。

如图，阻塞合同定义了一个节点价格差的对冲。每个使用输电系统的参与者支付现货节点价格。例如，A节点的发电厂收到5.15美分，B处的负荷支付7.25美分，价格包含边际损失和阻塞。C和B的输电费用为2.25美分。这其中包含1.95美分的阻塞费用。B，C之间的阻塞合同会支付给合同持有者1.95美分。因此，如果参与者实际输送电力，输电阻塞合同会抵消其合同所涵盖的阻塞费用。如果输电阻塞合约持有者没有输送电力，结果便是和销售输电权给实际用户是相同的。

输电阻塞合同补偿可以为两点间的特定数量存在。C点的发电厂可能得到和B点用户的100MW输电阻塞合同。合同提供的权利不是依据特定电力的输送，而是根据阻塞租金的支付。因此，在忽略损失的情况下，如果一个输电网络约束导致用户节点的价格上升到6.95美分，但是在发电厂节点价格仍然在5美分，1.95美分的差价便是阻塞租金。用户支付6.95美分来购买电力。电力池会进而对其向短期市场供应的电力支付发电厂5美分。作为阻塞合约的持有者，发电厂会收到1.95美分。输电阻塞合同的收入使得发电厂可以支付与发电合同的差价给用户从而双方的价格保持在长期合同签订的5美分。没有输电阻塞合同，发电厂便没有收入来补偿用户因输电阻塞造成的价格差异。输电阻塞合同完成了所谓的“合同网络”（nettwork contract）。

值得注意的是，输电阻塞合同定义为一个点对点节点价格比较。没有任何两点间输电路径的参照。这个重要特征将输电阻塞合同从“基于关联”（link-based）的权证区分开，从而避免了相关的异常困难和反向激励。

市场参与者间的输电阻塞合同的分配由多种方式。对于一个正在转型的市场，这个分配可能意图反应显性或隐性历史权利。对于新的输电线路，这可能会有一个谈判过程，来决定如何从众多可能的合约组合中选择。另外，一部分或者全部电网的输电阻塞合同可以通过公开竞价拍卖的形式形成。同步的竞价可以考虑输电系统限制来确保同步可行性。

例如，下图描述了一个假想的竞价，竞价中有两条输电阻塞合同的需求曲线，其中输电阻塞合同是基于一个只有3个地点的简单电网。

最大化合约收益的最优分配包括从端口1到端口3的480MW和从端口2到端口3的840MW。

对于现货市场节点价格，输电阻塞合同提供了价格保护。即使负荷水平不断变化，系统运营商的阻塞收入会至少足够支付所有合约义务。

考虑一个典型的存在输电阻塞的限制的调度。假定解决方案便是上图那样，在端口3有总量达3000MW的负荷。电厂在端口3占了2100MW, 剩余的900MW来自端口1。假定端口1，3的市场出清价格分别为2美分，和2.6美分。从这些价格，和只有一个输电限制，我们可以计算出其他所有端口的均衡价格。在例子中，端口2的价格为2.3美分。注意到这个调度的市场均衡和输电阻塞合同中设想的输电规律有很大的不同。但是，不同的使用规律，和相关的现货价格，并没有对系统运营商造成麻烦。只要输电阻塞合同的分配所定义的一系列输入和输出是同时可行的，那么从现货价格中因阻塞获得的收入便会足够补偿合同持有者的义务。

计算结果为下表。对在现货价格的输入和输出的支付义务定义了一系列对于实际负荷的净支付。对输电阻塞合同的支付义务等于净收入。

在效果上，系统运营商从用户那里收集阻塞租金并且分配这些租金支付给阻塞合同的持有人。在上面的例子中，简化的假设和同样的约束条件，支付是正好平衡的。一般的，有些额外的阻塞租金可能会在支付所有的阻塞合同持有人之后还会剩下来。这些额外的租金不应该留给系统运营商，而应该分配给那些支付了电网固定成本主体，或者连同输电阻塞合同一起支付。由于合同的开发和交易的极大灵活性，有很多变化形式存在。合同网络可以允许很大程度上的商业灵活度的同时，又尊重实际网络的现实情况来决定边际节点价格。

当只有一个发电机和一个用户时，这在两个类型合约下的一系列交换可能看起来有些多余。但是，在有许多用户的真实电网中，这个过程会变得没那么显而易见。在不同的地点会有许多可能的传输组合。没有一个单独的输电网容量的定义，只有考量分配的输电配置是否可行才是有意义的。但是，净结果是一样的。短期边际激励遵循短期机会成本的激励，而长期合约提供价格对冲。系统运营商协调短期市场来提供经济调度。系统运营商收取和支付每个节点的短期市场边际价格，并且分配阻塞租金给阻塞合约的持有者。发电厂和用户为发电合同签订分开的双边协议。与发电合同不同，系统运营商参与组织协调输电阻塞合同的制定与分配是必需的；由于电网交互使得连接特定电厂支付阻塞成本给特定用户是不可能的。阻塞价格支付和收取会是高度波动的，并且根据负荷也会有差异。只有系统运营商拥有必需的信息来决定这些变得的价格，但是这些信息会即时的反映到现货市场的节点价格中。输电阻塞合同定义了支付义务，来防止由阻塞租金的变动造成的负面影响。