摘　要　在简要讨论国际电力系统商业化运营特点的基础上，分析了我国电网商业化运行的一些特点，着重研究和讨论我国电力市场运营系统的开发及交易计划中的各种管理和技术问题。
关键词　电力市场　电力系统改革　模拟决策系统
分类号　TM 73　F 123.13

STUDY ON ELECTRICITY MARKET IN CHINA AND DEVELOPMENT
OF ITS COMMERCIAL OPERATION SYSTEM

Bai Xiaomin, Zhong Jin(Electric Power Research Institute, 100085, Beijing, China)
Chou Ming, Zhao Shehong(State Power Corporation of China, 100031, Beijing, China)

Abstract　Based on the discussion of the characteristics of international electricity markets, some problems occurring in the commercial operations of power system in China are analyzed. The management and technologies for power system reform and for development of electricity market are also discussed.
Keywords　electricity market　power system reform　strategy simulation system

0　引言

　　近年来人们对电力市场问题进行了广泛的研究和实践，不少国家都在进行电力系统的改组。电力市场的出现引出了有“市场”特点的系统开放和系统非调控问题的开展，包括各种政策法规的制定和电力系统内部对系统机构的重组和对策。在这种形势下，回顾国内外系统重构与改革的特点，研究有关商业化运营的机制和方法，探索和解决我国电力工业发展的新问题，不但有益于促进互联电网的发展和提高经济效益，而且对寻找适合我国特点的电网互联最佳管理和运营方式有着重要的意义。

1　电力市场带来的变革

　　纵观世界各国电力市场的形成与系统改组，不论是自发产生的过程，还是由国家直接促成电力市场的形成，其最终目的都是开放系统和破除独家垄断，通过竞争机制以市场来调节电力的生产和销售，形成新的市场和工业结构。
　　新的市场结构：管理经营上的变化引入新的机构，原来纵向的整体管理面临改组。
　　新的工业结构：基本的工业过程虽然仍是发、输、配用电，但调度、计划方法不同了。
　　电力系统管理体制转变涉及两个重要进程：一个是放开发电市场，鼓励了系统外发电厂商的办电积极性；另一个是允许用户选择供应商以满足其电力要求。这种转变充分放开了购电市场，引入系统发电和输电的竞争机制，使购买其它区域电力成为可能，这种竞争有助于避免局部垄断现象，促进发、输、配电部门提高效率。
　　电网的开放给电力行业引入了竞争机制。鼓励发电商和零售商在相同原则的基础上进行竞争；用户可根据电网服务供应商所提供的服务质量来选择服务供应商，同时获得较低的价格。这种改革应改善系统性能和减低系统费用，提供系统按最低费用调度的激励机制，给投资者提供安全保障，促进电网发展(参见1998年世界银行报告：中国电力市场研究)。

2　电力市场运营中的问题

2.1　3个层次的市场
　　我国电力系统是纵向的发电、输电、配电系统。由于我国幅员辽阔，市场按区域进行划分。目前我国存在多级电力市场，即省级电力市场(包括地区和县级市场)、区域级电力市场、国家级电力市场。在电力系统中采取分级调度。省级电力系统由省电力公司调度；区域电力集团调度某些电厂、控制省间电力交换和维持区域电力系统的稳定；国家调度中心监督区域电网间的潮流。
　　在电力市场运营中，省级市场必须考虑市场模式问题，例如在发电侧，是建立基于成本的单一购买市场，还是建立竞争的实时市场，影响到系统组织和结构，关系重大。竞价上网是涉及面广的大决策。区域市场的设计可有多种形式，但要受到省级市场模式的限制。国家必须清除不利于电力市场发展的制度上的障碍，鼓励所有层次的发电厂经济运行和资源的合理利用，避免过分强调地区平衡造成的资源浪费，促进交易，鼓励城市间、区域间、省间的联合电源规划，从大机组、大系统的规模效益中获得收益。
2.2　调度管理问题
　　根据不同系统特点和地区发展需要，我国已形成具有不同运行特点的大规模电力系统。面对新的形势，传统电网调度管理方式在联网运行逐渐向商业化发展的过程中还存在一些问题［1］：
　　a.调度模式与产权关系之间存在矛盾。在省间互联电网中，各省网一般是独立核算的实体，联网运行难以沿用区域电网的统一计划调度模式。
　　b.经济分析的基础工作薄弱，电力交易价格的制订还缺少足够的经济分析依据。电网运行的多方面效益没有明确表示，无法保证各个区域电网公平地竞争和从电力交易中收回成本并获得利益，区域对交易的积极性不大。
　　c.除了体制的障碍和缺少组织机构管理电力市场外，对电力交易来说还有技术上的障碍：在某些情况下电力短缺；在某些情况下没有足够的输电能力将经济的电能输送到负荷中心。
　　d.电力公司的成立并不代表人们的思想和做法已转向市场经济，企业管理中缺乏竞争意识，管理模式还不适应新形势的需要，改革滞后于系统发展，缺乏深度和力度。
　　e.规划设计、计划、调度和运营管理脱节。存在投资效率低、运营效率低等问题。由于多年的顺利局面和计划经济影响，电力部门自身对改革缺乏应变和对策。
　　f.市场的技术支持系统还很不完善，与EMS概念完全不同的新系统的开发缺少投入。国外已投资数亿美元完成电力市场需要的自动化系统。我们对电力市场的研究仍缺乏系统性。研究适合我国国情的电力市场模式，开发相应的电力市场运营系统，是当前自动化工作的一项重要任务。
2.3　需要重视的问题
2.3.1　厂网分离、输配分离
　　分离的实质是引入竞争，要认真考虑为保证系统正常发展在组织、人力及技术上的对策。要研究如何在省级和网级市场中解捆发电厂，包括如何改组和重组原属于大区电力公司或省电力公司的发电厂，组成若干个相互竞争的发电企业；确定网属发电厂占系统容量的类型与比例，尽可能避免使任一个单独发电企业在市场中拥有太大的权力。新老电厂在人员和资金负担上存在巨大差异，这是开展厂网分离和公平竞争的一个很大障碍。为解决此问题，需要尽快研究和完善相应的管理和经济过渡办法。
2.3.2　一部制电价与两部制电价
　　人们的认识已变化，从煤耗最小到费用最小。但有关电价和结算方式的讨论并不深入，将固定和变化费用结合的一部制电价和计费方式已产生问题。在我国，发电市场的技术基础是建立一套完整的报价系统，报价系统中的价格制订方法和运行机制以及报价系统与EMS之间的关系是近期需要重点研究的课题。
2.3.3　计划和限额分配方法难以维持
　　当前按计划进行的交易越来越困难。这种分配方式由于未考虑经济调度而有待改革。另外电力市场中区域和省之间的利益关系也需要通过政策和法规协调。
2.3.4　最终用户承担全部费用的情况将改变
　　各种费用以前是简单地转嫁给最终用户，系统各部门都不必为错误的决定付出代价。因此电力系统各环节缺少竞争的动力。
2.3.5　未考虑输电费用
　　我国现有电价机制没有独立的输电或配电价格，零售电价是受管制的，没有引入竞争，用户不能选择电力零售商。南方电力联营公司虽考虑输电费用，但由于交易动力不足，而影响到其经营。有效的方法是电力输送费用与发电费用分开(参见电力科学研究院、南方电力联营公司合作的“南方互联电网电力交易分析与对策”研究报告)。
2.3.6　政策和管理
　　如果政策性问题解决不好，电力市场的效益就不能正常发挥。应减少或清除政策和管理上的障碍，否则引进新的市场的好处将受到限制。输电和配电部门目前是垄断的，管理体制应能保证收费合理，反映成本，并承担合理的风险与回报。要使任一企业都不具备过度的市场垄断能力，但又要保证系统的安全调度和运行。市场组织中特别强调独立运行机构ISO的地位。引入竞争将带来财务风险，这给传统的电力部门带来压力。在权衡企业重构和资产重组、职能重划时，必须考虑到潜在的问题。
2.4　重要的是内容而不是形式
　　厂网分离不能流于形式。不同级间与同级间的关系似乎依旧，但统一调度也许可行，也许不可行，取决于选定或商定的市场规则；新增机构的任务可能由老机构兼任，也可能是独立的机构，如ISO、经纪人或配电经销商。

3　交易价格

　　电力企业进入电力市场后，电价成为调控企业市场行为的主要手段。电价机制应该能够准确地反映出在发、输、配电过程中的系统成本，有助于系统的长期持续发展。电价的制订不仅要保证电厂和电力传输公司收回成本，而且要在发电侧引入公平竞争机制。对用户正确的电力消费具有引导作用［2］。
3.1　两部制电价有利于开展经济运行
　　两部制电价是一种分别考虑系统建设和运行费用的计费办法。可以避免一部制电价在处理容量成本和运行成本回收问题时可能遇到的困难。采用两部制电价定价方法时，需要注意效益计入的问题。如果效益仅与发电量有关，可能会引起电厂不合理地抢发电，导致调度上的困难。两部制电价的基本思想可以用于电力市场中制订电力价格的各个环节，确定电力传输费用以及用户的购电价格。但两部制电价和竞价上网之间的关系处理不好，会使竞争问题更为复杂，也会影响到系统的长期发展。
3.2　实时电价
　　实施实时电价的难度很大，特别是对用户来说，需要涉及全局信息，必要性也有待探讨。实时的程度也受到自动化程度的制约。所能考虑的电价和向用户的收费都必须有严格的依据，并为用户提供相应的信息。节点电价的实施在某些系统中引入了错误的信号。用市场价格调整系统发生的阻塞应非常小心，因为这可能导致那些对输电阻塞有作用的参与者作出错误的响应，并且产生不良的经济后果。输电约束的处理在以价格为基础的市场上可能变得更严重，参与者（一般是发电厂）可通过操作其投标价格参与调度，施加或解除输电约束，牟取其最大利益。
3.3　竞价上网
　　竞价上网需要强有力的技术系统支持和合理的竞价上网规则。竞价上网的报价方式可分为日报价、小时报价等，但这些报价都要提前进行协调，确保系统安全性。竞价上网充分体现了电力市场的竞争，但也应注意在实行初期可能潜在的问题。老电厂与新电厂在价格上的差异与电厂的人力负担、系统投资和系统效率等多种因素有关，需要在体制改革、财政贷款支持，甚至竞价方法上研究解决。小水电、小火电、核电和水电都存在类似问题，应统一考虑。在电力市场竞价体系完善后，充分开放竞价市场是可行的，但需要通过电力市场的管理和规则来协调。
3.4　输电价格
　　输电成本分为系统固有成本和系统扩展成本。系统固有成本主要包括：传输系统资产（线路、变电站等）的成本（净现值），运行和维护成本，辅助服务成本和相关的发电成本（阻塞,损失）。系统扩展成本包括根据系统规划进行系统扩建的成本。确定输电价格与计算输电成本是不同的问题，成本计算问题的目的是准确确定一个或一组服务的成本，定价问题是把这些成本和合理的利润在输电网的使用者之间分配。输电费用的计算方法有多种，包括邮资法、合同通路法、边界流法、逐条线路法、长期运行边际成本、短期运行边际成本、实时输电价［3］。
3.5　销售电价
　　尽管我们现在不能将用电市场放开，但可以采用季度电价的方法改革销售电价，调整季节间上网电量的不平衡。

4　互联电网交易中的问题

4.1　经济利益分配与风险共担
　　效益可以是局部或全局效益，也可以是直接或间接经济效益，包括能源的运输和减少环境污染的社会效益。电能交易的利益应在交易双方之间合理分配，这样才能促进各个区域电网更积极地从事电力交易［4］。政策法规应鼓励全局和整体国家利益的提高，限制和制约狭隘的局部行为，实行公平的市场竞争和利益分享。
　　对电能交易的利益分配，北美互联系统采用了“均分利益”的原则。文献［5］提出了一种使用对策论的水、火电系统交易计划方法，该方法能实现全系统最优，与常规经济调度的概念相吻合。
4.2　输电服务分析
　　为合理分配利益和确定收费标准，需要输电服务分析和成本计算，分析包括服务定义、服务识别、成本计算。
4.3　研究改革和发展模式
　　根据我国电力系统的特点及存在的问题，参考有不同系统特点的电力市场模式，提出适应我国现阶段电力系统状况，并能促进电力市场未来发展的模式是一项很重要的任务，它关系到目前的改革方案和系统长期发展的重要决策，应作为重点的战略问题进行研究。电力市场的实现要分阶段实施，以我国现在各省区电网的模拟电力市场运营为基础，逐步实现整个系统的电力市场运营。
4.4　电力市场模拟系统的开发
　　为健全管理体制，需要技术支持与系统自动化，因目前很难有太大的投入，也难以仓促上马搞实际系统工程，交易模拟系统可以为我们提供一种分析决策工具。可通过模拟电力市场的运行发现问题，用试验的方法为电力系统商业化运行提供科学的决策手段与依据。一个模拟系统不仅要充分考虑到市场经济特征，还要考虑电力系统的固有特征，如安全性和稳定性问题。电力市场模拟系统应包括国外正在实施系统的仿真研究，并针对国内特点加以改造。现在开始研究，不是太早而是有些晚了。

5　技术支持和模拟决策系统开发

5.1　需要考虑的交易形式和竞争问题
　　竞价上网在竞争中见效益，远比现行系统复杂得多。它可能涉及不同的方面，发电计划可以选择按价格报价或按成本报价，考虑两部制电价或一部制电价，可以针对发电可用容量、发电电量、电厂可调整容量等进行报价。各种费用包括发、输、配电各个环节，另外还要考虑多年来形成的多级调度如何适应竞价系统。
5.1.1　竞价交易计划系统与系统安全校核
　　由交易计划部门管理电厂报价，采用排序软件实现电厂最优排序，初步计划提交调度部门采用安全分析软件分析系统安全性。若该初步计划受系统安全或线路阻塞制约，交易计划应根据需要进行修正。交易计划与系统安全校核的人员目前可以属同一部门，或分属不同部门，但两个子系统应考虑今后相对独立运作的需要。
5.1.2　双边合同
　　在互联电网的电力交易中心,参与者总是作为电力的买方或卖方与交易中心打交道，但是即使在交易中心存在的情况下，大量的实际货币流动也可能建立在双边交易的基础上。双边交易的存在可以降低买卖电双方的购、售电价格，满足双方长期的和稳定的需求。尽管通过交易中心完全竞争的概念很吸引人，但在对终端用户供电也引入竞争之前，传统的双边和多边交易（交易中心方式）更合适。澳大利亚电力市场长期合同的电价制订就采用了补偿（对冲）方式，既保证了经济利益共享，又保证了风险共担。阿根廷随着其电力市场改革的深入，双边合同逐年增加，同时交易电价降低。
5.2　技术支持系统
　　现阶段电力市场的目标是实行网厂分开，建立发电侧电力市场。比较可行的总体结构和实现方式是保持现有EMS不变，建立一套独立的电力市场报价交易系统。该报价交易系统包括3个子系统：报价信息子系统、市场调度和管理子系统、结算子系统。这样设计的好处是：电力市场管理人员与调度人员是分开的，报价交易系统与EMS设备上分开而又通过数据交换联系，这样便于分别管理和使用，分工明确，而且在建立用于电力市场的计算机系统时不会影响到原有系统。
5.2.1　报价信息子系统
　　报价信息子系统是一个基于互联网络的计算机电力信息子系统，交易中心可以通过它向用户发布电力传输的容量、价格及其他信息。各上网用户也可以通过它向交易中心提供上网电价和电量等，并查询系统信息。
　　在该系统中，各用户通过Internet或拨号系统实现信息查询和报价等功能。要实现这些功能就要建立一个基于TCP/IP协议的客户/服务器结构，用户只要在其个人电脑上通过客户软件就可以从信息系统中获得服务。该系统服务器的运行维护人员操作Web Server和数据库，保证系统的正常运行。
5.2.2　市场调度和管理子系统
　　建立电力交易机构以后，电力市场中的交易机构要对发电侧各电厂报价结果进行安全校核，保证不产生输电瓶颈，并将结果通知调度。原有EMS仍然按照原来的方式管理电力系统的实时运行。
　　安全分析软件应包括短期负荷预计程序、潮流程序、阻塞程序和日计划程序。
　　交易机构将根据各发电厂的报价和预计负荷进行潮流计算，如出现阻塞则调用阻塞程序来调整电厂发电计划消除阻塞，然后通过报价信息子系统向发电厂和用户发布。电厂修改报价和发电计划后，交易机构将不会产生阻塞的发电计划向系统运行调度员发布。运行调度员通过EMS监控电网的安全运行。当系统出现事故或不安全的运行状态时，调度员有权修改日计划。
5.2.3　结算子系统
　　结算子系统需要有完善的电能量计量系统。结算子系统包括电力企业上网成交电量电费结算，违约处罚系统，财务和付账系统。
5.3　模拟决策系统
　　目前我国各系统现有的EMS软件和DTS系统是面向调度员的实时调度和模拟系统，不能适用于电力市场条件下的交易计划和分析需要，迫切需要提供面向计划分析员和系统管理者的模拟分析决策系统。为了妥善地开展电力市场工作，需要逐步引入（竞争）、平滑过渡（体制、规则），要试验不止一种模式和方法。例如：考虑实时交易与长期双边交易相结合的、引入竞争机制的方法；研究不同市场参与者行为对系统安全的影响；研究不同模式和方法对市场参与者的经济冲击等。
　　模拟决策系统将是与现有的高级应用软件及各种实时系统集成的新一代的决策分析系统。通过计算机模拟分析手段，模拟电力市场的实际运行，检验和验证不同方案的可行性，分析和模拟电厂竞争上网和区域电网间输电交易。电力交易模拟分析系统将主要包含以下内容：
　　a.需要模拟的电力市场基础结构，包括报价模型、结算模型。
　　b.电力交易模型，包括通过电力中心交易、双边合同交易等。
　　c.电力市场阻塞分析模型，包括几种用于调整发电计划和电厂报价的防止输电瓶颈的数学软件。
　　d.不同的市场组织结构模型，以便用于模拟各级电网调度和市场结构。
　　e.不同的输电模型，以便用于电力市场输电模拟。

6　结语

　　本文讨论了互联电网商业化运营的一些特点，分析了系统运行过程中与交易计划有关的一些问题。电力市场改革是一个复杂的系统工程，应开展深入的综合性研究，针对我国系统特点提出解决办法，促进全国各互联电网商业化运行的开展，并为电力系统长期发展决策提供参考。
　　电力市场模拟系统可为深入研究电力市场理论提供一种有效手段，为交易计划与长期决策提供分析决策依据。建议尽快从模拟系统起步，挖掘互联电网内部各方面的经济潜力与效益，积极促进和开展电力市场研究，推动我国电力系统建设的健康发展。

作者单位:白晓民　钟　金:电力科学研究院　100085　北京
　　　　仇　明　赵社宏国家电力公司政法局　100031　北京
作者简介:白晓民，男，1951年生，教授级高工，博士生导师，电力科学研究院电网所所长，主要从事电力市场、电力系统分析和经济调度的研究。
　　　　钟　金，女，1973年生，硕士，主要从事电力市场研究。
　　仇　明，男，1963年生，国家电力公司政法局政策处处长，一直从事电力工业政策法规研究。
　　　　赵社宏，男，1967年生，国家电力公司政法局政策处主任科员，一直从事电力工业政策法规研究。

参考文献

［1］白晓民，钟　金，张　毅，等.互联电网商业化运行：（一）电能交易的几个基本问题，（二）电能分类、输电服务和利益分配方法，（三）交易模拟系统与交易分析方法.电网技术，1998，22(2)～1998，22(4)
［2］Ilic M D, Lacalle-Melero J R, Nishimura F, et al. Short-Term Economic Energy Management in a Competitive Utility Environment. IEEE Trans on Power Systems, 1993, 8(1): 198～206
［3］Marangon Lima J W. An Integrated Framework for Cost Allocation in Multi-Owned Transmission System. IEEE Trans on Power Systems, 1995, 10(2): 971～977
［4］白晓民，钟　金，张　毅，等.一种水火电系统输电交易分析方法.中国电机工程学报，1998，18(3)
［5］Bai Xiaomin, Shahidehpour S M, Ramesh V C, et al. Transmission Analysis by Nash Game Method. IEEE Trans on Power Systems, 1997, 12(3)