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　　美国加州年夜学伯克利分校S.Borenstein 和J. Bushnell传授的研究陈述《20年重组后的美国电力工业》（The US Electricity Industry After 20 Years of Restructuring, Annual Review of Economics, Vol.7:1-688, August 2015）基在美国电力市场的现实数据阐发指出了20年电改（restructuring）具有的问题，认为美国电改的最年夜政治念头是房钱转移（rentshifting）（可理解为好处转移），而不是提高效力。

　　固然电改提高了发电环节的效力，但成果使人掉望，由于鼎新提倡者所作的降价许诺是基在房钱转移的，在政治上不成延续。现实上，鼎新后的电价转变更多地遭到外生身分的驱动，例如发电手艺的前进和自然气价钱的波动，而不是电改的成果。作者乃至直接了当地指出经由过程鼎新年夜年夜提高效力和下降用电本钱的但愿年夜部门属在错觉。

　　Borenstein 和 Bushnell传授的研究陈述无疑给当前正在紧锣密鼓推动的中国电改敲响了警钟，对美国电改没有到达预期方针的缘由有各类注释，此中一种不雅点认为是当局不妥干涉干与所致使的。笔者试图从电改的理论基石电力商品模子、电价和市场模式设想等方面进行阐发，而且对我国电力市场的方针模式进行切磋。

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　　合适国情的电力市场买卖方针模式

　　主导电力市场鼎新的部分和研究电力市场的专家心目中或多或少地都有本身的方针模式，今朝成立现货市场已成为遍及共鸣，某种水平上笔者也承认“无现货，不市场”的不雅点（现实上，电力市场这类什物买卖为主的市场是不成能没有现货买卖的，日前、日内和及时市场的成立也是电力市场系统初步完美的标记）。可是，假如把这个不雅点推向极端，把现货市场狭隘地舆解为日前、日内、及时的分时竞价买卖，认为只要到了日前、日内市场发生的现货价钱才是电力的“实在价钱”，并认定中持久电量买卖不是电力市场，把日前、日内、及时现货买卖的成立作为电力市场鼎新成功的独一评判尺度，这些掉之偏颇的不雅点只可能误导鼎新。

　　现实上，国外基在分时竞价的现货买卖或多或少都出了一些问题：及时市场价钱转变猛烈，给市场主体带来很年夜的财政风险，需要别的引入金融买卖等避险办法；年夜大都电力用户并没有能力（或无志愿）对快速转变的及时电价作出反映，需要倚赖售电公司将批发市场的及时电价转化为简单的购电套餐，没到达经由过程及时电价加强供需方互动的理论设想方针，也致使电改盈利被售电公司等中心商截留，传导不到用户侧，违反了电改的初志；及时电价不克不及完全笼盖固定本钱，致使发电投资容量不足，需要另设容量市场，等等。

　　笔者认为，发生这些问题的缘由与及时电价理论和其实现体例的固出缺陷相关，有以下几点：

　　1.固然及时电价理论模子包罗了从运转到计划的长时候标准的资本优化（拜见文末R.E. Bohn的博士学位论文），但如许的超年夜范围优化问题在现实中是没法利用的。现实市场常常采取SCUC（平安束缚机组组合）或SCED（平安束缚经济调剂）模子计较出清电价，只斟酌资本短时间优化设置装备摆设，未斟酌资本持久（跨时候）优化设置装备摆设；

　　2.电能商品的出产和消费年夜多是以具有必然延续时候的“能量块”的情势进行的，能量（电量）是发电厂商和电力用户所存眷的首要对象，而功率（电力）均衡首要作为电力系统运转的物理束缚（首要表现在潮水方程中）。在及时电价理论与分时竞价机制中，因为未将时候身分纳入商品模子，功率均衡与能量均衡成为同等的，物理束缚间接作为市场供需均衡方程。而现实上，电力市场的供需均衡方程应当是在功率均衡物理束缚前提下的电量均衡模子；

　　3.电能商品的能量（电量）价值与功率（电力）价值应当作明白的辨别。不管对发电厂商和电力用户，能量（电量）价值（本钱）都是存眷的重点，特殊在中持久买卖中更是如斯。电能商品的功率价值和电网物理束缚首要表现在电力系统运转的物理束缚中，目标是连结电力系统平安不变运转，特殊具有在及时电力均衡、调频、备用、梗阻治理、峰荷机组发电、需求侧响应等买卖环节。越接近电力系统现实运转的买卖环节，电能商品越显现功率价值，因为及时市场的电价首要表现功率价值，现实上没法经由过程它来“发觉”中持久市场的价钱。因为电力系统平安不变是必需的，功率及时均衡乃至能够经由过程非市场手段处理；

　　4.电量（能量型）型商品（特殊是中持久买卖的商品）与电力（功率）型商品的特征分歧，电量型商品与通俗商品更附近，在较长期间内到达供需动态均衡便可；在中持久买卖中电量型商品实际上是可存储的，首要以煤（或其他燃料）、水库储水等情势存储，这与不克不及存储的电力型商品构成光鲜对照；

　　5.电能作为根本性产物与出产材料的一部门（在我国特别如斯），包管延续不变供给是最要害的斟酌，不需要单方面寻求电力市场自己的“最高效力”（特殊是短时间现货市场的绝对的最高效力）。

　　基在以上斟酌，笔者主意成立中持久与现货（日前、日内、及时）买卖相调和、电量与电力型买卖相连系的买卖方针模式，如图1所示。主能量买卖采取此前笔者引见过的分段竞价（或程度拍卖）或合约买卖机制，及时均衡与辅助办事买卖采取分时竞价（或垂直拍卖）机制。分段竞价和合约买卖既涵盖现货也涵盖中持久买卖，时候跨度能够从日内几个小时直到一年乃至数年。简而言之，“以分段竞价（合约买卖）完成主能量买卖，以分时竞价批改负荷曲线”。

图1 合适国情的电力市场买卖方针模式

　　需要提示主导电力市场鼎新的部分和研究电力市场的专家的是，我们的电力市场鼎新的目标不是模仿国外模式制造一个精致的玩具，而是要连系中国国情切切实实地实现电力资本的优化设置装备摆设，下降本钱，提高效力，为能源出产和消费革命尽一份气力。

　　根本常识：及时电价理论和其阐发

　　美国麻省理工学院（MIT）F. C. Schweppe传授等人提出的及时电价（spot pricing）理论是国外电力现货市场的理论根本，取决在某一小时的电力供需环境，特殊是：

　　｜负荷（总负荷和分区负荷）；

　　｜发电的丰裕度和本钱（包罗从其它公司购电）；

　　｜输、配电网的丰裕度和消耗。

　　及时电价的界说为各用户在各时段（1h/0.5h/0.25h/…）的电价，包罗以下份量：发电边际燃料本钱、发电边际保护本钱、发电供电质量费用、发电出入均衡费用、收集边际消耗本钱、收集供电质量费用、收集出入均衡费用。

　　在不斟酌出入均衡费用时，及时电价由边际本钱决议，即

　　上式在求导时应知足以下束缚：

　　｜电能均衡：总发电量等在总负荷加消耗；

　　｜发电限制：第t小时的总需求不克不及跨越该小时所有发电厂的可用容量之和；

　　｜基尔霍夫定律：电力潮水和消耗应知足电路定律；

　　｜线路潮水极限：任何线路潮水不得跨越其功率传输极限。

　　限在篇幅，本文不合错误及时电价理论作具体引见，有爱好的读者可进一步浏览文末的参考文献。及时电价理论被认为是电力现货市场设想的“清规戒律”，数学上十分精美，但笔者认为其实不合适电力出产和消费的物理特点。

　　及时电价是基在典范微不雅经济学中的社会福利最年夜化道理而构成的，分析斟酌了短时间与持久、运转与计划，但其计较模子仍采取保守经济调剂的分时段功率均衡模子。及时电价理论把全部考查区间分成一系列的周期（cycle），每一个周期又分为若干时段（period），然后分时段按能量（电量）均衡模子进行计较，因为每一个时段的功率（电力）假定为常数，所以能量均衡模子也就是功率均衡模子。如图2所示，在这个进程中，电能商品现实上按时段切分成若干“条”，然后每条又分为若干“段”。在一个时段中，中标的发电商或电力负荷各取一“段”（即一个商品），而按同一边际价钱出清体例，各段负荷（所有商品）的结算价是不异的。

图2 及时电价计较模子示企图

　　可是在现实中，电能的出产和操纵都具有时候持续性，不管对发电商仍是电力负荷，发卖或采办的商品都是具有必然延续时候的“能量块”（energy block）。能量（energy）是天然界中客不雅具有的，而功率（power）只是报酬界说的一个物理量（即能量随时候的转变率）。火电厂的变更本钱（煤耗）首要取决在所出产的能量（电量），而用户也首要存眷电量的利用。市场中电度表所计量的首要是电量，也是结算的根据，而功率（电力）则首要表现在电力系统运转的物理束缚中。

图3 美国PJM市场2015年夏峰日日前市场分时电价和发电本钱聚积图

（本图由美国新时期能源/佛州电力公司能源市场买卖中间李化师长教师供给）

　　图3中的美国PJM市场2015年夏峰日日前市场分时电价和机组发电负荷清楚地显示了电能出产的时候持续性和本钱转变纪律。

图4 Australia某家庭日负荷成份分化

（本图由喷鼻港中文年夜学（深圳）赵俊华副传授供给）

　　图4的Australia某家庭日负荷成份按电气分化的环境则清楚地显示了用电的时候持续性。

图5 二维电力商品模子

　　为强调时候身分在电能商品中的感化，本订婚义由（功率，时候）对构成的一般的二维电力商品模子（P,t）（t1≤t≤t2），如图5所示。当 t2=t1+1而且 P=常数（t1≤t≤t2）时，即退化为及时电价理论中的一维电力商品模子，而功率曲线下的面积即为电量。因为功率可当作时候的函数，所以该二维电力商品模子也可写成（P（t）,t）（t1≤t≤t2）的情势，在及时电价界说中的电量（功率）点酿成界说在（t1,t2）时候区间的一个函数，需要用无限维空间上的数学理论（如泛函阐发、变分法等）进行阐发。

　　值得指出的是，现实上麻省理工学院研究团队已意想到电能出产和操纵的时候持续性问题，Bohn博士学位论文的第4章的附录部门（pp.247~257）采取时候持续模子研究电力用户的最优用电行动问题，并推导了基在哈密尔顿函数（Hamiltonian）的最优性前提，但这方面的研究没有继续深切下去。

　　引入二维电力商品模子后，市场出清的社会福利最年夜化问题从多阶段静态优化问题变成持续时候的最优节制问题，求解方式也从拉格朗日方式变成哈密尔顿道理，相干理论还待深切研究。

　　二维电力商品模子既能够描写程度的能量块商品，也能够描写垂直的能量块商品，乃至能够描写曲线的能量块商品，好比爬坡（ramping）商品，是以是一个一般的电力商品模子，也能够扩大到以“流商品”（flow commodity）情势具有的其他能源市场。（【无所不克不及专栏作者，专家精英团成员，陈皓勇，华南理工年夜学电力经济与电力市场研究所】）