一、歐洲PCR項目概述

 

區域價格耦合（Price Coupling of Regions, PCR）項目是由歐洲七大電力交易所共同倡議的，包括歐洲電力交易所EPEX SPOT、意大利電力交易所GME、北歐電力交易所Nord Pool、西班牙葡萄牙電力交易所OMIE、捷克共和國交易所OTE、羅馬尼亞天然氣和電力市場運營商OPCOM和波蘭電力交易所TGE。市場耦合的目的是將不同的電力市場融合組成一個統一的市場，這樣，購、售電的報價不再局限于其所在的地區，而可以在整個大市場范圍內進行交易。市場耦合的最大優勢在于可以提高電力市場的流動性，提升電力市場的穩定性，減小電價波動。此外，市場參與者也將受益于市場耦合：他們在進行跨區（國）交易時不再需要獲得相關的輸電權（Transmission Capacity Right），不同地區的售電商報價和購電商報價可以進行無障礙匹配，大大提高了市場的交易成功率，使買賣雙方的利益最大化。

 

二、日前耦合市場概述

 

目前，PCR項目只完成對日前電力市場的耦合，其關鍵成果之一是構建了統一的電價聯合出清算法來計算潮流和電價，該算法名為Euphemia。過去，不同的交易所采用過好幾種算法，如COSMOS、SESAM、SIOM和UPPO等，這些算法只能滿足相應電力交易所的產品和交易地需求。為了能夠將各電力市場耦合到一起，必須研究出一種能夠滿足所有要求的算法，不管針對哪一家電力交易所，都能提供合適的出清價格。Euphemia算法的開發從2011年7月起就開始進行了，在COSMOS算法的基礎上進行開發。一年后第一個穩定的版本出臺，并進行不斷的調試修正和改進，直到2014年2月，Euphemia第一次將西北歐的交易所和西南歐的耦合起來，并逐漸完成了對GME、中西歐和東歐的耦合。使用Euphemia計算歐洲的能源配置和電價，最大限度地提高了整體福利，提高了價格和電力系統潮流計算的透明度。

 

三、日前耦合市場報價和出清基本原理

 

在耦合的電力市場中，各市場成員在其所屬的交易所報價，然后由PCR統一出清。出清的基本原則不變，仍然是按供給曲線和需求曲線的交點出清，如圖1所示。

 

圖1 出清原則

 

該算法的輸入分為三類：報價數據、拓撲數據和網絡數據，如圖2所示。其中，報價數據主要包括小時報價、復雜報價、打包報價等不同類別的報價信息，并且在形成供需曲線時可以采用階梯、分段線性和混合三種模式；拓撲數據主要指物理電網的節點信息和各價區的報價上下限；網絡數據則主要包括物理電網的各種約束條件，如凈出力位置爬坡約束、聯絡線容量約束、商業聯絡線收益約束、傳輸線爬坡約束、平衡約束、網損約束等。

 

圖2 Euphemia算法的輸入

 

在進行市場耦合之前，每個交易所就會運行若干個競價區，在市場耦合之后，這些競價區仍然存在，所有競價區同時出清，但是每個價區的出清價格可能不同，并且各價區的出清價格必須滿足該價區的價格上下限。

 

在形成供需曲線時，階梯模型和分段線性模型都會用到，這是因為原本各交易所采用的模型不同，為了避免給市場成員造成額外負擔，在市場耦合后，這些模型都被保留下來。圖3所示為兩種模型的示意圖。

 

 

圖3 形成供需曲線的兩種模型

 

對于階梯模型而言，在出現特殊交點時的處理原則如下：當供需曲線的交點位于一段價格區間時，市場出清價為賣方報價和買方報價的中點；當市場出清價對應一段電量時，出清量取符合條件的最大值。如圖4所示。

 

圖4 供需曲線出現特殊交點時的處理原則

 

四、報價區域與網絡模型

 

報價區域（Bidding Area，BA）是區分市場成員報價的最小單位，出清算法為每個報價區域、每個時段計算一個價格。報價區域之間可以通過ATC模型、基于潮流的模型或混合模型交換功率。

 

可用傳輸容量（Available Transfer Capacity，ATC）模型下，BA用一個拓撲模型表示，BA之間通過一些聯絡線連接，每個聯絡線有給定的最大傳輸能力。除了傳輸能力，模型還可以考慮網損、商業輸電線的輸電價格約束（一般是直流線路，可以控制線路上的潮流，要求兩端價差超過一定的數值）、聯絡線功率變化速度等。

 

基于潮流的（Folow based，FB）模型：FB模型是另外一種考慮電網約束的方法，相對ATC方法可以更加準確地對物理潮流進行建模，有兩個主要的概念：剩余可用裕度（Remaining Available Margin，RAM），潮流分布因子（Power Transfer Distribution Factor, PTDF）。

 

五、典型的報價類型

 

歐洲電力市場的特色之一是設計了多種多樣的報價形式，如小時報價、復雜報價、打包報價等，使得市場成員可以根據其發電、用電設備的特性選擇采用不同的報價形式。這里進行簡要的介紹。

 

小時報價：市場成員為第二天24小時的每個小時分別申報電量和電價，這24個報價是獨立的。這是最普通的報價，也是常規的報價。

 

復雜報價：是針對賣方而言的，指的是將一組不同時段的階梯報價（稱為小時子報價 hourly sub-orders）組合起來，并給出一些成交的約束條件，如最小收入條件和負荷梯度條件。其中，最小收入條件約束主要考慮這組報價獲得的總收入不小于其申報的總成本（反映啟停成本的固定成本加上反映運行成本的變動成本），負荷梯度條件約束主要反映不同時間的出清電量之間的約束。

 

打包報價：分為常規打包報價、配置打包報價、互斥報價、關聯報價、靈活小時報價幾類。常規打包報價是指將連續的幾個小時的電量打包到一起，要么全部成交，要么全部不成交，這稱為kill-or-fill原則。配置打包報價是指可以設置一個比例，只要出清的比例大于設置的閾值，就可以出清。互斥報價是指兩個配置打包報價的成交比例之和不能大于1，其中一個特例就是兩個打包報價，一個全部成交，另一個全部不成交，因此叫做互斥報價，如圖5(a)所示。關聯報價是指父報價和子報價之間具有關聯關系，當父報價成交時，子報價才成交，如圖5(b)所示。

 

靈活小時報價：如圖5(c)所示，是指市場成員申報了價格和電量，并設置成交比例為1，但沒有申報是為哪個小時進行報價，具體是哪個小時成交要由Euphemia的計算結果決定。

 

圖5 幾種特殊的打包報價

 

六、對我國的啟示

 

歐洲正在進行的市場耦合計劃對我國市場建設有很多借鑒之處。

 

1、  不同省、區市場之間融合時，網絡模型可以采用簡單的交通拓撲模型（ATC），也可以采用更加準確的潮流模型（FB），具體與電網的強壯程度、耦合程度等有關。

 

2、  早期的市場報價為階梯型的，現在很多市場中已經出現了更加復雜、能更加準確反映供、需特性的線性報價。

 

3、  供給和需求曲線相交有很多種不同的情況，需要在市場規則中明確規定不同情況下的出清價和出清量的確定方式。

 

4、  報價形式除了按時序的小時報價，還有打包報價、互斥報價、關聯報價等多種形式。不同的市場成員，可以根據其資源的情況選擇合適的報價形式。比如，對于日調節的水電機組，一天的可發電量固定，發電時間比較靈活，可以采用“靈活小時報價”的形式。市場機制設計中也可以根據市場成員的具體情況不斷創新、設計出新的品種。