從世界電力市場的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看,良好的市場規(guī)則和競價(jià)機(jī)制能提高市場效率、減小市場力的影響、優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行方式、減小網(wǎng)絡(luò)阻塞和提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。在電力市場環(huán)境下,為確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行,需要對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效監(jiān)管,抑制發(fā)電商行使市場力的行為。美國PJM互聯(lián)電網(wǎng)有限公司(簡稱PJM)是北美最大的集中調(diào)度控制電網(wǎng),PJM市場交易規(guī)則中“三寡頭壟斷測試法”是監(jiān)管電力市場有效運(yùn)行,抑制發(fā)電商行使市場力,防范電力市場風(fēng)險(xiǎn)的有效方法之一。

一、基本原理

針對(duì)由于網(wǎng)絡(luò)輸電容量限制造成的局部地區(qū)發(fā)電廠商潛在市場勢力程度較高、控制節(jié)點(diǎn)電價(jià)的能力較強(qiáng)的情況,PJM電力市場采用了“三寡頭壟斷測試法”監(jiān)管發(fā)電機(jī)組,抑制此類市場勢力的行使。“三寡頭壟斷測試法”可以作為事前監(jiān)管的必運(yùn)行機(jī)組確定準(zhǔn)則,也可以作為事后監(jiān)管措施,抑制由于輸電阻塞引起的負(fù)荷口袋內(nèi)機(jī)組/廠商策略報(bào)高價(jià)的動(dòng)機(jī)。該方法可以判斷某機(jī)組/廠商對(duì)緩解某條輸電線路阻塞的影響因子,從而評(píng)估該機(jī)組/廠商是否定為必運(yùn)行機(jī)組而進(jìn)行價(jià)格管制。

“三寡頭壟斷測試”思路

“三寡頭壟斷”測試法根據(jù)對(duì)能夠緩解阻塞線路阻塞情況的發(fā)電廠商的能力以及是否具有策略報(bào)高價(jià)行為兩方面進(jìn)行測試并判斷測試機(jī)組是否為必運(yùn)行機(jī)組。

首先確定需要進(jìn)行事先測試的負(fù)荷口袋內(nèi)機(jī)組,再根據(jù)進(jìn)入測試范圍的機(jī)組的報(bào)價(jià)曲線計(jì)算這些機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞情況的影響因子并與閾值相比較。未超過閾值的那些機(jī)組由于對(duì)緩解線路阻塞有不可替代的作用,因此判定為必運(yùn)行機(jī)組,需要進(jìn)行特殊價(jià)格管制;超過閾值的那些機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞影響較小,則無需進(jìn)行特殊價(jià)格管制。

所有滿足下列條件的機(jī)組必須進(jìn)行“三寡頭壟斷”測試:

所在負(fù)荷口袋中可以調(diào)度的發(fā)電廠商數(shù)量等于或者小于3個(gè);

所在負(fù)荷口袋局部市場集中度指標(biāo)HHI大于2500;

具有可以緩解阻塞線路的靈敏度系數(shù)大于3%。

“三寡頭壟斷”測試

三寡頭壟斷測試主要計(jì)算進(jìn)入測試的機(jī)組控制阻塞線路阻塞情況的能力,并根據(jù)控制能力測試閾值判斷所測試機(jī)組是否為必運(yùn)行機(jī)組。測試機(jī)組控制阻塞線路阻塞情況的能力測試值計(jì)算如下:

式中TES(totaleffectivesupply)為有效緩解阻塞線路潮流總量;ESA(effectivesupplyforuniteA)為機(jī)組A有效緩解潮流;ESB(effectivesupplyforuniteB)為機(jī)組B有效緩解潮流;ESi(effectivesupplyforunitei)為機(jī)組i有效緩解潮流;DR(constraintdemandrelief)為緩解阻塞所需的MW數(shù)。

有效緩解阻塞線路潮流總量為所有機(jī)組有效緩解潮流量之和,而機(jī)組有效緩解潮流為該機(jī)組可以緩解線路阻塞的能力,定義為:

其中UEMW為輸電阻塞情況下機(jī)組i對(duì)應(yīng)阻塞后電價(jià)的出力;SEMW為機(jī)組i預(yù)調(diào)度出力;Unitedfax為機(jī)組i對(duì)阻塞線路的靈敏系數(shù)。

式中,UEMW-SEMW是機(jī)組緩解阻塞的有效出力,而機(jī)組i有效緩解阻塞潮流值ESi等于機(jī)組緩解阻塞有效出力與該機(jī)組對(duì)阻塞線路的靈敏度系數(shù)之積;機(jī)組緩解阻塞有效出力定義為:(能量電價(jià)+k×阻塞電價(jià))所對(duì)應(yīng)機(jī)組報(bào)價(jià)出力QGi′-預(yù)調(diào)度出力QGi′;k為緩解系數(shù),可暫定為1.5(參見圖1)。

　　判斷機(jī)組是否為必運(yùn)行機(jī)組的原則如下:

(1)若三寡頭壟斷測試結(jié)果為該機(jī)組控制線路阻塞能力測試值>1.0,表明該測試機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞作用并不顯著,無須進(jìn)行特殊價(jià)格管制。

(2)如果三寡頭壟斷測試如果三寡頭壟斷測試結(jié)果為該測試機(jī)組控制線路阻塞能力測試值<1.0,表明該機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞有不可替代的作用,應(yīng)歸為必運(yùn)行機(jī)組,須進(jìn)行特殊價(jià)格管制,其報(bào)價(jià)曲線可由年度合同電價(jià)代替。

二、測試算例

2.1算例一

以PJM電力市場2006年某組數(shù)據(jù)為例,該系統(tǒng)具有可以緩解阻塞線路的靈敏度系數(shù)大于0.03的機(jī)組總數(shù)為290臺(tái),當(dāng)某線路發(fā)生輸電阻塞時(shí),系統(tǒng)邊際價(jià)格(SystemMarginalPrice)為60.03,輸電約束的影子價(jià)格(cost-basedconstraintshadowprice)為-303.07,機(jī)組i對(duì)阻塞線路的靈敏系數(shù)為-0.2154,因此在該線路發(fā)生輸電阻塞時(shí),此臺(tái)機(jī)組出力有效電價(jià)為:

其中,UEP(uniteeffectiveprice)是阻塞時(shí)機(jī)組出力有效價(jià);CSP(constraintshadowprice)是輸電約束的影子價(jià)格;K為緩解系數(shù),可暫定為1.5。

機(jī)組i的出力有效電價(jià)為

機(jī)組i此時(shí)對(duì)應(yīng)價(jià)格157.95＄的出力為237.8MW,機(jī)組i預(yù)調(diào)度出力為170.4MW,因此機(jī)組i的有效緩解潮流為

此時(shí),所有機(jī)組有效緩解阻塞線路潮流總量為170.6MW,最大兩臺(tái)機(jī)組有效緩解潮流值為40.52MW,35.73MW,緩解阻塞所需的負(fù)荷總量為101.19MW,那么機(jī)組i控制阻塞線路阻塞情況的能力測試值為:

根據(jù)三寡頭壟斷測試判定原則,該機(jī)組控制線路阻塞能力測試值<1.0,表明該機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞有不可替代的作用,應(yīng)歸為必運(yùn)行機(jī)組,須進(jìn)行特殊價(jià)格管制,其報(bào)價(jià)曲線可由年度合同電價(jià)代替。

2.2算例2

某電力系統(tǒng)共19個(gè)獨(dú)立發(fā)電商,具有可以緩解阻塞線路的靈敏度系數(shù)大于0.03的機(jī)組總數(shù)為373臺(tái),發(fā)電商A,B所擁有的機(jī)組有效緩解潮流值最大。當(dāng)線路發(fā)生輸電阻塞時(shí),系統(tǒng)邊際價(jià)格(SystemMarginalPrice)為62.75;輸電約束的影子價(jià)格(cost-basedconstraintshadowprice)為-163.13。所有發(fā)電商有效緩解阻塞線路潮流總量為480.41MW,緩解阻塞所需的負(fù)荷總量為155.38MW;所有發(fā)電商有效緩解潮流值及對(duì)應(yīng)控制阻塞線路阻塞情況的能力測試值如表1所示

由表1測試結(jié)果可知,發(fā)電商C到I測試值均小于1,即對(duì)緩解線路阻塞有不可替代的作用,須進(jìn)行特殊價(jià)格管制,其報(bào)價(jià)曲線可選擇由年度合同價(jià)格代替;發(fā)電商J到S測試值均大于1,對(duì)緩解線路阻塞作用并不顯著,無須進(jìn)行特殊價(jià)格管制。

三、結(jié)語

三寡頭壟斷測試法(ThreePivotalSupplier(TPS)Test)是美國PJM互聯(lián)電力市場規(guī)則中執(zhí)行市場實(shí)時(shí)監(jiān)管的重要手段之一。在線路出現(xiàn)輸電阻塞的情況下,檢測系統(tǒng)各機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞的影響能力,針對(duì)控制輸電阻塞能力較高的機(jī)組進(jìn)行價(jià)格管制,以防止其行使市場力,從而保證市場安全高效地運(yùn)行,這種市場監(jiān)管機(jī)制在PJM市場運(yùn)行中證明是行之有效的方法,值得其他電力市場監(jiān)管者借鑒。