從世界電力市場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,良好的市場(chǎng)規(guī)則和競(jìng)價(jià)機(jī)制能提高市場(chǎng)效率、減小市場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力的行為。美國(guó)PJM互聯(lián)電網(wǎng)有限公司(簡(jiǎn)稱PJM)是北美最大的集中調(diào)度控制電網(wǎng),PJM市場(chǎng)交易規(guī)則中“三寡頭壟斷測(cè)試法”是監(jiān)管電力市場(chǎng)有效運(yùn)行,抑制發(fā)電商行使市場(chǎng)力,防范電力市場(chǎng)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(chǎng)勢(shì)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(chǎng)采用了“三寡頭壟斷測(cè)試法”監(jiān)管發(fā)電機(jī)組,抑制此類市場(chǎng)勢(shì)力的行使。“三寡頭壟斷測(cè)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(cè)試”思路
“三寡頭壟斷”測(cè)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(cè)試并判斷測(cè)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(cè)試的負(fù)荷口袋內(nèi)機(jī)組,再根據(jù)進(jìn)入測(cè)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(guò)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(guò)閾值的那些機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞影響較小,則無(wú)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(cè)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(chǎng)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(cè)試
三寡頭壟斷測(cè)試主要計(jì)算進(jìn)入測(cè)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(cè)試閾值判斷所測(cè)試機(jī)組是否為必運(yùn)行機(jī)組。測(cè)試機(jī)組控制阻塞線路阻塞情況的能力測(cè)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(jiàn)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(cè)試結(jié)果為該機(jī)組控制線路阻塞能力測(cè)試值>1.0,表明該測(cè)試機(jī)組對(duì)緩解線路阻塞作用并不顯著,無(wú)須進(jìn)行特殊價(jià)格管制。
(2)如果三寡頭壟斷測(cè)試如果三寡頭壟斷測(cè)試結(jié)果為該測(cè)試機(jī)組控制線路阻塞能力測(cè)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(cè)試算例
2.1算例一
以PJM電力市場(chǎng)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(cè)試值為:
根據(jù)三寡頭壟斷測(cè)試判定原則,該機(jī)組控制線路阻塞能力測(cè)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(cè)試值如表1所示
由表1測(cè)試結(jié)果可知,發(fā)電商C到I測(cè)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(cè)試值均大于1,對(duì)緩解線路阻塞作用并不顯著,無(wú)須進(jìn)行特殊價(jià)格管制。
三、結(jié)語(yǔ)
三寡頭壟斷測(cè)試法(ThreePivotalSupplier(TPS)Test)是美國(guó)PJM互聯(lián)電力市場(chǎng)規(guī)則中執(zhí)行市場(chǎng)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(cè)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(chǎng)力,從而保證市場(chǎng)安全高效地運(yùn)行,這種市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制在PJM市場(chǎng)運(yùn)行中證明是行之有效的方法,值得其他電力市場(chǎng)監(jiān)管者借鑒。
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