宋 棟，高 效

（1.華北電力大學 經(jīng)濟與管理學院，北京 102206；2.國網(wǎng)能源研究院，北京 102209）

電力輔助服務(wù)是保障電網(wǎng)安全運行的手段，新一輪電力體制改革將打破電網(wǎng)對輔助服務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度，電力輔助服務(wù)逐步進入市場。但目前電力輔助服務(wù)市場交易機制尚未完善，將對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、電網(wǎng)企業(yè)輔助服務(wù)管理和成本疏導帶來風險，因此，亟需對我國不同市場發(fā)展階段下的電力輔助服務(wù)交易模式進行研究，以期促進電力市場健康發(fā)展，維護電網(wǎng)安全，防范電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營風險。文獻［1］-文獻［4］對我國電力輔助服務(wù)市場進行了詳細研究，包括輔助服務(wù)產(chǎn)品、市場交易模式、結(jié)算機制、定價機制等；文獻［5］-文獻［7］對國外電力輔助服務(wù)市場進行了分析，為我國電力輔助服務(wù)市場建設(shè)提供借鑒；文獻［8］-文獻［9］對我國跨省、跨區(qū)電力輔助服務(wù)市場化機制進行了設(shè)計研究；文獻［10］-文獻［11］構(gòu)建了電力輔助服務(wù)市場和電能量市場聯(lián)合優(yōu)化模型；文獻［12］構(gòu)建綜合評價模型對區(qū)域輔助服務(wù)市場進行評價?；谏鲜鲅芯砍晒?，本文構(gòu)建了電力輔助服務(wù)市場交易模式綜合評價體系，對電力備用輔助服務(wù)可行交易模式進行評價，從而得出不同市場發(fā)展階段下所適用的交易模式。

1 電力輔助服務(wù)市場交易模式綜合評價體系構(gòu)建

1.1 電力輔助服務(wù)市場交易模式評價指標體系構(gòu)建

構(gòu)建綜合評價指標體系首先應(yīng)明確評價的總體目標，將總目標劃分為若干個不同組成部分（即一級指標），并逐步細分（即形成二級指標、三級指標等），直到每一部分都可以用具體的統(tǒng)計指標來描述和實現(xiàn)。

在電力輔助服務(wù)市場發(fā)展的不同階段，輔助服務(wù)市場交易模式可能發(fā)生變化。電網(wǎng)輔助服務(wù)運營狀況受到技術(shù)、市場、社會、電網(wǎng)等多方面的影響，而每一方面又可通過多個指標來衡量。另外，根據(jù)不同輔助服務(wù)的特點，評價指標體系有所差異。因此電力輔助服務(wù)市場評價指標體系需考慮輔助服務(wù)產(chǎn)品在技術(shù)、市場、社會效益、電網(wǎng)效益等方面的影響因素。綜上所述，電力輔助服務(wù)市場交易模式綜合評價指標體系的構(gòu)建如表1所示。

表1中，技術(shù)指標主要包括可實施性、便利性以及推廣程度。其中，可實施性是指該種交易模式所涉及到的技術(shù)能夠安全操作運行的程度；便利性是指該種交易模式所涉及到技術(shù)的操控方便程度；推廣程度主要是指該項技術(shù)在市場上的應(yīng)用情況，反映該項技術(shù)被市場接受的程度。

表1 電力輔助服務(wù)市場交易模式評價指標體系

市場指標主要包括市場參與度、市場交易電量以及交易價格波動率。其中，市場參與度是指市場參與者占總市場的比例；市場交易電量是指采用該模式進行交易的總電量；交易價格波動率用最高邊際電價與最低邊際電價的差與月平均電價的比值來表示，可以反映市場風險大小。

社會效益指標主要包括社會總剩余、買方滿意度和賣方滿意度。其中，社會總剩余是指生產(chǎn)者剩余和消費者剩余之和；買方滿意度和賣方滿意度分別是指買方滿意人數(shù)和賣方滿意人數(shù)占各方總?cè)藬?shù)的比重。

電網(wǎng)效益指標主要包括輸電效益、調(diào)度成本以及供電可靠性。其中，輸電效益是指電網(wǎng)進行輸電所能獲得的收益；調(diào)度成本是指電網(wǎng)調(diào)度中心進行輔助服務(wù)調(diào)度所產(chǎn)生的成本；供電可靠性是指總時長與停電時長的差值與總時長的比重。

1.2 電力輔助服務(wù)市場交易模式評價指標權(quán)重的確定

層次分析法適合多層次指標的結(jié)構(gòu)，能確定層次結(jié)構(gòu)中相鄰元素間的相關(guān)程度；德爾菲法能使電力行業(yè)專家的意見不受相互的影響，如實地反映電力企業(yè)的實際情況和特點。因此結(jié)合層次分析法和德爾菲法確定一級指標的權(quán)重。具體步驟如下：

（1）運用兩兩配對比較構(gòu)建判斷矩陣

判斷矩陣分級比例標度如表2所示。通過對A省進行實地調(diào)研，使用德爾菲法，評分組由該領(lǐng)域15位專家組成，根據(jù)專家打分結(jié)果構(gòu)造的一級指標要素B1、B2、B3、B4的判斷矩陣如表3所示。

（2）求矩陣A的特征向量

經(jīng)過計算并進行歸一化處理得到矩陣A的特征向量為

表2 判斷矩陣1—9級標度值及含義

表3 一級指標判斷矩陣

因此指標B1、B2、B3、B4的權(quán)重分別為0.400、0.275、0.185、0.140。

（3）權(quán)重的一致性檢驗［13］

計算最大主特征根λmax

判斷矩陣的一致性指標CI

判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI。查表可得RI=0.9

隨機一致性比例CR

由于CR=0.001＜0.1，因此判斷矩陣具有滿意的一致性，即權(quán)重有效。所以技術(shù)指標、市場指標、社會效益指標、電網(wǎng)效益指標的權(quán)重分別為0.400、0.275、0.185、0.140。用同樣的方法計算各項二級指標的權(quán)重，計算結(jié)果如下表4-表7所示。

經(jīng)檢驗，以上各項二級指標權(quán)重系數(shù)均能通過一致性檢驗。

1.3 無量綱化及一致化處理

對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理及一致化處理，對于越大越好的指標，采用公式（5）進行標準化

表4 B1層二級指標權(quán)重系數(shù)

表5 B2層二級指標權(quán)重系數(shù)

表6 B3層二級指標權(quán)重系數(shù)

表7 B4層二級指標權(quán)重系數(shù)

對于越小越好的指標，采用公式（6）進行標準化

式中：Ui為標準化后的數(shù)據(jù)；Xi為原始數(shù)據(jù)值；Xmax為數(shù)據(jù)最大值；Xmin為數(shù)據(jù)最小值。

在各指標和權(quán)重的基礎(chǔ)上，計算綜合評價值S

式中：S為綜合評價值；Wi為第i個指標的權(quán)重；Si為第i個指標的值。

2 電力備用輔助服務(wù)可行的交易模式

電力備用輔助服務(wù)可行的交易模式主要包括集中購買輔助服務(wù)交易模式和分散購買輔助服務(wù)交易模式。集中購買輔助服務(wù)交易模式是指由調(diào)度中心根據(jù)輔助服務(wù)需求總量統(tǒng)一購買輔助服務(wù)，分散購買輔助服務(wù)是指輔助服務(wù)需求方根據(jù)自身的需求單獨向輔助服務(wù)提供方購買輔助服務(wù)。

2.1 集中購買輔助服務(wù)市場交易模式

（1）模式1：集中競價，統(tǒng)一出清

該模式是指市場運營機構(gòu)提前發(fā)布電力備用輔助服務(wù)市場需求，并接受備用輔助服務(wù)供應(yīng)商（包括發(fā)電廠和用戶）的申報，市場申報截止后，電力調(diào)度、交易機構(gòu)依據(jù)備用輔助服務(wù)供應(yīng)商的報價數(shù)據(jù)，由低到高依次排序，并在滿足備用輔助服務(wù)需求的基礎(chǔ)上基于購買成本最小化的原則形成市場出清的統(tǒng)一邊際價格。具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 電力備用輔助服務(wù)集中競價交易模式

（2）模式2：掛牌交易

該模式是指由調(diào)度機構(gòu)根據(jù)電力備用輔助服務(wù)需求預(yù)測在交易中心掛牌，掛牌內(nèi)容主要包括所需容量以及報價等信息，然后由滿足需求的發(fā)電廠或可以提供備用輔助服務(wù)的用戶進行摘牌，對于同時進行摘牌的發(fā)電廠和用戶進行相應(yīng)的性能指標考核比較，由性能指標較好的機組或可靠性較高的用戶承擔，經(jīng)調(diào)度機構(gòu)進行安全校核后方可成交，結(jié)算價格按照摘牌價進行結(jié)算?；蛘呤钦{(diào)度機構(gòu)首先公布備用輔助服務(wù)需求預(yù)測，然后由可以提供備用輔助服務(wù)的發(fā)電廠或用戶在交易中心進行掛牌，再由調(diào)度機構(gòu)進行價格由低到高排序并依此調(diào)用，經(jīng)安全校核后方可成交，結(jié)算價格也按照摘牌價進行結(jié)算。具體內(nèi)容如圖2、圖3所示。

圖2 電力輔助服務(wù)購買方掛牌交易模式

2.2 分散購買電力輔助服務(wù)市場交易模式

（1）模式3：集中撮合，統(tǒng)一出清

該模式是指賣方和買方雙向報價，交易中心對其進行撮合，并采用統(tǒng)一出清的結(jié)算方式，具體內(nèi)容如圖4所示。

?市場交易主體中的發(fā)電企業(yè)根據(jù)各自機組的發(fā)電出力情況、已簽訂的發(fā)電合同以及各自的報價策略，在交易進行前，向各省交易中心申報可提供的或是所需要的備用容量以及輔助服務(wù)報價。

圖3 電力輔助服務(wù)提供方掛牌交易模式

圖4 電力備用輔助服務(wù)集中撮合交易模式

?電力交易中心接收申報數(shù)據(jù)并校核。

?交易中心首先根據(jù)系統(tǒng)在下一個（或幾個）調(diào)度時段開始前預(yù)估總的不平衡量，并將提供方按照機組報價由低到高排序，需求方按照報價由高到低排序依次撮合進行調(diào)度，直到滿足不平衡量（如購買方價格低于提供方申報價格則不成交）。

?電力交易中心制定調(diào)節(jié)市場的交易計劃，經(jīng)調(diào)度中心安全校正無誤后實施交易。對于調(diào)節(jié)市場每個交易時段，調(diào)節(jié)市場交易計劃的調(diào)整都基于原有的調(diào)度計劃。

?每個交易周期完成后，在調(diào)節(jié)市場交易平臺發(fā)布每段報價信息、每筆成交信息（包括成交雙方主體名稱、成交電量、成交電價等內(nèi)容）。

?結(jié)算價格按照買賣雙方最后一對成交價格的平均值作為統(tǒng)一出清結(jié)算價格。

（2）模式4：掛牌交易

該模式是指發(fā)電廠根據(jù)自身的備用需求預(yù)測在交易中心掛牌，掛牌內(nèi)容主要包括時間段、所需容量以及報價等信息，然后由滿足需求的發(fā)電廠或可以提供備用輔助服務(wù)的用戶進行摘牌，經(jīng)調(diào)度機構(gòu)進行安全校核后方可成交，結(jié)算價格按照摘牌價進行結(jié)算，具體內(nèi)容如圖5所示。

?市場交易主體中的發(fā)電企業(yè)根據(jù)各自機組的發(fā)電出力情況、已簽訂的發(fā)電合同，向交易中心申報備用輔助服務(wù)需求，包括時間段、備用容量以及輔助服務(wù)的報價等信息。

圖5 電力備用輔助服務(wù)市場掛牌交易模式

?交易中心接收申報數(shù)據(jù)并校核。

?電力市場交易平臺向發(fā)電廠及可提供備用輔助服務(wù)的用戶發(fā)送輔助服務(wù)需求等相關(guān)信息。

?發(fā)電廠及用戶根據(jù)自身的實際情況到交易平臺自主進行摘牌。

?電力交易中心制定調(diào)節(jié)市場的交易計劃，并經(jīng)由調(diào)度機構(gòu)安全校正無誤后實施交易。

?每個交易周期完成后，在調(diào)節(jié)市場交易平臺發(fā)布每段報價信息、每筆成交信息（包括成交雙方主體名稱、成交電量、成交電價等內(nèi)容）。

（3）模式5：雙邊協(xié)商交易

該模式是指備用輔助服務(wù)需求方和供給方雙方進行協(xié)商談判，達成一致意見后將調(diào)度容量、調(diào)整時間以及合約價格上報調(diào)度機構(gòu)，經(jīng)調(diào)度機構(gòu)安全校核后方可成交，然后按照合同完成交易。

3 初期階段電力備用輔助服務(wù)交易模式選擇

在市場初期階段主要由發(fā)電廠提供備用輔助服務(wù)。

首先，根據(jù)各項指標設(shè)定的量化區(qū)間進行調(diào)查取數(shù)，通過問卷調(diào)查的方式向輔助服務(wù)提供方、需求方、電網(wǎng)企業(yè)以及相關(guān)專家等收集數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)進行整理，設(shè)定其各個指標的屬性值，如表8所示。對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理及一致化處理，處理方式同上，經(jīng)過數(shù)據(jù)標準化處理后的數(shù)據(jù)如表9所示。根據(jù)上述各公式以及各指標權(quán)重和各指標的值，可以算出以上5種備用輔助服務(wù)交易模式的綜合評價值，如表10所示。

由表10可以看出，模式1在備用輔助服務(wù)可行交易模式的綜合評價總得分最高，其次依次是模式2、模式5、模式4、模式3，因此，模式1，即通過集中競價統(tǒng)一購買電力備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展初期階段。

表8 電力備用輔助服務(wù)可行交易模式各指標屬性值（初期階段）

表9 處理后各指標屬性值

表10 綜合評價最后得分及排名（初期階段）

4 過渡期階段我國備用輔助服務(wù)交易模式選擇

隨著市場的不斷發(fā)展以及技術(shù)的不斷成熟，到了市場過渡期階段，各指標的屬性值如表11所示。對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理以及一致化處理，并根據(jù)上述公式以及各指標權(quán)重和各指標的值，可以算出以上5種備用輔助服務(wù)交易模式的綜合評價值如表12所示。由表12可以看出，模式3在備用輔助服務(wù)可行交易模式的綜合評價總得分最高，其次依次是模式5、模式1、模式4、模式2，因此，模式3，即通過集中撮合分散購買備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展過渡期階段。

表12 綜合評價最后得分及排名（過渡階段）

表11 電力備用輔助服務(wù)可行交易模式各指標屬性值（過渡階段）

表13 備用輔助服務(wù)可行交易模式各指標屬性值（成熟階段）

5 成熟期階段我國備用輔助服務(wù)交易模式選擇

隨著輔助服務(wù)市場的深入發(fā)展以及各方面技術(shù)的不斷成熟等因素的改變，到市場成熟期階段，不僅電廠可以提供備用輔助服務(wù)，用戶也可以提供備用輔助服務(wù)，各指標的屬性值如表13所示。

對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理及一致化處理，并根據(jù)上述各公式以及各指標權(quán)重和各指標的值，可以計算出以上由電廠和用戶分別提供的5種備用輔助服務(wù)交易模式的綜合評價值，如表14所示。

由表14可以看出，在輔助服務(wù)市場成熟期階段，無論是發(fā)電廠提供輔助服務(wù)，還是用戶提供輔助服務(wù)，模式5在備用輔助服務(wù)可行交易模式的綜合評價總得分最高，其次依次是模式3、模式4、模式1、模式2，因此，模式5，即通過雙邊協(xié)商交易分散購買備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展成熟期階段。

6 結(jié)論

本文構(gòu)建了電力輔助服務(wù)市場交易模式綜合評價體系，利用綜合評價方法對電力備用輔助服務(wù)可行的各交易模式進行評價，結(jié)果顯示，集中競價統(tǒng)一購買電力備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展初期階段；集中撮合分散購買電力備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展過渡期階段；雙邊協(xié)商交易分散購買備用輔助服務(wù)的交易模式比較適合市場發(fā)展成熟期階段。D

表14 綜合評價最后得分及排名（成熟階段）

［1］ 李瓊慧.中國電力輔助服務(wù)市場建設(shè)構(gòu)想［J］.中國電力企業(yè)管理，2016（6）：20-23.

［2］ 李雪凌.電力市場下的輔助服務(wù)研究［D］.貴陽：貴州大學，2008.

［3］ 張林.電力市場輔助服務(wù)的計量與定價［D］.廣州：華南理工大學，2013.

［4］ 鄒建平.輔助服務(wù)市場市場化定價與交易模式研究［D］.北京：華北電力大學，2012.

［5］ 李博，朱元成.北歐電力市場輔助服務(wù)［J］.中國電力，2008，41（4）：88-92.

［6］C Clastres,T T Ha Pham,F Wurtz,et al.Ancillary Services and Optimal Household Energy Management with Photo?voltaic Production［J］.Energy,2010,35（1）：55-64.

［7］ R Jamalzadeh,M M Ardehali,M Rashidinejad.Develop?ment of Modified Rational Buyer Auction for Procure?ment of Ancillary Services Utilizing Participation Matrix［J］.Energy Policy,2008,36（2）：900-909.

［8］ 喻顯茂，王向東.貴州電力輔助服務(wù)市場化初探［J］.貴州電力技術(shù)，2016，19（3）：1-4.

［9］ 王鵬，馬曉偉，任沖，等.基于甘肅新能源全網(wǎng)消納的西北電網(wǎng)跨省輔助服務(wù)機制探討［J］.供用電，2016（9）：79-83.

［10］ 楊昆，李曼.電量和有功備用輔助服務(wù)聯(lián)合優(yōu)化模型和算法的研究［J］.陜西電力，2016（4）：54-59.

［11］ 陳明輝.發(fā)電機組參與輔助服務(wù)的機制研究［D］.廣州：華南理工大學，2010.

［12］ 周旭，顧潔，程浩忠.區(qū)域電力輔助服務(wù)市場評價體系［J］.電力科學與技術(shù)學報，2011，26（1）：86-91.

［13］ 何永秀.電力綜合評價方法及應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2011.