肖謙，楊再敏，曾鵬驍，季天瑤，陳暉

(1.南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510663；2.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510641)

輸電阻塞(transmission congestion)一般指電網(wǎng)受制于物理約束，使得期望的輸電計(jì)劃被迫裁減而不得不進(jìn)行非優(yōu)序調(diào)度的狀態(tài)[1]，其本身并非啟動(dòng)電力市場(chǎng)改革后出現(xiàn)的新問題。但在競爭性的電力市場(chǎng)正式建立之后，不論采用集中式還是分散式的現(xiàn)貨市場(chǎng)模式，輸電阻塞所引致的非優(yōu)序調(diào)度均會(huì)通過現(xiàn)貨電價(jià)予以體現(xiàn)：①電力外送受阻節(jié)點(diǎn)(價(jià)區(qū))機(jī)組出力被裁減，現(xiàn)貨電價(jià)下跌；②為保證電力緊缺節(jié)點(diǎn)(價(jià)區(qū))的電能量供應(yīng)，邊際成本高于無約束出清價(jià)格的機(jī)組出力被調(diào)度，現(xiàn)貨電價(jià)上漲；③最終使得全系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)(價(jià)區(qū))間出現(xiàn)價(jià)差。受上述因素影響，一方面，部分市場(chǎng)參與者因中長期合約結(jié)算點(diǎn)與現(xiàn)貨結(jié)算點(diǎn)不一致，將承受兩結(jié)算點(diǎn)間價(jià)差引致的阻塞風(fēng)險(xiǎn)(congestion risk)，或曰位置基差風(fēng)險(xiǎn)(locational basis risk)；另一方面，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(independent system operator，ISO)從用戶側(cè)收取的費(fèi)用將大于其向發(fā)電側(cè)支付的費(fèi)用，由此而剩余的金額也常被稱作阻塞盈余(congestion revenue)。為有效解決這2個(gè)問題，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者既需要給市場(chǎng)參與者提供可用于規(guī)避阻塞風(fēng)險(xiǎn)的電力衍生品，且使之與差價(jià)合約、電力期貨等協(xié)同配合，以盡可能實(shí)現(xiàn)完美對(duì)沖；又需要尋求公平合理的機(jī)制，對(duì)阻塞盈余進(jìn)行分配。

順應(yīng)于上述2項(xiàng)客觀需求，在20世紀(jì)90年代初，以Hogan為代表的一批學(xué)者提出了金融輸電權(quán)(financial transmission rights，F(xiàn)TR)的概念，并為其應(yīng)用于對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)、分配阻塞盈余而奠定理論基石[2]。不久后，美國電力市場(chǎng)中的七大ISO即開展了相關(guān)實(shí)踐，PJM(1998年)、NYISO(1999年)、CAISO(2000年)、ERCOT(2002年)、ISO-NE(2003年)、MISO(2005年)以及SPP(2014年)均先后投運(yùn)了FTR市場(chǎng)，且呈現(xiàn)了較穩(wěn)定的運(yùn)行態(tài)勢(shì)[3]。其他國家或地區(qū)的電力市場(chǎng)建設(shè)也因此而受到了深刻影響，截至目前為止，意大利電力市場(chǎng)(2004年)[4]、加拿大安大略電力市場(chǎng)(2011年)[5]、西班牙-葡萄牙電力市場(chǎng)(2013年)[6]、新西蘭電力市場(chǎng)(2013年)[7]均已借鑒了該項(xiàng)機(jī)制設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，歐盟為推動(dòng)構(gòu)建歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)，于2016年9月發(fā)布了《遠(yuǎn)期輸電容量分配規(guī)則》(Network Code on Forward Capacity Allocation)，其中亦明確要求各輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(transmission system operator，TSO)有義務(wù)向參與跨價(jià)區(qū)交易的市場(chǎng)參與者提供物理輸電權(quán)或金融輸電權(quán)[8]。綜合國外業(yè)界近20年的實(shí)踐將不難發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)FTR市場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)或分配阻塞盈余之目的，乃是現(xiàn)代電力市場(chǎng)的一大發(fā)展方向。

另一方面，從我國南方區(qū)域當(dāng)前推進(jìn)電力市場(chǎng)建設(shè)所面臨的內(nèi)、外部形勢(shì)來看[9-10]，國外FTR市場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也具備極強(qiáng)的研究價(jià)值：①該區(qū)域作為首批8個(gè)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)地區(qū)之一，因采納了基于節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)(locational marginal price，LMP)機(jī)制的“集中式”市場(chǎng)設(shè)計(jì)[11-13]，阻塞風(fēng)險(xiǎn)與阻塞盈余均客觀存在，但目前暫未引入有效解決以上2個(gè)問題的電力衍生品或市場(chǎng)化機(jī)制；②該區(qū)域?qū)㈤L期保持水力、煤炭資源富集區(qū)與主要能源消費(fèi)區(qū)呈逆向分布的態(tài)勢(shì)，遠(yuǎn)期來看需要有價(jià)格信號(hào)來引導(dǎo)跨省跨區(qū)輸電容量的中長期投資；③發(fā)改能辦〔2019〕828號(hào)文中已明確提出“電力現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)可視實(shí)際需要探索開展輸電權(quán)交易”，為該區(qū)域率先試點(diǎn)FTR市場(chǎng)創(chuàng)造了較好的政策條件[14]。然而，國內(nèi)雖已有文獻(xiàn)就FTR作了概念性的介紹及理論層面的分析[15-20]，但缺乏相關(guān)文獻(xiàn)開展以下3個(gè)方面的工作：①結(jié)合具體實(shí)踐做法，就FTR市場(chǎng)設(shè)計(jì)及實(shí)踐效果進(jìn)行總結(jié)提煉；②討論國外FTR市場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)營中所浮現(xiàn)的客觀問題；③根據(jù)對(duì)國外相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，為應(yīng)用FTR以重構(gòu)我國當(dāng)前某一現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)的電力中長期市場(chǎng)提供政策建議。

本文的主要內(nèi)容即依次對(duì)應(yīng)以上3點(diǎn)，并將基于國外各市場(chǎng)具體運(yùn)營規(guī)則、歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)學(xué)術(shù)性文獻(xiàn)，通過綜述的方法提煉實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最終為應(yīng)用FTR以重構(gòu)南方區(qū)域電力中長期市場(chǎng)而提出相關(guān)建議。考慮到美國PJM運(yùn)營FTR市場(chǎng)的時(shí)間最久，機(jī)制也相對(duì)最為成熟，后文中將以該市場(chǎng)的具體實(shí)踐作為主線進(jìn)行論述；同時(shí)，還將適當(dāng)穿插介紹其他市場(chǎng)的實(shí)踐情況，以此呈現(xiàn)更為全面的視角。

1 FTR市場(chǎng)設(shè)計(jì)及實(shí)踐效果

本節(jié)主要從以下3個(gè)方面對(duì)FTR市場(chǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)：①合約設(shè)計(jì)；②初始分配機(jī)制設(shè)計(jì)；③二級(jí)市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)，并結(jié)合部分國家和地區(qū)的實(shí)踐效果進(jìn)行評(píng)述。

1.1 合約設(shè)計(jì)及實(shí)踐效果

1.1.1 結(jié)算參考價(jià)格的設(shè)計(jì)

為清晰地定義產(chǎn)權(quán)和避免在結(jié)算時(shí)產(chǎn)生爭議，所有實(shí)際應(yīng)用的FTR不僅需要給出固定的合約容量Q，也應(yīng)定義“注入”(source)節(jié)點(diǎn)和“汲取”(sink)節(jié)點(diǎn)，以明確合約路徑。對(duì)于義務(wù)型(obligation)和期權(quán)型(option)兩大類FTR，則分別依據(jù)以上原則，按以下兩式計(jì)算結(jié)算參考價(jià)格：

πob=Q(psi-pso);

πop=Q·max{psi-pso,0}.

式中：pso、psi分別為合約路徑始末節(jié)點(diǎn)的LMP；πob、πop分別為義務(wù)型、期權(quán)型FTR的結(jié)算參考價(jià)格。

需要指出的是，美國各大ISO在實(shí)踐中并未把LMP中的邊際網(wǎng)損分量納入以上兩式進(jìn)行結(jié)算[3]。雖然該做法將導(dǎo)致市場(chǎng)參與者無法完美對(duì)沖全部阻塞風(fēng)險(xiǎn)，但一般情況下，邊際網(wǎng)損分量不僅在LMP中的占比較小、其波動(dòng)率也遠(yuǎn)小于阻塞分量，因此并不會(huì)造成顯著的影響。然而，一些特殊情形也是存在的，譬如在新西蘭電力市場(chǎng)中，其南、北兩島間的高壓直流聯(lián)絡(luò)線常出現(xiàn)潮流方向、幅值的劇烈變化，邊際網(wǎng)損分量受之影響而較易出現(xiàn)不容忽視的波動(dòng)率[21]；因此，其市場(chǎng)設(shè)計(jì)者仍將邊際網(wǎng)損分量納入了FTR結(jié)算參考價(jià)格。

1.1.2 合約時(shí)間維度的設(shè)計(jì)

在電力衍生品合約時(shí)間維度的設(shè)計(jì)中，為兼顧合約流動(dòng)性和現(xiàn)貨市場(chǎng)日負(fù)荷水平漲落規(guī)律性，一般會(huì)針對(duì)性地劃分出基荷、峰荷與非峰荷時(shí)段，并分別發(fā)行交割期與之對(duì)應(yīng)、且交割速率恒定的標(biāo)準(zhǔn)化合約。與此同時(shí)，為保證FTR能與電力期貨(或場(chǎng)外交易、但由場(chǎng)內(nèi)清算的標(biāo)準(zhǔn)化差價(jià)合約)形成有效配合，二者的合約設(shè)計(jì)均應(yīng)與上述原則保持一致。

當(dāng)前，不論是由PJM設(shè)計(jì)的FTR，還是由洲際交易所、納斯達(dá)克大宗商品交易所上市的電力期貨，均普遍遵照了北美電力可靠性委員會(huì)(North American Electric Reliability Council，NERC)對(duì)基荷、峰荷與非峰荷時(shí)段的具體定義，且由此形成了相互配合。

1.1.3 合約空間維度的設(shè)計(jì)

在一個(gè)由n個(gè)定價(jià)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的電力市場(chǎng)中，若如圖1(a)示意，在任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)間均設(shè)計(jì)2份方向相反的義務(wù)型FTR，可推論需定義的合約路徑可多至n(n-1)條；但在實(shí)際電網(wǎng)中，往往會(huì)有幾百至數(shù)千個(gè)定價(jià)節(jié)點(diǎn)，若仍采取上述做法，將使得FTR市場(chǎng)因合約路徑繁多而極其缺乏流動(dòng)性。解決該問題的簡單、有效的思路，即是如圖1(b)所示，額外引入1個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)hub，并將其設(shè)定為所有FTR的“注入”或“汲取”節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，市場(chǎng)參與者僅需組合合約路徑分別為節(jié)點(diǎn)i→hub、hub→節(jié)點(diǎn)j的2份義務(wù)型FTR，即等價(jià)于持有1份合約路徑為i→j的義務(wù)型FTR；設(shè)計(jì)2n份不同路徑、帶方向的義務(wù)型FTR即可滿足所有潛在的市場(chǎng)需求，市場(chǎng)流動(dòng)性也因此可得到明顯提高[22]。

圖1 簡化FTR合約路徑的設(shè)計(jì)Fig.1 Design of simplifying FTR contract paths

在國外的相關(guān)實(shí)踐中，普遍應(yīng)用了上述思想以力求提升FTR市場(chǎng)的流動(dòng)性：

a)美國電力市場(chǎng)的各大ISO普遍會(huì)選取若干節(jié)點(diǎn)集，按加權(quán)平均的計(jì)算方法構(gòu)造名為交易樞紐(trading hub)的虛擬節(jié)點(diǎn)，用以結(jié)算中長期合約。大量的FTR均會(huì)將交易樞紐設(shè)置為“注入”或“汲取”節(jié)點(diǎn)，并分別與用戶側(cè)或發(fā)電側(cè)的定價(jià)節(jié)點(diǎn)連接，形成相應(yīng)的合約路徑。

b)新西蘭電力市場(chǎng)同樣也采納了LMP機(jī)制，且設(shè)置了逾250個(gè)定價(jià)節(jié)點(diǎn)，但其在啟動(dòng)FTR市場(chǎng)的初期，僅在南、北兩島的交易樞紐間定義了1條合約路徑，后續(xù)才隨市場(chǎng)的穩(wěn)步發(fā)展而適應(yīng)性地增加了合約路徑的數(shù)目[7]。

c)意大利電力市場(chǎng)采用了價(jià)區(qū)定價(jià)機(jī)制，并將全國劃分為6個(gè)價(jià)區(qū)，其發(fā)電側(cè)按所在價(jià)區(qū)的現(xiàn)貨電價(jià)進(jìn)行結(jié)算，用戶側(cè)及中長期合約按加權(quán)平均結(jié)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)算，F(xiàn)TR則適應(yīng)性地定義在上述兩結(jié)算點(diǎn)間[4]。

1.2 初始分配機(jī)制設(shè)計(jì)及實(shí)踐效果

1.2.1 初始分配機(jī)制的設(shè)計(jì)

從一般性的角度來看，在設(shè)計(jì)FTR市場(chǎng)初始分配機(jī)制時(shí)，應(yīng)依次解決下述3個(gè)核心議題：①確定阻塞盈余的最終歸屬者；②為阻塞盈余設(shè)計(jì)合理的分配機(jī)制；③設(shè)計(jì)FTR拍賣機(jī)制。

1.2.1.1 確認(rèn)阻塞盈余的最終歸屬者

不論采取節(jié)點(diǎn)或價(jià)區(qū)定價(jià)，阻塞盈余的分配問題均客觀存在，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者應(yīng)首先確認(rèn)的是哪一類市場(chǎng)主體有權(quán)享受該筆收益。從經(jīng)濟(jì)學(xué)意義來看，阻塞盈余直接反映了輸電容量所具備的稀缺性。如若部分市場(chǎng)參與者顯性或隱性地為一定的輸電容量預(yù)支了相關(guān)費(fèi)用，其自然也有權(quán)利分享阻塞盈余。在實(shí)際操作中，該類市場(chǎng)參與者的認(rèn)定，是權(quán)利、責(zé)任、利益問題而非技術(shù)問題，且很大程度上取決于某市場(chǎng)的發(fā)展歷史和具體政策，一般可歸納為2類情形：①部分市場(chǎng)參與者已購入了確認(rèn)其固定輸電容量使用權(quán)的服務(wù)合同，其持有者理應(yīng)被補(bǔ)償因出現(xiàn)輸電阻塞而支付的額外費(fèi)用；②商業(yè)輸電線(merchant transmission)的投資者有權(quán)受益于該對(duì)應(yīng)輸電容量所直接帶來的阻塞盈余。

1.2.1.2 阻塞盈余的分配機(jī)制

目前，美國各大ISO一方面普遍將阻塞盈余直接支付給FTR持有者，另一方面則通過FTR拍賣市場(chǎng)間接回籠該筆資金，并將其分配給阻塞盈余的最終歸屬者。具體做法主要有2種形式：

a)先通過FTR拍賣市場(chǎng)籌集拍賣收益，再按照受認(rèn)可的指標(biāo)，將該筆資金分配給阻塞盈余的最終歸屬者(譬如按負(fù)荷率來削減用戶的輸配電費(fèi)用)。早期的CAISO，以及目前的ERCOT、NYISO均采取了該種做法[3]。

b)先為阻塞盈余的最終歸屬者免費(fèi)分派預(yù)定義了路徑、容量的拍賣收益權(quán)(auction revenue rights，ARR)或FTR，再代理其在FTR拍賣市場(chǎng)中賣出對(duì)應(yīng)路徑的部分或全部容量，并使之兌現(xiàn)而得到拍賣收益。PJM、MISO、CAISO、SPP以及ISO-NE在當(dāng)前均采取了該種做法[3]。

接下來以PJM為背景，對(duì)情況b)予以進(jìn)一步說明。PJM的FTR市場(chǎng)交易機(jī)制如圖2所示，其阻塞盈余的最終歸屬者主要為購買了固定或網(wǎng)絡(luò)輸電服務(wù)的用戶，其次則是商業(yè)輸電線的投資者。

假設(shè)某一符合該身份的市場(chǎng)參與者向PJM提交申請(qǐng)，并經(jīng)審批后免費(fèi)得到某一路徑為i→j、容量為Q、合約期為年度8 760 h基荷段的ARR。該ARR所有者可進(jìn)一步作以下2項(xiàng)處理：①允許ISO拍賣路徑、合約期與ARR一致的、容量為λQ的FTR(λ為容量Q被拍賣為FTR的比例，0<λ<1)，某金融機(jī)構(gòu)以出清價(jià)格pauc的報(bào)價(jià)中標(biāo)得到該FTR后，ARR所有者即收獲金額為πauc的拍賣收益；②對(duì)剩余容量為(1-λ)Q的ARR申報(bào)自計(jì)劃(self-shcedule)，使之轉(zhuǎn)為FTR，從而得到其在未來合約期內(nèi)帶來的阻塞收益πFTR。最終，該ARR所有者能得到的總收益

則足以推論：該情形得到的收益將無異于對(duì)全部ARR申報(bào)自計(jì)劃并轉(zhuǎn)為FTR(即λ=1時(shí))；ARR機(jī)制在保障回收阻塞盈余的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)之目的。

1.2.1.3 FTR的拍賣機(jī)制

ISO為分配自身所收入的阻塞盈余，普遍按日前市場(chǎng)出清的節(jié)點(diǎn)價(jià)差與FTR持有者進(jìn)行結(jié)算，并使之得到了價(jià)值為πFTR的阻塞收益。但應(yīng)當(dāng)注意的是，ISO所真正收入的總阻塞盈余應(yīng)由2個(gè)部分組成：①日前市場(chǎng)中，中標(biāo)電量所產(chǎn)生的日前阻塞盈余CDA；②實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，偏差電量所額外產(chǎn)生的阻塞盈余CRT，該部分也常被命名為實(shí)時(shí)阻塞盈余(real-time congestion)。在理想情況下：①ISO在FTR市場(chǎng)中滿足了收入充裕性(revenue adequacy)，即ISO在現(xiàn)貨市場(chǎng)中所收入的總阻塞盈余，恰好等同于ISO應(yīng)向FTR持有者支付的阻塞收益πFTR；②日前模型與實(shí)時(shí)模型匹配較好，實(shí)時(shí)偏差電量盡可能小、且不產(chǎn)生實(shí)時(shí)阻塞盈余CRT。下式對(duì)此處所涉3個(gè)概念間的理想關(guān)系作了公式化的表達(dá)：

圖2 PJM的FTR市場(chǎng)交易機(jī)制Fig.2 Transaction mechanism of PJM FTR market

CDA+CRT=πFTR；CRT=0.

由于阻塞收益πFTR直接與ISO拍賣的FTR容量掛鉤，不難推論：若ISO拍賣的FTR容量過多，ISO收入的阻塞盈余就可能不足以支付FTR持有者應(yīng)得的阻塞收益，即CDA+CRT<πFTR；若其拍賣的FTR容量過少，則不能保證ARR所有者獲得充分的拍賣收益。為保障收入充裕性，在每次啟動(dòng)FTR拍賣前，ISO必須預(yù)估電網(wǎng)在合約期內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及物理約束，并通過最優(yōu)化程序確定所能拍賣的最大容量——該過程也常被稱之為同時(shí)可行性測(cè)試(simutaneously feasible test，SFT)。但事實(shí)上，ISO在拍賣中所應(yīng)用的SFT模型難以完全匹配日前或?qū)崟r(shí)市場(chǎng)的實(shí)際模型，因此也很難保證在各時(shí)點(diǎn)上完全實(shí)現(xiàn)收支平衡。解決該問題最為簡單、直接的辦法是設(shè)立相應(yīng)的平衡賬戶，以實(shí)現(xiàn)余缺互濟(jì)。同時(shí)，為避免該平衡賬戶出現(xiàn)持續(xù)虧空(或盈余)的狀況，還需定期疏導(dǎo)資金缺口(或分發(fā)盈余資金)；但各ISO在具體做法上還是會(huì)有一定的差別，相關(guān)總結(jié)見表1[23-32]。

由以上敘述不難發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)FTR拍賣機(jī)制的核心困難，在于SFT模型是否反映了電網(wǎng)未來的真實(shí)容量。正因?yàn)槿绱耍馁u市場(chǎng)的設(shè)計(jì)者和組織者必須掌握充分的相關(guān)物理信息。在美國電力市場(chǎng)中，上述工作均由ISO來履行；在歐洲電力市場(chǎng)中，則由聯(lián)合分配辦公室(Joint Allocation Office，JAO)代理22家輸電系統(tǒng)運(yùn)營商來負(fù)責(zé)。

1.2.2 初始分配機(jī)制的實(shí)踐效果

從市場(chǎng)的宏觀統(tǒng)計(jì)來看，F(xiàn)TR拍賣市場(chǎng)吸引了越來越多的金融機(jī)構(gòu)參與交易，投標(biāo)量顯著大于出清量，呈現(xiàn)出較好的競爭性。隨著ARR所有者選擇通過自計(jì)劃提前兌現(xiàn)阻塞收益的比例逐年降低(參見圖3)，拍賣市場(chǎng)的實(shí)際容量與影響面也逐步擴(kuò)大[23-32]。

橫坐標(biāo)刻度數(shù)09/10表示2009/2010年度，其他以此類推。

圖3 各類型市場(chǎng)參與者在PJM的FTR年度拍賣出清
總?cè)萘恐姓紦?jù)的份額(2009/2010年度至2018/2019年度)
Fig.3 Cleared capacity shares of different market
participants in annual PJM FTR market
(from 2009/2010 to 2018/2019)

另一方面，從拍賣市場(chǎng)的微觀結(jié)構(gòu)來看，參與者類型也呈現(xiàn)出了多樣化的局面。在直接參與交易過程的市場(chǎng)主體中，不僅有摩根斯坦利這樣的大型投行，也有僅雇傭若干員工的小微企業(yè)；以ABB、Cambridge Energy Solution為代表的部分軟件開發(fā)商則面向FTR拍賣市場(chǎng)推出了估值工具，間接提升了FTR拍賣市場(chǎng)的定價(jià)能力。

1.3 二級(jí)市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)及實(shí)踐效果

1.3.1 二級(jí)市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)

表1 部分ISO為保障FTR市場(chǎng)收入充裕度而設(shè)計(jì)的配套平衡機(jī)制Tab.1 Balancing mechanism designed by some ISO aiming at ensuring the revenue adequacy of FTR market

正因?yàn)槿绱?，包括PJM在內(nèi)的多數(shù)ISO(或TSO)均會(huì)針對(duì)性地為FTR二級(jí)市場(chǎng)搭建透明、公開的電子交易系統(tǒng)，以盡可能地降低市場(chǎng)參與者的交易成本，并方便其按雙邊交易的形式來自由轉(zhuǎn)讓FTR。

1.3.2 二級(jí)市場(chǎng)交易機(jī)制的實(shí)踐效果

盡管多數(shù)FTR市場(chǎng)為提升流動(dòng)性作了多方面的針對(duì)性設(shè)計(jì)，但相對(duì)繁多的合約路徑仍使得二級(jí)市場(chǎng)的流動(dòng)性非常有限。其中，僅有美國的少數(shù)ISO能維持相對(duì)活躍的交易量，這顯然與其能夠吸引較多的金融機(jī)構(gòu)有著較密切的關(guān)系。

2 FTR市場(chǎng)前沿問題評(píng)述

FTR市場(chǎng)在近年的實(shí)踐中的確也暴露出了部分問題，且直接關(guān)乎到其配置資源的公平性與有效性。以下圍繞當(dāng)前較受學(xué)界、業(yè)界關(guān)注的兩大問題開展討論。

2.1 實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)

2.1.1 問題的表現(xiàn)及其影響

如第1.2.1節(jié)中所述，ISO在現(xiàn)貨市場(chǎng)中真正收入的總阻塞盈余由日前阻塞盈余和實(shí)時(shí)阻塞盈余2個(gè)部分組成。盡管直覺上容易認(rèn)為，實(shí)時(shí)阻塞盈余因僅取決于偏差電量(一般僅占全電量的5%以內(nèi))在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中的結(jié)算結(jié)果，不至于對(duì)其實(shí)際分?jǐn)倢?duì)象的損益造成較大影響，但這卻是與實(shí)際運(yùn)行情況所大相徑庭的。

就以PJM為例，其因?qū)崟r(shí)阻塞盈余在2010年7月至2014年5月間長期為負(fù)，導(dǎo)致FTR阻塞收益平衡賬戶出現(xiàn)了高達(dá)12.7億美元左右的資金缺口。當(dāng)該筆資金缺口按規(guī)則(見表1)分?jǐn)傊罠TR持有者后，直接使得FTR的套期保值率大大降低且極不穩(wěn)定，并嚴(yán)重削弱其對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)的基本功能[33]。以上所述絕非個(gè)例，CAISO、MISO近年來也出現(xiàn)了實(shí)時(shí)阻塞盈余長期為負(fù)的情況，且分別對(duì)其實(shí)際攤付對(duì)象造成了較明顯的經(jīng)濟(jì)影響[34]。

2.1.2 對(duì)相應(yīng)成因的討論

從已有的相關(guān)研究分析來看，實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)的直接原因，普遍可歸結(jié)為實(shí)時(shí)市場(chǎng)輸電容量小于日前市場(chǎng)輸電容量[34-35]。此處結(jié)合簡單兩節(jié)點(diǎn)算例予以說明：①假設(shè)圖4中節(jié)點(diǎn)A、B上均存在負(fù)荷與發(fā)電，聯(lián)絡(luò)線輸電容量在日前市場(chǎng)模型中被設(shè)定為50 MW；②在進(jìn)入實(shí)時(shí)市場(chǎng)后，聯(lián)絡(luò)線輸電容量因某些因素下跌至40 MW，A、B兩點(diǎn)LMP分別因阻塞加重而下跌和上漲；③表2列出了出清結(jié)果，其表明實(shí)時(shí)阻塞盈余確因輸電容量的相對(duì)減少而呈負(fù)值。表2中：pDA、pRT分別為日前、實(shí)時(shí)電價(jià)；QG,DA、QL,DA為發(fā)電、負(fù)荷分別在日前市場(chǎng)中結(jié)算的中標(biāo)電量；ΔQG,RT、ΔQL,RT為發(fā)電、負(fù)荷分別在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中結(jié)算的偏差中標(biāo)電量；πG,DA、πL,DA為發(fā)電、負(fù)荷分別在日前市場(chǎng)的支出(負(fù)號(hào)表示盈利)；πG,RT、πL,RT為發(fā)電、負(fù)荷分別在實(shí)時(shí)市場(chǎng)的支出(負(fù)號(hào)表示盈利)；CDA、CRT分別為日前阻塞盈余、實(shí)時(shí)阻塞盈余。

圖4 實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)的兩節(jié)點(diǎn)算例模型Fig.4 Two node example model of negative real-time congestion

表2 實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)的兩節(jié)點(diǎn)算例結(jié)果Tab.2 Results of two node example of negative real-time congestion

進(jìn)一步來看，造成實(shí)時(shí)市場(chǎng)輸電容量小于日前市場(chǎng)輸電容量的誘發(fā)因素主要有：①隨著新能源滲透率的增加，其間歇性出力的特點(diǎn)易使實(shí)時(shí)市場(chǎng)中出現(xiàn)日前市場(chǎng)模型所未能預(yù)見的環(huán)流，并因此使得凈輸電容量收窄；②日前市場(chǎng)模型低估了輸變電設(shè)備受臨時(shí)停運(yùn)或老化減容的實(shí)際影響；③各ISO之間未就跨區(qū)交易建立足夠有效的協(xié)調(diào)機(jī)制，邊界斷面(interface)成為了實(shí)時(shí)阻塞為負(fù)的“重災(zāi)區(qū)”之一[35]；④部分市場(chǎng)參與者利用虛擬投標(biāo)(virtual bidding)機(jī)制，在易發(fā)生環(huán)流的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行投機(jī)，對(duì)實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)起了推波助瀾的作用[36]。

2.2 拍賣出清價(jià)格被系統(tǒng)性低估

2.2.1 問題的表現(xiàn)及其影響

然而，近年來的相關(guān)研究分析普遍表明，理論與實(shí)踐結(jié)果間出現(xiàn)了較明顯的偏離。如圖5所示，在PJM中，一方面其FTR拍賣市場(chǎng)的出清價(jià)格呈現(xiàn)了系統(tǒng)性的低估，F(xiàn)TR持有者較易獲得盈利而非虧損[23-32]；另一方面，不同類型的FTR持有者在盈利能力方面出現(xiàn)了分化，金融機(jī)構(gòu)的盈利能力明顯強(qiáng)于真正參與現(xiàn)貨交易的實(shí)體企業(yè)(發(fā)電商、負(fù)荷服務(wù)商及大用戶)。與此同時(shí)，在由其他ISO所組織的FTR市場(chǎng)中，也或多或少地出現(xiàn)了與PJM相類似的問題，表3中即對(duì)此做了針對(duì)性的總結(jié)。

總之，不論成因如何，ARR所有者的權(quán)益都直接受到了影響，其不僅未能通過拍賣機(jī)制回收全部的阻塞收益，還與FTR持有者間形成了新的交叉補(bǔ)貼。

圖5 各類型市場(chǎng)參與者在PJM的FTR市場(chǎng)中的收益Fig.5 Earnings of different market participants in PJM FTR market

表3 若干FTR市場(chǎng)拍賣收益與阻塞收益的對(duì)比分析Tab.3 Comparative analysis of several FTR markets between auction revenues and congestion revenues

2.2.2 對(duì)相應(yīng)成因的討論

該問題是學(xué)界近年的研究熱點(diǎn)，相關(guān)文獻(xiàn)的解釋主要可總結(jié)為以下2條思路：

a)SFT的估計(jì)能力不足。SFT本質(zhì)上就是盡可能地模擬未來現(xiàn)貨市場(chǎng)的實(shí)際情況，其在模型中考慮的約束數(shù)量必然少于日前市場(chǎng)模型中所實(shí)際考慮的約束數(shù)量，轉(zhuǎn)移因子的設(shè)置也可能與實(shí)際不同，這都可能使得拍賣市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)呈現(xiàn)較大的偏離[39]。

b)復(fù)雜的機(jī)制設(shè)計(jì)推高了交易成本。較之于一般意義上的拍賣市場(chǎng)，F(xiàn)TR拍賣市場(chǎng)的具體機(jī)制設(shè)計(jì)十分龐雜，市場(chǎng)參與者為找到可能被拍賣環(huán)節(jié)低估的FTR合約，須雇傭具高度專業(yè)化的業(yè)務(wù)技能的員工，以建立更為準(zhǔn)確的物理模型。該類市場(chǎng)參與者為回收自身的交易成本，可能會(huì)以低于自身真實(shí)估值的價(jià)格進(jìn)行投標(biāo)[42-43]。

3 對(duì)應(yīng)用FTR以重構(gòu)我國南方區(qū)域電力中長期市場(chǎng)的啟示

3.1 引入FTR的必要性

在我國南方區(qū)域(以廣東起步)電力市場(chǎng)的機(jī)制設(shè)計(jì)中，發(fā)電側(cè)在現(xiàn)貨市場(chǎng)中按所在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)算，但其在中長期市場(chǎng)交易的差價(jià)合約卻按全省加權(quán)統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)算。該設(shè)計(jì)直接導(dǎo)致發(fā)電側(cè)成為了阻塞風(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)承擔(dān)者，相應(yīng)可能的負(fù)面影響主要有以下2個(gè)方面：

a)對(duì)市場(chǎng)短期運(yùn)行的分析。在未引入FTR的前提下，發(fā)電商不僅無法通過差價(jià)合約以完美對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)，其持有的差價(jià)合約在發(fā)電節(jié)點(diǎn)LMP與全省加權(quán)統(tǒng)一節(jié)點(diǎn)LMP的走勢(shì)相背離時(shí)，還可能產(chǎn)生適得相反的效果。該現(xiàn)象不僅會(huì)影響發(fā)電側(cè)在電能量市場(chǎng)中的損益，還可能誘使其將差價(jià)合約視為投機(jī)工具而非風(fēng)險(xiǎn)管理工具。

b)對(duì)市場(chǎng)長期運(yùn)行的分析。在現(xiàn)有的結(jié)算機(jī)制下，存量機(jī)組容量不同的發(fā)電側(cè)市場(chǎng)主體所承擔(dān)的阻塞風(fēng)險(xiǎn)存在差異，對(duì)于發(fā)電節(jié)點(diǎn)較多、位置分布更為離散的市場(chǎng)主體，其資產(chǎn)組合能在一定程度上對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)形成自然對(duì)沖；但對(duì)于發(fā)電節(jié)點(diǎn)較少、且其送出線路易出現(xiàn)阻塞的市場(chǎng)主體，其唯有依靠FTR方可完美對(duì)沖阻塞風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，在缺乏FTR的情況下，部分風(fēng)險(xiǎn)厭惡型的市場(chǎng)主體可能會(huì)避免在阻塞風(fēng)險(xiǎn)較大的節(jié)點(diǎn)新建增量機(jī)組。

綜合考慮上述2點(diǎn)影響，當(dāng)前極有必要考慮引入FTR的相關(guān)事宜。

3.2 市場(chǎng)設(shè)計(jì)的政策建議

3.2.1 合約設(shè)計(jì)

a)FTR合約時(shí)間維度的設(shè)計(jì)。一方面，應(yīng)保證新發(fā)行FTR合約的交割曲線與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化差價(jià)合約的交割曲線形成銜接配合；另一方面，為避免給起步期間的信息披露機(jī)制和SFT模型設(shè)計(jì)帶來過多困難，應(yīng)先考慮發(fā)行月合約和季合約，再考慮發(fā)行年合約。

b)FTR合約空間維度的設(shè)計(jì)。為便于市場(chǎng)起步和激活合約流動(dòng)性，建議先將LMP特征相近的發(fā)電節(jié)點(diǎn)加權(quán)構(gòu)造為若干虛擬節(jié)點(diǎn)，再進(jìn)一步將FTR的合約路徑定義在全省加權(quán)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)至該虛擬節(jié)點(diǎn)間；為滿足市場(chǎng)參與者的個(gè)性化需求，后續(xù)隨合約流動(dòng)性的逐步增強(qiáng)，適應(yīng)性地增加該類虛擬節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，或直接定義發(fā)電節(jié)點(diǎn)至全省加權(quán)統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)的FTR。

3.2.2 初始分配機(jī)制設(shè)計(jì)

基于前文所述，對(duì)初始分配機(jī)制設(shè)計(jì)的政策建議主要有以下3點(diǎn)：

a)建立配套的信息披露機(jī)制。如前文所述，不論是計(jì)劃檢修、電網(wǎng)擴(kuò)建還是非計(jì)劃停運(yùn)，所有改變電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊蛩鼐赡苡绊懜鞣軫TR最終的實(shí)際價(jià)值，且直接關(guān)乎到拍賣市場(chǎng)的估值能力；因此，在每一輪FTR的初始分配前，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者應(yīng)就該類信息作透明、詳實(shí)的預(yù)告和披露，以解決信息不對(duì)稱問題和確保市場(chǎng)公平、高效。

b)盡快設(shè)計(jì)、開發(fā)適用于南方區(qū)域電力市場(chǎng)的SFT模型。該模型直接關(guān)乎到了FTR市場(chǎng)的收入充裕性和不平衡資金問題，是進(jìn)一步推進(jìn)市場(chǎng)建設(shè)的核心技術(shù)問題之一；同時(shí)，市場(chǎng)設(shè)計(jì)者還應(yīng)前瞻性地關(guān)注實(shí)時(shí)阻塞盈余為負(fù)的問題，與電網(wǎng)公司協(xié)作建立迭代更新SFT模型的機(jī)制，提高對(duì)非計(jì)劃停運(yùn)和環(huán)流的預(yù)估能力。

c)設(shè)計(jì)穩(wěn)妥的、分階段的過渡路線。為解決當(dāng)前迫切的有無問題，初期僅按較被認(rèn)可的指標(biāo)，為阻塞盈余的最終歸屬者免費(fèi)分派FTR，并開放其二級(jí)市場(chǎng)；待市場(chǎng)信息披露機(jī)制、FTR合約設(shè)計(jì)逐步完善，且積累了相當(dāng)?shù)腖MP數(shù)據(jù)后，再逐步引入拍賣市場(chǎng)，并輔之以較保守的SFT模型，以盡可能避免出現(xiàn)系統(tǒng)性低估FTR拍賣出清價(jià)格的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)和運(yùn)營FTR市場(chǎng)的確是一項(xiàng)比較有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，但國外約20年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)仍然為市場(chǎng)設(shè)計(jì)者提供了諸多經(jīng)驗(yàn)與啟示，使得業(yè)界充分利用“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”以較好地重構(gòu)南方區(qū)域電力中長期市場(chǎng)。在后續(xù)的研究中，亟需采取定量的方法，對(duì)適用于該區(qū)域市場(chǎng)的FTR合約設(shè)計(jì)和SFT測(cè)試模型進(jìn)行更深入的研究。