摘要：市场是最有效的资源配置方式。建立高效电力市场是当前电力改革的重要内容。与此同时，节能减排已成为全球热点。如何在电力市场体系中考虑能效因素，提高社会能效的整体水平，将是未来电力市场研究的重点。提出了一种基于能效的电力市场交易机制，将用户能效作为调整用户基本电量的重要参数，有助于提高社会整体能效水平。同时，建立了考虑发电侧和用户侧策略的电力市场交易模型。基于MATLAB软件平台，编写了仿真程序，对不同情况下的电力市场交易进行仿真。仿真结果表明，平均结算定价方法适用于供需关系变化较大的市场环境，而统一结算方法更适用于供需关系相对稳定的市场环境。
关键词：能效；增量电力市场
引言
本文提出了一种基于能效的电力市场交易机制，将企业能效作为基础电量调整的重要影响因素纳入电力市场交易机制，建立了同时考虑用户和发电商策略的电力市场交易模型，并分别对是否考虑能效和采取不同定价机制情形下的电力市场交易情况进行了仿真.
1电力市场交易机制
1.1电力市场的基本设置
在成熟的电力市场环境下，大部分的电量交易是期货交易或者基于双边合同的交易。我国长期实施计划电价，完全市场机制会让供电公司损失大量的利润，从而大大阻碍电力市场制度的推广和实施。因此，云南省实施了一种增量电力市场机制，即用户基础电量按照计划电价购买，相较于上一年度增加的用电量可参与增量电力市场竞价。其中，基础电量与双边合同具有一定的相似性，它们均是对绝大部分电量的事先安排，不同之处在于前者是行政指令规定的上网电价和市场份额分配，后者的交易结果则是由供需双方通过双边合同拟定的。
1.2基础电量的定义
基础电量指用户当年非电力市场购电量的月度均值，可由式（1）计算得到
Qnext=（Qtotalthis-Qmarketthis）/12（1）
式中：Qtotalthis为用户本年度用电量总量；Qmarketthis为用户本年度电力市场购电总量；Qnext为用户下一年度每月的基础电量。
1.3电力市场撮合方式
参考当前云南省电力市场交易规则，对于基础电量以外的剩余月度电量，发电商和用电商作为电力市场参与主体分别自由报价，采用排队法进行撮合交易。对于增量电力市场中未成交的电量，可按照基础电量价格成交。
1.3.1集中撮合原则
（1）折算报价电力成本由发电成本、输电成本、线路损耗等组成，可将发电成本外的其他费用统称为其他成本。在不同的电力市场机制中，其他成本可由发电方单独承担、用电方单独承担或双方按比例分摊。本次研究采用用电商承担方式，且在市场交易前对发电商报价进行折算，从而更加直观地显示发电方售电收益和用电方的用电成本。折算方法如式（2）
式中：ps和pb分别为发电方和用电方单位电量报价；p′s和p′b分别为折算后单位电量报价；pother为其他成本，包含输电成本、线路损耗、政府基金等。
（2）排队法撮合
计算所有购电方和售电方报价折算后的价差，按照价差由大到小排序（价差小于零的不参与排序），优先撮合价差大的售电方和购电方，价差相同时，按照申报比例成交。下文所有提到的售电方和购电方报价均为折算后的价格。
1.3.2数学模型撮合交易的目标函数为社会福利最大化
式中：pb，i、ps，j分别为买方和卖方的申报价格；Qb，i、Qs，j分别为买方和卖方的申报交易量；Qbmax，i、Qsmax，j分别为各台机组的最大申报量。
1.4电力市场出清方式常见的电力市场出清，方法有售电方报价出清、购电方报价出清、统一价格出清和均值出清等方式。本文针对均值出清和统一出清2种结算方式进行研究。
1.4.1均值出清
均值出清指撮合成对的供需方分别按照双方报价均值出清的定价方式，这是一种多价格出清方式。如图1所示，供需双方按照图1中间的锯齿状曲线结算，撮合成对的供需双方每对均有自己的结算价格
图1 ACP示意图
1.4.2统一价格出清
统一出清价格是供需双方报价曲线交点对应的报价，即图2所示MCP点。采用统一出清价格，电力市场中所有撮合成对的供需双方均按照统一的价格出清，这是单一价格定价方式。
图2 UCP示意图
2能效的考虑
2.1能效基值的确定基于单耗（单位产量耗电量）表征能效基值。设某一行业企业i的产量为Ri，所处行业总产量为 ，该行业内各企业单位产量等效耗电量为Ci，该行业单位产量能效电量基值E的计算公式为
2.2基于能效的计划电量调整对于能效为Ei的企业来说，其调整后的基础电量可由式（6）求得
式中：Qnexti为用户的下一周期的原始基础电量；Qn̂exti为该用户调整后的基础电量；E为能效基值。采取此方法，高能效的用户可以在增量电力市场竞购更多水电，用电成本降低，从而引导用户提高能效以追求自身利益最大化。
2.3基于用能成本的产能调整
对于钢铁、电解铝等高耗能行业来说，能耗成本是其主要的成本来源，降低其用能成本，会激励其扩大生产，增加用电量。各企业可根据本期的经营情况、成本变动情况调整下一周期的生产计划，下一周期产量可由式（7）表征
式中：Ri、Rnexti分别为企业本期和下一周期的产量；Ci为该企业本期的用能成本。各企业需要建立自己的产能函数，综合考虑成本收益、市场行情等安排下一周期的生产计划。仿真程序设计.
4.1模块功能基于Matlab仿真平台，电力市场交易仿真程序共分为6个模块，包括企业成本效益评估模块，基础电量模块、增量电力市场模块、需求响应机制评价与修正模块、用户策略模块和发电商策略模块。其中，企业成本效益评估模块根据企业上一周期的用能成本调整其下一周期的产量；基础电量模块根据企业能效水平计算下一周期其基础电量；增量电力市场模块根据市场报价情况计算得到市场交易结果；需求响应机制评价与修正模块根据市场成交情况计算相应评价参数，并对市场机制进行适当调整；用户策略和发电商策略模块根据市场交易情况获取各市场参与者下一周期的报价。
4.2程序流程图基于能效的电力市场仿真程序计算步骤如下：
（1）基于月度市场成交数据和用户生产收益函数，计算用户下一月度用电量；
（2）基于用户能效，计算行业能效基值和各企业基础电量调整参数；
（3）用户和发电商进行报价决策，将下一轮申报价和申报量输入增量市场交易模块；
（4）在增量电力市场中进行交易，并将交易结果反馈给用户和发电商决策模块；
（5）基于步骤（4）得到的增量市场交易结果，对电力市场交易情况和市场交易机制进行评价，计算相应评价指标；
（6）基于步骤（5）得到的市场评价指标，对增量电力市场机制进行修正；（7）当循环次大于设定值时，循环结束；当循环次数小于设定值时，返回步骤（1）。电力市场仿真程序流程图如图3所示。
图3 电力市场仿真程序流程图
结语
用户能效分析的研究与应用，可以更好为用能企业提供更高效的优质节能服务，同时提高电力公司对企业用能单元的潜力挖掘能力，拓展电力公司的互动服务能力。因此本文基于海量用电信息采集数据和设备在线监测数据开展的用户能效分析，针对现有存在的问题，并且根据业务应用反馈再不断调优，指标数据进一步完善与标准化，支撑节能潜力评估的实际应用。
参考文献：
［1］沈瑜，夏清.中国电力市场模式的探讨［J］.电力系统自动化，2000，24（4）：6-9.
［2］王锡凡.分段竞价的电力市场［J］.中国电机工程学报，2001，21（12）：1-6.
论文作者:李莹1,曹辉2,田放3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/12
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