[科普中国]-电力市场环境下发电公司报价策略

简介

众所周知，世界各国的电力工业正在掀起以打破垄断、引人竞争为标志的电力市场改革高潮。我国的电力改革也正在逐步深化。2002年初国务院颁发了《国务院关于印发电力体制改革方案的通知灰国发20025号)，拉开了新一轮电力改革的序幕。主要内容是重组电力工业、在发电环节引人竞争机制，在“十五”期间实行网厂分开、竞价上网，“初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价机制”。2002年12月29日，中国电力新组建(改组)的十一家公司在北京人民大会堂正式宜告挂牌，其中包括五大发电集团，标志着在国家层面发电公司正式同电网公司分开2。

发电公司在电力市场中作为一个独立的经济实体，需要“竞价上网”，与垄断模式下的不自主的计划发电有了很大不同，发电公司需要自己决定在电力市场中的报价策略，即发电公司在屯力市场中进行电力交易时，根据市场规则进行报价决策所采取的一整套策略，包括现货市场的报价策略、实时市场的报价策略、合同市场的报价策略和辅助服务市场的报价策略。现货市场中的报价策略包括上报的发电量和电价;实时平衡市场中的报价策略包括上报的可调整电量和电价;合同市场中的报价策略包括签订的合同量和合同电价;辅助服务市场中的报价策略包括的内容就更加广泛了，它包括在AGC、备用容量等市场中按照市场规则的报价。

发电公司在竞价中存在着很多风险，报价太高则发电量有可能不被选中或选中的发电量太少;报价太低，发电公司的利润相应地就会降低。所以，发电公司不能简单、盲目地进行报价，必须制定合理的、科学的报价策略:

总之，在竞价上网的环境下发电公司面临的最关键的问题就是如何确定最优的报价策略以获得最大的利润。尤其是我国的电力市场刚刚起步，新组建的发电公司对市场环境还不熟悉，急需完善的、科学的报价策略理论作为指导，同时需要一套高效的报价辅助决策工具，即发电公司报价辅助决策支持系统，以帮助决策人员和报价人员进行报价决策。

发电公司报价策略的理论介绍报价策略的经济学理论分析由经济学理论可知，在理想的、完全竞争的电力市场中，社会效益要得到最大化，发电公司的最优报价策略是将电力价格设定在发电机组的边际运行成本。但是，电力市场不是完全竞争的市场，而是更接近于寡头垄断市场，这是由电力工业的特殊性决定的。由于电力不能大量储存，且电力的生产与消费必须实时平衡，所以电力不能像其他商品一样进行毫无限制地自由买卖。有限数目的发电公司、大的投资规模(市场进人的壁垒)、输电约束(在一定程度或范围上限制了某些大用户选挥发电公司)和输电损耗(削弱了大用户远距离购电的积极性)等这些因素决定了在电力市场中，某些地区可能只有少数发电公司提供电力，这就形成了寡头垄断市场2。

在这样一个寡头垄断的电力市场中，发电公司可以不以边际运行成本作为投标策略，而利用电网结构、市场结构和规则的不完善‘例如输电阻塞)来进行报价以增加利润，这称为策略性的报价。发电公司可以通过策略性报价而非降低成本来成功地增加利润。

造发电公司报价策略的基本方法目前，构造发电公司的最优报价策略所用的方法大体可归为四大类:

一是基于成本分析的方法;

二是通过预测市场电价;

三是通过估计其他发电公司的投档行为;

四是基于博弈论的方法。

下面对这四种方法的原理分别进行简单介绍。

基于成本分析方法的基本思路是将发电公司的电能生产成本加上合理利润(由发电公司自己确定)作为上报电价。此方法对发电公司来说比较简单、容易掌握，缺点是没有将其他竞争对手的报价情况考虑进去，很难做到最大化自己的利润。不过，发电成本分析是发电公司进行报价的基础，发电公司需要计算出机组的发电成本，在报价时做到对成本“心中有数”。对发电成本进行准确分析和预测是这种方法的核心。因为在电力市场下存在各种不确定因素，如负荷需求、发电机组强迫停运和燃料价格等，所以发电成本分析在传统分析方法基础上还需考虑一些新的因素。

通过预测电价方法的基本原理是首先对电力市场中相应的电价或电价的概率分布进行预测，然后建立使发电公司利润最大化的优化模型，应用优化方法寻找到最优的报价策略。这种方法的难点在于如何准确地预测市场价格。因为电价预测需要对系统负荷需求、其他发电公司的投标行为、输电网络的拥塞状况、电力市场的运行状况等有全面的了解，需要有充分的历史数据。因为电力市场的参与者很少.随机性和投机性大，电价变化起伏性大，所以电价规律不易掌握。但是，作为发电公司报价人员和决策人员的参考，对市场电价进行预测是非常必要的。目前预测电价的方法有很多种，例如时间序列预测法、灰色系统预测法、回归分析、人工神经元网络预测法、组合预测法、小波分析法等1。

基于估计竞争对手报价行为的方法是根据其他发电公司的投标行为来构造自己的报价策略。目前大多数研究者都采用这种方法。这种方法的原理是首先用概率的方法或者模糊的方法来估计竞争对手的报价行为，在此基础上建立最优竞价模型，求解此优化问题得到最优报价策略。该方法的困难在于能否准确地估计竞争对手的报价行为。可采用统计方法或者预测方法(如神经网络)来估计。准确地估计竞争对手的报价行为需要掌握充分的竞争对手的历史报价数据、但是，由于电力市场的运行尚未成熟而且市场规则仍在调整中，竞争对手的历史报价数据一般不太充分，而几有时电力市场中的历史报价数据是保密的，只能通过估计竞争对手的成本再加上对竞争对手市场力的分析来估计其报价行为。

博弈论是专门研究2个或2个以上有冲突的个体在有相互作用的情况下如何进行各自优化决策的理论，可以应用到发电公司报价策略的研究中。基于博弈论方法的原理是首先根据电力交易构造一个博弈模型，供给函数模型(supply function model)，然后寻找这些模型的平衡点，这些平衡点就对应发电公司的最优报价策略。这种方法存在下述问题:一是在应用这些模型时作了很多简化假设，这样得到的平衡点对构造投标策略可能没有什么意义，二是理论上还不清楚电力市场是否存在这样一个平衡点。所以这种方法仍在研究之中。

发电公司形成最终报价策略的流程上面介绍了构造报价策略的几种基本方法，这些方法是形成发电公司报价策略的核心部分2。

在电力市场中，首先需要收集各类数据，包括从交易中心获得的调度计划以及结算电价等、从各种渠道获得的竞争对手的成本和报价信息、从发电厂获得的实时生产运行数据等。然后为构造报价策略做一些准备工作:如成本计算、电价须测、竞争对手报价行为估计、负荷预测等等基于这些准备步骤获得的结果，发电公司可以选择使用构造报价策略的方法(基于成本分析的方法、基于电价预测的方法、基于估计竞争对手报价的方法及基于博弈论的方法)来获得发电公司的报价策略。选择哪种构造报价策略的方法需要视电力市场的具体情况来定例如如果电价的历史数据充足、电价的变化规律容易掌握，可以比较准确地预测到电价，则可以重点应用基于预测电价的报价策略;如果竞争对手的成本和报价信息较易估计，则重点应用基于竞争对手报价行为的方法通常情况下，发电公司难以选择哪种方法比较合适，则需要对各种方法形成的多种报价策略进行风险评估和经济评估，选出满足发电公司需要的报价策略:例如以风险和利润指标为评估标准对产生的报价策略进行排序，喜好风险的发电公司可以选择风险大、利润高的报价策略，厌恶风险的发电公司可以选择风险小、利润小的报价策略:最后，对基于科学方法构造出来的报价策略，报价人员或决策人员还需要根据自己的经验和电力市场的突发状况进行人工调整。这样就最终形成了适合电力市场实际情况、满足发电公司需求的最优的报价策略。

发电公司报价辅助决策支持系统的设计方案发电公司报价辅助决策系统是一套发电公司在电力市场中进行有效报价的应用软件系统，可以帮助发电公司的报价人员和决策人员快速作出正确的报价决策。系统的主要功能有:

(1)为发电公司提供多种报价策略，并进行分析比较提出推荐方案;

(2)为发电公司提供实时的发电成本计算和成本预测;

(3)提供各交易市场中电价预测和价格走势分析;

(4)对电力市场进行风险分析，为发电公司提供风险规避策略;

(5)形成最优发电计划。

系统的总结构整个软件系统可以分为五大部分:基本信息数据管理系统、交易管理系统、财务结算系统、最优发电计划管理系统和报价决策系统2。

基本信息数据管理系统负责管理电力市场中的各种数据，如从交易中心获得的各种电力结算和调度数据、从发电厂获得的实时运行数据等等，同时传送给其他子系统应用。交易管理系统负责发电公司与交易中心之间的相互联系，如按照市场规则向交易中心进行报价、从交易中心获取实时的调度计划等。财务管理系统负责发电公司与交易中心之间的财务结算。报价决策系统是整个软件系统的核心部分，它负责形成最优的报价策略。下文将对此系统作详细的介绍。最优发电于一划管理系统负责形成最优的实时发电计划，其中包括机组检修、机组组合计划等，以指导发电厂的生产运行〕发电计划的制定需要以报价决策系统中形成的机组组合方案以及从交易中心获得的调度计划为基础。

报价决策系统的结构与功能介绍 图3是应用软件的核心部分，即报价决策系统的功能结构图。报价决策系统由四个部分组成，即现货市场报价子系统、实时市场报价子系统、合同市场报价子系统和辅助服务市场报价子系统。这四个部分的报价策略是相互协调的，根据各个市场的利润分析和风险分析，合理分配各市场的投标电量。每一个子系统又分为以下几个模块:成本计算及成本预测、电价预测、负荷预测、竞争对手报价行为预测、风险分析与风险规避、经济评估、人工调整、报价策略。

成本分析是发电公司进行报价的基础，成本实时计算与预测模块的功能包括:发电成本的实时计算，即利用机组的实时数据、生产数据、财务数据、计划数据等计算出机组在线单位成本;发电成本预测，即根据近几天/月/年的机组状况和天气状况等，预测未来几天/月/年的成本水平和变化趋势。如果能提前预测到准确的电价就可以使电力公司在电力市场的交易中获得更大的利益。电价预测模块的功能包括:对市场电价走势进行分析，预测出未来时段/日/月/年的电价曲线;预测电价的实时调整，即随时输人实际电价，对电价进行滚动预测、自适应调整。

竞争对手报价行为预测模块的功能有:通过分析竞争对手的各种信息，估计竞争对手的发电成本;分析估计竟争对手的风险偏好，对竟争对手的风险偏好进行定位(风险喜好、风险中立、风险厌恶);预测竞争对手在下一个时段/天/月的报价曲线;随时输入竞争对手实际的报价参数，对预测报价曲线进行调整。

风险分析与风险规避模块的功能包括:风险分析，对各交易子市场的电价风险、财务风险、政策风险、燃料供应风险等其他各种电力市场中的风险进行分析，并进行量化;针对以上风险制定风险规避策略。经济评估模块的功能包括:经济分析，即提供任一报价策略的利润与风险预测，便于报价人员查阅和决策;对实际报价策略的各项经济指标进行评估，与期望得到的经济指标相比较，从而调整报价策略;对发电公司历史的和目前的报价策略进行盈亏分析，给出各时段的盈亏曲线;对本公司和其他发电公司的报价策略在电量、报价、利润等方面进行综合对比评估，并提供各种指标的对比图形。

发电公司在不同类型的电力市场中报价策略发电公司在合同市场中的报价策略合同交易可以分为中长期合同(远期合同)、短期合同、期货和期权交易等。我国浙江省模拟电力市场中采用的差价合同也属于中长期的金融合同。发电公司可以通过签订合同来规避风险，所面临的问题是合同电量和合同电价如何确定才能使风险最小、利润最大，这也就是发电公司在合同市场的报价策略问题。合同交易可以通过竞价产生，也可以双边签订。例如在英国的NETA电力市场新模式中，远期合同主要是以面对面(Over the_ Counter简称OTC)方式签订，短期合同交易则可以在任意一个电力交易中心PX中进行。因为现货市场中电价的不断波动使得一些市场参与者包括发电公司面临着巨大的财政风险，所以作为一种有效的风险管理工具，合同交易市场在电力市场中的作用逐步受到广泛重视，相应地发电公司在合同市场中的报价策略也就越来越重要2。

发电公司在辅助服务市场中的报价策略辅助服务包括AGC、旋转备用、非旋转备用、替代备用、无功及电压支持、系统恢复及黑启动(即调峰、调频、调压、黑启动)。辅助服务市场是为了电网的安全稳定运行而设计的。在加利福尼亚和西班牙的电力市场中，己建立了辅助服务市场并己运行了一段时间。发电公司在辅助服务市场中的参与也非常重要，有时可以通过策略性的投标来获得高额利润。例如在加利福尼亚的辅助服务市场中价格曾一度剧烈波动，大大超出现货市场的价格，有些发电公司因此获得了高额利润。对发电公司而言，如何构造在辅助服务市场的投标策略以

及与现货市场、实时市场相协调仍是有待解决的一个重要问题。

发电公司在各交易市场中报价策略的协调在实际运行的电力市场中，发电公司需要统筹考虑现货市场(即日前交易市场)、实时市场(短期平衡市场)、合同市场和辅助服务市场中的报价策略问题。如何分配在各市场中的发电容量以及在各个市场中如何报价以使得发电公司的利润最大化且风险最小化是发电公司需要解决的重要问题。有些文献讨论了发电公司在现货市场和合同市场的协调报价，以及现货市场与辅助服务市场的协调报价。因为每个交易市场的风险程度不同，如合同市场的风险要明显低于现货市场，所以发电公司要根据自己的风险偏好分配参与各交易市场的发电容量和确定报价。这个问题可以用投资学中的组合理论来研究。

发电公司在输电权市场中的报价策略另外，需要指出的是，很多电力市场己采用或考虑采用输电权交易市场，如美国PJM电力市场中的确定输电权(Fixed Transmission Rignt(FTR) )，纽约电力市场中的输电阻塞权(Transmission Congestion Right(TCR) )，以及加州电力市场中的固定输电权(Firm Transmission Rights(FTRs)等。对于经常发生阻塞的电力系统，受影响的发电公司也应该考虑参与输电权市场的交易与报价。某公司拥有某条线路的输电权是指该公司拥有使用该条线路相应的输电容量的权利或者取得与其相关的经济效益的权利。输电权是输电网所有权的一种替代形式，可以用来解决网络阻塞问题。输电权可分为金融性输电权和物理性输电权两大类。金融性输电权是为市场交易者规避价格波动风险的金融工具，网络阻塞时其所有者获得经济补偿，从而获得输电价格的长期稳定性。而物理性输电权则实际地定义和分配了使用输电容量的权利，不管市场中网络的拥挤程度如何，都能保证给定区域中某特定机组所生产电能的绝对输送通道。所以发电公司可以利用输电权规避网络阻塞所引起的无法充分交易的风险，也可以获取阻塞收入。

不同竞价规则下的发电公司报价策略在电力交易市场中交易方式可分为两种，一种是竞价上网，一种是双边交易。现货市场一般采用竞价上网的交易方式，而合同市场则一般采用双边交易方式。因为各国的具体情况不同，其电力市场中这两种交易形式所占份额也不尽相同。在英国原来的电力市场模式中电力交易主要是通过NGC的Pool以竞价的形式进行的;而英国新的NETA模式则以双边合同为主，其双边交易量占总交易量的97%^-98%。由于电能不能大量储存，因而在国内外目前运行的电力市场中无一例外地包括现货或平衡市场。我国的电力市场刚刚开始建立，竞价上网与双边交易的份额还没有完全确定，但是现行的“老厂老价，新厂新价”以及差异很大的发电公司还贷状况使得完全以竞价上网进行电力交易还有一定困难。不过，随着我国电力改革的深入，竞价上网所占的份额将逐渐增加以增强竞争程度。根据不同交易形式在电力市场中所占的比重的不同，发电公司在制定报价策略时要有所偏重2。