電力市場自律監管指標體系構建及其綜合評價

趙巖，劉繼春，楊威，林波，劉俊勇

（1.上海市電力公司電力交易中心，上海 200122；2.四川大學電氣信息學院，成都 610065）

電力市場自律監管指標體系構建及其綜合評價

趙巖1，劉繼春2，楊威2，林波2，劉俊勇2

（1.上海市電力公司電力交易中心，上海 200122；2.四川大學電氣信息學院，成都 610065）

構建電力市場自律監管指標體系能幫助交易參與方事先自主地進行自律管理，約束和調整自身市場交易行為，滿足監管部門對于交易規范性的要求。在分析現有電力市場集中監管特點基礎上，提出面向市場參與者的自律監管指標體系，確定每個指標的評價標準，并利用改進的TOPSIS方法進行綜合評價。算例根據電力市場運營的實際數據計算各指標值，進而實施綜合評價，得到影響自律監管效果的關鍵信息集，為改進交易行為提供決策依據。

集中監管；自律監管；指標體系；評價標準；改進逼近理想解排序法；綜合評價

當前，為防范電力公司進行各種不規范的交易行為，監管部門要求電力公司定期上報電力“三公”調度交易和廠、網電費結算情況報告[1]。這種集中監管的模式具有顯著的計劃性和事后性，缺乏對交易參與方實施預警的功能。

為此，應當要求交易參與方事先自主地進行自律管理，約束和調整自身的市場交易行為，以滿足監管部門對于交易規范性的要求，這有利于實現電力市場運營的穩定和高效。而自律監管體制的構建需要開發適應自律監管要求和我國電力市場現階段特點的指標體系，它兼具評判、監督、預警和導向等多項功能，及時發現市場運營中的缺陷，提高交易參與者的自律性，為電網實現自動化、智能化的電力交易機制奠定理論和技術基礎。

文獻[2，3]對于構建電力市場指標體系的研究主要用于對整個市場經濟性的評估，而文獻[4～6]分別針對供電企業競爭力、電網公司經營風險及可靠性進行評價，但都沒有提出建立電力市場自律監管指標體系。

本文針對市場參與者，構建了包括市場基礎結構穩定性、調度公平性、交易合規性、電費結算風險和自律績效評估等的電力市場自律監管指標體系，確定各個指標的評價標準，依據改進逼近理想解排序法TOPSIS（technique for order preference by similarity to an ideal solution）的綜合評估方法，采用實際電力市場運營數據的算例仿真，得到影響自律監管綜合效果的關鍵信息集，為電力公司日后市場運營和交易的改進提供決策依據。

1 自律監管指標體系及其評價標準

1.1 指標體系

依據監管部門對于電力交易規范性的要求和電力市場運營現狀，提出的自律監管體系應該涵蓋包括市場基礎結構穩定性、調度公平性、交易合規性、電費結算風險和自律績效評估等5大類主體指標在內的交易各個方面，其中，市場基礎結構穩定性類指標主要用來衡量市場實施自律監管的基礎；調度公平性、交易合規性、電費結算風險類指標是市場實施自律監管的具體內容；自律績效評估類指標則表明市場實施自律監管的效果。該5大類主體指標能全方位地構建電力交易自律監管的關鍵信息集。

市場基礎結構穩定性類指標包括：Top-m份額[7]、赫芬達爾-赫希曼指數HHI[7]（Herfindahl-Hirschman Index）交易電量占上網電量比、關鍵供應者指標[8]、剩余容量百分比[9，10]、最大市場成員依賴率[11]、分區域機組容量和負荷增長匹配度、區域機組容量與負荷增長匹配度一致性。

調度公平性類指標包括：合同簽訂與備案率、并網調度協議簽訂與備案率、常規燃煤機組年度基數合同完成率一致性、機組平均負荷率一致性、外送電按容量分配公平性、外送電按節能分配公平性、外送電按減排分配公平性、外送電按價格分配公平性、基數上網電量占比、合同基數上網電量在發電公司發電量中的占比、無合同交易電量占比、完成率偏差超±3%解釋比例、峰谷電量分配公平性和同類型機組利用小時公平性。

交易合規性類指標包括：信息公開度、物理對沖危險指數[12]、發電權交易[13]全額轉化率、外送電交易輸電費用小于電監會規定的設定值、外送電與電廠采購電量比例、凈交易量占總交易量比例和交易電量放大倍數。

電費結算風險類指標包括：并網運行考核資金[14]全額返回率、新機調試差額資金[14]全額返回率、電費結算公平性、現金結算率公平性和峰谷平均電價[15]偏離批復電價指標。

自律績效評估類指標包括：輸電電價占總電價比重、跨區跨省交易率、節能調度節能量、發電權交易替代節能量、可再生能源發電量比例增長率和跨區交易獲利指標。

上述各大類主體指標又分別包括若干二級指標。二級指標的定義參見相關參考文獻，其中部分指標概念十分明確，在此不需說明，而現有文獻較少描述的物理對沖危險指數和涉及“一致性”的相關指標作如下說明。

（1）物理對沖危險指數的計算式為

式中，Bi，j、Si，j分別為同一時段區域i向區域j買入和賣出的電能量，MW·h。

（2）涉及“一致性”指標的計算式為

式中，X1，X2，…，Xn和Xˉ分別為n個指標的值和均值，根據需要，這些指標可以選為多個區域機組容量與負荷增長匹配度、多臺常規燃煤機組年度基數合同完成率、多個機組平均負荷率等。

1.2 評價標準

根據指標的定義與實際電力市場運營的數據，制定各個指標的評價標準（理想值與優良區間的指標值范圍兩部分）如表1所示，其中指標編號Ii，j的下標i表示5大類主體指標，即i=1，2，…，5；下標j表示每個主體指標包括的二級指標。當i分別為1、2、3、4、5時，j分別取1～8、1～14、1～7、1～5、1～6，由此得到5大類所有指標的表示方法。

2 基于改進TOPSIS的綜合評價法

一般TOPSIS方法[16]在求解規范決策矩陣時比較復雜，不易得到正、負理想解，而且權重事先確定，帶有一定的主觀成分，具有隨意性。本文采用基于熵權的指標權重確定方法，利用灰色關聯度得到計算方案與正、負理想的方案之間的相對貼近度，實現方案的排列優選，其步驟如下。

表1 各個指標的評價標準Tab.1 Evaluation criterions for every index

步驟1建立指標矩陣。假設對m個樣本方案進行評價，包含n個評價指標，相對應的各指標值為Iij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），其指標矩陣為

步驟2指標矩陣規范化。構建的指標體系是一個多指標多層次的綜合評價體系。由于各評價指標的性質不同，一些指標的單位和量級存在較大差別，相應的指標值也會有較大差異，為便于比較，對指標矩陣進行規范化處理，得到新的無量綱指標矩陣為

步驟3確定各指標權重。采用熵權法確定各指標的權重，第j項指標的熵值為

步驟4計算加權標準化矩陣。將規范化后的指標矩陣與相應的指標權重相乘，求得加權標準化矩陣Y為

步驟5確定正理想解和負理想解。分別確定每個指標集的最大值與最小值，并以正向指標的最大值和負向指標的最小值構成正理想解，以正向指標的最小值和負向指標最大值構成負理想解，即

式中：j+表示正向指標（值越大越優）；j-表示負向指標（指標值越小越優）。

步驟6計算灰色關聯度。

（1）以加權標準化矩陣為基礎，計算第i個方案與正理想方案關于第j個指標的灰色關聯系數。

式中：Δyi（j）=|y0+（j）-yi（j）|；ρ∈[0，1]為分辨系數，一般取0.5。則各方案與正理想方案的灰色關聯系數矩陣為

第i個方案與正理想方案的灰色關聯度為

（2）計算第i個方案與負理想方案關于第j個指標的灰色關聯系數。

式中，Δyi（j）=|y0-（j）-yi（j）|。則各方案與負理想方案的灰色關聯系數矩陣為

第i個方案與負理想方案的灰色關聯度為

步驟7備選方案的灰色關聯相對貼近度?；疑P聯相對貼近度δi反映備選方案與正理想方案或負理想方案在態勢變化上的接近程度，即

步驟8評價備選方案的優劣順序。根據步驟7的計算結果，按δi的大小對方案進行排序，δi越大，表示備選方案越貼近正理想方案，方案越優；反之，δi越小，表示備選方案越貼近負理想方案，方案越劣。

3 算例仿真

3.1 指標計算

根據上海市電力市場交易中心運營的近3年實際數據，如購售電、輸電合同簽訂情況、網廠合同支付情況、直調發電廠上網電量、直調電廠調度執行情況、峰谷分時電量、發電權交易、跨地區電能交易、新建機組首次并網到轉入商業運營時間和電價、機組煤耗等信息，按照各指標定義計算得到的各指標值如表2所示。

3.2 綜合評價

利用基于熵權的改進TOPSIS法對2009—2011年3年的數據進行綜合評價，數值為布爾量。按電網實際情況而定的指標采用專家打分法判定其是否優良，得出的計算結果為

表2 區域電力市場各指標計算值Tab.2 Valuesofevery index for a certain powermarket

（1）市場基礎結構穩定性類指標，3年相對貼近度分別為

（2）調度公平性類指標，3年相對貼近度為

（3）交易合規性風險類指標，3年相對貼近度分別為

（4）電費結算風險類指標，3年相對貼近度為

（5）自律績效評估類指標，3年相對貼近度為

3.3 結果分析

（1）市場基礎結構穩定性類指標，3年數據中，只有交易電量占上網電量比一項指標差別較大，且2010年最高，2011年次高，2009年最低。此外，2010年的剩余容量百分比、最大市場成員依賴率等指標均好，能得出2010年綜合評價最優的結果。

（2）調度公平性類指標，3年數據中，2009年在常規燃煤機組年度基數合同完成一致性、機組平均負荷率一致性、外送電按節能分配公平性、外送電按減排分配公平性、峰谷電量分配公平性等指標均優，除去3年數據均相同的指標，2009年指標屬優的比例最大。

（3）交易合規性風險類指標，僅發電權交易全額轉化率和外送電與電廠采購電量比例這兩個指標數值變化較大。2009年發電權交易轉化率為106%，遠優于2010年的85%和2011年的79%。

（4）電費結算風險類指標，3年的計算數據相同，故風險度相等。

（5）市場績效評估類指標，2011年節能調度節能量、發電權交易替代節能量、跨區交易獲利等指標優于2010年，2010年又優于2009年。

4 結論

（1）提出包括市場基礎結構穩定性、調度公平性、交易合規性、電費結算風險和自律績效評估等分類的電力市場自律監管指標體系，能從基礎、內容、效果多角度全面構建自律監管關鍵信息。

（2）確定了各個指標的評價標準，并利用基于熵權的改進TOPSIS法進行綜合評價，從中得到影響自律監管效果的關鍵因素，為后續改進提供理論與技術依據。

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Construction of Self-discip line and Supervision Index System for Electricity M arketand ItsCom prehensive Evaluation

ZHAOYan1，LIU Ji-chun2，YANGWei2，LINBo2，LIU Jun-yong2
（1.Power Exchange Center，ShanghaiMunicipal Electric PowerCompany，Shanghai 200122，China；2.Schoolof Electrical Engineeringand Information，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

The construction of self-discipline and supervision index system for powermarket can help electric power company conduct self-disciplinemanagement autonomously and beforehand，restrict and adjust its trade behaviors，thusmeeting regulator's demands for transaction normative.Based on the analysisofexisting centralized regulatory features，the paper puts forward the index system of self-discipline and supervision for powermarket transaction to all the market participants and determines the evaluation criterias for each indicator.Then the improved TOPSISmethod is used tomake a comprehensive evaluation.The key factors and afterward trade behavior improvementmeasures can be attained aftermaking the evaluation by calculating each index value and comprehensive evaluation by use ofelectricity marketactualdatawhich is illustrated in the case study.

centralized supervisory；self-discipline and supervision；index system；evaluation criteria；improved technique fororderpreference by similarity to an idealsolutionmethod；comprehensive evaluation

TM732

A

1003-8930（2013）05-0026-05

趙巖（1962—），女，碩士，高級工程師，研究方向為電力市場運營和電力系統運行方式。Email：zhaoyan@sh.sgcc.com.cn

2012-08-16；

2012-10-31

上海市電力公司2011年科技項目（515001103Z）；教育部留學歸國人員科研啟動基金項目（教[2011]1139號）；國家自然科學基金項目（50977059）

劉繼春（1975—），男，博士，副教授，研究方向為電力系統分析及其經濟運行、電力市場。Email：jichunliu75@163.com

楊威（1990—），男，博士研究生，研究方向為電力系統經濟運行與電力市場。Email：852095150@qq.com