考慮需求側電量電價彈性的電力市場交易結算機制研究

董 蕎

引言

電力市場改革使得售電側市場的開放程度逐漸加深，作為售電市場的主體，供電側在極大程度上決定著市場活力。在具體的電力市場交易過程中，需求側電量的實時波動情況是最主要的風險來源；其次，又由于市場電價自身具有一定的不確定性，也使得售電側的風險更高。針對此，科學合理地設計電力市場交易結算機制成了備受關注的研究熱點。其中，王睿琛等以新型電力系統為基礎，通過構建電力市場主體統一身份模型，實現電力市場交易結算機制的設計，在一定程度上降低了電力市場需求側合約電量執行的偏差率，但是穩定性存在進一步提升的空間[1]；薛遠天等考慮到電力市場交易運行體系的多元特征，將卓越績效理念應用到結算機制的構建中，在一定程度上提高了電力市場需求側合約電量執行的穩定性，但是整體水平有待提升[2]；許政等以水火互濟電源結構為基礎，設計了一種考慮市場交易偏差電量的交易結算機制，具有良好的應用效果，唯一的不足是對需求側合約電量執行情況偏差的控制精度相對較低[3]。

在上述基礎上，本文充分考慮了需求側電量電價彈性，設計了一種電力市場交易結算機制，并以實際的電力市場交易數據為基礎進行了對比測試，分析驗證了設計交易結算機制的可靠性。

一、電力市場交易結算機制設計

（一）需求側電量電價彈性分析

對電量電價彈性的本質進行分析，其主要是指在電價相對變動的前提下，電能需求量被動發生的相對變動程度[4]，即用電量變化幅度與價格變化幅度的比值[5]。結合經濟學原理，二者之間的關系可以表示為如圖1所示的曲線。

圖1 需求側電量電價曲線

在圖1中，q 表示需求側電量需求，p表示交易電價。要實現對曲線的具象化確定是較為困難的[6]，因此，在經濟學角度對其進行線性化處理[7]，并對電量電價彈性系數加以定義，其可以表示為

其中，E表示彈性矩陣，其可以表示為

按照上述所示的方式，實現對需求側電量電價彈性的分析，為后續電力市場交易結算機制的構建提供執行基礎，確保機制構建的科學性和合理性。

（二）交易結算機制構建

結合（一）部分對于需求側電量電價彈性的分析結果，本文在構建電力市場交易結算機制的過程中，以電力市場需求側合約電量的執行情況為核心目標，以信息偏差和能量偏差為核心，分別展開分析。信息偏差是市場主體出力曲線與實際計量負荷值參數之間差異程度超出了差異允許的最大范圍時，交易中心對偏差程度進行合理的糾偏處理。而能量偏差是實際計量與協議電量的偏差超出允許的最大范圍，開展的對應糾偏處理。按照上述的分析結果，本文設計交易結算機制下，對應的結算結果可以表示為

通過上述所示的方式，實現對電力市場交易結算機制的構建，保障電力市場交易的有序進行，為電能價值的最大化提供保障。

二、測試與分析

（一）測試環境設置

在對本文設計的電力市場交易結算機制實際應用效果進行分析階段，以某區域的實際電力運行數據為基礎開展了對比測試。其中，總購電量上限為1000.0kW·h，對應的用戶用電量最小值和最大值分別為170.0 kW·h和340.0 kW·h。參與電量交易的用戶規模為1200戶。對供給側的配置情況進行分析，其共包括六臺機組，其中，機組的最小綜合出力為120.0MW，在需求側與各機組簽訂的合同中，以單日為周期，最大用電量為199.0MW，最大用電量為44.0MW。在具體的交易過程中，為了避免由于供需之間差值過大導致的停機問題，以市場出清價格為基準為市場運營機構支付電力平衡開支，通過這樣的方式實現對異常交易數據造成損失的彌補，保障交易市場的秩序性。

在此基礎上，分別采用不同交易結算機制進行測試，具體分別為文獻[1]提出交易結算機制、文獻[2]提出的交易結算機制以及文獻[3]提出的交易結算機制，通過分析不同機制下的交易情況，對其應用效果進行客觀評價。

（二）測試結果與分析

在上述基礎上，分別統計了四種不同交易結算機制下，電力市場需求側合約電量的執行情況，本文以偏差率作為評價指標，對需求側個數的占比情況進行統計，得到的數據結果如表1所示。

表1 不同交易結算機制測試結果統計表/%

結合表1中的測試結果可以看出，在4種不同結算機制下，電力市場需求側合約電量執行情況的偏差率分布表現出了較為明顯的差異。在文獻[1]機制下，偏差率在6.0%以內的需求側個數占比為46.14%，具有相對較好的表現。其中，偏差率在2.0%以內的需求側個數占比為12.34%，也處于相對較高的水平，但是對偏差率在10.0%以上的需求側個數占比情況進行分析可以看出，其達到了9.36%，表明在該交易結算機制下，電力市場需求側合約電量的執行情況穩定性相對偏低。在文獻[2]機制下，偏差率在6.0%以內的需求側個數占比為46.19%，與文獻[1]機制下的測試結果基本一致，但是偏差率在2.0%以內的需求側個數占比僅為8.56%。不僅如此，結合偏差率在10.0%以上的需求側個數占比情況可以發現，其也存在電力市場需求側合約電量的執行情況穩定性較低的問題，并且與文獻[1]機制相比更加明顯，對應的占比達到了9.98%。在文獻[3]機制下，偏差率在6.0%以內的需求側個數占比達到了48.72%，明顯高于文獻[1]機制和文獻[2]機制下的測試結果，但是其偏差率在2.0%以內的需求側個數占比僅為9.45%，說明在該交易結算機制下電力市場需求側合約電量的執行情況偏差控制精度相對較低，分析偏差率在10.0%以上的需求側個數占比，其僅為7.31%，表明此時的需求側合約電量整體執行效果較為可靠。相比之下，在本文設計結算交易機制下，不僅偏差率在6.0%以內的需求側個數占比達到了58.49%，偏差率超出10.0%的需求側個數占比也僅為5.55%，與三個對照組的測試結果相比，其實現了對電力市場交易的合理控制，保障了交易的順利進行。

結束語

為了適應需求側對于電力資源的需求，對售電側市場的交易結算機制進行深入優化設計是十分必要的，在具體的交易機制設計過程中，充分考慮需求側電量的實際需求變化情況，以及電價的波動情況是保障交易順利進行的基礎。本文提出考慮需求側電量電價彈性的電力市場交易結算機制研究，在極大程度上降低了電力市場需求側合約電量執行的偏差程度，對于實際電力市場交易的順利進行具有重要的現實價值。通過本文對于電力市場交易結算機制的研究與設計，也希望能夠為電力市場的優化發展提供有價值的幫助，助力電力資源實現價值最大化。