引入电能质量保险机制的日前电能量市场打分出清决策

　　摘要：针对当前日前电能量市场以价格为单一出清依据的现状，提出一种基于熵权法的日前电能量市场打分出清决策方法。首先，介绍参与出清的主体及各主体职能及交互关系，并阐述该方法的基本原理。其次，构建打分出清法模型，包括上网侧电能质量保险模型以及各主体出清收益模型。再次，构建打分出清决策指标体系，包括发电商上网电价、发电能源类别、上网电能质量等级、申报电量偏差率、发电稳定性、燃煤费用及环境污染治理成本 项指标的定义及具体计算。然后，基于熵权法计算各项出清决策指标权重，并应用模糊理论计算得到各发电商各出清时段的得分。市场运营机构根据各时段得分情况，公布出清及惩罚结果。最后，算例结果表明了所提方法的有效性与实用性。

　　关键词：日前电能量市场;熵权法;打分出清决策方法;电能质量保险机制

　　0 引言

　　2015 年我国开始又一轮的电力市场改革[1]，2017年 月底国家发改委、国家能源局发布通知[2]，以广东等 个地区作为第一批电力现货市场改革试点，各试点选择相应的市场模式、出清模型、价格机制等[3]，于 2019 年 月底前全部投入现货市场模拟试运行[4]。2019 年，我国提出要建立促进可再生能源消纳的现货交易机制[5]。“十四五”规划指出要加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度，推动双碳政策的落实[6 7]。但各地区电力供需水平、市场改革程度等不同，各试点电力现货市场中出清决策机制各不相同，存在分歧。文献[8]提出一种综合能源系统三主体交互迭代联合竞价出清策略。文献[9]利用条件风险价值对微网现货市场面临的价格波动风险进行了量化分析。文献[10]研究了市场出清机制下综合能源服务商出清决策和用户响应双层优化竞价策略。

　　文献[11]通过可再生能源配额制的电力交易体系激励市场成员主动消纳可再生能源。文献[12 14]将可再生能源的保障性消纳纳入电力市场出清机制设计之中。文献[15]建立了基于低碳激励型出清的清洁能源跨省区交易双层优化模型。文献[16]考虑用电需求偏差设计了日前市场调度优化模型。现有的市场出清机制中，虽有文献考虑了保障新能源消纳的出清机制、低碳激励型的出清机制等，但发电商上网电价在市场出清中依旧占据绝对主导作用，导致出清决策结果过于片面。目前尚未有一种综合考量发电商各项指标的出清策略。随着管住中间，放开两头市场格局发展，电能质量问题日渐凸显[17]。文献[18 19]提出电能需按质定价，并提出了一种配电网电能质量差异化市场服务定价方法。文献 20考虑售电公司与用户间的博弈，提出一种基于Stackelberg 博弈的电能质量定价方法;文献[21]为用户所提不同电能质量需求定制差别服务。

　　文献 22 采用基本电价叠加电能质量保险费的价格形成机制，提出一种基于质量保险的多质量等级电能定价方法。文献[23]提出一种考虑有限理性用户选择行为的电价套餐设计方法。文献[24]为鼓励优质分布式电源入网，提出了基于电能质量的上网电价模型。文献[25]建立发电侧发电奖惩规则，提出一种计及电能质量的电力市场多主体博弈模型。以上文献关注了电能质量问题，但多是按质定价，其市场手段有限。综上，本文构建日前电能量市场出清决策指标体系，提出一种基于熵权法的日前电能量市场打分出清决策方法(以下简称“打分出清法”)。此外，构建上网侧电能质量保险模型，并将其引入日前电能量市场出清。通过算例来验证本文所提打分出清法的有效性与实用性。

　　1 打分出清法基本原理

　　1.1 出清主体本文探讨的日前电能量市场出清主体为风电场、光伏发电站及火电厂等不同性质的发电商及市场运营机构。市场运营机构是日前电能量交易市场的出清决策中心，包括电力交易机构和电力调度机构。负责发布日前电能量市场各时段的负荷需求量，并根据调度计算配发各发电商的供电配额;收取各发电商的上网电能质量保险费用并结算相应的电能质量达标返还金;出清完成后公布和监督惩罚执行等。各发电商根据市场运营机构配发的供电配额内部优化申报电量及电价，上交电能质量保险费用。各发电商互为竞争关系。

　　1.2 出清原理首先，构建运行日某时段的打分出清决策模型，包括上网侧电能质量保险模型以及风电场、光伏电站、火电厂和市场运营机构的出清收益模型。上网侧电能质量保险模型分为电能质量保险费用及电能质量达标返还金两部分，各出清主体的出清收益包括售电收入、发电成本、电能质量保险费用及电能质量达标返还金。其次，构建打分出清决策指标体系，包括上网电价、发电能源类别、上网电能质量等级、申报电量偏差率、发电稳定性、燃煤费用及环境污染治理成本。然后，基于熵权法对发电商各项出清决策指标进行权重计算，并应用模糊理论计算各发电商各出清时段的得分。最后，市场运营机构根据各时段得分情况，决策出清结果并公布。

　　2 打分出清模型

　　2.1 构建上网侧电能质量保险模型

　　首先对发电商的电能质量进行评估分级，分为A 、A 、A 、A 、A 共 个等级，分别对应表示电能质量优质、良好、中等、一般、及格。A 级为发电商上网电能所需满足的基本电能质量等级。当发电商参与日前电能量市场出清交易时，市场运营机构默认参与交易的发电机组所发电能的电能质量都能达到最高 A 级，故各发电商需要按照最高电能质量等级 A 向市场运营机构上交对应的电能质量保险费用，意味着参与出清的各发电商在申报信息阶段承诺其上网电能质量等级全部为 A 级;当实际执行日前市场交易时，市场运营机构根据发电商实际产电的电能质量，按照一定规则返还相应的电能质量保险费用。

　　A 级为电网所期望的最优质电能质量等级，对于实际达到 A 级的电能，市场运营机构将返还发电商所上交的全部电能质量保险费用，即电能质量达标返还金相当于发电商因为生产优质电能而获得的盈利;而对于生产电能质量等级为 A 级的发电商，将不返还其上交的电能质量保险费用，即其在交割日所获得的电能质量达标返还金为 元，相当于其因为生产低质量的电能所付出的额外发电成本。同时为加大鼓励发电商生产更加优质的电能，本文在设计各级电能质量保险返还金加权值时，考虑级别越高，加权值的权重越高的原则，设计了不同电能质量等级的差异化保险加权值，使其呈现斜率变大的非线性状态。以此来促进各发电商生产电能质量更优质的电能。

　　2.2 构建出清主体出清收益模型打分出清法构建的各市场主体的收益模型为日前电能量市场的某运行日 时段的收益模型。本文暂时仅考虑可再生分布式电源发电商中的风电场商及光伏电站，以及传统的火电商，日后研究可据此进行扩展。

　　3 构建打分出清决策指标体系构建打分出清决策指标体系，包括发电商的上网电价、发电能源类别、上网电能质量等级、申报电量偏差率、发电稳定性、发电燃煤费用及发电造成的环境污染治理成本，具体定义如下。

　　3.1 发电商上网电价发电商的上网电价由发电商依据自身出清收益模型自主制定[8]。发电商在自主定价时除了考虑自身收益外，还必须兼顾每个出清时段与其他发电商上网电价的竞价关系[26 27]。若报价太低，则有损自身收益;报价太高，则不一定能中标。故而，制定合理的上网电价至关重要。

　　4 打分出清决策方法本文采用熵权法对参与出清的各发电商的出清决策指标进行权重计算，并根据各项指标的权重对各发电商进行综合打分，据此决策出某时段各发电商的出清优先顺序。

　　5 算例分析现以某省电网某典型自然日为例，实施本文所提的日前电能量市场打分出清决策方法。在该自然日，参与出清的发电商类型及数量为3 个风电场商(W1、W2、W3)、 个光伏发电站(P1、P2)及 个传统火电厂(F1、F2、F3、F4)。

　　6结论

　　本文设计了上网侧电能质量保险机制，并将其引入日前电能量市场。同时，本文构建了包括发电商上网电价、发电能源性质、上网电能质量等级、申报电量偏差率、发电稳定性、燃煤费用及环境污染治理成本的 项指标的打分出清决策指标体系，并设计了基于熵权法的打分出清决策方法。结合算例，得出以下结论：

　　1)电能质量保险机制对发电商上网电能质量的提升具有显著约束作用，同时可增收市场运营机构的盈利，该部分盈利置于不平衡资金池用作调节市场，可增大社会福利。2)打分出清决策法不以电价为单一出清依据，是一种综合评估发电商的出清决策方法，可以激励发电商生产优质电能，提高发电预测精度，压缩成本降低上网电价，减少燃煤发电优先新能源发电等，有利于双碳目标的实现以及未来建设更加综合全面的电力市场。3)保险电价系数 和保险加权系数 X 可根据市场情况灵活选取，具有一定的灵活性。可保障发电商基本收益且激励发电商生产更优质电能。出清惩罚机制的合理设置，有利于保障机制的良性运作。4)本文研究内容仅局限于日前电能量市场，尚不全面。进一步工作将着力于研究打分出清决策法在中长期电能量市场及实时电能量市场中的应用。

　　参考文献

　　[1] 中共中央，国务院.关于进一步深化电力体制改革的若干意见 中发[2015]9 号)[ .

　　[2] 国家发展改革委办公厅，国家能源局综合司.关于开展电力现货市场建设试点工作的通知[EB/OL].(2017 09 05)[2018 01 16].

　　[3] 陈启鑫，房曦晨，郭鸿业，等.电力现货市场建设进展与关键问题[J].电力系统自动化，2021，45(6)： 15.CHEN Qixin，FANG Xichen，GUO Hongye，et al.Progress and keyissues for construction of electricity spot market[J].Automation ofElectric Power Systems，2021，45 ： 15(in Chinese .

　　[4] 宋永华，包铭磊，丁一，等.新电改下我国电力现货市场建设关键要点综述及相关建议[J].中国电机工程学报，2020，40(10)：3172 3187.ON Yonghua， AO Minglei， ING Yi，et al.Review of Chineseelectricity spot market key issues and its suggestions under the newround of Chinese power system reform[J]. roceedings of the CSEE，2020，40(10)：3172 3187(in Chinese .

　　[5] 樊宇琦，丁涛，孙瑜歌，等.国内外促进可再生能源消纳的电力现货市场发展综述与思考[J].中国电机工程学报，2021，41(5)：1729 175 .

　　作者：刘娜 1，武占军 2，郭灵杰 2，张博 1，武相亨 2，刘健康 1