宋 栋，高 效

（1.华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206；2.国网能源研究院，北京 102209）

电力辅助服务是保障电网安全运行的手段，新一轮电力体制改革将打破电网对辅助服务的统一调度，电力辅助服务逐步进入市场。但目前电力辅助服务市场交易机制尚未完善，将对电网安全稳定运行、电网企业辅助服务管理和成本疏导带来风险，因此，亟需对我国不同市场发展阶段下的电力辅助服务交易模式进行研究，以期促进电力市场健康发展，维护电网安全，防范电网企业经营风险。文献［1］-文献［4］对我国电力辅助服务市场进行了详细研究，包括辅助服务产品、市场交易模式、结算机制、定价机制等；文献［5］-文献［7］对国外电力辅助服务市场进行了分析，为我国电力辅助服务市场建设提供借鉴；文献［8］-文献［9］对我国跨省、跨区电力辅助服务市场化机制进行了设计研究；文献［10］-文献［11］构建了电力辅助服务市场和电能量市场联合优化模型；文献［12］构建综合评价模型对区域辅助服务市场进行评价。基于上述研究成果，本文构建了电力辅助服务市场交易模式综合评价体系，对电力备用辅助服务可行交易模式进行评价，从而得出不同市场发展阶段下所适用的交易模式。

1 电力辅助服务市场交易模式综合评价体系构建

1.1 电力辅助服务市场交易模式评价指标体系构建

构建综合评价指标体系首先应明确评价的总体目标，将总目标划分为若干个不同组成部分（即一级指标），并逐步细分（即形成二级指标、三级指标等），直到每一部分都可以用具体的统计指标来描述和实现。

在电力辅助服务市场发展的不同阶段，辅助服务市场交易模式可能发生变化。电网辅助服务运营状况受到技术、市场、社会、电网等多方面的影响，而每一方面又可通过多个指标来衡量。另外，根据不同辅助服务的特点，评价指标体系有所差异。因此电力辅助服务市场评价指标体系需考虑辅助服务产品在技术、市场、社会效益、电网效益等方面的影响因素。综上所述，电力辅助服务市场交易模式综合评价指标体系的构建如表1所示。

表1中，技术指标主要包括可实施性、便利性以及推广程度。其中，可实施性是指该种交易模式所涉及到的技术能够安全操作运行的程度；便利性是指该种交易模式所涉及到技术的操控方便程度；推广程度主要是指该项技术在市场上的应用情况，反映该项技术被市场接受的程度。

表1 电力辅助服务市场交易模式评价指标体系

市场指标主要包括市场参与度、市场交易电量以及交易价格波动率。其中，市场参与度是指市场参与者占总市场的比例；市场交易电量是指采用该模式进行交易的总电量；交易价格波动率用最高边际电价与最低边际电价的差与月平均电价的比值来表示，可以反映市场风险大小。

社会效益指标主要包括社会总剩余、买方满意度和卖方满意度。其中，社会总剩余是指生产者剩余和消费者剩余之和；买方满意度和卖方满意度分别是指买方满意人数和卖方满意人数占各方总人数的比重。

电网效益指标主要包括输电效益、调度成本以及供电可靠性。其中，输电效益是指电网进行输电所能获得的收益；调度成本是指电网调度中心进行辅助服务调度所产生的成本；供电可靠性是指总时长与停电时长的差值与总时长的比重。

1.2 电力辅助服务市场交易模式评价指标权重的确定

层次分析法适合多层次指标的结构，能确定层次结构中相邻元素间的相关程度；德尔菲法能使电力行业专家的意见不受相互的影响，如实地反映电力企业的实际情况和特点。因此结合层次分析法和德尔菲法确定一级指标的权重。具体步骤如下：

（1）运用两两配对比较构建判断矩阵

判断矩阵分级比例标度如表2所示。通过对A省进行实地调研，使用德尔菲法，评分组由该领域15位专家组成，根据专家打分结果构造的一级指标要素B1、B2、B3、B4的判断矩阵如表3所示。

（2）求矩阵A的特征向量

经过计算并进行归一化处理得到矩阵A的特征向量为

表2 判断矩阵1—9级标度值及含义

表3 一级指标判断矩阵

因此指标B1、B2、B3、B4的权重分别为0.400、0.275、0.185、0.140。

（3）权重的一致性检验［13］

计算最大主特征根λmax

判断矩阵的一致性指标CI

判断矩阵的平均随机一致性指标RI。查表可得RI=0.9

随机一致性比例CR

由于CR=0.001＜0.1，因此判断矩阵具有满意的一致性，即权重有效。所以技术指标、市场指标、社会效益指标、电网效益指标的权重分别为0.400、0.275、0.185、0.140。用同样的方法计算各项二级指标的权重，计算结果如下表4-表7所示。

经检验，以上各项二级指标权重系数均能通过一致性检验。

1.3 无量纲化及一致化处理

对原始数据进行无量纲化处理及一致化处理，对于越大越好的指标，采用公式（5）进行标准化

表4 B1层二级指标权重系数

表5 B2层二级指标权重系数

表6 B3层二级指标权重系数

表7 B4层二级指标权重系数

对于越小越好的指标，采用公式（6）进行标准化

式中：Ui为标准化后的数据；Xi为原始数据值；Xmax为数据最大值；Xmin为数据最小值。

在各指标和权重的基础上，计算综合评价值S

式中：S为综合评价值；Wi为第i个指标的权重；Si为第i个指标的值。

2 电力备用辅助服务可行的交易模式

电力备用辅助服务可行的交易模式主要包括集中购买辅助服务交易模式和分散购买辅助服务交易模式。集中购买辅助服务交易模式是指由调度中心根据辅助服务需求总量统一购买辅助服务，分散购买辅助服务是指辅助服务需求方根据自身的需求单独向辅助服务提供方购买辅助服务。

2.1 集中购买辅助服务市场交易模式

（1）模式1：集中竞价，统一出清

该模式是指市场运营机构提前发布电力备用辅助服务市场需求，并接受备用辅助服务供应商（包括发电厂和用户）的申报，市场申报截止后，电力调度、交易机构依据备用辅助服务供应商的报价数据，由低到高依次排序，并在满足备用辅助服务需求的基础上基于购买成本最小化的原则形成市场出清的统一边际价格。具体内容如图1所示。

图1 电力备用辅助服务集中竞价交易模式

（2）模式2：挂牌交易

该模式是指由调度机构根据电力备用辅助服务需求预测在交易中心挂牌，挂牌内容主要包括所需容量以及报价等信息，然后由满足需求的发电厂或可以提供备用辅助服务的用户进行摘牌，对于同时进行摘牌的发电厂和用户进行相应的性能指标考核比较，由性能指标较好的机组或可靠性较高的用户承担，经调度机构进行安全校核后方可成交，结算价格按照摘牌价进行结算。或者是调度机构首先公布备用辅助服务需求预测，然后由可以提供备用辅助服务的发电厂或用户在交易中心进行挂牌，再由调度机构进行价格由低到高排序并依此调用，经安全校核后方可成交，结算价格也按照摘牌价进行结算。具体内容如图2、图3所示。

图2 电力辅助服务购买方挂牌交易模式

2.2 分散购买电力辅助服务市场交易模式

（1）模式3：集中撮合，统一出清

该模式是指卖方和买方双向报价，交易中心对其进行撮合，并采用统一出清的结算方式，具体内容如图4所示。

•市场交易主体中的发电企业根据各自机组的发电出力情况、已签订的发电合同以及各自的报价策略，在交易进行前，向各省交易中心申报可提供的或是所需要的备用容量以及辅助服务报价。

图3 电力辅助服务提供方挂牌交易模式

图4 电力备用辅助服务集中撮合交易模式

•电力交易中心接收申报数据并校核。

•交易中心首先根据系统在下一个（或几个）调度时段开始前预估总的不平衡量，并将提供方按照机组报价由低到高排序，需求方按照报价由高到低排序依次撮合进行调度，直到满足不平衡量（如购买方价格低于提供方申报价格则不成交）。

•电力交易中心制定调节市场的交易计划，经调度中心安全校正无误后实施交易。对于调节市场每个交易时段，调节市场交易计划的调整都基于原有的调度计划。

•每个交易周期完成后，在调节市场交易平台发布每段报价信息、每笔成交信息（包括成交双方主体名称、成交电量、成交电价等内容）。

•结算价格按照买卖双方最后一对成交价格的平均值作为统一出清结算价格。

（2）模式4：挂牌交易

该模式是指发电厂根据自身的备用需求预测在交易中心挂牌，挂牌内容主要包括时间段、所需容量以及报价等信息，然后由满足需求的发电厂或可以提供备用辅助服务的用户进行摘牌，经调度机构进行安全校核后方可成交，结算价格按照摘牌价进行结算，具体内容如图5所示。

•市场交易主体中的发电企业根据各自机组的发电出力情况、已签订的发电合同，向交易中心申报备用辅助服务需求，包括时间段、备用容量以及辅助服务的报价等信息。

图5 电力备用辅助服务市场挂牌交易模式

•交易中心接收申报数据并校核。

•电力市场交易平台向发电厂及可提供备用辅助服务的用户发送辅助服务需求等相关信息。

•发电厂及用户根据自身的实际情况到交易平台自主进行摘牌。

•电力交易中心制定调节市场的交易计划，并经由调度机构安全校正无误后实施交易。

•每个交易周期完成后，在调节市场交易平台发布每段报价信息、每笔成交信息（包括成交双方主体名称、成交电量、成交电价等内容）。

（3）模式5：双边协商交易

该模式是指备用辅助服务需求方和供给方双方进行协商谈判，达成一致意见后将调度容量、调整时间以及合约价格上报调度机构，经调度机构安全校核后方可成交，然后按照合同完成交易。

3 初期阶段电力备用辅助服务交易模式选择

在市场初期阶段主要由发电厂提供备用辅助服务。

首先，根据各项指标设定的量化区间进行调查取数，通过问卷调查的方式向辅助服务提供方、需求方、电网企业以及相关专家等收集数据，进而对数据进行整理，设定其各个指标的属性值，如表8所示。对原始数据进行无量纲化处理及一致化处理，处理方式同上，经过数据标准化处理后的数据如表9所示。根据上述各公式以及各指标权重和各指标的值，可以算出以上5种备用辅助服务交易模式的综合评价值，如表10所示。

由表10可以看出，模式1在备用辅助服务可行交易模式的综合评价总得分最高，其次依次是模式2、模式5、模式4、模式3，因此，模式1，即通过集中竞价统一购买电力备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展初期阶段。

表8 电力备用辅助服务可行交易模式各指标属性值（初期阶段）

表9 处理后各指标属性值

表10 综合评价最后得分及排名（初期阶段）

4 过渡期阶段我国备用辅助服务交易模式选择

随着市场的不断发展以及技术的不断成熟，到了市场过渡期阶段，各指标的属性值如表11所示。对原始数据进行无量纲化处理以及一致化处理，并根据上述公式以及各指标权重和各指标的值，可以算出以上5种备用辅助服务交易模式的综合评价值如表12所示。由表12可以看出，模式3在备用辅助服务可行交易模式的综合评价总得分最高，其次依次是模式5、模式1、模式4、模式2，因此，模式3，即通过集中撮合分散购买备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展过渡期阶段。

表12 综合评价最后得分及排名（过渡阶段）

表11 电力备用辅助服务可行交易模式各指标属性值（过渡阶段）

表13 备用辅助服务可行交易模式各指标属性值（成熟阶段）

5 成熟期阶段我国备用辅助服务交易模式选择

随着辅助服务市场的深入发展以及各方面技术的不断成熟等因素的改变，到市场成熟期阶段，不仅电厂可以提供备用辅助服务，用户也可以提供备用辅助服务，各指标的属性值如表13所示。

对原始数据进行无量纲化处理及一致化处理，并根据上述各公式以及各指标权重和各指标的值，可以计算出以上由电厂和用户分别提供的5种备用辅助服务交易模式的综合评价值，如表14所示。

由表14可以看出，在辅助服务市场成熟期阶段，无论是发电厂提供辅助服务，还是用户提供辅助服务，模式5在备用辅助服务可行交易模式的综合评价总得分最高，其次依次是模式3、模式4、模式1、模式2，因此，模式5，即通过双边协商交易分散购买备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展成熟期阶段。

6 结论

本文构建了电力辅助服务市场交易模式综合评价体系，利用综合评价方法对电力备用辅助服务可行的各交易模式进行评价，结果显示，集中竞价统一购买电力备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展初期阶段；集中撮合分散购买电力备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展过渡期阶段；双边协商交易分散购买备用辅助服务的交易模式比较适合市场发展成熟期阶段。D

表14 综合评价最后得分及排名（成熟阶段）

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