電力的特殊物理屬性主要有三方面:一是以光速傳輸,且目前大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)不成熟、不經(jīng)濟(jì),即發(fā)輸配用電瞬時(shí)完成,電力系統(tǒng)運(yùn)行必須保證實(shí)時(shí)平衡,即電力的供應(yīng)量和需求量實(shí)時(shí)平衡;二是電能在共用輸配電網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的路徑由物理定律決定,而不是通過(guò)購(gòu)售電合同來(lái)人為確定,因此,任何一個(gè)電力市場(chǎng)必須要有一個(gè)統(tǒng)一的交易管理平臺(tái),負(fù)責(zé)電力交易的電網(wǎng)安全校核和阻塞管理。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度是按照以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的:每年初由政府電力管理部門(mén)制定年度發(fā)用電(量)計(jì)劃和年分月發(fā)用電(量)計(jì)劃;然后逐月由電力調(diào)度中心滾動(dòng)修改月度發(fā)電(量)計(jì)劃,并初步形成月分日發(fā)電(量)計(jì)劃;到生產(chǎn)運(yùn)行日的前一天,電力調(diào)度中心需要根據(jù)次日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線、電源和電網(wǎng)運(yùn)行和檢修狀況、電網(wǎng)和電源的運(yùn)行約束等,制定次日各發(fā)電機(jī)組的開(kāi)停機(jī)計(jì)劃(也稱為機(jī)組組合或開(kāi)機(jī)組合)和出力曲線、調(diào)頻和備用以及無(wú)功電壓調(diào)整等輔助服務(wù)安排,即所謂的日發(fā)電計(jì)劃和輔助服務(wù)計(jì)劃,電力供應(yīng)緊張時(shí),還要對(duì)用戶側(cè)制定有序供電計(jì)劃;最后在生產(chǎn)運(yùn)行日內(nèi),調(diào)度中心的調(diào)度員還要根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡和安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要,對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行再調(diào)度,調(diào)整一些機(jī)組在部分時(shí)段的出力,甚至啟停機(jī)。發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)(AGC)也會(huì)根據(jù)系統(tǒng)頻率的偏差自動(dòng)調(diào)整調(diào)頻機(jī)組的出力,以保障系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)平衡。
由此可見(jiàn),傳統(tǒng)的電力調(diào)度中心就是這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的“總指揮部”,隨時(shí)發(fā)出不同的調(diào)度指令來(lái)保證系統(tǒng)平衡。因此,電力系統(tǒng)作為人類歷史上最大的一臺(tái)“機(jī)器”,它的“運(yùn)行”和“操作”是有特定的技術(shù)規(guī)則,要求這個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)主體都必須遵守。電力市場(chǎng)化改革必將會(huì)改變調(diào)度機(jī)構(gòu)的運(yùn)作方式,將傳統(tǒng)電力調(diào)度中心的職責(zé)分為電力交易和電網(wǎng)安全調(diào)度兩部分,從而使電能的發(fā)、用數(shù)量和價(jià)格可以像普通商品一樣由購(gòu)售雙方協(xié)商決定,但正由于上述提到的電力商品的特殊物理屬性,無(wú)論雙邊合同期限長(zhǎng)短,都必須要求購(gòu)售雙方按約定曲線發(fā)、用電,保證發(fā)、用電功率的實(shí)時(shí)平衡。
需強(qiáng)調(diào)的是,由于確切的開(kāi)機(jī)組合通常是提前24小時(shí)才確定,電網(wǎng)安全約束及其他特殊機(jī)組出力的約束也才能同時(shí)確定,因而,不論購(gòu)售雙方在日以上的時(shí)間段達(dá)成了什么樣的合同(財(cái)務(wù)結(jié)算合同或?qū)嵨锝桓詈贤急仨氃谏a(chǎn)日前(日前市場(chǎng))通過(guò)競(jìng)價(jià),或由購(gòu)售雙方自行協(xié)商形成一條可以在次日?qǐng)?zhí)行的電力(功率)曲線,并告知電力系統(tǒng)的運(yùn)行者(電力交易中心、電力調(diào)度中心)。
同樣,電能在當(dāng)日的每個(gè)時(shí)間段都按照電力電量平衡的原則安排,由于影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的干擾因素始終存在,如氣溫的預(yù)報(bào)偏差對(duì)空調(diào)負(fù)荷影響、發(fā)用電設(shè)備意外停機(jī)、臨時(shí)檢修等,都出現(xiàn)在日前市場(chǎng)平衡的電力電量在生產(chǎn)運(yùn)行日內(nèi)失衡,市場(chǎng)環(huán)境下同樣要調(diào)整這些,即實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。不同負(fù)荷性質(zhì)的用戶即使在中長(zhǎng)期市場(chǎng)上拿到同樣的電價(jià),由于受到實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)對(duì)發(fā)電和用電平衡的要求,負(fù)荷不穩(wěn)定的用戶最終平均購(gòu)電價(jià)將高于同樣交易電量但負(fù)荷穩(wěn)定的用戶。
由于電力運(yùn)行的特性主要表現(xiàn)在電力的實(shí)時(shí)平衡、有功功率和頻率的耦合、無(wú)功功率和電壓的耦合。為保持電力實(shí)時(shí)平衡,市場(chǎng)主體中還需保留一部分旋轉(zhuǎn)備用或可中斷負(fù)荷;為保證頻率和電壓的穩(wěn)定,需預(yù)留調(diào)頻調(diào)壓資源;同時(shí)為避免電力系統(tǒng)完全“停機(jī)”的風(fēng)險(xiǎn),還要預(yù)留黑啟動(dòng)資源。這些都是市場(chǎng)主體需要承擔(dān)的輔助服務(wù)義務(wù),需要建立輔助服務(wù)市場(chǎng),由發(fā)用電雙方按照“誰(shuí)受益,誰(shuí)付費(fèi)”原則進(jìn)行輔助服務(wù)交易。
一旦出現(xiàn)輸電和發(fā)電能力的不足,將影響社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,當(dāng)發(fā)電容量充裕度低于一定水平時(shí),就需要建立一個(gè)容量市場(chǎng)。同時(shí),為規(guī)避受燃料、電力供需劇烈變化帶來(lái)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及確定大宗電量交易價(jià)格的問(wèn)題,還需建立中長(zhǎng)期電力交易市場(chǎng)乃至電力金融衍生品市場(chǎng)。計(jì)劃體制下,單個(gè)煤電機(jī)組基本都是按照年最大發(fā)電利用小時(shí)數(shù)5500小時(shí)設(shè)計(jì),調(diào)度機(jī)構(gòu)“閃轉(zhuǎn)騰挪”的空間也很大,由于電量的平均分配,且5500小時(shí)未充分發(fā)揮機(jī)組設(shè)計(jì)能力,因而單個(gè)節(jié)點(diǎn)一般不會(huì)受到約束,也不存在大量不能完成的合同。但是,在市場(chǎng)條件下,機(jī)組間獲得利用小時(shí)數(shù)差距會(huì)很大,潮流變化也相應(yīng)較大,加之我國(guó)近年來(lái)風(fēng)電、水電和供熱機(jī)組的裝機(jī)規(guī)模不斷增大,很多地方還存在電網(wǎng)阻塞問(wèn)題,中長(zhǎng)期合同再以實(shí)物交割合同形式簽訂,易造成無(wú)法執(zhí)行。應(yīng)通過(guò)財(cái)務(wù)差價(jià)合同或期貨等金融合同的方式,對(duì)大規(guī)模電量交易進(jìn)行“保價(jià)”,以維持市場(chǎng)價(jià)格的長(zhǎng)期穩(wěn)定,因此,中長(zhǎng)期交易標(biāo)的往往是只進(jìn)行財(cái)務(wù)結(jié)算的金融合同,而不是需要實(shí)物交割的電能,中長(zhǎng)期合同電量?jī)r(jià)格應(yīng)以現(xiàn)貨價(jià)格作為參照價(jià)格。這是我國(guó)電力工業(yè)史上沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的購(gòu)售電合同種類。
電力市場(chǎng)體系中這六個(gè)市場(chǎng)并不是電力市場(chǎng)模式獨(dú)有的,與現(xiàn)行的計(jì)劃管理手段相比,都發(fā)揮相同的作用,只是機(jī)制不同。(詳情見(jiàn)表)
三、當(dāng)前推進(jìn)電力市場(chǎng)建設(shè)存在的問(wèn)題