电力市场环境下的分布式电源交易模式研究
王贤立 王招娣 门三义
摘要：本文基于未来售電侧市场完全放开的条件下，设计了分布式电源的交易模式及交易方式，在此基础上设计了一种分布式电源自由交易系统的物理架构。该系统基于能源互联网技术，由分布式电源群、分布式电源管理平台以及分布式电源交易平台组成，分析了不同平台承担的功能及分布式电源自由交易的机制，为分布式电源自由交易的相关方、国家电力体制改革相关方提供了可供参考的依据。
关键词：分布式电源；电力市场；交易模式；能源管理
0 引言
随着电力体制的深人改革，势必会促进分布式电源的进一步发展[1]，使得分布式电源将会成为配电网中的重要组成部分，而越来越多的电力用户也会将分布式电源作为一种可选的供电方式。目前国内针对售电侧市场化后分布式电源的交易模式的研究较少，且多侧重于交易主体、价格机制及监管机制对分布式电源交易模式的影响，缺少对具体交易模式的分析研究。文献[2]构建了一种由代理运营商统一管理下的分布式发电上网交易模式，并从合约市场、日前市场、实时市场等三个方面分析了分布式发电竞价上网的市场交易机制；文献[3]通过分析微网系统运行的相关经济问题，提出了几种电力市场环境下的微网可选的运营模式，剖析了不同运营模式下微网系统内外部经济主体的利益格局；文献[4]通过征收服务费用的方式反映出配电网对微电网之间交易的影响，利用非合作博弈论，在给定的交易规则下建立了多微电网交易模型并进行仿真，得出了微电网之间发生交易的条件及影响因素。本文基于前人研究的基础上，基于能源互联网技术，设计了一种由分布式电源信息平台、分布式电源管理平台及分布式电源智能交易平台构成的分布式电源自由交易系统，为分布式电源交易相关方、国家电力体制改革相关方提供了可供参考的依据。
1 分布式电源交易中相关方的利益分配问题
分布式电源交易中，主要牵涉到电力用户、分布式电站运营商、配电网企业、电力交易中心等主体，欲实现这些主体的利益合理分配，使得每一方主体都能得到最大利益，需要分析不同主体在分布式电源交易中所处的地位及收益来源[5]。
1.1 电力用户
电力用户作为电网终端的消费者，在分布式电源加人配电网后，电力用户多了一种购电选择，电力用户既可以购买集中式电能（如火电、核电、水电），也可以购买分布式电能，两种电能电价的高低决定了电力用户会购买哪种电能，两种电能的竞争使得电力用户始终可以获得较大的利益。此外，如果电力用户自身还建设了分布式电站或者配备了储能装置等微网设备，利用电价低时大批购进电能，电价高时向电网出售电能，则电力用户作为消费者的同时又成为分布式电站运营商，使得自身利益进一步增加。
1.2 分布式电站运营商
分布式电站运营商作为电能的生产者，依靠出售分布式电能来获得利益。为获得更多的利益，分布式电站运营商需要尽可能地降低生产成本和交易成本。生产成本主要包括分布式电站的建设费用及运维费用；交易成本主要包括使用配电网提供的电能输送通道缴纳的服务费、电力交易中心的服务费及因天气原因使得太阳能发电、风电等分布式电源无法达到预售电能而缴纳的违约费等。此外，为提高收益，当其他分布式电站运营商提供的电能价格低于自身生产电能的成本时，分布式电站运营商也可以作为电力用户购买其他分布式电站运营商出售的电能[2]。
1.3 配电网企业
配电网络投资较大，建设及运维成本高，因此分布式电站运营商应该选择配电网企业的输配电线路进行电能的输送，按照输送容量来缴纳服务费。由于集中式电源与分布式电源都通过配电企业的输配电网络进行电能的输送，且集中式电源生产的电能质量较高、容量较为稳定，而分布式电源受天气影响较大，配电网企业会倾向于优先向集中式电源提供输电线路，为了促进分布式电源的健康发展，分布式电源运营商缴纳的服务费应该包含正常输送电能的通道费用、配电线路的运维费用及未达到合约容量而缴纳的违约费用。
1.4 电力交易中心
电力交易中心负责运行和维护分布式电源智能交易系统，发布各分布式电源运营商未来一段时间内的预售电能信息，处理电力用户的购电信息，完成分布式电源运营商与电力用户之间的交易，并将电能收益按照协议分配给分布式电源运营商和配电网企业及自身的服务费。
2 分布式电源交易模式设计
目前电力市场的交易模式主要有电力库和双边交易两种基本模式及由这两种基本模式衍生出的混合模式和多边交易模式[1]。基于未来售电完全市场化及分布式电源普及化的前提，本文设计一种电力用户、分布式电源运营商、配电网企业及电力交易中心共同参与的多边交易模式。该模式下电力调度与电力交易完全分开，配电网企业负责电力调度与容量分配，电力交易中心负责电力的交易及交易过程中产生的纠纷处理。
在多边交易模式下，分布式电源运营商根据未来一段时间的天气条件预估出发电量，将发电量及电价上报配电网企业及电力交易中心，由配电网企业分配未来一天的输送容量，电力交易中心采用合约市场竞价机制，以双边协商和竟价机制两种方式进行电力交易。在双边协商交易方式下，分布式电源运营商与电力用户经协商谈判确定一段时间内的交易电量及交易电价；在竞价拍卖交易方式下，分布式电源运营商仅将未来一段时间的发电量及最低电价上报给电力交易中心，由电力中心发布信息，电力用户进行竟拍[2]。在合约确定后，电力交易中心应当明确交易相关方各自的责任和权利，由违约一方赔偿对另一方造成的损失。
3 分布式电源交易系统物理架构
基于已有研究并结合我国电力体制改革的特点，提出了一种由电力交易中心和配电网企业协同管理的多边交易模式下的分布式电源智能交易系统，图1为该交易系统的物理架构设计。该系统交易过程如下：首先，各分布式电源运营商将发电信息（电价、电量、时间段等）上报至电网能源管理平台和电力交易中心，配电网企业接收信息后给分布式电源运营商分配输电容量；其次，电力交易中心通过智能交易平台将发电信息发布给各电力用户，电力用户与运营商签订合约，电力用户进行预付款；第三，由电能交易中心对电力用户与运营商双方发生的实际电能交易量进行差额处理，若未完成合约规定的电量，对责任方进行处罚并补偿受损方；最后，电能交易完成后，电力交易中心进行收益分配。由于分布式电源运营商既可以作为电能生产方出售电能，又可以作为电力用户购买电能，所以在分布式电源与配电网之间的电能既可以正向流动（对外出售电能），也可以反向流动（对外购买电能），与此相对应，各分布式电源账户与第三方支付平台之间的资金流动也是双向的。
该交易系统中两大平台的作用如下：
（1）分布式电源管理平台。配电网企业利用该平台来完成对各分布式电源运营商的容量分配及调度管理，当分布式电源电能质量不满足并网要求、上网电价过高或者分布式电源出现故障影响到配电网的安全运行时，配电网企业将该分布式电源切除；电力交易中心通过该平台核算交易双方是否完成了约定的交易额，若未完成则对责任方作出处罚并补偿受损方。
（2）分布式电源交易平台。电力交易中心通过该平台发布各分布式电源运营商一段时间内的发电信息，电力用户自由选择运营商进行合约交易；该平台上的资金流通既可以由电力交易中心进行，也可以委托第三方支付平台进行，为保证交易的公平、公正，建议引人第三方支付平台，电力交易中心仅负责资金管理。例如，运营商A需要预存一部分风险资金，该部分资金用于因己方原因违约赔付给用户、配电网企业的违约金，用户甲与运营商A签订了合约交易，则用户甲将预购电能的费用轉人第三方支付平台，待实际交易完成后，由电力交易中心确认实际交易电量，将实际费用进行收益分配。
4 结语
分布式发电技术的发展及国家相关政策的大力支持，使得未来大规模发展分布式电源成为可能，电力体制不断深人的改革使得未来分布式电源的自由交易间题亟待解决。本文基于售电侧完全市场化的条件下，借助能源互联网技术，设计了一种分布式电源的交易模式及交易方式，搭建了一个分布式电源运营商与电力用户可以自由交易的系统的物理架构，该系统为保证交易的公平、公正，引人了第三方支付平台，具有一定的操作性和理论意义，为分布式电源自由交易的相关方、国家电力体制改革相关方提供了可供参考的依据。
参考文献：
[1]白杨，谢乐，夏清等.中国推进售电侧市场化的制度设计与建议[J].电力系统及其自动化2015， 39（14）： 1-7.
[2]曾鸣，程俊，钱霞等.分布式发电竞价上网市场交易机制研究[J].华东电力，2012，40（1）：1-4.
[3]鹿伟，刘超，李娜，徐晓琳，曾鸣.电力市场环境下微网的可选运营模式及其成本效益研究[J].水电能源科学，2013， 5：179-182.
[4]赵敏，沈沉，刘锋，黄秀琼.基于博弃论的多微电网系统交易模式研究[J].中国电机工程学报，2015，35（4）：848-857
[5]琚艳芳.分布式电源交易风险评价及保障机制研究[D].北京：华北电力大学，2015.
[6]张炳达，郭凯.电力市场环境下的微网能量管理[J].南方电网技术，2014，8（5）：84-87.
