电力市场一般由多个不同时间级的子市场组成,如中长期市场、日前市场和实时市场。
一是中长期市场。中长期市场是进行远期合同、期货和期权等中长期合同交易的市场,时间跨度从几年到日前市场的前一天不等。由于中长期市场交易的标的物是合同而非实物,因此中长期市场也称为期货市场。中长期市场的合同签订一般采用买卖双方面对面直接交易或者借助于中介的双边交易形式。交易双方在中长期合同中规定未来某一时段按照约定的价格购买或者销售一定的电能。
世界各国电力市场都大量存在中长期合同,几乎超过80%的电力交易都是通过中长期合同进行。由于电力供需瞬时平衡的特点,中长期合同电量的执行必须与现化市场衔接,并分解为机组实时发电计划的组成部分。一般来说,年度合同电量按照一定的分解方法分解到各月,与该月度新增合同电量构成月度发电计划,月度发电计划按照一定方法分解到日,最后与日新增合同电量一起分解到各个时段,形成各个发电机组的发电计划。
二是日前市场。日前市场是根据发电商申报的下一交易日的电价和电量,市场运营机构基于竞价规则进行竞价,确定次日分时出清电价和各发电商次日分时发电计划。日前市场的合同签订可以采用双边交易或者集中交易方式。
采用双边交易方式时,参与者可以直接在电子化市场上进行竞投买入标和卖出标来买卖电能。所有参与者都能看到投标价格和数量,但是不知道投标人。当某个卖方提出一个新的卖出标后,交易中心系统软件会自动检查同时段是否有与之匹配的买入标,如果发现有大于卖出价格的买入标,交易便自动敲定;如果没有与之匹配的,这个卖出标就会一直处于未完成竞标的列表中,直接合适的买入标相匹配、投标被撤回或者所在时段市场已经关闭。同样,买入标进入市场时也会执行类似的过程。由于发电商与零售商常在交易实施前进行微调,所以在市场关闭前的几分钟或者几秒钟往往发生大量的交易。双边交易的价格都是参与者独立设定的,没有官方价格,交易合同细节也不公开。
采用集中交易方式时,由交易中心负责达成所有生产者和用户间的交易,也称电力库交易。在某个设定的交易时段,交易中心将发电商投标按照售电价的升序排列,形成市场的供给曲线,然后将用户的投标按照购电价的升序排列,形成市场的需求曲线。但是,在仅开放发电侧市场的情况下不存在用户投标,需求曲线按照负荷预报数值设定,是一条直线(反映需求是非常缺乏弹性的)。集中交易的匹配原则是社会效益最大化,即依照次序将出价最低的发电商匹配给出价最高的用户,直到没有用户的出价高于发电商的出价为止,此时得到需求曲线与供给曲线的交点,交点处的数量和价格是市场出清电量和出清电价。此时出清电价为市场的边际价格。不管发电商和用户的原始出价是多少,发电商和用户均按此结算。
三是实时市场。实时市场是系统运行人员通过调整发电和负荷运行水平消除不平衡量的市场。由于发电和负荷需要快速校正,实时市场一般采用集中交易,而非双边交易。
实时市场中,允许任何一个参与者通过竞价的方式调整自己的发电和负荷,但是无论是发电还是负荷,必须具备与系统运行人员之间的良好通信条件,以实现高速有效的信息交互,因此分散的中小用户不具备直接参与实时市场的条件。比如,未满载的发电机组可以投标增加产出,电价高于用户的可接受能力时,用户可以投标减少消费。
与普通商品一个很大的不同在于,实时市场中出售的电能往往是运行灵活但是边际成本差异较大的小机组,而不是那些发电边际成本平稳的大机组,因此当系统不平衡量需求变化时,决定实时电价的边际机组会很不相同,导致实时电价剧烈波动,甚至出现尖峰电价。
尖峰电价对于从实时市场上购电的售电公司来说是一种极大的风险,这会鼓励售电公司在日前或者期货市场更多的购买。同时,为了避免平衡资源数量不足,系统运行人员还可以购买平衡资源长期合同,约定期权费用和行权价格,以保护消费者。因此,市场规则的设计中应该尽可能考虑系统运行人员的激励机制,以鼓励他们尽可能利用多种平衡资源,以最小成本保持系统平衡。
日前市场与实时市场一般需要设置闭市时间,以便于留给系统运行人员平衡系统的时间。发电商和零售商一般希望闭市时间尽可能接近实时市场,避免在负荷预测不准或者临时停机时需要从市场上大量购买电量,从而减少风险。
四是发电权交易市场。发电权是指电厂通过合约电量、日前电量市场所获得的发电许可份额,或者是某个时段承担一定出力并获得相应发电效益的权利。发电权交易市场就是发电厂之间进行发电权交易的市场,主要包括两种方式:集中摄合方式和双边协商方式。集中摄合方式下,买卖双方向交易中心申报,交易中心按照“高低匹配”的原则集中摄合。双边协商方式下,发电厂之间直接沟通签订发电合同。
发电权交易市场设定的意义在于增加了发电资源的流通性,优化资源配置,增加市场竞争度。