西北區域電力外送市場運營綜合績效分析

楊凱,楊小力

（1.西安交通大學電氣工程學院，陜西西安710049;2.西北電網有限公司，陜西西安710048）

西北區域電力外送市場運營綜合績效分析

楊凱1,楊小力2

（1.西安交通大學電氣工程學院，陜西西安710049;2.西北電網有限公司，陜西西安710048）

隨著經濟的快速發展，我國對電能的需求也與日俱增。然而我國資源的分布極不均衡，煤炭、水能、風能和太陽能等發電資源集中在西部和北部地區，而電力消費主要集中在華東、華中和華南等經濟發達的沿海地區。這些客觀條件決定了我國的能源只有通過大型互聯電網進行遠距離輸電，才能滿足我國經濟增長對電力能源的需求。因此，加大西北能源地區的電力外送市場建設，可以將資源優勢轉化為經濟優勢，有助于我國區域經濟協調發展。西北區域在2007年開始電力市場化嘗試，在交易機制上實施部分電量市場化交易模式，在市場化運營初期主要以跨省交易為主，跨區交易主要以靈寶背靠背直流輸電站與華中電網相連向華中區域送電，西北外送電力市場采取“電量庫”運營機制，組織西北電網內部不同省（區）、不同類型電源、不同成本電價、不同負荷特性的電能，統一打捆后外送。通過近幾年的外送電力市場運營，西北區域外送電力市場不但滿足了外送電量的需求，同時也為自身的電力市場建設奠定了基礎。

本文主要從近幾年西北電力市場的運營狀況，對西北區域電力外送市場的運營進行綜合評價，通過選取評價指標，建立績效評價模型，力求客觀、定量地反映西北外送電力市場運營績效的變化趨勢。

1 評價指標與模型

1.1 評價指標的選擇

電力外送市場的運營績效最終表現為區域的社會福利增加、環境保護得以提高、電力資源合理配置等多個目標的組合。因此，對電力外送市場的運營績效的評價是一個綜合評價，評價的指標體系需要合理設置[1-3]，需要能夠綜合反映出多個目標。本文借鑒美國PMJ市場運營評價指標體系、歐洲電力市場運行評價指標系統，國內學者對電力市場的評價指標體系[4-6]，并結合西北區域電力市場的實際運行情況[7]，設計評價指標體系。西北電力市場運營績效的指標主要分為三級指標，具體見表1。

1.2 評價模型

本文對西北外送電力市場運營績效評價時，選取主成分分析模型進行績效評價。具體步驟為[8]：在進行電力運營績效綜合評價時，涉及p個指標構成的p維隨機向量為X=（x1，…，x2，…，xp）。對X作正交變換，令Y=U′x，其中，U′為正交陣，Y的各分量不相關，使得Y的各分量在整個經濟過程中的作用容易解釋，從而有可能從Y的主分量中選擇主要成分，剔除對經濟過程影響微弱的部分，通過對Y的主分量的重點分析，達到對原始變量進行經濟分析的目的。

表1 西北電力外送運營績效評價指標體系Tab.1 The assessment index system

設有m個樣本，各樣本測得n個變量，于是有樣本矩陣

式中，xij為第j個樣本第i項變量。

主成分分析法實質是通過坐標軸的旋轉變換，找出p個（p＜n）主成分。因此，為了使樣本降維后所引起的平方誤差最小，而找出坐標軸的最佳旋轉。由線性代數原理可知，協方差陣C存在一個正交方陣V=（vij）n×n，且矩陣V中的元素由協方差陣C的特征值λ1≥λ2≥…≥λn≥0的特征向量組成。即求出λ1≥λ2≥…≥λn≥0以及對應的特征向量，就可以得到矩陣V。這樣就可以找出由變量Z=（x1，x2，…，xn）線性組成的新變量Y=（y1，y2，…，yn），即

顯然，下列關系成立，即

必須指出，y1，y2，…，yn是按方差由大到小排列的，而特征值λi也是由大到小排列的。特征值λi就是變量yi的方差。因此，從n個分量中找出前面p個主分量，其方差占全部方差的比例α＞85%時，方可以選擇前面p個分量作為主分量。α的計算式為

式中，p為主分量數；n為指標數；λi為特征值。

1.3 模型計算方法與步驟

1）列出原始數據矩陣。設有n個樣本，每個樣本有k個參數，則有樣本指標矩陣X=（xij）n×k于是樣本矩陣為

2）數據標準化處理。因為評價中確定的各個指標都有不同的量綱，不同的數量級，為了排除不同的量綱和不同的數量級對評價結果的影響，需要對各參數的原始數據進行標準化處理，以消除其量綱、數量級上的差異，使其具有可比性。指標數值的標準化處理方法常用中心變換、規格化變換、標準化變換、對數變換等。本文采用最常用的標準化變換，即

3）計算樣本相關矩陣。經過標準化變化后的樣本數據相關系數矩陣為

按式（4）計算各分量的方差的比例和累積比例，即貢獻率和總貢獻率。當累積貢獻率為85%以上時，就選擇前面P個分量作為主分量。

6）計算綜合評價值，對樣本進行排名。對于所評價的樣本而言，可求的M個主成分中第i主成分的線性加權值，即

然后，對m個主成分進行加權求和，即得所計算樣本的綜合評價值，權重為對應主成分方差貢獻率，即

2 西北電力市場績效的實證計算

2.1 樣本數據的選取和處理

評價樣本的選擇和指標數據采用2005—2009年西北區域電力行業運行數據。數據來源：《電力工業年鑒》（2009）、《中國能源統計年鑒》（2007、2009）、西北電網公司交易中心、西北電監會市場處。

2.2 主成分的確定

利用SPSS13.0軟件，對標準化后的數據計算得出相關系數矩陣特征根及方差貢獻率，經過檢驗，相關系數矩陣相關系數絕對值均大于0.3。因此，基礎指標之間有很強的相關性，比較適合做主成分分析。通過SPSS軟件計算出特征值、特征貢獻率和累積貢獻率如表2所示。

前6個因子的累計方差貢獻率已達到86.505%，大于85%，基本保留指標的信息，可選前6個因子作為主成分。但第6個因子的特征根小于1，說明該主成分的解釋力度還不如單獨引入一個原變量的平均解釋力度大。綜合考慮，選用前5個因子為主成分。同時也得到了成分矩陣及因子載荷矩陣,具體如表3所示。

取前5個主成分變量來代替原來21個變量作為評價的綜合指標5個主成分與標準化變量的關系為

表2 特征值及貢獻率Tab.2 The eigenvalue and contribution rate

表3 因子載荷矩陣Tab.3 The component matrix

4）計算綜合評價分值，對樣本進行排名

代入標準化變換后的數據，便可得到績效綜合評價值及排序，如表4所示。

從表4可以看出，西北區域電力外送市場運營績效最好的是2009年，然后是2007年、2008年、2005年和2006年，上述結果說明了，西北區域開展電力市場化運營后，績效是逐步增加的，尤其在績效計算結果上，2007、2008和2009年的績效要遠遠大于2005年和2006年，這也是和現實情況相吻合，因為在2007年西北區域開始了跨區外送市場競價交易。但是在2007年至2009年這3a中，績效的變化幅度不大，這也說明了西北區域跨省、跨區外送市場的規模與績效變動有明顯的關系。

表4 綜合評價值及排序Tab.4 The comprehensive evaluation and sorting

3 結語

從績效評價結果來看，西北區域電力市場在2007年實施電力外送市場化嘗試后，績效提升明顯要高于2007年以前。績效提升的主要原因是在區域市場上實現了外送電量競價機制，評價結果基本與實際運行情況吻合。西北區域電力外送市場采取外送電量競價機制后，出現了明顯的變化，綜合績效值發生了明顯的增加，但是由于受市場規模的限制，隨后的運營績效增速放緩。因此，若要進一步提高西北電力外送市場的運營績效，則需加大外送電量的市場化規模。

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The Performance Analysis of Power Trans-Regional Trade in Northwest Grid

YANG Kai1，YANG Xiao-li2
（1.School of Electrical Engineering,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,Shaanxi Province,China;2.Northwest China Grid Company Limited,Xi’an 710048,Shaanxi Province,China）

The“power pool”mechanism is used as a marketoriented trading pattern in the cross-regional power trade for thenorthwestpowergrid.Toevaluateobjectivelyandquantitatively the performance and trend of the operation of sending power from the northwest grid,the main component analysis method is adopted in the comprehensive performance evaluation.Through analysis on empirical cases,it is found that after years of constant development and improvement,the overall performance of the northwest grid has been increasing gradually.The power sending from the region not only helps to meet the power demand in other regions,and also lays a sound foundation for the market-oriented trans-regional power transmission in the future.

northwest region;power market;performance

西北區域在電力外送市場運營中，采用“電量庫”交易機制，實施部分外送電量市場化交易模式。為客觀、定量地反映西北外送電力市場運營績效的發展和變化趨勢，采用主成分分析方法對西北區域電力外送市場的運營進行綜合績效評價，并通過實證檢驗發現，通過近幾年的不斷發展和完善，西北區域開展電力市場化運營后，績效是逐步增加的，西北外送電量在不斷滿足跨區電量需求的同時，也為自身的電力外送市場發展奠定了良好的基礎。

西北區域；電力市場；運營績效

1674-3814（2011）12-0044-06

TM 73;F 407.16

A

2011-11-06。

楊凱（1989—），男，碩士，研究方向為電力系統及其自動化。

（編輯 董小兵）