可中斷負(fù)荷期權(quán)合約及交易研究

王圣江，羅靈琳，孫華利

(1.云南電網(wǎng)公司，昆明 650011；2.昆明理工大學(xué)，昆明 650500)

可中斷負(fù)荷期權(quán)合約及交易研究

王圣江1，羅靈琳2，孫華利1

(1.云南電網(wǎng)公司，昆明 650011；2.昆明理工大學(xué)，昆明 650500)

提出了基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)，利用期權(quán)工具實(shí)現(xiàn)可中斷負(fù)荷交易。利用標(biāo)準(zhǔn)化合約實(shí)現(xiàn)可中斷負(fù)荷期權(quán)實(shí)時(shí)連續(xù)交易，擴(kuò)大了可中斷負(fù)荷期權(quán)的用戶(hù)參與范圍，能夠充分調(diào)動(dòng)用戶(hù)參與交易的積極性，為用戶(hù)提供了靈活的用電管理工具。可中斷負(fù)荷期權(quán)為電網(wǎng)公司提供了便捷的控制負(fù)荷工具，有利于提高負(fù)荷側(cè)管理水平和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

可中斷負(fù)荷；期權(quán)；合約；交易；

0 前言

可中斷負(fù)荷管理是通過(guò)電網(wǎng)公司與用戶(hù)簽訂合同，在電網(wǎng)調(diào)峰及電網(wǎng)運(yùn)行特殊情況時(shí)按照預(yù)先合同約定暫時(shí)中斷用戶(hù)全部或部分負(fù)荷。它是電力市場(chǎng)環(huán)境下需求側(cè)管理的重要組成部分，也是在市場(chǎng)環(huán)境下用市場(chǎng)工具控制負(fù)荷的有效管理措施。可中斷負(fù)荷管理對(duì)提高系統(tǒng)可靠性、削減高峰電價(jià)、減少系統(tǒng)發(fā)電備用成本等方面具有明顯效益。電力體制改革的頂層框架為積極利用電力市場(chǎng)工具，進(jìn)一步研究和實(shí)施可中斷負(fù)荷管理提供了較好的制度環(huán)境。

實(shí)施可中斷負(fù)荷管理，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行提供靈活、高效的負(fù)荷側(cè)控制工具。對(duì)用戶(hù)而言，可中斷負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償改變了目前的單一供電可靠性電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，供電可靠性要求較低用戶(hù)可通過(guò)積極參與可中斷負(fù)荷交易獲得額外收益。不同用戶(hù)根據(jù)對(duì)供電可靠性的不同要求，靈活參與可中斷負(fù)荷交易，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同供電可靠性用戶(hù)的市場(chǎng)化分級(jí)定價(jià)。

1 國(guó)內(nèi)外研究及實(shí)踐情況

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)可中斷負(fù)荷管理進(jìn)行了大量研究[1-3]，從可中斷負(fù)荷的成本效益、定價(jià)方法、交易機(jī)制、合約設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全、阻塞管理等多角度進(jìn)行了研究。其中，文獻(xiàn) [4]對(duì)可中斷負(fù)荷定價(jià)及合同機(jī)制設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。文獻(xiàn) [5-6]提出了具體的可中斷負(fù)荷合同模型及其求解方法。文獻(xiàn) [7]提出了可中斷負(fù)荷電價(jià)模型。文獻(xiàn) [8]分析了可中斷負(fù)荷的成本效益及前景分析。

目前，對(duì)于可中斷負(fù)荷的合約設(shè)計(jì)和交易機(jī)制研究主要集中在遠(yuǎn)期雙邊合同及其交易機(jī)制方面，而對(duì)實(shí)時(shí)交易市場(chǎng)的期權(quán)及其標(biāo)準(zhǔn)化合約交易研究較少。遠(yuǎn)期雙邊合同可由電網(wǎng)公司與用戶(hù)協(xié)商確定，合同具有較大靈活性，協(xié)議期較長(zhǎng)，主要針用電負(fù)荷較大用戶(hù)。然而此種方式主要基于中長(zhǎng)期發(fā)供電平衡預(yù)測(cè)來(lái)解決負(fù)荷控制問(wèn)題，對(duì)于短期負(fù)荷控制以及用電負(fù)荷規(guī)模較小用戶(hù)參與交易缺乏靈活性。實(shí)施基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)交易是解決短期發(fā)供電平衡及調(diào)度運(yùn)行中實(shí)時(shí)負(fù)荷控制需求的有效措施。

2 可中斷負(fù)荷期權(quán)

文中對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)實(shí)時(shí)交易模式進(jìn)行初步探索，主要針對(duì)可中斷負(fù)荷的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析并提出合約的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)及用戶(hù)在可中斷負(fù)荷期權(quán)市場(chǎng)的交易策略進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

可中斷負(fù)荷是電網(wǎng)對(duì)對(duì)用戶(hù)中斷供電的選擇權(quán)。目前采用較多的運(yùn)作方式是通過(guò)電網(wǎng)與用戶(hù)簽訂雙邊合同，雙方依據(jù)合同規(guī)定在電網(wǎng)運(yùn)行需要時(shí)執(zhí)行可中斷負(fù)荷。雙邊合同可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)公司與大用戶(hù)之間簽訂貼近用戶(hù)實(shí)際需求的合同，適用于針對(duì)大用戶(hù)的中長(zhǎng)期可中斷負(fù)荷管理。但是這種模式難以適應(yīng)中小用戶(hù)的可中斷負(fù)荷管理，也不能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的電網(wǎng)實(shí)時(shí)需求。

在成熟的電力市場(chǎng)中，可中斷負(fù)荷作為一種變相增加電能的方式，既可以參加電能市場(chǎng)交易，也可以參加備用市場(chǎng)交易。我國(guó)電力市場(chǎng)還在起步階段，應(yīng)研究符合我國(guó)國(guó)情的可中斷負(fù)荷交易機(jī)制。利用期權(quán)工具，采用標(biāo)準(zhǔn)化的期權(quán)合約并建立可中斷負(fù)荷期權(quán)交易市場(chǎng)，能夠調(diào)動(dòng)更廣大用戶(hù)的參與積極性，為可中斷負(fù)荷市場(chǎng)提供更加充裕的流動(dòng)性以滿(mǎn)足電網(wǎng)短期負(fù)荷管理的需求。

基于標(biāo)準(zhǔn)化期權(quán)合約的實(shí)時(shí)交易具有交易高效、執(zhí)行便捷等特點(diǎn)，能夠?qū)⒏嘀行∮脩?hù)納入可中斷負(fù)荷交易體系。利用實(shí)時(shí)交易系統(tǒng)，用戶(hù)通過(guò)便捷的交易機(jī)制能夠靈活管理自身用電計(jì)劃。用戶(hù)賣(mài)出可中斷負(fù)荷給電網(wǎng)公司后，因用電計(jì)劃發(fā)生變化，希望收回賣(mài)出的全部或部分期權(quán)時(shí)，用戶(hù)可以在市場(chǎng)上通過(guò)向其他用戶(hù)買(mǎi)入或向電網(wǎng)公司買(mǎi)回相應(yīng)容量的可中斷負(fù)荷期權(quán)合約，就可以進(jìn)行期權(quán)反向平倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)了向電網(wǎng)公司回收期權(quán)或?qū)⒖芍袛嘭?fù)荷期權(quán)義務(wù)轉(zhuǎn)移給其他用戶(hù)。對(duì)于電網(wǎng)公司，可以對(duì)負(fù)荷期權(quán)進(jìn)行短期滾動(dòng)調(diào)整，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況動(dòng)態(tài)管理可中斷負(fù)荷期權(quán)持倉(cāng)量。必要時(shí)電網(wǎng)可將部分可中斷負(fù)荷期權(quán)賣(mài)出給需要回收期權(quán)的用戶(hù)以實(shí)現(xiàn)減少期權(quán)持倉(cāng)量、降低成本的目的。

3 可中斷負(fù)荷期權(quán)合約構(gòu)建

3.1 期權(quán)交易

與金融市場(chǎng)一般期權(quán)相比，可中斷負(fù)荷期權(quán)具有執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行次數(shù)不確定的特點(diǎn)。本文采用參考美式期權(quán)合約設(shè)計(jì)，提出連續(xù)實(shí)時(shí)交易的可中斷負(fù)荷期權(quán)交易。

可中斷負(fù)荷期權(quán)交易依據(jù)市場(chǎng)成員實(shí)時(shí)報(bào)價(jià)進(jìn)行連續(xù)競(jìng)價(jià)交易。期權(quán)定價(jià)方式與金融類(lèi)期權(quán)市場(chǎng)模式類(lèi)似，即首先由市場(chǎng)成員進(jìn)行期權(quán)買(mǎi)入、賣(mài)出報(bào)價(jià)，交易系統(tǒng)自動(dòng)撮合交易。交易過(guò)程中，電網(wǎng)公司是期權(quán)市場(chǎng)主要的買(mǎi)方，用戶(hù)是主要的賣(mài)方。但在市場(chǎng)交易活躍，期權(quán)合約流動(dòng)性較好的條件下，電網(wǎng)公司和用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行反向平倉(cāng)交易。

圖1 可中斷負(fù)荷期權(quán)交易流程

3.2 合約設(shè)計(jì)

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化可中斷負(fù)荷期權(quán)合約需兼顧電網(wǎng)和用戶(hù)雙方的權(quán)利和義務(wù)，確保合約具有較好的通用性，才能購(gòu)調(diào)動(dòng)電網(wǎng)和用戶(hù)雙方參與交易的積極性，提高交易的參與度，進(jìn)而滿(mǎn)足電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)可中斷負(fù)荷的要求。表1中給出了現(xiàn)行電力市場(chǎng)中斷可中斷負(fù)荷合同內(nèi)容[5]。

表1 現(xiàn)行電力市場(chǎng)中的可中斷負(fù)荷合同

可中斷負(fù)荷期權(quán)合約應(yīng)包括：合約期限、行權(quán)時(shí)間、提前通知時(shí)間、中斷持續(xù)時(shí)間、期權(quán)費(fèi)、中斷電價(jià)、行權(quán)次數(shù)、負(fù)荷中斷量、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等要素，下面將對(duì)合約內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)討論。

圖2 可中斷負(fù)荷期權(quán)合約設(shè)計(jì)

合約期限：合約期限應(yīng)能夠滿(mǎn)足電網(wǎng)運(yùn)行及用戶(hù)側(cè)用電的的動(dòng)態(tài)變化，可設(shè)定多個(gè)不同合約期限以供選擇，因此可設(shè)置兩個(gè)期限合約，包括本月、下月。電網(wǎng)和用戶(hù)根據(jù)自身需要選擇交易相應(yīng)期限的期權(quán)合約。

行權(quán)時(shí)間：因電網(wǎng)運(yùn)行狀況動(dòng)態(tài)變化，無(wú)法在合約中固定行權(quán)時(shí)間，因此采用美式期權(quán)行權(quán)方法，電網(wǎng)公司在合約到期日前的任意時(shí)間執(zhí)行期權(quán)，電網(wǎng)公司行權(quán)后，用戶(hù)在經(jīng)合約允許的延時(shí)內(nèi)按照中斷負(fù)荷期權(quán)合約要求執(zhí)行削減負(fù)荷。

提前通知時(shí)間：根據(jù)電網(wǎng)控制負(fù)荷緊急程度的不同，提前通知時(shí)間分為10分鐘預(yù)通知、1小時(shí)預(yù)通知、1天預(yù)通知負(fù)荷控制期權(quán)三個(gè)類(lèi)別。在實(shí)際市場(chǎng)交易中，提前通知時(shí)間越短，用戶(hù)停電成本越高，對(duì)應(yīng)期權(quán)價(jià)格越高，電網(wǎng)更傾向于盡可能采用提前通知時(shí)間較長(zhǎng)的期權(quán)合約以降低成本。

中斷持續(xù)時(shí)間：因用戶(hù)自身的復(fù)雜性，用戶(hù)停電損失與停電時(shí)間的關(guān)系難以量化分析，但絕大多數(shù)用戶(hù)停電損失將隨停電時(shí)間的延長(zhǎng)呈非線性加速增長(zhǎng)。從我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，4小時(shí)是單位停電損失的轉(zhuǎn)折點(diǎn)[9]。從電網(wǎng)執(zhí)行可中斷負(fù)荷期權(quán)的需求來(lái)看，一般情況下，引發(fā)供電失衡引起的錯(cuò)峰和因事故引起的限電持續(xù)時(shí)間較少超過(guò)4小時(shí)。因此可設(shè)定中斷持續(xù)時(shí)間按不超過(guò)4小時(shí)設(shè)置。

期權(quán)費(fèi)：即期權(quán)價(jià)格，通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)形成，它是用戶(hù)賦予電網(wǎng)公司可中斷負(fù)荷選擇權(quán)的補(bǔ)償。根據(jù)期權(quán)合約提前通知時(shí)間、期權(quán)期限等因素的差異而不同。

中斷電價(jià)：電網(wǎng)執(zhí)行可中斷負(fù)荷期權(quán)后，依據(jù)中斷期間所產(chǎn)生的實(shí)際累積中斷電量進(jìn)行補(bǔ)償，該補(bǔ)償電價(jià)事先在合約中約定，用來(lái)補(bǔ)償在期權(quán)執(zhí)行期間所產(chǎn)生的損失。

行權(quán)限制：在期權(quán)合約期限內(nèi)，對(duì)電網(wǎng)執(zhí)行期權(quán)的次數(shù)和時(shí)間需要進(jìn)行限制，以避免期權(quán)被無(wú)限制過(guò)度執(zhí)行，給用戶(hù)帶來(lái)難以預(yù)期損失。

中斷容量：用戶(hù)在可中斷負(fù)荷報(bào)價(jià)時(shí)須同時(shí)申報(bào)可中斷負(fù)荷容量，電網(wǎng)公司執(zhí)行期權(quán)時(shí)，用戶(hù)需按要求減少不低于中斷容量的負(fù)荷，為方便標(biāo)準(zhǔn)化合約的交易，取1 MW作為中斷容量申報(bào)的最小交易單位。

負(fù)荷節(jié)點(diǎn)：為實(shí)現(xiàn)可中斷負(fù)荷的分區(qū)精確控制，需對(duì)用戶(hù)按所接入電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在需要執(zhí)行特定區(qū)域限負(fù)荷以解決網(wǎng)絡(luò)阻塞或電網(wǎng)事故條件下設(shè)備過(guò)載等問(wèn)題時(shí)。電網(wǎng)公司可指定買(mǎi)入特定節(jié)點(diǎn)可中斷負(fù)荷期權(quán)。不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷所面臨的可中斷執(zhí)行概率是不同的，執(zhí)行概率較高的節(jié)點(diǎn)在市場(chǎng)競(jìng)價(jià)過(guò)程中將會(huì)體現(xiàn)出相對(duì)更高的期權(quán)價(jià)格。

4 交易策略分析

4.1 電網(wǎng)交易策略

電網(wǎng)根據(jù)運(yùn)行需要，預(yù)先買(mǎi)入可中斷負(fù)荷期權(quán)來(lái)維持一定數(shù)量的可中斷負(fù)荷備用，期權(quán)到期后滾動(dòng)買(mǎi)入新期限的期權(quán)以滿(mǎn)足電網(wǎng)運(yùn)行需要。電網(wǎng)日常運(yùn)行中，調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)供電平衡及斷面約束進(jìn)行日前和實(shí)時(shí)校核評(píng)估，并通過(guò)可中斷負(fù)荷期權(quán)的交易和執(zhí)行來(lái)滿(mǎn)足電網(wǎng)運(yùn)行要求。根據(jù)可中斷負(fù)荷期權(quán)合約提前通知期限的不同，電網(wǎng)交易策略包括日前平衡、實(shí)時(shí)平衡、緊急情況三種類(lèi)型。

電網(wǎng)日前平衡。調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行日前進(jìn)行發(fā)供電平衡評(píng)估及斷面受限校核評(píng)估。若次日發(fā)電能力不足或存在斷面受限，即在日前執(zhí)行所持有的1天提前通知的可中斷負(fù)荷期權(quán)。若可中斷負(fù)荷期權(quán)不足，進(jìn)入交易市場(chǎng)買(mǎi)入期權(quán)以補(bǔ)充缺額，可中斷負(fù)荷存在較多富裕時(shí)，也可將持有的部分期權(quán)進(jìn)行賣(mài)出平倉(cāng)以降低持有成本。

實(shí)時(shí)平衡：電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行中，根據(jù)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)的電網(wǎng)約束校核評(píng)估確定當(dāng)日內(nèi)發(fā)供電平衡及斷面約束。若短期發(fā)電能力不足，則可執(zhí)行1小時(shí)預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)，可中斷負(fù)荷期權(quán)不足時(shí)進(jìn)入交易市場(chǎng)買(mǎi)入并執(zhí)行期權(quán)。

緊急情況：電網(wǎng)事故情況下，調(diào)度員可根據(jù)事故影響范圍有針對(duì)性的迅速對(duì)特定范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行10分鐘預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)，期權(quán)不足時(shí)進(jìn)入交易市場(chǎng)購(gòu)入10分鐘預(yù)通知可中斷負(fù)荷期權(quán)并執(zhí)行。

4.2 用戶(hù)交易策略

用戶(hù)根據(jù)對(duì)自身用電可靠性及用電計(jì)劃，在交易系統(tǒng)中選擇符合自身負(fù)荷特性的期權(quán)進(jìn)行報(bào)價(jià)，參與可中斷負(fù)荷期權(quán)交易。

若用戶(hù)用電計(jì)劃臨時(shí)改變，對(duì)供電可靠性的要求增加，用戶(hù)可在交易市場(chǎng)上對(duì)已賣(mài)出的期權(quán)進(jìn)行反向平倉(cāng)操作。

賣(mài)出期權(quán)后，電網(wǎng)發(fā)出執(zhí)行期權(quán)指令，用戶(hù)需按合約要求在不超過(guò)期權(quán)預(yù)通知時(shí)間范圍內(nèi)主動(dòng)將負(fù)荷控制到位，否則將面臨違約懲罰。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中討論了利用市場(chǎng)手段，實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)化合約的可中斷負(fù)荷期權(quán)實(shí)時(shí)交易。可中斷負(fù)荷期權(quán)提高了可中斷負(fù)荷期權(quán)的用戶(hù)參與范圍，簡(jiǎn)化了交易程序，為用戶(hù)提供了靈活的用電管理工具，也有效擴(kuò)充了可中斷負(fù)荷備用容量。。用戶(hù)通過(guò)靈活安排生產(chǎn)能夠獲得額外收益，對(duì)于供電可靠性要求不高的用戶(hù)，期權(quán)工具能夠有效提高綜合效益。同時(shí)，可中斷負(fù)荷期權(quán)為電網(wǎng)公司提供了靈活的控制負(fù)荷工具。電網(wǎng)公司通過(guò)日前及實(shí)施評(píng)估，動(dòng)態(tài)管理可中斷負(fù)荷期權(quán)持倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制成本的最優(yōu)化。可中斷負(fù)荷期權(quán)通過(guò)按節(jié)點(diǎn)分類(lèi)，能夠迅速按節(jié)點(diǎn)控制負(fù)荷，能夠有效有針對(duì)性的進(jìn)行局部限負(fù)荷。可中斷負(fù)荷為事故處理提供新的限負(fù)荷工具。

隨著電力改革和電力市場(chǎng)的逐步推進(jìn)，可中斷負(fù)荷作為電力市場(chǎng)中的重要負(fù)荷管理工具，其重要性也將日益顯現(xiàn)。本文僅對(duì)可中斷負(fù)荷期權(quán)交易方式及合約構(gòu)建進(jìn)行了初步分析和研究，對(duì)于可中斷負(fù)荷期權(quán)的合約設(shè)計(jì)、期權(quán)定價(jià)等諸多問(wèn)題還需要進(jìn)一步研究和實(shí)踐。

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Research on Interruptible Load Option Contract and Transaction

WANG Shengjiang1，LUOLinglinS2，SUNHuali1
(1.Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China；2.Kunming University Of Science And Technology，Kunming 650500，China)

This paper presents interruptible load options based on standardized contracts，using options tools to achieve interruptible loadtrading.Interruptible load options using standardized contracts to achieve a real-time continuous trading，expanding the interruptible load option of user participation，to fully mobilize the enthusiasm of users to participate in the transaction，to provide users with a flexible power management tools.Interruptible load option provides a convenient tool to control loadsfor the Power Grid Corporation，helping improve the load-side management and grid security and stability.

Interruptible load；option；contract；trading；

TM73

B

1006-7345(2015)04-0094-04

2015-06-20

王圣江 (1979)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司，從事電網(wǎng)安全監(jiān)督管理工作 (e-mail)4093180＠qq.com。

羅靈琳 (1983)，女，碩士，講師，昆明理工大學(xué)，從事電力市場(chǎng)、高電壓及絕緣技術(shù)研究工作 (e-mail)65016642＠qq.com。

孫華利 (1983)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作 (e-mail)48304546＠qq.com。