澳大利亞國家電力市場計量機制及啟示

陳清貴，王幫燦，丁文嬌

（昆明電力交易中心有限責任公司，昆明 650011）

0 前言

電能計量是指測量并記錄發(fā)電量、供電量、廠用電量、線損電量和用戶用電量的過程[1]。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電企業(yè)依據(jù)計量數(shù)據(jù)獲得向市場提供電力、電量等服務的報酬；供電企業(yè)依據(jù)計量數(shù)據(jù)計算線損等輸配電網(wǎng)絡重要指標；電力用戶依據(jù)計量數(shù)據(jù)對所用電量進行付費，因此電能計量在電力系統(tǒng)中至關重要。在現(xiàn)貨市場中，電能計量要能夠為市場參與者提供市場交易的決策依據(jù)，為現(xiàn)貨反映的電能量分時段價值提供數(shù)據(jù)支撐，并滿足現(xiàn)貨結算的高頻次、高準確率要求。為了穩(wěn)妥推進我國現(xiàn)貨市場建設，需參考國外成熟電力現(xiàn)貨市場的計量機制，提出中國的電力現(xiàn)貨市場計量機制相關參考建議。

目前，我國對電力計量的研究主要針對計量故障管理，提升計量工作[2-5]。電力計量標準化的核心工作是標準的實施，而要保證標準的順利實施,就必須具備強有力的組織保證以及一套有效的運作方式，即電力計量標準化運行機制[6-7]，隨著我國電力體制改革的不斷深化，零售競爭市場也將逐漸形成，開展電力零售競爭對用戶電能計量提出了新要求，零售市場應該是一個計量完全自動化的系統(tǒng)[8]。近年來，我國積極推進電力現(xiàn)貨市場建設，現(xiàn)貨市場通常專指商品即時物理交割的實時市場[9]，而電力現(xiàn)貨市場發(fā)揮了市場價格形成的功能，可真實反映電力商品短期供需關系和時空價值，為有效的投資和發(fā)展提供真實的價格信號[10]，現(xiàn)貨市場的結算時段與目前的按月結算存在較大差異，因此需要積極研究適應電力現(xiàn)貨市場的計量機制。

本文首先簡述澳大利亞國家電力市場運行過程，并對澳大利亞國家電力市場計量模型進行梳理。其次，對澳大利亞國家電力市場計量裝置、關鍵計量點、差異結算機制、計量組織架構等進行研究。最后，本文對澳大利亞國家電力現(xiàn)貨市場計量機制進行提煉，并提出中國現(xiàn)貨市場計量機制的相關參考建議。

1 國家電力市場概況

1.1 國家電力市場運行

澳大利亞國家電力市場（NEM）由電能量市場、輔助服務市場、電力金融市場組成，其中電能量市場采用的是批發(fā)現(xiàn)貨交易的電力庫模式；輔助服務市場中調頻參與電能量市場出清，而調壓、備用等輔助服務由澳大利亞能源市場運營者（AEMO）通過合約獲取；電力金融市場是參與者鎖定未來現(xiàn)貨價格的重要方式，由澳大利亞證券交易所組織交易，AEMO并不參與，因為這些金融合約并不會影響電力系統(tǒng)的物理運行方式。

澳大利亞現(xiàn)貨市場中，AEMO利用發(fā)電企業(yè)的投標報價，并根據(jù)電力需求預測確定的每個調度周期（5分鐘）電力需求水平，得到每個發(fā)電企業(yè)的發(fā)電計劃。在實時運行中，AEMO匹配每5分鐘的電力供給與需求，形成每5分鐘的動態(tài)價格信號，這個動態(tài)的價格信號可以指導市場參與者進行投標報價。

基于阻塞與負荷分布的情況，NEM分為5個價區(qū)，分別是：昆士蘭、新南威爾士、維多利亞、南澳大利亞和塔斯馬尼亞。每一個價區(qū)有唯一的區(qū)域參考節(jié)點，因此NEM有5個區(qū)域參考節(jié)點。基于AEMO每5分鐘形成的每個區(qū)域的動態(tài)價格，AEMO以半小時為最小計費周期對實際電量進行結算，因此6個每5分鐘的動態(tài)價格算數(shù)平均就是該最小計費周期的現(xiàn)貨市場價格。鑒于此，NEM計量裝置需要為結算提供至少以半小時為周期的計量數(shù)據(jù)。

1.2 NEM計量模型概述

NEM的計量類型可以簡化為4種：發(fā)電與輸電計量、批發(fā)客戶計量、大型零售客戶計量以及小型零售客戶計量，NEM的簡化計量模型如圖1所示。

圖1 NEM簡化計量模型

發(fā)電與輸電計量是測量并記錄輸電網(wǎng)絡中較大的電能量流入和流出，因為這些計量數(shù)據(jù)被AEMO用于進行批發(fā)結算，所以必須保證準確。批發(fā)客戶計量是測量并記錄電解鋁、礦場和其他用電量較大的大工業(yè)用戶用電量，計量點設置在批發(fā)客戶與高電壓等級的輸電線路之間，與NEM結算價格相對應，這些計量數(shù)據(jù)需要至少每30分鐘采集一次。大型零售客戶計量是測量并記錄工廠、大型超市、大型辦公場所以及醫(yī)院等用電量較大，通過與零售商約定現(xiàn)貨價格聯(lián)動的零售合同購買電力的用戶，這些計量數(shù)據(jù)也必須至少每30分鐘采集一次，且這些計量數(shù)據(jù)可以有效指導大客戶進行負荷管理。小型零售客戶計量是測量并記錄家庭、學校和小型商場用戶用電量，這些用戶通過與零售商簽訂固定價格零售套餐來購買電力。

2 NEM計量機制

2.1 NEM國家計量標志符及計量裝置

為了準確識別每種連接節(jié)點，并安裝相適應的計量裝置，NEM設置了國家計量標志符。國家計量標志符運用于整個市場中，對發(fā)電、輸電、配電、批發(fā)和家庭客戶等特定的連接節(jié)點進行識別，國家計量標志符由NEM中的網(wǎng)絡服務提供商提供。

為了滿足NEM對不同計量的需求，并且盡可能高效地提供計量服務。NEM目前主要運用了7種類型的計量裝置，各種計量裝置的運用場景如圖2所示。不同類型計量裝置在物理規(guī)格、維護和管理的系統(tǒng)方面各不相同。

類型1、2、3、4的計量裝置運用于NEM中電力輸送量較大的區(qū)域。主要計量輸電網(wǎng)絡中發(fā)電企業(yè)向批發(fā)客戶、配電網(wǎng)絡服務商和電力客戶提供的電量。

類型5、6的計量裝置運用于測量家庭、小型企業(yè)和年用電量較小的商業(yè)區(qū)域。類型5的計量裝置一般用于商業(yè)用戶，而類型6的計量裝置一般用于家庭用戶。類型4s計量裝置與類型5計量裝置相似，但類型4s的計量具有遠程抄表的功能。

圖2 NEM各計量裝置運用場景簡圖

類型7的計量裝置是一種“虛擬”計量裝置，是指通過算法計算電量。僅用于計算街道路燈、某些區(qū)域的交通信號燈等，這些負荷的計量是不經(jīng)濟、不實際的，因此根據(jù)額定功率、路燈開啟與關閉時間（與日出、日落時間相關）、街道等數(shù)量來進行電量計算。這樣即使實際并未安裝類型7的計量裝置，仍然可以利用算法來計量這些負荷。不同類型計量裝置的抄表周期及抄表方式如表1所示。

表1 NEM不同類型計量裝置對比

2.2 NEM關鍵計量點

在NEM批發(fā)市場中，有三個關鍵的計量點：發(fā)電企業(yè)計量點、批發(fā)客戶計量點和輸電節(jié)點。

發(fā)電企業(yè)計量點需要準確計量發(fā)電企業(yè)的電量，以確保其準確獲得報酬；批發(fā)客戶計量點計量使得客戶可以按照現(xiàn)貨價格從電力現(xiàn)貨市場購買電能；輸電節(jié)點的計量可以實現(xiàn)對通過該輸電節(jié)點購買電力的零售商計費。

為了實現(xiàn)NEM零售市場的完全競爭，使得客戶可以自由選擇零售商，當客戶從一個零售商轉移到另一個零售商時，需要考慮相關損耗，并將客戶的電量從原零售商扣減，并計入到新零售商的計費中去，如圖3所示。

圖3 NEM完全競爭的零售市場計量模式

圖4 NEM網(wǎng)絡批發(fā)節(jié)點一天的電量曲線

2.3 NEM差異結算

NEM的結算是按周進行的，電能是按30分鐘進行交易的，因此為了結算，必須提供至少每30分鐘的計量數(shù)據(jù)。然而，在NEM中存在大量不能夠按30分鐘測量并記錄電量的類型6計量裝置，為了傳遞現(xiàn)貨市場不同時段電能價格信號，使得結算更加合理，AEMO運用了凈負荷曲線的方式轉換這些未按30分鐘測量的電量曲線，并基于此進行“差異結算”。

圖5 NEM網(wǎng)絡批發(fā)節(jié)點中扣減計量采集數(shù)據(jù)的剩余負荷曲線

圖6 NEM網(wǎng)絡批發(fā)節(jié)點受控負荷曲線

圖7 NEM網(wǎng)絡批發(fā)節(jié)點中最終凈負荷曲線

針對一個輸電節(jié)點一天24小時，按照30分鐘測量間隔（48個點）的電能消費曲線，如圖4所示。

首先，扣減按30分鐘間隔測量到的計量數(shù)據(jù)及類型7計量裝置的電量計算數(shù)據(jù)。凈負荷曲線是不具備按30分鐘測量間隔的電能消費計量數(shù)據(jù)，類型1、2、3、4、4s、5計量裝置測量每30分鐘的電能消費量是已知的，類型7計量裝置每30分鐘的電能消費可以通過計算得到，因此扣減掉這些類型的計量數(shù)據(jù)即可將未按30分鐘采集的電能量轉化為可用于結算的電能量數(shù)據(jù)，如圖5所示。

其次，如果存在受控負荷，還需要扣減受控負荷曲線。受控負荷是指供熱或儲能等可以由配電網(wǎng)絡服務商控制的用電負荷，如圖6所示。

最后，扣減掉所有可按30分鐘時間間隔確定的電量曲線后，就可得到其他未按30分鐘時間間隔計量的電量曲線，凈負荷曲線為NEM提供了透明、準確的結算基礎數(shù)據(jù)，如圖7所示。

2.4 NEM計量組織架構

為了保證計量的高效實施，NEM設置了特定的主體對計量工作進行管理，相應的計量運營主體主要有：當?shù)鼐W(wǎng)絡服務提供商、計量協(xié)調者、計量裝置提供者和計量數(shù)據(jù)提供者，各主體在計量中的職責如表2所示。

表2 NEM計量管理者職責

2.5 NEM計量與結算協(xié)調

2.5.1 計量數(shù)據(jù)準確性

計量數(shù)據(jù)是進行結算的基礎，NEM中計量數(shù)據(jù)提供者必須保證計量數(shù)據(jù)的準確性。為了提供準確結算數(shù)據(jù)，計量數(shù)據(jù)提供者需要采取如下措施：

1）向AEMO的結算提供至少98%的計量儀表數(shù)據(jù)；

2）最多允許2%的替代數(shù)據(jù)。如果無法從計量儀表獲得真實的計量數(shù)據(jù)，那么計量數(shù)據(jù)提供者可以按照AEMO設置的數(shù)據(jù)替代規(guī)則來盡可能提高替代數(shù)據(jù)的合理性。

2.5.2 計量數(shù)據(jù)與結算協(xié)調

計量數(shù)據(jù)是結算的基礎，AEMO的結算日程與計量數(shù)據(jù)提供的準確性、及時性密切相關，AEMO每一個結算周期的結算階段有四次：預結算、最終結算、結算修正1、結算修正2。AEMO結算日程如圖8所示。

圖8 AEMO計量與結算日程

1）預結算階段：預結算在交易周結束后的第5個工作日，這時類型5、6計量裝置只能讀取到月度或者季度的數(shù)據(jù)，因此預結算階段有大量的估算計量數(shù)據(jù)。

2）最終結算階段：在交易周結束后的第18個工作日進行最終結算，在第20個工作日發(fā)布結算賬單，并進行資金收付，最終結算階段將對凈負荷曲線進行凍結。

3）結算修正1階段：在交易周結束后的第20周左右，基于最新的計量數(shù)據(jù)，進行一次結算修正。

4）結算修正2階段：結算修正2是最后一個結算階段，發(fā)生在交易周結束后的第30周左右，該階段對發(fā)現(xiàn)的任何異常進行最后清算。

AEMO結算日程及結算階段的設計與計量數(shù)據(jù)的獲取密切相關，計量機制與結算日程是一個有機整體，需要進行全局設計。

3 NEM計量機制的啟示

隨著我國電力現(xiàn)貨市場建設的快速推進，適應電力現(xiàn)貨市場的計量機制尤為重要。澳大利亞電力現(xiàn)貨市場計量機制對于我國現(xiàn)貨市場建立具有一定的參考、借鑒意義，具體分析如下：

1）電力現(xiàn)貨市場的建設，需要同步考慮相適應的計量機制。電力現(xiàn)貨市場主要目標是發(fā)現(xiàn)電力時間、空間價值，與現(xiàn)貨結算周期相匹配的計量數(shù)據(jù)是現(xiàn)貨市場有效運行的重要支撐。因此，我國在電力現(xiàn)貨市場建設過程中，需要基于各省份計量現(xiàn)狀、現(xiàn)貨規(guī)則，同步設計相適應的計量機制。

2）電力現(xiàn)貨市場計量需要考慮未來電力零售市場的發(fā)展需要。隨著我國發(fā)用電計劃的有序放開，大量的中小用戶將具備進入電力零售市場的資格，現(xiàn)貨市場的計量設計需要能夠滿足電力用戶自由選擇售電公司的目標。

3）在我國現(xiàn)貨市場建設初期，可適當參考澳大利亞電力市場凈負荷曲線的“差異結算”模式。為向不具備電力現(xiàn)貨計量時間間隔的用戶提供公開、透明的結算依據(jù)，傳遞電力現(xiàn)貨市場價格信號，并平穩(wěn)過渡到電力現(xiàn)貨市場，初期部分用戶結算可考慮使用澳大利亞凈負荷曲線的“差異結算”模式。

4）電力現(xiàn)貨市場計量工作的有序開展，離不開職責分工明確的計量組織架構。澳大利亞電力現(xiàn)貨市場平穩(wěn)、有序運行，得益于規(guī)范的計量管理組織架構。計量管理主體各司其職，有效保障了計量數(shù)據(jù)的及時性、準確性，我國在電力現(xiàn)貨計量工作組織中，需要明確各計量實施主體的職責。

4 結束語

綜上所述，分析了澳大利亞國家電力市場計量機制，通過對澳大利亞電力市場中計量模型、計量裝置選擇、關鍵計量點、凈負荷曲線的差異結算、計量管理組織架構等進行了分析，總結了澳大利亞國家電力市場計量機制與結算的協(xié)調，并提出了澳大利亞電力市場計量機制對中國現(xiàn)貨市場計量機制的參考。然而，電力現(xiàn)貨市場中由于某些客觀原因，計量數(shù)據(jù)常存在一定的缺采漏采的情況，下一步，需要對現(xiàn)貨計量中電能量數(shù)據(jù)的缺采、漏采進行合理的擬合及替代規(guī)則研究。