电力现货价格机制研究|短缺定价如何运作？

电力现货价格机制研究|什么是短缺定价?

在较高的层面上，短缺定价是边际成本定价系统的一部分。在有效定价方式下，价格反映了向客户交付产品的边际成本。当容量供应超过对电能和运营备用的需求时，电能的边际成本反映了边际发电机的自付边际成本——主要是燃料成本。提供运营备用的边际成本本质上是机会成本-即该资源原本可以通过出售电能而非提供备用而获得的净收入。

然而，当实际可用的容量小于满足电能需求和运营备用要求(以期望的价格)时候，额外的电能需求只能通过减少运营备用量来满足。这样的话，电能的边际成本将包括与减少运营备用相关的机会成本(同理，通过减少运营备用，如果发生意外事件，非自愿削减负荷的概率增加。由此产生的相关期望成本是非自愿削减负荷的概率乘以损失负荷的值。)

理想情况下，在短缺期间，运营备用的价格可以反映这一机会成本，电能价格将会反映这一机会成本以及用于生产电能的自付边际成本。

短缺定价是通过一系列设计要素实现的(下一篇我们将全面讨论)，这些元素理想地反映了短缺定价的目标，短缺定价的逻辑基础以及采用短缺定价制度的运作化的现实。

-短缺触发因素 – 实际短缺vs 价格帽引发的短缺

在实践中，短缺定价通常是在两种情况下被触发的。

第一种情况发生在系统运营商没有足够的资源来满足电能和运营备用的要求时。在这种情况下，系统无法得到一个最优解来同时满足电能和运营备用的要求。

在第二种情况下，RTO或ISO建立的一个价格帽，当价格在此价格帽之上时，RTO/ISO会选择保持不足的运营备用而不是用高于价格帽的价格买入更多运营备用以达到最低要求。该构造需要运营者在可靠性和成本之间权衡。在任何一种情况下，价格都是通过使用行政决定的价格或“惩罚因数“而不是通过实际资源供应报价来建立的。

根据罚款价格和实物供应报价，这些惩罚因数可能导致市场出清价格上涨至高于最后一个可用报价的短缺价格，或者导致市场出清价格被限制在惩罚因数的水平。当供应短缺时，行政决定的短缺价格将会被使用，此价格高于批发市场中出清的最贵报价。该短缺价格反映了系统在无法满足电能和最低运营备用要求时的成本。然而，当供应可用但比罚款价格更贵时，价格将会被设定为罚款价格而不是更昂贵的资源报价。在这种情况下，短缺价格限制了系统为满足电能和备用要求而支付的最高价格，并且选择以较少的运营备用来运营而不是依赖比短缺价格更贵的资源。

从概念上讲，惩罚因数可以被视为一个在以特定价格提供电能和运营备用的“伪”或“虚拟”资源，系统运营商会“排程”此“伪”资源来满足剩余的备用要求(当然，它不是实际存在的)。

-多种服务短缺的累积效应

通常情况下，短缺时的价格形成机制比因为没有达到单一的基于可靠性的运营备用要求时而采用的惩罚因数的机制更为复杂，并且惩罚因数是可以叠加的，以此来反映短缺的程度或未被满足的特定运营备用。短缺可能影响所有运营备用，一组运营备用，或单个运营备用，短缺也可能是指所有运营备用的耗尽和无法满足电能需求。在大多数RTO和ISO中，短缺可以在地区范围内或在区域范围内发生。另外，在存在系统和地区要求的情况下，惩罚因数是可以叠加的。

短缺定价通常涉及三种运营备用产品不足时的价格形成(a)调频备用，用于调整供需之间的短期偏差(例如4至6秒); (b)旋转或同步备用，其所备用和电网同步的容量能够在相对较短的时间内(例如，在10分钟内)作出反应，以便在意外情况时使用，例如发电机故障; (c)非旋转备用，与电网不同步的容量，在发生意外情况时可能需要更长的时间来响应(例如，在10-30分钟内)。

由于提供不同备用产品的资格需要不同的操作特性，因此提供一种操作备用产品的资源不能总是提供另一种服务。

例如，由于调频备用在时刻活跃的生产电能并且可以在4或6秒内响应自动发电控制信号，如果ISO或RTO拥有额外的调频备用，这些资源总是可以替代旋转以及非旋转备用。但是，旋转以及非旋转备用却不能代替调频备用。如果RTO 或ISO 可以选择缺少一种备用服务，绝大多数会首先选择缺少质量最低的服务(也就是非旋转备用)。假设调频备用最低要求为10兆瓦，旋转备用最低要求为20兆瓦。调频备用的10兆瓦最低要求必须全部由符合调频备用要求的资源来满足。然而，旋转备用的20兆瓦要求可以用更多符合调频备用要求的资源来提供。通常，当符合调频备用要求的资源的下一兆瓦(超过10兆瓦最低要求)比下一个符合旋转备用要求的资源(不同时符合调频备用要求)更便宜的时候，前面讲述的这种替代就会发生。

用可以提供较高质量备用服务的资源替代提供较低质量备用服务的资源的能力产生了上述机会成本。例如，调频服务的短缺价格即可以反映出这种可替代性。假设缺乏调频备用的惩罚因数为10美元/兆瓦，缺少旋转备用的惩罚因数为5美元/兆瓦，且系统运营商同时缺少调频和旋转备用。在这种情况下，一兆瓦的额外调频容量可以被用来满足调频或旋转备用的要求。因此，这种可替代性也在调频短缺价格中体现出来，调频结算价格被设定为两种备用罚款价格的综合，15美元/兆瓦，旋转备用结算价格被设定为5美元/兆瓦。RTO或ISO中关于允许不足发生的特定法令将决定将短缺价格叠加的具体方式。

与运营备用的可替代性类似，惩罚因数也可以被叠加来反映对系统和当地要求的违反(“嵌套(nested)”要求)。例如，如果一个市场同时不满足旋转备用的系统和当地要求，则当地短缺价格可反映未能满足这两个要求的罚款价格，因为本地的资源可以同时满足本地和系统需求。也就是说，在本地区域内备用服务匮乏的机会成本包括在系统范围内匮乏的成本。

除了某些运营备用的可替代性之外，价格形成过程还涉及通过设定电能价格以保持提供电能或运营备用的适当激励。这样设定电能价格可以使得任何供能资源无差别看待提供电能或提供运营备用。例如，如果系统运营商需要将提供旋转备用的资源调度以提供电能，从而造成系统旋转备用不足，此时的电能价格将包括该资源不提供旋转备用的机会成本。通过将不满足旋转备用要求的罚款价格加到发电机的边际成本，可以将这个机会成本反映在电能价格中。