P4 电能市场

合约市场、日前市场、实时市场、市场出清机制、结算流程。Contract markets, day-ahead markets, real-time markets, market clearing mechanisms, settlement processes。

一、合约市场

合约市场（Contract Market / Bilateral Market）是电力市场中历史最悠久、交易量最大的组成部分。发电商与电力用户（或售电公司）通过签订合约，提前锁定一定时期内的电能交易量和价格，从而规避现货价格波动带来的风险。在成熟的电力市场中，合约交易通常占市场总交易量的70%~90%，是电力交易的主战场。

合约市场的核心功能包括：价格风险管理——通过提前锁定价格，发电商和用户均可控制市场波动带来的不确定性；融资功能——发电商凭借长期购售电合约（Power Purchase Agreement, PPA）向银行申请项目融资；市场流动性支撑——充裕的合约市场为短期市场和实时市场提供了价格参照基准。

1.1 差价合约（CFD）

差价合约（Contract for Difference, CFD）是电力市场中最常见的合约形式。合约双方约定一个执行价格（Strike Price），当市场参考价高于执行价时，卖方（通常是发电商）向买方支付差价；反之，买方向卖方支付差价。实际物理电能的交付则通过电网按现货价格独立进行。

CFD的核心价值在于将价格风险转移与物理电能交易解耦。发电商通过CFD锁定了基本收益，无需担忧现货价格的涨跌；用户则获得了价格可预测的电力供应。2015年中国新一轮电力体制改革以来，发电企业与电力用户之间签订的"中长期合约"在本质上即为差价合约的本土化实现。

二、合约市场的交易模式与成交原理

2.1 主要交易模式

合约市场的交易模式可分为以下三类，各有适用场景：

• 双边直接交易（Bilateral Trading）：发电商与用户直接协商合约条款（电量、期限、价格），无需通过市场交易机构。优点是灵活便捷，缺点是信息不对称且缺乏标准化。中国新一轮电改推进的"双边协商交易"即属此类，2023年全国电力市场化交易中，双边协商交易电量占比超过60%。
• 集中竞价交易（Centralized Auction）：买方和卖方分别向交易机构提交报价，系统根据一定规则匹配成交。类似于证券市场的集合竞价，适用于标准化程度较高的中长期合约。优点是透明公平、效率较高。
• 挂牌交易（Quote-Driven Trading / Listing）：一方在交易平台上发布待售/待购电量的挂牌信息（数量、价格、期限），另一方摘牌成交。挂牌交易兼具灵活性与透明度，适合于标准化合约的快速匹配。

2.2 集中竞价的成交机制

以集中竞价为例，成交原理遵循以下步骤：

• 报价提交：买方提交购电报价（愿意支付的最高价格），卖方提交售电报价（接受的最低价格）；
• 价格排序：买方报价从高到低排列，卖方报价从低到高排列，形成供需两条曲线；
• 匹配成交：系统从上至下遍历买方报价，从下至上遍历卖方报价，买方报价高于等于卖方报价时成交，形成交易对；
• 出清价格确定：最后一个成交对的买方报价与卖方报价的均值（或卖方报价），即为统一出清价（Uniform Clearing Price, UCP）。

2.3 合约的标准化与流动性

为提升市场效率，成熟电力市场通常对合约进行标准化处理。北欧电力市场（Nord Pool）推出的标准化金融合约——电力期货（Power Futures）——允许市场参与者在交易所像交易股票一样买卖电力合约，显著提升了市场的流动性和价格透明度。洲际交易所（ICE）等平台提供柜台式（OTC）电力衍生品清算服务，将非标准化双边合约转化为中央清算。

三、日前市场

日前市场（Day-Ahead Market, DAM）是电力现货市场的核心组成部分，在实际电力交付日前一天组织交易，确定次日24小时（或96个15分钟时段）各机组的发电计划和电力用户的用电计划。日前市场是电力系统运行计划与市场化交易的关键衔接点。

3.1 物理集中的日前市场（集中式）

以中国为代表的集中式日前市场，由电网调度机构作为市场组织者，统一组织买卖双方申报报价，通过出清算法形成全网统一的发电计划。这种模式的典型代表是山西、广东等省级电力现货市场的日前报价与出清机制（2021年起试点运行）。

集中式日前市场的核心特征是：全网统一优化——出清算法综合考虑系统约束（网络潮流、机组爬坡、必开必停等），生成满足安全约束的最优发电计划；出清结果具有强制执行性，调度机构据此安排次日机组开停机组合和出力曲线。

3.2 金融性的日前市场（分散式）

以英国、美国PJM为代表的分散式市场中，日前市场更多体现为金融性质的市场。发电商和供电商在日前市场上申报各自的发电/用电计划，但系统运营商并不依据此申报进行物理出清，物理平衡由实时市场（Balancing Mechanism）负责处理。

四、日前市场的竞价原理

4.1 报价规则与成本结构

在日前市场中，发电商通常需要提交分段报价（Block Bidding / Piecewise Bidding）信息，即同一机组可申报多个不同价格段位的出力曲线（价格-电量组合），反映不同出力水平下的边际成本差异。水电机站可以报零价甚至负价（火电为保负荷需报低价），而气电机组因燃料成本高则报价较高。

中国现行规则要求发电企业按"报量报价"方式参与日前市场，即同时申报发电机组在各出力段的价格和电量，调度机构据此进行全网优化出清。电力用户（尤其是具备分时电价响应能力的大用户）可申报各时段的用电意愿价格。

4.2 市场出清算法

日前市场的出清核心是安全约束经济调度（Security Constrained Economic Dispatch, SCED）算法。算法在满足以下约束的前提下，最小化全系统总购电成本：

• 功率平衡约束：全网总发电量 = 总用电量（含网损）；
• 机组容量约束：各机组出力在最小技术出力与最大装机容量之间；
• 爬坡约束（Ramp Rate）：机组出力变化速率不能超过技术上限；
• 网络约束：各输电线路潮流不超过热稳定极限。

4.3 节点边际电价（LMP）

在考虑网络约束的日前市场中，通常采用节点边际电价（Locational Marginal Price, LMP）作为市场定价机制。LMP由三部分构成：

• 系统边际价格（System Marginal Price, SMP）：满足额外单位电力需求所增加的最低系统成本；
• 阻塞成本（Congestion Cost）：因输电网络约束导致不同节点价格出现差异的部分；
• 网损成本（Loss Cost）：电能传输过程中的损耗成本。

LMP是国际上应用最广泛的电力现货市场定价机制，美国PJM、CAISO、ERCOT以及中国首批试点省份均采用LMP体系。LMP的核心优点在于：通过价格信号反映输电阻塞信息，引导发电商在负荷中心附近投资，引导用户在低电价时段用电。

五、实时市场

实时市场（Real-Time Market / Balancing Market）是电力现货市场的最后环节，处理日前市场关闭后实际运行中出现的各种偏差。实时市场在电力交付时点前数分钟至数小时开放，是系统平衡的第一道市场化防线。

5.1 实时市场的功能与定位

实时市场的核心功能是偏差电量处理。在实际运行中，以下因素会导致实际发电/用电与日前计划产生偏差：

• 负荷预测误差（通常±2%~5%）；
• 机组非计划停运或出力受限；
• 新能源（风电、光伏）出力的间歇性与波动性；
• 输电故障或计划外网络约束变化。

5.2 实时平衡机制

实时平衡机制（Real-Time Balancing Mechanism）通常采用上调/下调双向竞价模式：

• 当系统出现电力短缺（供不应求）时，调度机构调用上调资源（增加出力或削减负荷），按上调报价从低到高排序，优先调用低成本资源；
• 当系统出现电力过剩（供过于求）时，调度机构调用下调资源（减少出力或增加负荷），按下调报价从高到低排序。

5.3 实时市场定价

实时市场的价格机制通常有三种模式：

• 统一价格（Uniform Price）：所有被调用的平衡资源按统一边际价格结算；
• pay-as-bid（Pay-As-Bid）：各平衡资源按各自的实际报价结算；
• 两部制价格：容量价格补偿+能量价格补偿，保障平衡资源获得合理回报。

中国电力现货市场试点采用"节点边际电价"（LMP）作为实时市场定价基准，与日前市场定价机制保持一致。

六、集中式与分散式交易

电力市场的交易组织模式可分为集中式（Pool-Based / Mandatory Pool）和分散式（Bilaterally Coordinated / Net Pool）两大类型。两种模式在市场主体参与方式、价格发现机制和系统平衡责任分担上存在根本差异。

6.1 集中式市场（Pool模式）

集中式市场中，存在一个强制性的集中交易平台（Pool），所有发电商须向Pool提交报价，所有购电方（含售电公司和大用户）须通过Pool购电。Pool根据全网报价进行统一出清，产生System Marginal Price（SMP）。典型代表为英国1990—2001年的电力Pool制度。

集中式市场的优点是：全网优化出清效率高，价格发现透明；但缺点是市场力问题突出——单一买方（Pool）的垄断地位或少数大型发电商的市场支配力容易导致价格操纵。西班牙、葡萄牙等国的市场改革初期亦曾采用Pool模式。

6.2 分散式市场（双边交易模式）

分散式市场中，发电商与用户之间的电能交易以双边合约为主，市场交易机构仅负责辅助性的系统平衡服务，不强制买卖双方通过集中平台交易。英国NETA改革后、美国各独立系统运营商（ISO/RTO）均采用分散式为主的市场结构。

6.3 混合模式：中国电力现货市场

中国现行电力现货市场试点（2021年至今）采用"集中式"与"分散式"相融合的渐进模式：

• 中长期合约（年度、月度）以双边协商为主，具有分散式特征；
• 日前市场和实时市场采用全网集中出清（LMP机制），具有集中式特征。

这种渐进式设计降低了改革阻力，保障了市场过渡期间的系统稳定。

七、市场结算流程

市场结算（Market Settlement）是根据市场出清结果和实际运行数据，计算各市场主体应收取或应支付的电费的过程。结算的公正、及时和准确是电力市场可信运行的基石。

7.1 结算周期与结算体系

电力市场结算通常采用多级结算周期：

• 日前市场结算：按日前出清结果计算各市场主体的日前市场收入/支出，结算价格取日前出清价格（DAM Price）；
• 实时市场结算：按实时出清结果和实际发用电偏差量计算实时市场结算费用，结算价格取实时边际价格（RTM Price）；
• 辅助服务结算：对提供调频、备用、调压等辅助服务的机组支付相应的容量费用和调用费用；
• 合约市场结算：中长期合约按合约约定价格与实际结算价格之差进行差价结算（CFD结算）。

7.2 计量体系

计量（Metering）是结算的数据基础。电力市场的精准结算依赖先进的计量基础设施：

• 电能量计量系统（Advanced Metering Infrastructure, AMI）：支持15分钟甚至更高时间分辨率的电能量采集；
• 计量点管理：发电侧与用电侧均需设置合格计量点（Metering Point），并经过有资质的计量检定机构定期校准；
• 考核与结算计量：电网公司（或市场结算机构）依据计量数据出具月度或小时级结算账单。

中国2015年新电改以来推广的"分时计量"和"两部制输配电价"改革，为现货市场条件下的精细化结算提供了计量基础支撑。

7.3 费用分项与账单结构

电力市场的结算账单通常包含以下费用分项：

• 电能量费用：日前市场电费 + 实时市场偏差电费；
• 容量/辅助服务费用：调频备用费、无功服务费、容量补偿费等；
• 输配电费：按两部制输配电价（电量电费 + 容量电费）计收；
• 政府性基金及附加：可再生能源附加、农网还贷资金等。