小科普 | PJM電力市場是怎麼玩的？

來自專欄 電力市場小科普

轟轟烈烈的浙江電力市場4000萬招標方案落下帷幕，最終贏家是PJM和電科院組成的聯合體，據說廣東電力市場在設計時也很大程度上參考了PJM的經驗，那麼PJM電力市場究竟是如何設計和組織的？本期小科普就為大家做個大體的介紹~~

基本情況

美國現已形成10個電力批發市場，其中有7個ISO/RTO市場，其地理分布如下圖：

PJM負責美國大西洋沿岸13個州及哥倫比亞特區覆蓋243,417平方英里範圍的電力系統運行與管理。作為一個區域輸電組織，PJM負責約72075英里傳輸線的地區電網的協調控制，管理競爭性電力批發市場，並規劃電網的擴容以保障系統可靠性並減輕阻塞。

PJM的歷史可以追溯到1927年，賓夕法尼亞州和新澤西州的三家公共事業公司形成了世界上第一個電力聯營體，1956年兩個馬里蘭州公共事業公司加入，形成了賓夕法尼亞州-新澤西州-馬里蘭州互聯網路（Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection，即PJM）。1997年JPM成立了獨立的公司，2002年成為美國首個區域輸電組織（RTO）。

PJM功能與市場結構

PJM作為一個非盈利性組織，其功能主要有以下三個方面：

• 運營電網，保持供需平衡，監控電網運行，此部分功能類似於國內的調度中心。
• 運營電力市場，PJM是一個競爭性電力批發市場，可以說是目前國內交易中心的升級版。
• 制定電網規劃，規劃期長達15年。

從交易品種來說，PJM包括能量市場、容量市場、輔助服務市場、金融輸電權市場。從交易時長劃分，又可以分為實時市場、日前市場和長期市場。

日前與實時市場出清

電能量市場包括日前和實時兩個市場，均採用全電量競價模式，都用節點邊際電價法（LMP）出清，也就是以電網中特點節點上新增單位負荷所產生的新增供電成本為基礎來核定電價。LMP=系統電能價格（MEC）+輸電阻塞價格（MCC）+網損價格(MLC)。

在日前市場上，發電商需要申報其所有的發電資源與交易意願，市場將其與全網的負荷需求進行匹配，通過出清計算形成發電商的日前交易計劃，並按照日前的節點邊際電價進行全額結算。此時可以對雙邊交易和自供應合約進行標識，這部分電量將在出清時保證交易。日前市場本質上是考慮系統安全約束的機組組合問題，每小時出清。

實時市場是現貨市場，按照實際電網操作條件的實時節點邊際電價每5分鐘出清一次，並同步公布在PJM官網上。之後每小時進行一次買賣雙方的結算，每周為市場參與者開具發票。實時市場本質上是考慮系統安全約束的經濟調度問題。

日前與實時市場結算方式

PJM的日前市場和實時市場採用雙結算系統（two settlements）。日前市場出清結果用於日前計劃的結算，實時計劃與日前計劃存在的差異按照實時節點邊際電價進行增量結算。需注意的是：日前市場的出清結果只用於結算，實時市場的出清結果用於結算和實時調度。

雙結算系統下，市場成員的收益可以表示為：

市場成員的收益=日前計劃*日前市場LMP+(實時計劃-日前計劃)*實時市場LMP

• 某購電方在日前市場預計次日負荷為100MW，日前市場LMP=20(美元)，則它在日前市場需付100*20=2000美元
• 若實時市場上的負荷為105WM，實時市場LMP=25,則它在實時市場需付（105-100）*25=125 美元，共付2125美元
• 若實時市場上的負荷為95MW,實時市場LMP=15,則它在實時市場需付（95-100）*15=（-75）美元 ，共付1925美元

其他特點

PJM市場中抑制市場力的主要措施是「三寡頭測試」（three pivotal supplier test，PST）,用來確定在輸電約束下是否需要設置報價上限。並且有電力短缺等緊急條件下的報價規定。

在監管方面，PJM除了受聯邦級別的FERC、各州公共事業管理委員會的監督外，還有獨立市場監管機構負責每年發布監管報告以改進市場設計、提高市場表現。在2016年度報告中，對於該機構認為PJM能量市場中電力批發價格基本接近邊際成本，整體上實現了有效競爭。

今天的小科普就先為大家介紹下PJM的基本情況和市場結構、現貨出清與結算方法。PJM作為運行了多年的成熟電力市場，還有很多特殊的市場設計，比如基於可靠性定價(RPM)的容量市場、廣泛應用的需求側響應、金融輸電權（FTR）與拍賣收益權（ARR）交易、日前市場增加虛擬報價以增強系統流動性等，有興趣的讀者朋友可以自行研究學習。

本文首發於公眾號「一隻小電驢」，分享電力市場學習筆記和實操經驗~

參考資料

http://1.www.pjm.com

2. 鄒鵬,陳啟鑫,夏清,何暢,葛睿. 國外電力現貨市場建設的邏輯分析及對中國的啟示與建議[J]. 電力系統自動化,2014,38(13):18-27