基于收益结算与可靠性期权的新型集中—分散联合容量机制及其在我国的应用

荆朝霞 李嘉雯 季天瑶华南理工大学2026年7月 创新点 3研究内容 结论 1.创新点 (1）提出了一种新型收益期权型联合容量机制 (revenue-option based combined capacity mechanism,RBCCM)，详细设计了集中阶段基于收益的可靠性期权(revenue-based reliability option，RRO）的拍卖、结算机制与RBCCM的新建证书溢价收益分配机制； (2）针对我国国情，提出分四阶段推进的RBCCM发展路径，并设计了适用于前三阶段的基于收益的长期合约，为机制平稳过渡提供可行工具； (3）对基于收益的长期合约在不同推进阶段的应用进行了算例分析。 2.研究背景 为保障电力系统的长期安全与可靠供电，容量充裕度机制 (capacity adequacy mechanism，CAM）设计已成为电力市场建设的关键环节。总体上，CAM的实施应有以下四大自标。 1）保障合理收益。降低容量投资者风险，既能回收成本又不获得超额收益； 2）减小对价格的影响。稳定价格结构，不影响电能量市场价格的形成； 3）提高市场流动性。激励具有容量合同的市场主体积极参与市场竞争； 4）减小预测不准确的影响。减弱对招标中关键参数（如需求曲线价格限值）予测精度的依赖，降低预测准确度对机制实施的影响。 2.研究背景 现行的各类CAM虽各具优势与适用场景，但在实践层面均呈现局限性，使其难以充分实现前述四大自标 考虑到现有CAM的局限之处，本文在已有研究基础上，通过系统性整合与精细化设计，提出了一种基于收益结算与可靠性期权的新型集中-分散联合容量机制，即RBCCM，以期实现上述自标。 3.研究内容1：收益期权型联合容量机制设计 RBCCM是一种综合型的容量充裕度机制。 它由相互关联的集中式部分(RBCCM-centralized，RBCCM-C)和分散式部分(RBCCM-decentralized，RBCCM-D)组成，其整体结构如图所示。 3.研究内容1：收益期权型联合容量机制设计 RBCCM的实施主要包括以下8个步骤。 1) 石确定RBCCM-C的新建容量需求2)确定RBCCM-C应招标的新建装机容量3)组织RBCCM-C新建机组的RRO拍卖4)确定RBCCM-D的拍卖证书总量5）确定 RBCCM-D各容量责任主体所需拍卖的证书总量6）RBCCM-D证书拍卖7)新建容量证书溢价收益分配8)新建机组的RRO结算 3.研究内容1：收益期权型联合容量机制设计 RBCCM中的基于收益的可靠性期权如下： RRO由中央机构代表电力用户与发电机组签订，通过期权结构实现对机组收入的合理区间管理。在RRO中需设定合理的收入区间。当机组在市场中的实际收入低于约定的收入下限时，中央机构将按合约对差额部分进行补偿;相反，若机组收入超过事先规定的收入上限，超出部分将由中央机构回收，从而避免暴利现象，维护用户利益。 收益期权型联合容量机制设计3.研究内容1：1 RRO的拍卖与结算如图所示。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 RBCCM机制推进路径具体包括4个阶段。 第一阶段为基于收益的容量电价补偿机制。与我国采用的容量电价补偿机制相衔接。核心在于引入基于收益的长期合约。第二阶段为基于收益的容量市场机制。核心特征是容量补偿的方式从行政核定过渡到市场化拍卖。 第三阶段为集中-分散联合背景下基于收益的容量补偿机制。基于收益的长期合约将应用于兼具集中式拍卖与分散式义务的市场环境中。 第四阶段为成熟的RBCCM阶段。随看金融市场条件与风险管理工具发展的成熟，将前三阶段基于收益的长期合约优化为标准化的RRO，通过标准化的期权提供精准收益保障。 各阶段的收益型长期合约设计3.研究内容2： 基于收益的长期合约的实施流程如图所示。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 发电成本参数核定： >对于所有发电机组，均需核定准许容量成本、变动成本函数参数、收益率下限和收益率上限等基础性参数。 >针对燃煤和燃气这类传统机组，还需额外核定不同工况下的启停成本、空载成本以及反映不同出力水平下能耗特性的煤耗微增率曲线参数。 >对于风电和光伏等可再生能源机组，则主要核定其容量成本和单位度电成本等核心参数。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 市场参考指数计算： >市场参考指数主要为能源价格指数与可再生能源利用效率指数。 法按月进行统计更新，反映煤炭燃料成本变动情况；同样按月计算的天然气价格指数则用于跟踪燃气发电的燃料成本变化。 >可再生能源利用效率指数包括按月统计的风电发电利用小时数，光伏发电利用小时数等。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 短期利润计算： >有两种方式，计算实际短期利润与估算短期利润。 >计算实际短期利润：根据发电实际的出清情况及市场电价情况，计算每台发电机组在市场中的实际收入即电能量市场收入，辅助服务市场收入 >估算短期利润：事后根据市场出清价和发电成本估算机组发电量，当市场出清价大于机组可变成本时，机组默认处于发电状态。利用估算出清量与市场出清电价来估算收入。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 长期利润计算： >长期利润=短期利润+容量收入-核定的容量成本 >容量收入在容量支付机制下按政府核定的补偿标准计算，在容量市场机制下根据市场交易结果确定，反映了机组的容量价值。 >核定容量成本根据核算的发电成本参数确定，反映了发电机组固定投资的年度分摊值。 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 核定利润范围计算： >根据机组参数核定结果，确定充允许机组的最低利润与最高利润。最低利润为核定容量成本与收益率下限的乘积；最高利润为核定容量成本与收益率上限的乘积。 差额利润计算： >当长期利润低于最低利润时，差额利润=最低利润-长期利润；当长期利润高于最高利润时，差额利润=最高利润-长期利润；当长期利润处核定范围内时，差额利润为零 3.研究内容2：各阶段的收益型长期合约设计 收益调整计算： >当差额利润大于0时，收益调整值=差额收益×容量成本补偿系数 >当差额利润小于0时，收益调整值=差额收益×超额利润回收系数 >需要进行方向性调节。当收益调整值为正时，表示需向发电企业补偿相应差额利润；为负时，表示发电企业需向市场运营机构返还差额利润 3.研究内容3：收益型长期合约的算例分析 设计算例计算收益型长期合约在RBCCM前三阶段的应用效果。算例涵盖高效燃煤机组、低效燃煤机组、燃气机组及需求响应4类典型资源。辅助服务市场收入取电能量市场收入的5%。容量收入在第一阶段参考广东电力市场，统一设定为容量成本的50%;第二阶段通过容量市场拍卖确定;第三阶段考虑集中-分散结构中的新建机组容量拍卖与容量证书拍卖及新建证书溢价收益分配。 4.结论 1）RBCCM机制可以满足CAM的四大自标。 1、可以保障合理收益。采用RRO，以收益为基准应对可再生能源大比例参与电力市场下的风险；2、可以减小对价格的影响。RRO基于事后的估算收益，与实际市场报价无关，减小机制对电能量市场价格结构的影响；3、可以提高市场流动性。将RRO应用于集中-分散相结合的框架，通过中央机构做市商，解决因发电侧与用户侧对合约期限偏好不同而产生的交易期限错配问题；4、可以减小测不准确的影响。集中-分散框架中引入新建证书溢价收益在新建机组与中央机构间的分配机制，当集中阶段对新建需求的预测出现偏差时，分散阶段可通过此机制来进行新建投资激励弥补缺口。 4.结论 2）基于收益的长期合约在不同阶段均能有效将机组收益引导至合理收益区间附近，在保留市场信号的同时保障收益稳定。合约对市场主体收益引导至合理区间的调节强度随阶段的递进呈现出持续的递增趋势，即随着容量机制不断的完善与市场化的加深，合约调节力度与应用强度也实现了同步的增强，证明该合约具备良好的适应性。 5.后续研究方向 本文所构建的机制与路径为我国容量充裕度机制的建设提供了系统性参考。未来可进一步研究高比例可再生能源等资源参与下的机制设计细节，以完善新型电力系统容量保障体系。 6.团队介绍 华南理工大学电力市场研究团队相继参与了国家、区域、省级电力市场的市场设计与咨询。团队扎根我国能源变革和市场建设过程中面临的实际问题，进行跨域电气工程、经济学、管理学等方面的交叉学科研究和专业人才培养，进行电力市场相关专业知识的培训和宣传，促进绿色低碳、能源安全、节能高效等自标的实现。 团队累计主持或参与省级以上电网电力市场技术支持系统设计及核心算法研究等项目50余项，覆盖广东、云南、海南、江苏、安徽、福建、西北等全国多个省区。研究内容涵盖现货市场顶层设计与规则制定、辅助服务市场机制、输配电价测算与节点定价模型、中长期与现货市场衔接等方向，形成了从市场规则设计、算法开发到仿真系统实现的全链条研究能力。同时，团队自主开发了多套电力市场仿真系统及实验经济学实验平台，相关成果已在教学科研中应用，为课题开展提供了坚实的理论诸备与实践基础。 7.作者简介 荆朝霞，教授，工学博士，中国电机工程学会电力市场专委会委员，北京、广州两大区域电力交易中心和广东、云南、海南、广西、浙江、重庆、黑龙江等省级电力市场的专家委员会委员。深耕电力市场领域二十多年，为广东、南方、全国电力市场建设献言献策，多次收到包括政府、运营机构和运营主体在内的各市场参与方的感谢信，包括：国家能源局南方监管局、北京电力交易中心、广州电力交易中心、广东电力交易中心、广东能源集团、深电能售电公司等。获中国电工技术学会科学技术奖、中国电力企业联合会电力科技创新一等奖等20余奖项。 7.作者简介 季天瑶，教授，工学博士，IEEE高级会员，CSEE Journal of Power and Energy Systems》青年编委中国电机工程学会高级会员。研究领域为信号与信息处理、电力市场。主持并参与了多项国家级、省部级及企业合作科研项目，内容涵盖电力系统信号异常识别、风电场设备故障诊断、可再生能源发电预测与主动配电网建模、公共机构用电设备波形识别、考虑新能源随机性的经济调度、断路器状态监测与故障诊断，以及基于大数据分析的输变电设备状态评估和跨境多能互补能源系统等前沿领域。参与编写《利用数学形态学保护性继电系统》，《电气工程基础双语教材一一电路与电子技术》等专著与教材。 7.作者简介 李嘉雯，硕士研究生，研究方向为电力市场、容量充裕度机制。参与多项科研项目，涵盖电力市场容量充裕度机制设计、电力市场中长期市场关键机制研究、电力衍生品研究等内容。