電力市場模式

1、 電力市場模式主要內(nèi)容1 1、概論、概論1.1 電力市場的啟動(dòng) u實(shí)行電力市場化最早的國家是智利。實(shí)行電力市場化最早的國家是智利。 1982年智利年智利正式頒布了新電力法。正式頒布了新電力法。 u英格蘭電力市場化開始于英格蘭電力市場化開始于1987年年7月撒切爾夫人政月撒切爾夫人政府頒布的電力法。府頒布的電力法。 u澳大利亞政府在澳大利亞政府在1991年正式建立了國家電網(wǎng)管理委年正式建立了國家電網(wǎng)管理委員會來監(jiān)管電網(wǎng)運(yùn)營。員會來監(jiān)管電網(wǎng)運(yùn)營。1992年年12月該委員會頒布了月該委員會頒布了“國家電網(wǎng)規(guī)約國家電網(wǎng)規(guī)約”。 u瑞典的電力市場化過程開始于瑞典的電力市場化過程開始于1990年，瑞典議會

2、在年，瑞典議會在1994年通過了新的電力法案。年通過了新的電力法案。u美國電力市場化由美國電力市場化由1992年布什總統(tǒng)批準(zhǔn)的能源法年布什總統(tǒng)批準(zhǔn)的能源法案開始，以電網(wǎng)開放為標(biāo)志。案開始，以電網(wǎng)開放為標(biāo)志。 w 促進(jìn)競爭促進(jìn)競爭w 提高效益提高效益w 降低電價(jià)降低電價(jià)w 防止腐敗防止腐敗w 增加電力工業(yè)的活力增加電力工業(yè)的活力 1.2 電力改革的動(dòng)力 1.3 電力市場的主體和市場機(jī)制 u電力市場定義為：電力市場是相互作用、使電能交換電力市場定義為：電力市場是相互作用、使電能交換成為可能的買方和賣方的集合。成為可能的買方和賣方的集合。 u電力市場主體是電能和相關(guān)服務(wù)的買方和賣方。買方電力市場主體

3、是電能和相關(guān)服務(wù)的買方和賣方。買方是電力用戶及中間商，而賣方則為電能生產(chǎn)的發(fā)電廠是電力用戶及中間商，而賣方則為電能生產(chǎn)的發(fā)電廠商及輔助服務(wù)的提供者。商及輔助服務(wù)的提供者。u市場機(jī)制是指由商品供需關(guān)系確定其市場出清價(jià)的機(jī)市場機(jī)制是指由商品供需關(guān)系確定其市場出清價(jià)的機(jī)制。制。 u我國電力用戶的電價(jià)并未開放，因此競價(jià)上網(wǎng)嚴(yán)格限我國電力用戶的電價(jià)并未開放，因此競價(jià)上網(wǎng)嚴(yán)格限制在發(fā)電廠商側(cè)。這種市場是不健全的、不穩(wěn)定的。制在發(fā)電廠商側(cè)。這種市場是不健全的、不穩(wěn)定的。 1.4 市場類型及商品市場類型：市場類型：v 長期市場長期市場雙邊市場雙邊市場v 日前市場日前市場 24小時(shí)的電能及輔助服務(wù)的市場小時(shí)的電

4、能及輔助服務(wù)的市場v 平衡市場（實(shí)時(shí)市場）平衡市場（實(shí)時(shí)市場） 電能、輔助服務(wù)及平衡電能的市場電能、輔助服務(wù)及平衡電能的市場市場商品v電能電能 負(fù)荷、電源、輸入電能、輸出電能以及負(fù)荷、電源、輸入電能、輸出電能以及SCSC之之間的電能交易間的電能交易v輔助服務(wù)輔助服務(wù) 旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用（可調(diào)度的負(fù)荷及電旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用（可調(diào)度的負(fù)荷及電源）、冷備用（可調(diào)度的負(fù)荷及電源）、調(diào)源）、冷備用（可調(diào)度的負(fù)荷及電源）、調(diào)節(jié)無功及電壓控制以及事故啟動(dòng)容量節(jié)無功及電壓控制以及事故啟動(dòng)容量2. 電力市場的ISO+PX模式 2.1 2.1 電力市場的框架結(jié)構(gòu)電力市場的框架結(jié)構(gòu) SC PX G PM ISO

5、 R D AS TO T G: Generator ISO: Independent System Operator PM: Power Marketer TO: Transmission Owner PX: Power Exchange R: Retail Service Provider AS: Ancillary Services Provider D: Distribution Services Provider SC: Scheduling Coordinator T: Transmission Sector電力市場的框架結(jié)構(gòu)電力市場的框架結(jié)構(gòu) 英國國家電網(wǎng)公司 挪威 加州SCPXP

6、XISOISO AS AS TO TOSCPXISO AS TO2.2 ISO獨(dú)立調(diào)度其職責(zé)為：其職責(zé)為：v競價(jià)方式采購輔助服務(wù)v確定實(shí)時(shí)電價(jià)及輔助服務(wù)市場v對市場參與者提供信息v建立輸電容量市場v保證電網(wǎng)安全運(yùn)行v提供非歧視性的電網(wǎng)開放服務(wù)v全網(wǎng)功率調(diào)度v處理輸電阻塞和限制2.3 PX電力交易其職責(zé)為：其職責(zé)為：v 提供電能的實(shí)時(shí)競爭市場提供電能的實(shí)時(shí)競爭市場v 確定一日前及一小時(shí)前市場的出清價(jià)（最小費(fèi)用）確定一日前及一小時(shí)前市場的出清價(jià)（最小費(fèi)用）v 采購備用（最小費(fèi)用）采購備用（最小費(fèi)用）v 充當(dāng)充當(dāng)PX參與者的參與者的SCv 對市場實(shí)行結(jié)算對市場實(shí)行結(jié)算市場概貌 競價(jià)機(jī)制概括起來可以分

7、為兩類：競價(jià)機(jī)制概括起來可以分為兩類：1. 多部競價(jià)：多部競價(jià)： 發(fā)電商報(bào)價(jià)發(fā)電商報(bào)價(jià): 電能報(bào)價(jià)機(jī)組啟停費(fèi)用機(jī)組技術(shù)參電能報(bào)價(jià)機(jī)組啟停費(fèi)用機(jī)組技術(shù)參數(shù)（最小開停機(jī)時(shí)間、爬坡速度等）數(shù)（最小開停機(jī)時(shí)間、爬坡速度等） 市場出清：調(diào)度交易中心集中、優(yōu)化調(diào)度；市場出清：調(diào)度交易中心集中、優(yōu)化調(diào)度；幾個(gè)典型電力市場：幾個(gè)典型電力市場： UK-Pool； PJM； New England 2. 單部競價(jià)：單部競價(jià)： 發(fā)電商報(bào)價(jià)發(fā)電商報(bào)價(jià): 僅電能報(bào)價(jià)僅電能報(bào)價(jià) 市場出清：確定分散調(diào)度；市場出清：確定分散調(diào)度； 調(diào)度交易中心確定出清價(jià)、各廠商的中標(biāo)電量；調(diào)度交易中心確定出清價(jià)、各廠商的中標(biāo)電量； 各發(fā)電商

8、自行確定機(jī)組運(yùn)行方式；各發(fā)電商自行確定機(jī)組運(yùn)行方式； 幾個(gè)典型電力市場：幾個(gè)典型電力市場： California； NEM； NZEM ； Nord u電力市場分時(shí)競價(jià)機(jī)制電力市場分時(shí)競價(jià)機(jī)制(Hourly Bidding) 分時(shí)競價(jià)示例分時(shí)競價(jià)示例0t1t2tTPdTtn 發(fā)電商對次日每小時(shí)（半小時(shí)）負(fù)荷提交一條競價(jià)曲線，全天 共提交24（或48）條競價(jià)曲線；n 交易中心對每個(gè)小時(shí)（或半小時(shí)）負(fù)荷出清，確定統(tǒng)一的出清電價(jià)，并按此出清價(jià)進(jìn)行結(jié)算。電力市場分時(shí)競價(jià)機(jī)制單部競價(jià)的求解算法：排隊(duì)法O價(jià)格功率MCP供給曲線需求曲線O價(jià)格功率MCP供給曲線需求曲線（a）無彈性負(fù)荷的市場出清 (b) 彈性

9、負(fù)荷的市場出清單部競標(biāo)的市場出清示意圖3. 3. 電力市場的電力市場的POOLPOOL模式模式 The England & Wales gridThe England & Wales gridu1990年開始實(shí)行年開始實(shí)行u采用分時(shí)競價(jià)方法采用分時(shí)競價(jià)方法u市場結(jié)構(gòu)市場結(jié)構(gòu)POOL模式MONOPOLY PURCHASERDISTRIBUTION & SUPPLYGENERATION進(jìn)入時(shí)段K通過競價(jià)確定時(shí)段K的系統(tǒng)邊際電價(jià)確定時(shí)段K的容量電價(jià)確定時(shí)段K的系統(tǒng)買入電價(jià)確定時(shí)段K的上抬差價(jià)確定時(shí)段K的系統(tǒng)賣出電價(jià)確定時(shí)段K的配電電價(jià)確定時(shí)段K的最終售出電價(jià)分時(shí)競價(jià)u集中交易集中交易u(yù)將一天分為將一

10、天分為48個(gè)時(shí)段。個(gè)時(shí)段。u提前一天確定提前一天確定第二天各時(shí)段第二天各時(shí)段的價(jià)格及電廠的價(jià)格及電廠出力。出力。u價(jià)格容易被某價(jià)格容易被某些機(jī)組控制些機(jī)組控制 供需曲線及出清價(jià)SDQo容量價(jià)格 u )(MVOLLLOLP1cpM報(bào)價(jià)情況報(bào)價(jià)情況發(fā)電情況發(fā)電情況付款情況付款情況低于低于實(shí)發(fā)實(shí)發(fā)系統(tǒng)的買入價(jià)系統(tǒng)的買入價(jià) 低于低于未發(fā)未發(fā)系統(tǒng)的買入價(jià)系統(tǒng)的買入價(jià)- -報(bào)價(jià)報(bào)價(jià)高于高于實(shí)發(fā)實(shí)發(fā)報(bào)價(jià)報(bào)價(jià)+ +容量價(jià)格容量價(jià)格 高于高于未發(fā)未發(fā)容量價(jià)格容量價(jià)格MMMM4.4.NETANETA模式模式 New Electricity Trading Arrangements u2000公用事業(yè)法案確定公用事

11、業(yè)法案確定u2001年年3月開始實(shí)行月開始實(shí)行u以雙邊交易為主以雙邊交易為主uPX交易靈活，閉市時(shí)間推后交易靈活，閉市時(shí)間推后u平衡市場平衡市場4.1 NETA 目標(biāo)u使電力市場類似于其它商品市場使電力市場類似于其它商品市場 - 自由簽定合同自由簽定合同- 自己調(diào)度自己調(diào)度u通過有效競爭降低價(jià)格通過有效競爭降低價(jià)格 u保證長期和短期安全性保證長期和短期安全性NETA 目標(biāo)u需求側(cè)參與市場需求側(cè)參與市場 u增加透明性和價(jià)格發(fā)現(xiàn)增加透明性和價(jià)格發(fā)現(xiàn) u激勵(lì)對風(fēng)險(xiǎn)的控制激勵(lì)對風(fēng)險(xiǎn)的控制 u更加積極有效的市場監(jiān)管更加積極有效的市場監(jiān)管4.2 電力市場結(jié)構(gòu) u 政府監(jiān)管政府監(jiān)管 Ofgem 行業(yè)管理行業(yè)

12、管理 EA用戶組織用戶組織 Energywatch雙邊交易雙邊交易 OTC,PX平衡市場平衡市場 SO平衡結(jié)算平衡結(jié)算 ELEXON系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行控制 SO輸電系統(tǒng)輸電系統(tǒng) TO各配電系統(tǒng)各配電系統(tǒng) DNOs發(fā)電公司售電公司 大用戶4.3 新的市場交易方式 u 遠(yuǎn)期市場：遠(yuǎn)期市場：大宗OTC交易標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品短期市場：短期市場：PX交易T=0T=CT=24h可達(dá)數(shù)年前不平衡結(jié)算運(yùn)行期平衡市場合同提交截止期時(shí)間4.4 平衡市場運(yùn)作過程 T=0T=CT=24合同提交截止期時(shí)間交易團(tuán)體系統(tǒng)調(diào)度SO平衡服務(wù)合同招標(biāo)提交初始合同提交在BMbidding與Offer連續(xù)評價(jià)系統(tǒng)安全性，更新合同上報(bào)值提

13、交最終合同根據(jù)最終合同和接受的BM競價(jià)調(diào)度根據(jù)重新接受的BM競價(jià)改變調(diào)度根據(jù)BS合同啟、停電廠4.5 電力價(jià)格構(gòu)成 u 實(shí)測值MWh接受的bid、offer量bid or offer 價(jià)支付或接受的價(jià)格不平衡量報(bào)告值最終報(bào)告提交量不平衡價(jià)（SBP/SSP）雙邊合同電價(jià)4.6 實(shí)效市場交易比例Over the Counter (OTC)Power Exchanges (P/X)Balancing Mechanism(BM)90%5%5%Experiences To-DateAnnual Baseload Forward Price Curve15161718192021222324Oct-99J

14、an-00Apr-00Jul-00Oct-00Jan-01Apr-01Jul-01Oct-01Jan-02Apr-02NBP Market PricesStation Gate Market Prices4.7 售電市場的競爭 u過去，公共電力供應(yīng)公司過去，公共電力供應(yīng)公司PES (Public Electricity Suppliers)同時(shí)運(yùn)營配電和售電同時(shí)運(yùn)營配電和售電業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。u這次改革的一個(gè)重大突破是供電與配電業(yè)這次改革的一個(gè)重大突破是供電與配電業(yè)務(wù)的分離。公用事業(yè)法案務(wù)的分離。公用事業(yè)法案2000要求將配電要求將配電和售電業(yè)務(wù)分開，分別申請執(zhí)照。和售電業(yè)務(wù)分開，分別申請執(zhí)照。u各

15、售電公司可以在任意一個(gè)配電區(qū)內(nèi)銷售各售電公司可以在任意一個(gè)配電區(qū)內(nèi)銷售電力，并向該配電公司支付配電費(fèi)用。電力，并向該配電公司支付配電費(fèi)用。u用戶可任意選擇售電公司。用戶可任意選擇售電公司。 Energywatch每月初發(fā)布各供應(yīng)公司對于煤氣、電力及兩者之和的價(jià)格比較表格供用戶選擇和參考。表中的價(jià)格為年度費(fèi)用，為了方便用戶選擇，表中分別給出了大、中、小型用戶的數(shù)值，其代表型用電量分別為1650kWh、3300kWh、4950kWh；天然氣用量的單位經(jīng)換算后也采用kWh，其大、中、小型用戶的代表型用氣量分別為10000kWh、19050kWh、28000kWh。所有的數(shù)值里均包含了5%的稅。 付費(fèi)

16、形式對價(jià)格也有一定影響，如果采用銀行直接劃賬及接到賬單后立即付費(fèi)的形式將獲得價(jià)格優(yōu)惠。付費(fèi)形式主要有三種： Direct Debit（DD）：定期從用戶銀行賬戶上直接劃走固定金額 Standard Credit（SC）：用戶根據(jù)所收到的賬單配付現(xiàn)金或支票 Prepayment（PP）：用戶通過卡片、代金券或硬幣表計(jì)。表5： 中等用量用戶年度煤氣和電力費(fèi)用價(jià)格比較（英鎊）供應(yīng)商1234567891011121314天然氣DD297278314308315295299281286288285257275SC312304347342348304308291292305333284281PP37535

17、4347347424336350347322342343電能DD220213206223238216225225220228209220SC235233218234247223236241232255237235PP302257230246255270244262264248雙燃料DD516491522517494501500508492466485SC547537566534531522522537586521506PP某地區(qū)某月中等用戶的年度價(jià)格5.5.標(biāo)準(zhǔn)市場模式標(biāo)準(zhǔn)市場模式節(jié)點(diǎn)電價(jià)模型節(jié)點(diǎn)電價(jià)模型 u在美國這樣一個(gè)崇尚分權(quán)的國度，在美國這樣一個(gè)崇尚分權(quán)的國度，2002年誕生年誕生了一部

18、所謂標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)，其重要性不亞于了一部所謂標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)，其重要性不亞于FERC ORDER 888 和和ORDER 2000。u標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)包括四個(gè)方面：主輔市場聯(lián)合優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)包括四個(gè)方面：主輔市場聯(lián)合優(yōu)化；事后節(jié)點(diǎn)電價(jià)；多結(jié)算；財(cái)務(wù)輸電權(quán)。；事后節(jié)點(diǎn)電價(jià)；多結(jié)算；財(cái)務(wù)輸電權(quán)。u標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)集中調(diào)度和市場監(jiān)管；要求開標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)集中調(diào)度和市場監(jiān)管；要求開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)輸電服務(wù)體系。發(fā)標(biāo)準(zhǔn)輸電服務(wù)體系。u預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)將成為北美預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)市場設(shè)計(jì)將成為北美“標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)”：已經(jīng)或：已經(jīng)或即將在美國和加拿大各個(gè)區(qū)域電力市場廣泛使用即將在美國和加拿大各個(gè)區(qū)域電力市場廣泛使用。 節(jié)點(diǎn)電價(jià)的組成關(guān)鍵點(diǎn)

19、：（1）能量買賣的價(jià)格為相應(yīng)位置的LMP.（2）LMP反映系統(tǒng)向該地供應(yīng)最后1MW的邊際成本.邊際能邊際能量成本量成本網(wǎng)損成本網(wǎng)損成本阻塞成本阻塞成本日前競價(jià)模型結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)負(fù)荷需求日前競價(jià)模型日前競價(jià)模型LMP調(diào)度計(jì)劃節(jié)點(diǎn)電價(jià)模型GNigipiPff1)()(minxGNigiqigipiQfPff1)()()(minx電力市場中，最優(yōu)潮流問題是一個(gè)有約束的非線性規(guī)劃問題，它的目標(biāo)函數(shù)概括起來主要有以下兩種：1. 基于機(jī)組耗量特性曲線的目標(biāo)函數(shù)，通常為多項(xiàng)式函數(shù)，最常用的是以機(jī)組出力為自變量的二次函數(shù)， 2. 同時(shí)考慮機(jī)組有功及無功生產(chǎn)費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)，與有功生產(chǎn)費(fèi)用類似，無

20、功生產(chǎn)費(fèi)用也用二次曲線描述。 約束條件包括節(jié)點(diǎn)平衡方程、節(jié)點(diǎn)電壓幅值約束和線路容量約束等 0)cos()(g1NjijjiijjidigipiYUUPPx0)sin()(g1NjijjiijjidigiqiYUUQQxmaxminGiGiGiPPPmaxminGiGiGiQQQmaxminiiiUUUmaxminBiBiBiPPP 對于以上模型可以采用內(nèi)點(diǎn)法求解，即通過引入緩沖變量將不等式約束變成等式約束，并對緩沖變量應(yīng)用對數(shù)障礙函數(shù)，形成擴(kuò)展的拉格朗日函數(shù)：)lnln()()()()()()()()()()(min111max1min1max1min1max1min1max11min11ki

21、liNikiuiiuUiiuUiNiilUiilUiNiBiuBiBiuBiNiBilBiBilBiNigiuqigiuqiNigilqigilqiNigiupigiupiNiNigilpigilpiqiqiNipipigiqiNigipissUsUUsUPsPPsPQsQQsQPsPPsPggQfPfLBBGGGGG由短期邊際成本理論可推導(dǎo)出最優(yōu)潮流中所有節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電價(jià) 為節(jié)點(diǎn)的有功實(shí)時(shí)電價(jià)，為節(jié)點(diǎn)的有功實(shí)時(shí)電價(jià)， 為節(jié)點(diǎn)的無功實(shí)時(shí)電價(jià)為節(jié)點(diǎn)的無功實(shí)時(shí)電價(jià) piipiPL*|qiiqiQL*|piqi存在網(wǎng)絡(luò)阻塞時(shí)的調(diào)度和定價(jià)例G1 出力 150MW G2 出力 50 MW $5/MW $3

22、0/MW G1 G2 線路容量: 100MW 50 MW 150 MW 節(jié)點(diǎn) 1，2 的電價(jià)分別為：5，30 6. 我國電力市場的發(fā)展進(jìn)程我國電力市場的發(fā)展進(jìn)程電力市場建設(shè)的提出u1996年年 電力部正式提出實(shí)行廠網(wǎng)分開、電力部正式提出實(shí)行廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)，廣泛開展模擬市場競價(jià)上網(wǎng)，廣泛開展模擬市場u1998年年 國辦國辦146號文，提出在號文，提出在6省市試點(diǎn)省市試點(diǎn)u2002年國務(wù)院年國務(wù)院5號文件號文件6省市試點(diǎn)工作的主要成績u促進(jìn)了廠網(wǎng)分開促進(jìn)了廠網(wǎng)分開u市場化運(yùn)營的規(guī)則制度初步形成市場化運(yùn)營的規(guī)則制度初步形成u促進(jìn)了電價(jià)形成機(jī)制和電價(jià)管理制度的研促進(jìn)了電價(jià)形成機(jī)制和電價(jià)管理制度的研究和改革究和改革u初步建成技術(shù)支持系統(tǒng)初步建成技術(shù)支持系統(tǒng)u上網(wǎng)電價(jià)有所降低上網(wǎng)電價(jià)有所降低試點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的主要問題u管理方面管理方面 管理職能分散，政府管電方式尚未實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新管理職能分散，政府管電方式尚未實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新u政策法規(guī)方面政策法規(guī)方面