《電力市場概論》 課件 張利 第3、4章 電力商品市場、參與者的特性

第三章電能的市場交易前提：假定所有發(fā)電機(jī)與負(fù)荷都連接在同一母線上或者都連接在無窮大容量且無損的網(wǎng)絡(luò)上，忽略輸配電網(wǎng)帶來的影響本章內(nèi)容：電力商品具有特殊性電價(jià)理論基礎(chǔ)。市場結(jié)構(gòu)電能交易的方式競價(jià)算法3.1引言1、電力供需瞬時(shí)平衡－－計(jì)劃和調(diào)度的必要性不能完全交給市場2、電力系統(tǒng)的相互依存性－－輔助服務(wù)問題3、電力無法儲存－－不平衡電量問題4、電流遵循物理定律－－輸電阻塞管理問題3.2電力商品的特殊性一、電價(jià)概述1、電價(jià)制定原則第三十五條本法所稱電價(jià)，是指電力生產(chǎn)企業(yè)的上網(wǎng)電價(jià)、電網(wǎng)間的互供電價(jià)、電網(wǎng)銷售電價(jià)。電價(jià)實(shí)行統(tǒng)一政策，統(tǒng)一定價(jià)原則，分級管理。第三十六條制定電價(jià)，應(yīng)當(dāng)合理補(bǔ)償成本，合理確定收益，依法計(jì)入稅金，堅(jiān)持公平負(fù)擔(dān)，促進(jìn)電力建設(shè)。第四十一條國家實(shí)行分類電價(jià)和分時(shí)電價(jià)。分類標(biāo)準(zhǔn)和分時(shí)辦法由國務(wù)院確定。對同一電網(wǎng)內(nèi)的同一電壓等級、同一用電類別的用戶，執(zhí)行相同的電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3電價(jià)理論基礎(chǔ)

2、電價(jià)分類

電能電價(jià)

從功能上備用電價(jià)

輔助服務(wù)電價(jià)

輸電電價(jià)遠(yuǎn)期合同電價(jià)從時(shí)間上日前市場電價(jià)

實(shí)時(shí)電價(jià)

一部制電價(jià)

從結(jié)構(gòu)上兩部制電價(jià)

三部制電價(jià)3、我國上網(wǎng)電價(jià)政策的發(fā)展還本付息電價(jià)出臺的背景源于1980年代中期的嚴(yán)重電力短缺。為調(diào)動(dòng)社會各方面投資辦電的積極性，1985年，國務(wù)院實(shí)行了多家辦電和多渠道集資辦電的政策，對集資興建的電廠實(shí)行還本付息電價(jià)，允許新建成的電力項(xiàng)目按照還本付息需要核定電價(jià)。到20世紀(jì)90年代中后期，經(jīng)營期電價(jià)政策取代了還本付息電價(jià)政策。主要是將按還本付息需要定價(jià)改為按社會平均先進(jìn)成本定價(jià)，在一定程度上修正了還本付息電價(jià)缺乏激勵(lì)機(jī)制、不利于提高電力投資效率的弊端?！皬S網(wǎng)分開，競價(jià)上網(wǎng)”后，標(biāo)桿電價(jià)，兩部制電價(jià)4、價(jià)格的功能市場經(jīng)濟(jì)是以市場機(jī)制作為配置資源的主要方式的經(jīng)濟(jì)。而市場機(jī)制的主力就是價(jià)格機(jī)制，換句話說，市場配置資源主要是通過價(jià)格的調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)的。價(jià)格的職能是指價(jià)格本身內(nèi)在所具有的功能和作用，主要有表價(jià)功能、調(diào)節(jié)功能、傳遞信息功能等。（1）表價(jià)功能：價(jià)格的這一職能是使價(jià)格盡量正確地反映商品內(nèi)在的價(jià)值量，因而是價(jià)格最基本的一種職能；（2）調(diào)節(jié)社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)職能：價(jià)格的這一職能，表明價(jià)格在社會再生產(chǎn)全過程中處于調(diào)節(jié)者的地位，即它可以調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)單位的收入以及生產(chǎn)、流通和消費(fèi)。（3）傳遞信息的職能：即價(jià)格作為一種信息載體能夠反映、傳遞經(jīng)濟(jì)信息的一種功能。

電力工業(yè)的一大特點(diǎn)就是電能不能儲存，這就要求供電方不管用戶是否用電，都要隨時(shí)準(zhǔn)備足夠的容量。這樣，即使用戶不用電，供電方也要做好供電的淮備，從而產(chǎn)生相應(yīng)的成本，這部分成本只與系統(tǒng)容量有關(guān)。因此，可將供電成本分為容量（電力）成本和電量成本兩部分，其中，容量成本只與系統(tǒng)容量有關(guān)，而電量成本與系統(tǒng)所發(fā)電能有關(guān)。供電企業(yè)的成本，其中有一部分只與用戶數(shù)量有關(guān)而與系統(tǒng)的容量及發(fā)電量無關(guān)。這部分成本稱為用戶成本，包括營業(yè)設(shè)施的折舊、營業(yè)人員的工資福利、營業(yè)業(yè)務(wù)的辦公費(fèi)用、接戶線及電度表的成本、負(fù)荷管理設(shè)備等等。如果將這部分費(fèi)用從容量成本中分出來，就形成了三部制電價(jià)。二、電價(jià)制定方法(一)綜合成本方法計(jì)算在未來給定的電價(jià)計(jì)算期內(nèi)為了供電所需的全部成本，并將其分?jǐn)偟礁鱾€(gè)用戶。其計(jì)算步驟：

(1)作出系統(tǒng)在給定電價(jià)計(jì)算期內(nèi)的電力發(fā)展規(guī)劃及資金計(jì)劃。

(2)成本核算：依據(jù)供電成本組成項(xiàng)目逐項(xiàng)進(jìn)行成本核算，將各項(xiàng)求和，即得電力系統(tǒng)向用戶供電的綜合成本。

(3)將供電成本在用戶中分?jǐn)?。分?jǐn)偟幕痉椒ㄊ瞧骄峙?。特點(diǎn)（1）方法直觀、簡便，易操作；（2）計(jì)算周期較長，相對穩(wěn)定，有利于避免因投資高峰帶來的電價(jià)波動(dòng)；（3）只根據(jù)以往帳面計(jì)算折舊費(fèi)，無法體現(xiàn)未來通貨膨脹、能源和環(huán)境開支的增加等因素，有可能導(dǎo)致折舊費(fèi)不足和企業(yè)資金狀況惡化；（4）不能起到調(diào)節(jié)供需和提供信息的作用（二）邊際成本方法

在電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和運(yùn)行中，由于未來微增負(fù)荷的持續(xù)增長所產(chǎn)生的微增成本，稱為邊際成本。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，在完全競爭市場中，單個(gè)企業(yè)根據(jù)邊際成本等于邊際收益的原則定價(jià)，可以使自身的利益最大化；整個(gè)商品市場根據(jù)邊際成本等于邊際收益的原則定價(jià)，則可以使社會總效益最大化。特點(diǎn)

(1)邊際成本方法可獲得最大社會效益。反映了供電的邊際成本，因此，能給予用戶正確的用電信號。

(2)邊際成本電價(jià)往往造成收支不平衡（收>支），這是由于邊際供電成本與平均供電成本有差異而造成的。

(3)短期邊際成本電價(jià)受供需變動(dòng)的影響較大，波動(dòng)劇烈；

(4)長期邊際成本電價(jià)由于計(jì)算周期較長，電價(jià)相對穩(wěn)定，但某些與時(shí)間有關(guān)的宏觀因素難以精確描述，定價(jià)模型的準(zhǔn)確性難以把握3、實(shí)時(shí)電價(jià)

短期邊際成本法能夠較好地反映短時(shí)期內(nèi)（1天，1h，0.5h）供電成本的變化情況。當(dāng)測算的時(shí)間間隔越來越短，所計(jì)算出的短期邊際成本又可稱為實(shí)時(shí)電價(jià)。實(shí)時(shí)電價(jià)是隨時(shí)間、地點(diǎn)和負(fù)荷水平的不同而發(fā)生變化的一種電價(jià)，它可以更真實(shí)地反映系統(tǒng)供電成本，并為供需雙方提供價(jià)格信號。實(shí)時(shí)電價(jià)由在給定時(shí)段（0.5h或更短）向用戶供電的邊際成本確定。

目標(biāo)函數(shù)：滿足以下約束（1）電量平衡約束（2）發(fā)電功率約束。負(fù)荷功率和損耗功率之和應(yīng)小于系統(tǒng)總的可用發(fā)電容量（3）線路功率約束。任一線路的潮流不能超過其極限值（4）基爾霍夫定律：電力潮流及損耗應(yīng)滿足電路定律因此，實(shí)時(shí)電價(jià)的組成為邊際發(fā)電燃料成本邊際發(fā)電維護(hù)成本發(fā)電質(zhì)量成本發(fā)電收支平衡項(xiàng)邊際網(wǎng)損成本邊際網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本網(wǎng)絡(luò)供電質(zhì)量成本網(wǎng)絡(luò)收支平衡項(xiàng)…….一、遠(yuǎn)期合同及其分解電力遠(yuǎn)期合約是市場參與者為了回避價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，減少由于未來市場價(jià)格波動(dòng)帶來的利益損失，通過談判等方式達(dá)成的一種協(xié)議。交易雙方在遠(yuǎn)期合約中規(guī)定：在未來某一段時(shí)期按約定的價(jià)格購買或銷售一定的電能。由于電力供需瞬時(shí)平衡的特點(diǎn)，合約電量的執(zhí)行最終必須與現(xiàn)貨市場銜接，并分解為機(jī)組實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃的組成部分。遠(yuǎn)期合同與現(xiàn)貨市場是互為補(bǔ)充和相互協(xié)調(diào)的。遠(yuǎn)期合同可以穩(wěn)定電力商品的供求狀況、穩(wěn)定電價(jià)，有利于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力市場的穩(wěn)定運(yùn)營；而現(xiàn)貨交易可以增加市場的競爭度，更好地發(fā)揮市場的調(diào)節(jié)作用。3.4電能的市場交易二、日前市場1、雙邊交易（Bilateral）優(yōu)能發(fā)電公司，有三臺機(jī)組機(jī)組類型啟動(dòng)費(fèi)用Pmin(MW)Pmax(MW)邊際成本MC(￥/MWh）A大型火電高100500360B中型火電中等50200430C燃?xì)鈾C(jī)組無050600某交易日14:00到15:00時(shí)段的交易情況已有的合同：應(yīng)賣出的電力總額：550MW類型合同日期交易性質(zhì)交易量（MWh）價(jià)格（￥/MWh）長期合同1月10日賣出200375長期合同2月7日賣出250390期貨3月3日賣出100450期貨4月7日買入50435期貨5月10日賣出50440市場運(yùn)行情況：（1）日前市場開放后，電子公告牌的買賣信息公布如下：代號數(shù)量（MW）價(jià)格（￥/MWh）賣方B520610B425550B320500B210480B125460買方O130450O230445O320440O430420O550410發(fā)電公司的情況：機(jī)組B有150MW的富裕容量交易員的操作：與O1、O2、O3達(dá)成交易結(jié)果：A＝500MW，B＝130MW，C備用（2）發(fā)生意外情況后的調(diào)整意外：機(jī)組B由于故障只能工作到晚上，且發(fā)電量不能超過80MW交易員可能的選擇：

1）等待系統(tǒng)調(diào)度員平衡，并按實(shí)時(shí)電價(jià)付費(fèi)

2）啟動(dòng)備用機(jī)組C承擔(dān)50MW3）在交易市場上購買替代電量此時(shí)市場的買賣信息情況如下：交易員的操作：與B8、B6、B3達(dá)成交易

結(jié)果：A＝500MW，B＝80MW

代號數(shù)量（MW）價(jià)格（￥/MWh）賣方B520610B425550B320500B620480B810460買方O430420O650410O5503902、集中交易某交易日9:00～10:00的某電力庫交易情況公司數(shù)量（MWh）價(jià)（￥/MWh）賣電標(biāo)甲200360.050390.050440.0乙150400.050420.0丙100375.050430.0買電標(biāo)東城50375.0100465.0西城50350.0150450.0南城50340.0200480.03．兩種交易方式的比較競爭性的電力庫交易經(jīng)常是建立在不同集團(tuán)已有的合作基礎(chǔ)之上的。它轉(zhuǎn)向競爭性運(yùn)作，革新的力度比創(chuàng)立一個(gè)全新模式要小，因此引發(fā)的問題較少。電力庫模式方便一體化交易，不僅掌握所有物理上的電力商品交易，而且還對輸電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行承擔(dān)責(zé)任。眾多角色的合并，避免了部門的增多，但也難以區(qū)分出電力市場中需要的各種功能。雙邊交易更接近一般商品的交易方式，但雙邊交易中難以處理時(shí)間約束和網(wǎng)絡(luò)安全約束。雙邊交易下需要建立阻塞管理和不平衡電量的新機(jī)制，市場規(guī)則過于復(fù)雜并可能缺乏效率。電力庫模式提供降低發(fā)電計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制，因此有希望降低電能的成本。發(fā)電商在電力庫模式下以復(fù)合標(biāo)為基礎(chǔ)參與交易，電力庫的交易規(guī)則將保證發(fā)電商收回他投標(biāo)中的開機(jī)費(fèi)用和無負(fù)荷費(fèi)用。而且，電力庫運(yùn)行的發(fā)電計(jì)劃算法通常盡力避免不必要的停機(jī)。因?yàn)檫@些因素減少了發(fā)電商面對的風(fēng)險(xiǎn)，可以預(yù)期有較低的平均價(jià)格。然而，這種風(fēng)險(xiǎn)的減少是以交易規(guī)則的復(fù)雜化為代價(jià)的。復(fù)雜的規(guī)則降低了價(jià)格制定的透明度。雙邊交易中發(fā)電商以簡單標(biāo)為基礎(chǔ)來出售電能，由于每一個(gè)市場時(shí)段單獨(dú)運(yùn)作，它可能在某些時(shí)段遭遇因生產(chǎn)的電能不夠多而不能維持機(jī)組運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，它必須決定是承擔(dān)一定的損失出售電能并維持機(jī)組運(yùn)行還是將機(jī)組關(guān)閉并承擔(dān)下次開機(jī)的啟動(dòng)費(fèi)用。每一種選擇都會增加這一機(jī)組生產(chǎn)電能的成本，迫使發(fā)電商提高他的平均投標(biāo)價(jià)格。三、實(shí)時(shí)市場1．實(shí)時(shí)市場存在的必要性（1）發(fā)電商和用戶都不可能按責(zé)任要求的和預(yù)測的那樣發(fā)、用電。（2）電力系統(tǒng)的及時(shí)平衡要求實(shí)時(shí)市場必須是有組織的，不可能是雙邊的。（3）備用市場、平衡機(jī)制等都可能是實(shí)時(shí)市場的名稱1、平衡資源的獲取調(diào)整應(yīng)通過自由買賣來完成，即應(yīng)允許任一個(gè)參與者通過競價(jià)的方式調(diào)整自己的生產(chǎn)與消費(fèi)某一時(shí)段的平衡服務(wù)通常在該時(shí)段的開放市場關(guān)閘后，由市場參與者向系統(tǒng)運(yùn)行員提供2、閉市設(shè)置閉市時(shí)間的目的是確定合同市場與實(shí)時(shí)市場的分界點(diǎn)，以便給系統(tǒng)運(yùn)行員留出平衡系統(tǒng)的時(shí)間在關(guān)閘時(shí)刻，買賣雙方簽訂的合同的合同量必須通知系統(tǒng)運(yùn)行部門，以便確定每個(gè)市場參與者的不平衡電量2．實(shí)時(shí)市場的運(yùn)行優(yōu)能公司的例子，目前的狀況優(yōu)能公司在實(shí)時(shí)市場上的投標(biāo)：

機(jī)組單元計(jì)劃發(fā)電（MW）最小出力（MW）最大出力（MW）邊際價(jià)格(￥/MWh)A500100500360B805080430C0050600市場交易的一般模型目標(biāo)是使購電總費(fèi)用最小滿足約束（1）式中，是發(fā)電商i

的報(bào)價(jià)曲線

N

為發(fā)電商的總數(shù)為用戶的總需求負(fù)荷3.5競價(jià)的模型與算法其它約束條件：

（2）發(fā)電機(jī)最大最小出力約束（3）機(jī)組運(yùn)行與停機(jī)最小持續(xù)時(shí)間約束（4）機(jī)組加減負(fù)荷速度約束

（5）系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束（6）機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用約束（7）電網(wǎng)安全約束算法： 排隊(duì)法等報(bào)價(jià)法動(dòng)態(tài)規(guī)劃法線性規(guī)劃法網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法拉格朗日松弛法排隊(duì)法也稱優(yōu)先級法使用條件是：報(bào)價(jià)必須是分段水平線機(jī)組1、2的報(bào)價(jià)曲線如表所示ikPik/MWPi/MWC0i/(￥/MWh)11234100505050100150200250340380 42046021234150505050150200250300380400420440特點(diǎn)排隊(duì)法簡單快速，既可用作簡單標(biāo)的競價(jià)，也可用作復(fù)合標(biāo)的競價(jià)排隊(duì)法只能用于單段或多端水平報(bào)價(jià)曲線，不能有下降段排隊(duì)法實(shí)用上的技術(shù)難點(diǎn)在于很難滿足發(fā)電機(jī)升降功率限值和啟停時(shí)間限制。復(fù)合標(biāo)競價(jià)－－機(jī)組組合問題（UnitCommitment）

機(jī)組組合，是研究在一定的約束條件下，如何以最小的成本安排一定周期內(nèi)的發(fā)電計(jì)劃，以滿足給定負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)備用要求，也稱為短期發(fā)電計(jì)劃。機(jī)組組合是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的問題，在時(shí)間范疇看，按研究周期的長短可分為經(jīng)濟(jì)調(diào)度(分、秒）、機(jī)組組合（日、周）、檢修計(jì)劃（月、年）、電力規(guī)劃（年以上）；在空間范疇內(nèi)，它要解決延伸到廣闊地域和包括多層次管理機(jī)構(gòu)的聯(lián)合電力系統(tǒng)的多級決策問題，比如機(jī)組組合中的水火電協(xié)調(diào)。機(jī)組組合問題的數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)：

其中，

目標(biāo)函數(shù)的變化：最小成本，最小購電費(fèi)用，最大社會效益機(jī)組組合的求解方法1、優(yōu)先級表法，即排隊(duì)法采用滿負(fù)荷平均成本法（full-loadaverageproductioncost）為指標(biāo)2、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法3、拉格朗日松弛法（LagrangianRelaxation）引入拉格朗日乘子構(gòu)成拉格朗日函數(shù)底層問題為，上層問題為，底層問題的求解方法：動(dòng)態(tài)規(guī)劃法機(jī)組關(guān)機(jī)時(shí)，費(fèi)用為0

機(jī)組開機(jī)時(shí)，由下式?jīng)Q定機(jī)組出力拉格朗日乘子的調(diào)整次梯度法可行解的構(gòu)成對偶問題的最優(yōu)解不一定是原問題的可行解對偶間隙（dualitygap）原問題和對偶問題的目標(biāo)函數(shù)間的差值稱為對偶間隙。原問題（primal）：

對偶問題（dual）：絕對對偶間隙相對對偶間隙

例題：三臺機(jī)組，四個(gè)時(shí)段的機(jī)組組合問題四個(gè)時(shí)段的負(fù)荷水平分別為：

170MW，520MW，1100MW，330MWλ的初值取0，修正方法為：

λ＝λ＋c(PL-∑Pi

)c=0.01，如果PL>∑Pi

c=0.002，如果PL<∑Pi第二次迭代dual=14982,primal=40000,＝1.67λU1U2U3P1P2P3PL-∑PiP1EDP2EDP3ED1.70000001700005.200000052000011.001104002005000003.3000000330000λ1.75.211.03.3C(P)-λP327.5152.5-700.0247.5P3P3minP3minP3maxP3minU3=1U3=0

以動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解機(jī)組3底層問題的示意●●●●●●●●拉各朗日松弛法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算量與機(jī)組數(shù)目成線性關(guān)系，克服了維數(shù)障礙，且機(jī)組數(shù)目越多，算法效果越好；方法十分靈活，可處理多種約束條件；算法中系統(tǒng)負(fù)荷約束相關(guān)的拉格朗日乘子即等于系統(tǒng)邊際發(fā)電成本，有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義。缺點(diǎn)：由于目標(biāo)函數(shù)的非凸性，存在對偶間隙，需要根據(jù)對偶問題的優(yōu)化解采取一定的措施構(gòu)造原問題的優(yōu)化可行解；算法的迭代過程中有可能出現(xiàn)振蕩或奇異現(xiàn)象。

3.6電能交易的結(jié)算電力庫的結(jié)算方式比較一目了然。雙邊市場的結(jié)算較繁瑣。仍以優(yōu)能發(fā)電公司為例。假設(shè)：（1）因?yàn)槌霈F(xiàn)了負(fù)荷不平衡，優(yōu)能發(fā)電公司在實(shí)時(shí)市場上被以620￥/MWh的價(jià)格調(diào)用了50MW

（2）機(jī)組B故障加劇，被迫停機(jī)

（3）實(shí)時(shí)電價(jià)＝645￥/MWh市場交易名稱數(shù)量（MWh）價(jià)格（￥/MWh）收/支期貨和期權(quán)市場遠(yuǎn)期合同1200375.075000遠(yuǎn)期合同2250390.097500期貨1100450.045000期貨2－50435.0-21750期貨350440.022000日前市場O130450.013500O230445.013350O320440.08800B3－20500.0-10000B6－20480.0-9600B8－10460.0-4600實(shí)時(shí)市場UMB-150620.031000不平衡量－80645.0-51600總計(jì)550208600第四章電力市場供需參與者的特性分析在本章中，我們將就發(fā)電商、用戶以及其它參與者如何采取措施在電力市場中獲取最大化的利益進(jìn)行詳細(xì)探討。

用戶在電力市場中的積極作用完全競爭市場中，電廠如何進(jìn)行發(fā)電量的優(yōu)化決策不完全競爭市場中，發(fā)電商最大化利潤的行為如何分析儲存設(shè)施和其它混合參與者如何能從電力商品交易中獲取利潤第一節(jié)引言一、需求側(cè)的特點(diǎn)1、缺乏彈性電費(fèi)相對于大部分工業(yè)產(chǎn)品的總成本和家庭生活開銷而言，支出只占很小比例。然而，對生產(chǎn)和生活而言，電力是不可或缺的，因此，人們一般不可能為節(jié)省電費(fèi)而放棄用電。電從100多年前開始商業(yè)化生產(chǎn)時(shí)起，就被標(biāo)記為是方便易得的商品。這種便利性已經(jīng)根深蒂固，也就是說人們沒有在用電前進(jìn)行成本核算的習(xí)慣。

第二節(jié)需求側(cè)與需求響應(yīng)2、其彈性更多表現(xiàn)為互彈性互彈性描述負(fù)荷在時(shí)段間的轉(zhuǎn)移情況。由于電力對工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的不可或缺性，當(dāng)電力商品價(jià)格上漲時(shí)，電力用戶往往不是簡單地減少消費(fèi)需求，而是可能決定將需求轉(zhuǎn)移到電力商品價(jià)格降低的時(shí)候。例如，如果預(yù)期在夜班時(shí)間電力商品價(jià)格會下降，生產(chǎn)者可能將生產(chǎn)推遲到夜間再進(jìn)行。同樣，居民用戶會將洗滌、烘干、加熱等高耗能電器的開啟時(shí)間定在價(jià)格低的時(shí)間里進(jìn)行。二、需求彈性對市場的作用1、一般市場的均衡2、電力市場的供需均衡電力需求缺乏彈性，當(dāng)需求D1不是很高時(shí)，市場在B點(diǎn)達(dá)到均衡當(dāng)需求D2較高時(shí)，此時(shí)發(fā)電機(jī)已接近容量極限，發(fā)電成本很高，供給彈性很大，市場必須在很高的價(jià)格上均衡，即C點(diǎn)一旦需求D2>系統(tǒng)的最大裝機(jī)容量Gmax，則市場就根本無法均衡了3、電力市場的價(jià)格限制為避免供需無法均衡而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，許多電力市場中設(shè)置了價(jià)格上限。由價(jià)格上限確定的供電量為Q1，即E點(diǎn)所示。此時(shí)，用戶實(shí)際需電量為Q2

，其中的差額只能通過限電或停電措施來解決，市場在人工干預(yù)下達(dá)到暫時(shí)的均衡。如果此時(shí)需求是有彈性的，用戶在電價(jià)升高后主動(dòng)減少需求，需求曲線將變?yōu)榍€，則市場可在供需雙方作用下在E點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定的均衡。需求側(cè)對市場的重要作用那些認(rèn)為產(chǎn)品物非所值而拒絕購買的用戶（減少的需求）起到了限制價(jià)格的作用。因此，用戶即使不進(jìn)行實(shí)際購買，而只是拒絕購買物非所值的產(chǎn)品，其實(shí)際效果也仍是一種“市場參與”行為。三、需求側(cè)管理與需求側(cè)響應(yīng)

電力需求側(cè)管理是通過采取法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、管理與引導(dǎo)等多種有效措施，以電力公司為主體，引導(dǎo)電力用戶優(yōu)化用電方式，提高終端用電效率，從而優(yōu)化資源配置，改善和保護(hù)環(huán)境。有預(yù)測表明(05年），如果實(shí)施有效的電力需求側(cè)管理，到2020年，我國可減少電力裝機(jī)1億千瓦左右，超過5個(gè)三峽工程的裝機(jī)容量，同時(shí)還可以節(jié)約8000-10000億元的電力投資。到2019年，如果所有美國電力用戶都采用動(dòng)態(tài)電價(jià)和高級計(jì)量裝置技術(shù)，需求響應(yīng)資源可以達(dá)到188GW（約20%系統(tǒng)高峰負(fù)荷）。

法律措施：法律措施是電力需求響應(yīng)健康發(fā)展的保障。從世界范圍來看，電力需求響應(yīng)開展較好的國家都有嚴(yán)格的法律法規(guī)，如美國先后出臺《國家能源政策法》及《公共事業(yè)管理政策法》等法律法規(guī)，并制定了大量強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)，對電力公司與電力用戶均提出了很多明確、具體的法律要求，為電力需求響應(yīng)的開展提供了強(qiáng)有力的保障。我國近年也出臺了一些規(guī)定，如“加強(qiáng)電力需求側(cè)管理工作的指導(dǎo)意見”等，推動(dòng)了電力需求響應(yīng)的發(fā)展。需求側(cè)管理的實(shí)施措施經(jīng)濟(jì)措施：經(jīng)濟(jì)措施是電力需求響應(yīng)最主要的激勵(lì)手段。最常用的是通過實(shí)施峰谷分時(shí)電價(jià)、季節(jié)性電價(jià)、可中斷電價(jià)以及需求投標(biāo)等，引導(dǎo)用戶盡可能在低谷時(shí)段用電，合理避開高峰時(shí)段用電。此外，還可對用戶購置節(jié)電設(shè)備給予貸款優(yōu)惠、財(cái)政補(bǔ)貼等，吸引用戶購買高能效的用電設(shè)備。技術(shù)措施：技術(shù)措施是指針對具體對象、生產(chǎn)工藝或生活用電特點(diǎn)，采用技術(shù)成熟的先進(jìn)節(jié)電設(shè)備來提高終端用電效率，從而節(jié)約電量、削減高峰負(fù)荷。技術(shù)措施又可以分為提高能效與負(fù)荷管理兩類。其中，綠色照明、高效電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速、無功補(bǔ)償、節(jié)能家電等屬于能效技術(shù)；負(fù)荷管理系統(tǒng)、蓄能空調(diào)等屬于負(fù)荷管理技術(shù)。管理措施：政府采取必要的管理措施，可以保證技術(shù)、經(jīng)濟(jì)措施的有效實(shí)施；尤其是當(dāng)電力供需形勢出現(xiàn)大的波動(dòng)時(shí)，管理措施對平衡電力供需的作用更為突出。2002年以來，我國很多電力供需緊張的地方通過實(shí)施有序用電等管理措施，組織用戶輪休、調(diào)整作業(yè)程序等，穩(wěn)定了社會正常用電秩序，緩解了電力短缺。引導(dǎo)措施：通過知識普及、信息傳播、技術(shù)示范、宣傳培訓(xùn)等措施，大張旗鼓的宣傳樹立科學(xué)發(fā)展觀的思路、節(jié)能和環(huán)保意識、電力需求響應(yīng)的理念，倡導(dǎo)科學(xué)用電，提升電力需求側(cè)管理在全社會的認(rèn)知度，提高客戶主動(dòng)參與需求側(cè)管理的積極性，使電力需求側(cè)管理成為人人重視并參與的社會行動(dòng)。需求響應(yīng)是用戶根據(jù)電價(jià)變化主動(dòng)進(jìn)行的需求側(cè)管理，是在市場環(huán)境下發(fā)揮價(jià)格激勵(lì)作用的一種需求側(cè)管理措施。常用的措施分為兩類：負(fù)荷響應(yīng)：是指直接的負(fù)荷控制，是局部或部分負(fù)荷的減少以致完全停用。在市場條件下，電力部門在切除負(fù)荷時(shí)必須顧及用戶的經(jīng)濟(jì)利益，取得用戶同意后方可在任意時(shí)段、特定時(shí)段或特定情況下直接切除全部或部分負(fù)荷，同時(shí)用戶得到電價(jià)優(yōu)惠等經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。價(jià)格響應(yīng)：是指實(shí)時(shí)定價(jià)、動(dòng)態(tài)定價(jià)、峰值定價(jià)、分時(shí)定價(jià)以及需求投標(biāo)或回購計(jì)劃等，是真正市場化的產(chǎn)物。它以價(jià)格為杠桿，引導(dǎo)消費(fèi)者在緊急情況下減負(fù)荷，或?qū)⒇?fù)荷從高峰時(shí)段轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)及合理利用系統(tǒng)的目的。價(jià)格響應(yīng)的最高境界是用戶實(shí)施實(shí)時(shí)電價(jià)，但在現(xiàn)階段，除部分大型商業(yè)和工業(yè)用戶外，還不具備全面實(shí)行實(shí)時(shí)電價(jià)的條件。因此，分時(shí)電價(jià)等各種簡化形式的價(jià)格響應(yīng)措施得到應(yīng)用。需求響應(yīng)對電力市場的特殊意義：

提高市場效率。當(dāng)用戶可接收到價(jià)格信號并受到激勵(lì)時(shí)，用電量就會和電價(jià)掛鉤，這將改變用戶的用電行為，使峰荷期間的用電量轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)，從而削弱實(shí)時(shí)市場的價(jià)格突變，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效利用。

降低市場風(fēng)險(xiǎn)。配電壟斷的打破將造就眾多的電力零售商，他們可設(shè)計(jì)不同的需求響應(yīng)價(jià)格套餐來引導(dǎo)用戶的用電行為，規(guī)避實(shí)時(shí)市場的電價(jià)波動(dòng)。需求響應(yīng)具備風(fēng)險(xiǎn)管理工具的作用，這也是成熟的市場所必需的。更好地為用戶服務(wù)。需求響應(yīng)是電力市場提供給用戶的用電選擇權(quán)，用戶可有機(jī)會藉此控制自己的電費(fèi)賬單。

減輕市場力的作用。如果需求響應(yīng)能恰當(dāng)?shù)丶皶r(shí)地發(fā)生在缺電地區(qū)，就會阻止由于供電不足或輸電網(wǎng)約束所引發(fā)的市場力濫用。

從長遠(yuǎn)看，用戶對需求響應(yīng)的參與，將最終降低電力市場的價(jià)格，減輕電價(jià)波動(dòng)，間接使所有用戶得益。四、電力商品零售商作用：代表眾多小用戶參與批發(fā)市場經(jīng)營之道：總體平均買價(jià)必須低于零售價(jià)才會有收益。零售商在價(jià)格多變的電力批發(fā)市場中購買電能，然后再以固定價(jià)格零售。買價(jià)高于零售價(jià)，零售商就會虧損；買價(jià)低于零售價(jià)，零售商就會獲利。管理風(fēng)險(xiǎn)：做好負(fù)荷預(yù)測基本原則：利潤最大化即，邊際收益＝邊際成本一、完全競爭1、基本調(diào)度第三節(jié)發(fā)電商例題：以燃燒煤的蒸汽機(jī)組為例，假設(shè)該機(jī)組出力為100MW≤P≤500MW

機(jī)組輸入輸出成本特性：

若則由可得：

分段線性化的成本特性曲線成本曲線上斷點(diǎn)處邊際成本等于下一段的斜率機(jī)組的三段分段線性成本曲線2、發(fā)電調(diào)度的制約因素1）機(jī)組的最大最小出力

，則

，則2）固定成本空載成本：如果機(jī)組保持并入電網(wǎng)但不提供電力，此時(shí)維持機(jī)組運(yùn)行所需燃料的成本就是空載成本。啟動(dòng)成本：是將機(jī)組從停機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)直到運(yùn)轉(zhuǎn)至準(zhǔn)備好發(fā)電所需的成本。為實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組收益的最大化，啟動(dòng)成本必須在一段長時(shí)間內(nèi)分?jǐn)傃a(bǔ)償。如果不考慮發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)成本和在不同運(yùn)行狀態(tài)過渡過程中發(fā)電機(jī)組受到的約束，出力按時(shí)間段分別進(jìn)行優(yōu)化，最終的發(fā)電調(diào)度可能不是最優(yōu)的，并且在技術(shù)上也可能是不可行的。這些機(jī)組的運(yùn)行應(yīng)該在一天至一星期或者更長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)度決策。這個(gè)問題和機(jī)組組合（unitcommitment）問題有些相似性。問題的實(shí)質(zhì)是在滿足約束的情況下補(bǔ)償準(zhǔn)固定成本和變動(dòng)成本。3）動(dòng)態(tài)約束對機(jī)組增加或者減少出力的速率設(shè)置的限制可能會妨礙機(jī)組在連續(xù)時(shí)間段實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)化出力。為實(shí)現(xiàn)最小化這些限制帶來的成本，必須至少在數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)對機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。為限制頻繁起動(dòng)和停運(yùn)對機(jī)組造成的損壞，通常會限定火電機(jī)組一旦起動(dòng)必須與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系的最小時(shí)間。相同的，通常也會限定機(jī)組一旦停運(yùn)必須保持關(guān)機(jī)的最小時(shí)間。這些約束減少了改變機(jī)組狀態(tài)的機(jī)會，對機(jī)組的最優(yōu)化調(diào)度有深刻影響。4）環(huán)境約束某種污染物在大氣中釋放速率受到限制，這樣就要降低電廠的最大出力。限制一年內(nèi)釋放一種污染物的總量，對電廠的運(yùn)行設(shè)置了復(fù)雜的綜合約束。對水的利用可能受到約束。5）其他經(jīng)濟(jì)因素?zé)犭娐?lián)產(chǎn)電廠的發(fā)電量通常受供熱量的牽制，電能生產(chǎn)與提供輔助服務(wù)的相互影響二、生產(chǎn)或購買的決策電廠使用N臺機(jī)組向給定負(fù)載D供電，力求使成本最小化

最優(yōu)解存在的條件：

電廠要實(shí)現(xiàn)以最小成本發(fā)電，所有發(fā)電機(jī)組必須運(yùn)行在同一邊際成本，而且此邊際成本應(yīng)等于拉格朗日乘子值：假設(shè)該電廠可以參與電力現(xiàn)貨市場交易，如果市場價(jià)格低于生產(chǎn)電能的影子價(jià)格，該電廠就應(yīng)該在市場中購買電能并且減少自身發(fā)電量以滿足：

例4.6

購買19.5MW三、不完全競爭發(fā)電商很可能具有市場力，要最大化電廠的利潤，僅孤立的對自己的每臺機(jī)組的出力進(jìn)行最優(yōu)化是不夠的，必須考慮到其它電廠的行為