《電力市場(chǎng)概論》 課件 張利 第6、7章 電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電投資分析

第六章

電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)輸電網(wǎng)開放是電力市場(chǎng)的重要特征輸電網(wǎng)開放就是輸電網(wǎng)的所有者必須將輸電網(wǎng)無歧視地開放給所有使用者。面臨的問題輸電阻塞輸電損耗阻塞管理（CongestionManagement）基本思路：建立競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，利用價(jià)格手段進(jìn)行電力交易量的增減，從而降低過載線路的潮流功率。一、引言兩份交易：G1－L1：300MW；G2－L2：200MW當(dāng)A－B間的傳輸容量低于500MW時(shí)，為保證交易的順利實(shí)現(xiàn)，可購(gòu)買物理輸電權(quán)（PhysicalTransmissionRights）

輸電權(quán)是對(duì)輸電容量的一種權(quán)利，PTR賦予其所有者在特定時(shí)間在給定輸電支路或斷面上傳輸一定容量電力的權(quán)利。二、雙邊交易與物理輸電權(quán)PTR的實(shí)施問題1、潮流計(jì)算在由變壓器、輸電線路等構(gòu)成的電網(wǎng)中，功率將如何流動(dòng)，可通過潮流計(jì)算確定。直流潮流模型：支路的無功潮流可以不計(jì)，交流支路可等效成直流支路。

潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型節(jié)點(diǎn)方程

快速解耦潮流計(jì)算的原理是：1、由于交流高壓電網(wǎng)中輸電線路等元件的x>>r,因此電力系統(tǒng)有功功率的變化主要決定于電壓相位角的變化，而無功功率的變化則主要決定于電壓模值的變化。反映在雅可比矩陣的元素上，就是N及M二個(gè)子塊元素的數(shù)值N相對(duì)于H、L二個(gè)子塊的元素要小的多。作為簡(jiǎn)化的第一步，可以將它們略去不計(jì)。2、在實(shí)際的高壓電力系統(tǒng)中，下列的假設(shè)一般都能成立：（1）線路兩端的相角差不大（小于10度～20度）（2）與節(jié)點(diǎn)無功功率相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納通常遠(yuǎn)小于節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納Bii

于是得到：上述二式中的系數(shù)矩陣B’及B”由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部所組成，從而是一個(gè)常數(shù)且對(duì)稱的矩陣。為了加速收斂，目前通用的快速解耦法又對(duì)B’及B”的構(gòu)成作了下列進(jìn)一步修改。（1）在形成B’時(shí)略去那些主要影響無功功率和電壓模值，而對(duì)有功功率及電壓角度關(guān)系很少的因素，這些因素包括輸電線路的充電電容以及變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比。（2）為了減少在迭代過程中無功功率及節(jié)點(diǎn)電壓模值對(duì)有功迭代的影響，將式右端U的各元素均設(shè)為標(biāo)么值1.0，也即令U作為單位陣。（3）在計(jì)算B’時(shí)，略去串聯(lián)元件的電阻。于是，目前通用的快速解耦潮流算法的修正方程式可寫成：

近似模型－直流潮流

支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的支路－節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣

三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)取節(jié)點(diǎn)1為參考點(diǎn)求逆復(fù)原2、并行和逆向潮流問題傳輸路徑由物理定律而不是市場(chǎng)參與者的意愿決定

示例設(shè)A－Y：300MW，D－X：200MW其中I

：1－2－3：120MWII：1－3：180MW

III

：3－2：120MWIV：3－1－2：80MW

僅合同1時(shí)，受線路容量限制（2-3容量100MW），實(shí)際上

Pmax＝(0.5/0.2)*100=250MW

合同1和合同2同時(shí)執(zhí)行，3、物理輸電權(quán)與市場(chǎng)力兩節(jié)點(diǎn)例子中的G3：是節(jié)點(diǎn)B處唯一的機(jī)組，它買斷從A到B的所有物理輸電權(quán)，同時(shí)既不使用也不出售，顯然就成為節(jié)點(diǎn)B處電力供給的壟斷者

解決方法：在物理輸電權(quán)交易中附加一個(gè)“或用或棄”的條款，但實(shí)際實(shí)施有難度。此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行員也起著市場(chǎng)運(yùn)行員的作用系統(tǒng)運(yùn)行員在考慮由輸電網(wǎng)引起的安全約束時(shí)，能夠本著使市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)最佳效率的原則選擇合適的賣家和買家，并決策市場(chǎng)出清價(jià)格。有利于真正實(shí)現(xiàn)最好的經(jīng)濟(jì)效率。采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)（NodalPrice）或區(qū)域電價(jià)（ZonalPrice）三、集中交易與節(jié)點(diǎn)電價(jià)1、集中交易中輸電網(wǎng)的作用電力系統(tǒng)的電源與負(fù)荷的分布往往是不平衡的，電源充足、負(fù)荷較少的地區(qū)電價(jià)偏低；反之，負(fù)荷需求量過重的地區(qū)電價(jià)偏高。兩地區(qū)各自獨(dú)立運(yùn)行情況下，兩地間會(huì)有電價(jià)差；兩地間由輸電線路連成統(tǒng)一市場(chǎng)時(shí)，電能就會(huì)由電價(jià)低的地區(qū)流向電價(jià)高的地區(qū)，直至兩地間的價(jià)差消失為止。但線路輸電容量不足時(shí)，會(huì)停止于由線路輸電容量決定的某一價(jià)差水平上。兩地區(qū)的供給函數(shù)分別為：

S區(qū)：πS＝80＋0.04PS

￥/MWh，DS＝500MWD區(qū)：πD＝100＋0.08PD￥/MWh，DD＝1500MW（1）不互聯(lián)時(shí)的分析S區(qū)：PS

＝500MW，πS

＝100

￥/MWhD區(qū)：PD＝1500MW，πD

＝220

￥/MWh（2）互聯(lián)線路能傳遞1600MW

兩節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單母線系統(tǒng)，電價(jià)相同，則：

S區(qū)：PS

＝1500MW，πS

＝140￥/MWhD區(qū)：PD＝500MW，πD

＝140￥/MWh

兩地區(qū)聯(lián)合市場(chǎng)的供需平衡（3）線路受限情況線路傳輸能力500MW。結(jié)果：

PS＝1000MW，πS

＝120￥/MWh

PD＝1000MW，πD

＝180￥/MWh小結(jié)：只要互聯(lián)線路的輸電容量低于自由交易所需的容量，兩地區(qū)間的差價(jià)就一定存在。由于維持系統(tǒng)安全而產(chǎn)生的約束使得輸電網(wǎng)產(chǎn)生阻塞，將統(tǒng)一的市場(chǎng)分割為各自獨(dú)立的市場(chǎng)，各地區(qū)負(fù)荷的增加將必須由當(dāng)?shù)貦C(jī)組單獨(dú)來承擔(dān)。因此，各地區(qū)的發(fā)電邊際成本是不同的。由于系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電價(jià)都可能不同，因此考慮輸電網(wǎng)后的實(shí)時(shí)價(jià)格又稱為節(jié)點(diǎn)價(jià)格。另外，輸電損耗也會(huì)造成不同節(jié)點(diǎn)的電價(jià)不一樣。通常買進(jìn)功率的地區(qū)的實(shí)時(shí)價(jià)格高，而賣出功率的則低。2、節(jié)點(diǎn)電價(jià)的數(shù)學(xué)模型

必須在滿足第5章中討論的安全性要求的前提下，選擇可以接受的賣價(jià)和買價(jià)，并設(shè)定市場(chǎng)清除價(jià)格，使得系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最大化－－有約束的最優(yōu)化潮流問題將電源和負(fù)荷統(tǒng)一考慮成每個(gè)節(jié)點(diǎn)的凈功率注入量假設(shè)：市場(chǎng)是完全競(jìng)爭(zhēng)的，市場(chǎng)參與者無博弈行為

負(fù)荷與發(fā)電機(jī)連接在網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)上，定義在節(jié)點(diǎn)K的注入功率為定義，表示節(jié)點(diǎn)K注入功率的收益整個(gè)電網(wǎng)的整體的效益問題描述

假設(shè)需求對(duì)價(jià)格不敏感，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷是確定的，則消費(fèi)者的收益是常數(shù)，于是有忽略電網(wǎng)損耗，系統(tǒng)的凈注入功率必為零設(shè)定平衡節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)n

輸電線路的傳輸功率約束

拉格朗日函數(shù)最優(yōu)條件

討論是平衡節(jié)點(diǎn)的價(jià)格。其它節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格與平衡節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格的聯(lián)系如上式每一節(jié)點(diǎn)的價(jià)格受兩方面因素影響：一是與該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)損靈敏度

有關(guān)，如果節(jié)點(diǎn)k的凈注入功率增大使網(wǎng)損增大，則二是受支路潮流約束的影響，這一影響取決于約束的影子成本（即乘子

）和第i支路潮流對(duì)各節(jié)點(diǎn)凈注入功率的靈敏度。顯然，如果忽略輸電容量約束和網(wǎng)絡(luò)損耗，則所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格都相等例6.4分析三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的電能交易情況與節(jié)點(diǎn)電價(jià)X＝200MW、Y＝300MW（1）網(wǎng)絡(luò)無約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度

PA＝400MW，PB

＝100MW。網(wǎng)絡(luò)中的潮流情況:a.由KAL、KVL定律

b.利用疊加原理首先，1－2的200MW電力傳輸引起的潮流其次，1－3的300MW電力傳輸引起的潮流

潮流結(jié)果：1－2：280MW，

1－3：220MW，

2－3：80MW

購(gòu)電費(fèi)用：400×150＋100×180＝78000￥（2）修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度：1－2越限，需進(jìn)行調(diào)整。首先考慮增加母線2的出力，即機(jī)組C發(fā)電設(shè)在bus2增加1MW，則bus1需減少1MW，對(duì)潮流的影響為：1－2潮流的變化：減少0.8MW2－3潮流的變化：減少0.2MW

要消除30MW的越限，則

PC＝30/0.8＝37.5MW，PB減到62.5MW，PA仍為400MW。潮流結(jié)果：

1－2：250MW2－3：87.5MW1－3：212.5MW

購(gòu)電費(fèi)用：400×150＋62.5×180＋37.5×900＝105000￥考慮增加母線3的出力進(jìn)行調(diào)整（3）節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算：在該節(jié)點(diǎn)以最經(jīng)濟(jì)的方式多供應(yīng)1MW負(fù)荷所需的成本。

bus1，π1＝180￥/MWhbus3，由發(fā)電機(jī)B供，會(huì)造成線路1－2過流，所以由發(fā)電機(jī)D供，π3

＝300￥/MWhbus2，由發(fā)電機(jī)C供太貴，應(yīng)由bus1或3的發(fā)電機(jī)供，同時(shí)，不能造成線路1－2過流，分析得：

ΔP1＋ΔP3＝1MW0.8ΔP1＋0.4ΔP3＝0

解得：ΔP1＝－1MWΔP3＝2MW

所以，π2

＝2×300－1×180＝420￥/MWh

（4）最優(yōu)潮流求解

結(jié)果：PA＝400MW，PB＝25MW

PC＝0，PD＝75MW

F12＝250MW，F(xiàn)13＝175MW，F(xiàn)23＝50MWCost＝87000￥/h

π1＝180￥/MWh，π2＝420￥/MWh，

π3

＝300￥/MWh小結(jié)：在一個(gè)沒有輸電約束的系統(tǒng)中，如果我們將所有機(jī)組視為恒邊際成本模型，那么除一臺(tái)機(jī)組（邊際機(jī)組）之外的所有機(jī)組要么滿負(fù)荷發(fā)電，要么不發(fā)電。邊際機(jī)組的邊際成本決定了整個(gè)系統(tǒng)的電價(jià)。當(dāng)輸電限值約束了經(jīng)濟(jì)調(diào)度時(shí)，某些機(jī)組的出力受到限制，將介于上下限之間而成為邊際機(jī)組。通常，系統(tǒng)中如果存在m個(gè)輸電約束，那么就有m+1個(gè)邊際機(jī)組。每一臺(tái)邊際機(jī)組都決定著它所在節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格。其余節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格是由所有邊際機(jī)組的價(jià)格組合所決定的，這種組合又取決于約束網(wǎng)絡(luò)中KVL的作用。

3、阻塞剩余

用戶付費(fèi)：發(fā)電商收益4、節(jié)點(diǎn)電價(jià)的深入討論（1）潮流方向問題

支路2-3中的潮流

是從電價(jià)高的節(jié)點(diǎn)流向低價(jià)節(jié)點(diǎn)。（2）節(jié)點(diǎn)電價(jià)與線路輸電容量的關(guān)系當(dāng)支路1-2的輸電容量逐漸增大時(shí)，節(jié)點(diǎn)電價(jià)表現(xiàn)出先升高后降低的變化規(guī)律。例如輸電容量由236MW提高到240MW時(shí)，節(jié)點(diǎn)3的電價(jià)反而由525元/MWh上升到540元/MWh。因?yàn)榇藭r(shí)便宜的機(jī)組（A和B）承擔(dān)了較大的出力，而成本高的機(jī)組（C）出力減少，總體來看發(fā)電成本降低了，但用戶付費(fèi)、發(fā)電商利潤(rùn)和阻塞剩余均在增加，表明此時(shí)提高輸電容量的措施是將用戶利益轉(zhuǎn)給了發(fā)電商。當(dāng)支路1-2的輸電容量提高到超過245MW時(shí)，最貴的機(jī)組C將不再發(fā)電，機(jī)組D成為邊際機(jī)組，節(jié)點(diǎn)價(jià)格、發(fā)電商利潤(rùn)、用戶付費(fèi)和阻塞剩余等才會(huì)隨之減少，直到輸電容量達(dá)到280MW時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入無阻塞狀態(tài)。

（3）異常的節(jié)點(diǎn)電價(jià)當(dāng)支路2-3的容量降為45MW時(shí)情況（4）節(jié)點(diǎn)價(jià)格與市場(chǎng)力當(dāng)支路2-3存在約束時(shí)，節(jié)點(diǎn)2的電價(jià)為120￥/MWh。假設(shè)節(jié)點(diǎn)2的機(jī)組C叫價(jià)低于目前的節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格，它決定以50￥/MWh參與競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)2處提出一個(gè)較低的叫價(jià)，使節(jié)點(diǎn)3處的電價(jià)從300￥/MWh上升到440￥/MWh，并且其發(fā)電量從87.5MW上升到90MW

。

假設(shè)機(jī)組D抬高其價(jià)格到550￥/MWh

機(jī)組D抬高其叫價(jià)，除了使機(jī)組C虧本外，還會(huì)增加自己的收益，即使是在出力減少的時(shí)候：小結(jié)在沒有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)處，其節(jié)點(diǎn)價(jià)格與有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)價(jià)格相比，可高可低，也可介于其中，甚至節(jié)點(diǎn)價(jià)格可以為負(fù)數(shù)！上述結(jié)果可能違反一般意義上的經(jīng)濟(jì)概念，但是它們?cè)跀?shù)學(xué)上是正確的。這些價(jià)格不僅受制于經(jīng)濟(jì)還受制于KVL。甚至在簡(jiǎn)單的三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，理解這些價(jià)格也是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。對(duì)于實(shí)際的系統(tǒng)，這種分析會(huì)更加復(fù)雜。5、集中交易系統(tǒng)中阻塞風(fēng)險(xiǎn)的管理需要什么樣的新合約形式用于控制與輸電阻塞相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)討論的結(jié)論可同樣解釋損耗引起的影響（1）差價(jià)合約的可行性回顧：集中交易市場(chǎng)中的參與者也允許進(jìn)行雙邊合同交易，以規(guī)避節(jié)點(diǎn)電價(jià)變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)。西源的發(fā)電商與東荷的鋼鐵廠簽訂差價(jià)合同：500MW，160￥/MWh。實(shí)時(shí)電價(jià)為140￥/MWh，無阻塞時(shí)的結(jié)算情況：發(fā)電商售電500MW，得到收益為500×140=70000￥

鋼鐵公司買進(jìn)500MW，支付500×140=70000￥

鋼鐵公司支付500×(160-140)=10000￥給發(fā)電商以解決差價(jià)合約。發(fā)電商和鋼鐵公司以160￥/MWh的有效電價(jià)進(jìn)行了500MW的交易。若節(jié)點(diǎn)價(jià)格比160￥/MWh高,發(fā)電商將支付鋼鐵公司差價(jià)以解決合約。

若聯(lián)絡(luò)線傳輸功率限制為500MW，則西源的節(jié)點(diǎn)價(jià)格為120￥/MWh,而東荷的節(jié)點(diǎn)電價(jià)上升為180￥/MWh，結(jié)算：發(fā)電商以120￥/MWh的價(jià)格售電500MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)得到收益為：500×120=60000￥

差價(jià)合同結(jié)算的收益為：500×40=20000￥因此，按現(xiàn)貨價(jià)格虧20000￥，應(yīng)該由鋼鐵公司根據(jù)合約來支付。鋼鐵公司以180￥/MWh的價(jià)格購(gòu)買500MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)應(yīng)支付：500×180=90000￥

差價(jià)合同應(yīng)支付：500×20=10000￥。因此，按現(xiàn)貨價(jià)格多支出10000￥，鋼鐵公司期待發(fā)電商按差價(jià)合約來承擔(dān)。有阻塞時(shí)，差價(jià)合同不能正常進(jìn)行

（2）金融輸電權(quán)（Financialtransmissionrights）差價(jià)合同中的總?cè)鳖~為:20000＋10000＝30000￥/h阻塞剩余

500×(180－120)＝30000￥/h推導(dǎo)阻塞存在時(shí)處理差價(jià)合約的解析表達(dá)設(shè)：差價(jià)合約敲定價(jià)為，合同量為F按合同鋼鐵公司支付發(fā)電商得到收益按現(xiàn)貨市場(chǎng)鋼鐵公司支付發(fā)電商得到收益如果鋼鐵公司希望得到補(bǔ)償：發(fā)電商希望得到補(bǔ)償

如果，可見在時(shí)，結(jié)論：達(dá)到最大傳輸能力時(shí)，阻塞剩余便表征兩地市場(chǎng)按差價(jià)合約的補(bǔ)償數(shù)量解決方法：金融輸電權(quán)（FTRs）（3）金融輸電權(quán)：

是指在網(wǎng)絡(luò)的任意兩節(jié)點(diǎn)之間，賦予持有者的一種特權(quán)，該特權(quán)的收益為購(gòu)買的傳輸量和兩節(jié)點(diǎn)間價(jià)格差的乘積如果傳輸沒有阻塞，兩地區(qū)間就沒有差價(jià),FTRs的持有者就得不到收益FTRs的持有者（發(fā)電者或用電者）對(duì)傳輸量的起點(diǎn)和終點(diǎn)并不關(guān)心東荷的一個(gè)用戶擁有FMWh的金融傳輸權(quán)，他可以:以西源的電價(jià)購(gòu)買FMWh，使用它的傳輸權(quán)使其能夠“免費(fèi)”到達(dá)東荷；以東荷的電價(jià)購(gòu)買FMWh，需支付，但使用它的傳輸權(quán)又可獲得收益為。

（發(fā)電者與用電者）如何得到FTRs

在每一市場(chǎng)周期內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行員應(yīng)該確定聯(lián)絡(luò)線上所能傳輸?shù)哪芰?。這一能力的FTRs被拍賣給最高價(jià)的投標(biāo)者。這種拍賣對(duì)所有參與者（發(fā)電、用電，以及尋求差價(jià)來盈利的投機(jī)者）開放，同時(shí)該權(quán)利可以自由買賣。例6.9三節(jié)點(diǎn)算例的再討論假設(shè)節(jié)點(diǎn)2的一個(gè)用戶與節(jié)點(diǎn)1的發(fā)電方簽訂了一個(gè)差價(jià)合約，該合約敲定價(jià)為200￥/MWh，傳輸電力為100MW，這個(gè)合約的參考價(jià)格是節(jié)點(diǎn)1。用戶同時(shí)也購(gòu)買了節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2的100MW的FTRs

。1）

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2的價(jià)格分別為180￥/MWh和420￥/MWh，合約的結(jié)算：用戶從節(jié)點(diǎn)2獲取100MW，向市場(chǎng)運(yùn)行員支付

100×420＝42000￥；發(fā)電方從節(jié)點(diǎn)1注入100MW，向市場(chǎng)運(yùn)行員收取

100×180＝18000￥用戶為履行差價(jià)合約向發(fā)電方支付

100×（200－180）＝2000￥；用戶擁有節(jié)點(diǎn)1到2的FTRs，向市場(chǎng)運(yùn)行員收取

100×（420－180）＝24000￥；上述完成后，用戶共為100MW電力商品的使用支付20000￥，其電價(jià)為200￥/MWh。2）

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2的價(jià)格分別為180元/MWh和120元/MWh，結(jié)算：用戶從節(jié)點(diǎn)2獲取功率100MW，支付給市場(chǎng)運(yùn)行員

100×120＝12000￥；發(fā)電方在節(jié)點(diǎn)1注入功率100MW，從市場(chǎng)運(yùn)行員收取

100×180＝18000￥；按差價(jià)合約，用戶支付給發(fā)電方

100×（200－180）＝2000￥；為結(jié)算FTRs，用戶支付給市場(chǎng)運(yùn)行員

100×（180－120）＝6000￥；上述完成后，用戶為使用100MW電力商品需支付2000￥，相當(dāng)于差價(jià)合約敲定的價(jià)格2000￥/MWh。市場(chǎng)運(yùn)行員獲取的商業(yè)余額實(shí)際為

[(400＋12.5)×180＋87.5×300]

－[200×120＋300×300]

＝13500￥<15000￥

差異產(chǎn)生是因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行員實(shí)際執(zhí)行不能按照拍賣FTRs時(shí)預(yù)想的傳輸容量進(jìn)行

FTRs不應(yīng)看成是一種期權(quán)，而是一種在任何情況下都要履行的責(zé)任。

（4）基于潮流的金融輸電權(quán)（FlowgateRights）

FTRs也可以定義為網(wǎng)絡(luò)中確定的一條支路或一個(gè)關(guān)口（斷面）的輸電權(quán)。這時(shí)的FTRs被稱為基于潮流的金融輸電權(quán)（FlowgateRights，F(xiàn)GRs）與一條支路或關(guān)口（斷面）對(duì)應(yīng)最大傳輸容量的拉格朗日乘子或其影子價(jià)格相聯(lián)系三節(jié)點(diǎn)算例：節(jié)點(diǎn)2的一個(gè)用戶從節(jié)點(diǎn)1的發(fā)電方購(gòu)買100MW功率，同時(shí)購(gòu)買了100MW的FGRs。相當(dāng)于支路1-2上80MW支路1-3上20MW支路2-3上20MW

只有支路1－2運(yùn)行在傳輸限制上，對(duì)應(yīng)這一限制的拉格朗日乘子為其它不等式約束均不構(gòu)成緊制約，其對(duì)應(yīng)的拉格朗日乘子均為0。因此，持有FGRs的用戶可以獲取

80MW×300￥/MWh＝24000￥。這和用戶購(gòu)買100MW從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2的FTRs中的獲取是一樣的?？梢姡谶@一情況中，F(xiàn)GRs和FTRs有相同的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用。

FGRs的持有者不會(huì)遇到支付費(fèi)用給市場(chǎng)運(yùn)行員的情況，也就是FGRs總是表現(xiàn)為一種類似期權(quán)的性質(zhì)

（5）FTR與FGR的爭(zhēng)論FTRs情況下，能達(dá)到最大傳輸容量的組合數(shù)比支路還要多，所以FGRs市場(chǎng)比FTRs市場(chǎng)可能更靈活一些；由于很難預(yù)測(cè)哪些支路會(huì)發(fā)生阻塞，所以對(duì)給定的關(guān)鍵關(guān)口集合進(jìn)行交易可能會(huì)引起其它支路阻塞的發(fā)生；由于兩點(diǎn)間的輸電容量是隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化的，所以FTR的值也很難確定，另外，給定支路的最大傳輸容量是常數(shù)，尤其是當(dāng)支路上的潮流只受熱容量約束時(shí)；由于網(wǎng)絡(luò)中通常只有很少的支路會(huì)發(fā)生阻塞，可能用FGR更簡(jiǎn)單一些，另外，當(dāng)一條支路被阻塞時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)價(jià)格就不同了。參與者購(gòu)買基于潮流的輸電權(quán)時(shí)必須考慮并理解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，實(shí)際上，這就意味著他們必須了解PTDFs矩陣，而購(gòu)買FTRs的參與者則不必?fù)?dān)心網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，他們可以依據(jù)節(jié)點(diǎn)價(jià)格的波動(dòng)做自己的決定。在完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，F(xiàn)TRs和FGRs，甚至是物理輸電權(quán)都是等價(jià)的，當(dāng)然，如果不是完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，F(xiàn)GRs會(huì)提供更多博弈的機(jī)會(huì)，尤其是在一些固定的關(guān)口進(jìn)行的交易。有人建議，解決這些爭(zhēng)議最好的方法就是讓市場(chǎng)來決定哪種輸電權(quán)最適合。6、輸電網(wǎng)的損耗

（1）損耗的類型可變損耗。這種損耗是由電流在電網(wǎng)元件中的流動(dòng)而產(chǎn)生的。可變損耗又可分為負(fù)荷損耗、串聯(lián)損耗、銅耗等。由于在電力系統(tǒng)中電壓不會(huì)偏離其正常值很大，有功功率要大于無功功率，所以可變損耗能夠大約地表示成有功功率的平方關(guān)系

固定損耗。主要指變壓器內(nèi)鐵芯的磁滯和渦流損耗，其它損耗是由于輸電線中的電暈影響而引起的。固定損耗與電壓的平方成正比，而與電流的大小無關(guān)。固定損耗也被稱為無負(fù)荷損耗、并聯(lián)損耗、鐵耗等。其他損耗。主要指上述兩種因素以外的其他因素引起的損耗，也稱管理損耗。（2）損耗的邊際成本

負(fù)荷由

則發(fā)電增量

設(shè)發(fā)電機(jī)G的邊際成本為C，則由節(jié)點(diǎn)2的負(fù)荷增加引起發(fā)電費(fèi)用增加為：則節(jié)點(diǎn)2的邊際成本為于是商業(yè)剩余（3）考慮網(wǎng)絡(luò)損耗的發(fā)電調(diào)度以兩地區(qū)互聯(lián)系統(tǒng)為例設(shè)發(fā)電的成本特性：考慮損耗的調(diào)度模型目標(biāo)函數(shù)：

約束：假設(shè)損耗使最優(yōu)潮流傳輸從1000MW減少到887MW不計(jì)損耗計(jì)損耗PS(MW)15001426PD(MW)500613損耗(MW)039傳輸功率(MW)1000887MCS(￥/MWh)140137MCD(￥/MWh)140149總發(fā)電成本(￥/h)225000227982損耗使得S的發(fā)電機(jī)在某種程度上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)樗a(chǎn)的能量一部分在傳輸給D的用戶時(shí)損失了，因此S產(chǎn)量會(huì)減少，D產(chǎn)量會(huì)增加。由于再調(diào)度，S和D生產(chǎn)的邊際成本是不等的。價(jià)格差大約為12￥/MWh。西源東荷

總量負(fù)荷(MW)50015002000發(fā)電量(MW)102510002025節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格(￥/MWh)121180用戶付費(fèi)(￥/h)60500270000330500發(fā)電方收益(￥/h)124025180000304025商業(yè)剩余(￥/h)26475聯(lián)絡(luò)線輸電容量為500MW時(shí)，兩節(jié)點(diǎn)間的價(jià)格差是59元/MWh，聯(lián)絡(luò)線制約對(duì)節(jié)點(diǎn)電價(jià)差的產(chǎn)生起到主要作用。由于聯(lián)絡(luò)線功率傳輸受限，損耗也相應(yīng)減少，降為25MW商業(yè)剩余為26475￥/h在S購(gòu)買的電量將是525MW（1025-500），價(jià)格為121￥/MWh。在D銷售的數(shù)量將是500MW（1500-1000），價(jià)格是180￥/MWh。利益或剩余是：

500×180－525×121＝26475￥/h。輸電服務(wù)分為固定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸服務(wù)和任意點(diǎn)之間的輸電服務(wù)。任意點(diǎn)之間的輸電服務(wù)，是指為用戶提供在任意電源點(diǎn)與負(fù)荷之間、電源點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中心之間、網(wǎng)絡(luò)中心和負(fù)荷之間的輸電服務(wù)。輸電服務(wù)的費(fèi)用

輸電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本輸電的網(wǎng)損成本

輸電阻塞成本

四、輸電建設(shè)成本的分?jǐn)傒旊娰M(fèi)用的分?jǐn)偡椒ňC合成本的方法：總體上分為以下三類:不以潮流為基礎(chǔ)的方法，郵票法合同路徑法以潮流靈敏度為基礎(chǔ)的方法，邊界潮流法兆瓦公里法（功率距離法）以潮流跟蹤為基礎(chǔ)的方法，如：潮流跟蹤法等。邊際成本的方法1、郵票法全網(wǎng)所有輸電設(shè)施的年度固定成本的總和由所有使用輸電設(shè)施的成員按年度最大負(fù)荷的比例分?jǐn)?，不管距離的遠(yuǎn)近

計(jì)算步驟特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，但不考慮輸電距離的遠(yuǎn)近，也不能給出經(jīng)濟(jì)信號(hào)。2、合同路徑法適用于電網(wǎng)規(guī)模較小的情況。交易雙方在功率注入點(diǎn)和流出點(diǎn)之間確定一條輸電容量充足的連續(xù)路徑。費(fèi)用計(jì)算步驟:確定轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)的路徑確定轉(zhuǎn)運(yùn)路徑中各支路i的轉(zhuǎn)運(yùn)功率Pi計(jì)算各支路的成本計(jì)算分?jǐn)偝杀咀畲髥栴}：逆向流問題、并行流問題3、邊界潮流法適用于系統(tǒng)中雙邊合同較少或系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線較為明確的情況。根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)引起的轉(zhuǎn)運(yùn)公司邊界潮流的變化計(jì)算轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)計(jì)算步驟確定電網(wǎng)合適的負(fù)荷水平計(jì)算無此轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)時(shí)的系統(tǒng)潮流計(jì)算有此轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)時(shí)的系統(tǒng)潮流求得邊界聯(lián)絡(luò)線功率的變化量計(jì)算轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)缺點(diǎn)：沒考慮距離的遠(yuǎn)近4、兆瓦－公里法按照交易功率與傳輸距離的乘積的大小分?jǐn)偩W(wǎng)絡(luò)成本，可以算出在一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任一條線路，各發(fā)電機(jī)或負(fù)荷應(yīng)分?jǐn)偟妮旊姵杀尽?/p>

計(jì)算步驟：以直流潮流模型為例求取支路潮流對(duì)節(jié)點(diǎn)注入量的靈敏度求出在給定運(yùn)行方式下某段線路流過的潮流及其組成求出每臺(tái)發(fā)電機(jī)應(yīng)分?jǐn)偟脑摱尉€路的固定成本在現(xiàn)有潮流的基礎(chǔ)上增加一個(gè)雙邊合同

計(jì)算全網(wǎng)每MW-km的平均輸電成本計(jì)算轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)5、長(zhǎng)期邊際成本法微增成本法邊際成本法可得出：離負(fù)荷中心越遠(yuǎn)，發(fā)電電價(jià)越低；離負(fù)荷中心越近，發(fā)電電價(jià)越高缺點(diǎn)：僅用LRMC法只能回收線路投資的一小部分（一般為10-40%），所以還得與其它方法配合使用

6、短期邊際成本法用于現(xiàn)貨市場(chǎng)的輸電費(fèi)計(jì)算

輸電系統(tǒng)的建設(shè)成本網(wǎng)損成本電網(wǎng)安全約束（輸送容量越限、電壓和無功越限、穩(wěn)定極限越限…）成本優(yōu)點(diǎn)是可以給出經(jīng)濟(jì)信號(hào)，但缺點(diǎn)是電價(jià)經(jīng)常波動(dòng)，可能給用戶帶來不便第七章發(fā)、輸電投資分析發(fā)電投資分析是對(duì)擬決策的發(fā)電廠建設(shè)方案從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行定性與定量的分析、計(jì)算、對(duì)比和評(píng)價(jià)。主要包括：

針對(duì)單一發(fā)電廠，分析投資者如何決定開建新電廠，即分析投資者決策的影響因素；分析尚在壽命期內(nèi)，但經(jīng)營(yíng)狀況惡化、效益不好電廠的退役問題；發(fā)電容量投資的激勵(lì)機(jī)制。

輸電容量投資所應(yīng)遵循的基本經(jīng)濟(jì)原則和投資機(jī)制改革一、引言1.技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為判斷工程項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是否可行，需將項(xiàng)目的開支與項(xiàng)目的收益進(jìn)行對(duì)比需要考慮資金的時(shí)間價(jià)值

貼現(xiàn)率現(xiàn)值為P的資金，投入到某個(gè)項(xiàng)目中n年以后，資金將增值為二、發(fā)電投資的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析基礎(chǔ)內(nèi)部回報(bào)率法（InternalRateofReturnMethod，IRR）----動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)法就是項(xiàng)目在計(jì)算周期內(nèi)的所有投入資金和所得收益正好抵消時(shí)的回報(bào)率。當(dāng)某項(xiàng)目的內(nèi)部回報(bào)率大于該行業(yè)可接受的基準(zhǔn)回報(bào)率（MARR）時(shí)該項(xiàng)目才值得投資

2、發(fā)電投資分析投資建電廠必須帶來滿意的利潤(rùn)：估算電廠運(yùn)行的長(zhǎng)期邊際成本預(yù)測(cè)電廠銷售電力商品的價(jià)格預(yù)測(cè)的電價(jià)>長(zhǎng)期運(yùn)行的邊際成本－－商業(yè)化的發(fā)電容量擴(kuò)展基于期望運(yùn)行年限做出決策，發(fā)電機(jī)組一般為20-40年假設(shè)每年的投資和收益都集中發(fā)生在年末建設(shè)成本是一次性投入的，忽略建設(shè)的年限發(fā)電投資決策的內(nèi)部回報(bào)率平衡方程影響回報(bào)率大小的因素：設(shè)備利用率，電價(jià)諸多不確定性因素影響著收益和成本：影響成本的：建設(shè)周期是否提前或延誤火電廠運(yùn)行期間燃料價(jià)格的波動(dòng)等影響價(jià)格的：需求的不確定性，新競(jìng)爭(zhēng)者又進(jìn)入市場(chǎng)更先進(jìn)、高效發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)擁有燃料供應(yīng)和電力銷售的長(zhǎng)期合同，可降低投資電廠的風(fēng)險(xiǎn)。3、發(fā)電機(jī)組的退役發(fā)電廠的實(shí)際使用壽命不一定等于設(shè)計(jì)使用壽命當(dāng)電廠的收益持續(xù)低于它的運(yùn)行費(fèi)用，且市場(chǎng)形勢(shì)又不見有好轉(zhuǎn)的跡象，這個(gè)電廠就必須退出運(yùn)行?？僧a(chǎn)生影響的因素電廠將來的收益和機(jī)組運(yùn)行成本的前景電廠的技術(shù)改進(jìn)或淹沒成本可回收成本（如電廠占用的土地成本等）可作為收益

例7.1：建設(shè)火電廠的投資決策分析發(fā)電投資項(xiàng)目的參考數(shù)據(jù)

忽略機(jī)組的啟動(dòng)成本和維護(hù)成本，設(shè)備利用率為80%

采用內(nèi)部回報(bào)率方法（InternalRateofReturnMethod，IRR）估算該電廠的收益率（也稱貼現(xiàn)率）。工程建設(shè)投資成本1020$/kWh機(jī)組預(yù)期使用壽命30年額定輸出功率的熱效率9419.2Btu/kWh預(yù)期燃料成本價(jià)格1.25$/Mbtu機(jī)組退役后可回收的土地成本價(jià)值10,000,000$

進(jìn)行如下投資分析：（1）若平均預(yù)測(cè)電價(jià)為32$/MWh，分析在最小可接受的回報(bào)率為12%的情況下，建設(shè)一個(gè)新電廠（500MW火電廠）的可行性；（2）若最小可接受回報(bào)率為12％，求出售電力商品的平均價(jià)格最小應(yīng)為多少?（3）假設(shè)該電廠運(yùn)行15年后，遇到了經(jīng)營(yíng)難題：低硫煤的價(jià)格上漲到2.35$/MBtu；當(dāng)?shù)卣_始對(duì)燃煤電廠加收1.00$/MWh的環(huán)境稅；并且，由于更多高效機(jī)組的投入運(yùn)行，市場(chǎng)的平均電價(jià)下降到23.00$/MWh。請(qǐng)分析該電廠此后的運(yùn)行狀況并做出經(jīng)營(yíng)決策；（4）在（3）的基礎(chǔ)上，如果選擇用價(jià)格僅為1.67$/MBtu的高硫煤代替低硫煤，并安裝價(jià)值$50,000,000的脫硫設(shè)備（安裝時(shí)間為1年），分析這種改造投資是否值得。注意此時(shí)熱耗增加到約11,500$/MBtu。

問題一的計(jì)算過程投資成本：TCR=1020$/kW×500MW=510,500,000$每年的發(fā)電量：

Q=0.8×8760h/y×500MW=3,504,000MWh每年的發(fā)電成本為：CF=Q×9419.2Btu/kWh×1.25$/MBtu=41,256,096$每年的收益為：Q×π=3,504,000MWh×32$/MWh=112,128,000$由可得運(yùn)用EXCEL表可完成內(nèi)部回報(bào)率計(jì)算年份投資($)發(fā)電量(MW)發(fā)電成本($）收入($）凈現(xiàn)金流量($）0510500000000-510500000103504000412560961121280007087190420350400041256096112128000708719043035040004125609611212800070871904…0……………………30035040004125609611212800070871904

問題二的計(jì)算由代入數(shù)據(jù)，有解得：電價(jià)不能低于29.8$/MWh

問題三的計(jì)算：考察收益的變化情況

邊際發(fā)電成本：

2.35$/MBtu×9419.2Btu/kWh+1$/MWh

＝23.135$/MWh

年損失：（23.135-23.00）$/MWh×0.8×500MW×8760h/y＝473,040$

機(jī)組應(yīng)提前退役

問題四的計(jì)算：考慮技術(shù)改進(jìn)的可能性邊際發(fā)電成本：

1.67$/MBtu×11500Btu/kWh+1$/MWh

＝20.205$/MWh

年生產(chǎn)費(fèi)用：

CF=20.205$/MWh

×0.8×500MW×8760h/y＝70798320$

電廠剩余15年的經(jīng)濟(jì)狀況經(jīng)計(jì)算凈現(xiàn)值，這一技改投資是有意義的年份投資($)產(chǎn)量(MW)生產(chǎn)費(fèi)用($)收入($)凈資金流動(dòng)($)050,000,000000－50,000,000103,504,00070,798,32080,592,0009,793,680203,504,00070,798,32080,592,0009,793,680303,504,00070,798,32080,592,0009,793,680---0------------1503,504,00070,798,32080,592,00019,793,6804、周期性需求的影響當(dāng)考慮發(fā)電容量投資時(shí)，我們并不關(guān)心負(fù)荷曲線的峰值和低谷發(fā)生的確切時(shí)刻，而需要知道每年多少小時(shí)負(fù)荷低于指定值。持續(xù)負(fù)荷曲線：縱坐標(biāo)表示系統(tǒng)的負(fù)荷，橫坐標(biāo)表示低于該負(fù)荷的時(shí)間占研究周期的比率。曲線上的點(diǎn)表示系統(tǒng)有比率t的時(shí)間負(fù)荷小于或等于x圖7.3表示某省2005年的持續(xù)負(fù)荷曲線：系統(tǒng)負(fù)荷最高約為23000MW在8760h中負(fù)荷超過20000MW的時(shí)間不到6％。需求對(duì)發(fā)電的影響要滿足全部負(fù)荷，裝機(jī)容量必須大于最大負(fù)荷，因此，不是所有的發(fā)電機(jī)都能達(dá)到期望、一致的利用率，峰谷差越大，設(shè)備利用率的差別就越大發(fā)電便宜的機(jī)組比發(fā)電昂貴的機(jī)組利用率要高低需求時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)比高需求時(shí)激烈持續(xù)價(jià)格曲線基本上與持續(xù)負(fù)荷曲線的形狀相似

低效高邊際成本機(jī)組的情況這類機(jī)組不能完全基于短期邊際成本定價(jià)，如果要維持運(yùn)行，它們的報(bào)價(jià)就必須包括固定成本。例：一座燃燒原油的、額定功率為50MW的發(fā)電廠的分析。電廠的熱耗率為12000Btu/kWh，燃料費(fèi)為3.00￥/Mbtu。由于它的效率低，近年來僅在極高負(fù)荷時(shí)運(yùn)行。分析：電廠的固定成本為280,000/y估計(jì)電廠可收回它的所有成本的最低報(bào)價(jià)：

發(fā)電量×報(bào)價(jià)＝固定費(fèi)用+產(chǎn)量×熱耗×燃料費(fèi)用

假設(shè)機(jī)組以最大容量運(yùn)行，用運(yùn)行小時(shí)數(shù)作為變量，計(jì)算其保證成本回收的最低報(bào)價(jià)如果機(jī)組每年僅運(yùn)行5小時(shí)，最低報(bào)價(jià)將超過1000$/MWh。而電廠的邊際發(fā)電成本為36$/MWh。在一年中的少數(shù)時(shí)間里，它完全可能成為這一時(shí)期內(nèi)消費(fèi)者最后的唯一選擇，所以消費(fèi)者只能接受這一價(jià)格。用這種方法確定價(jià)格的邊際機(jī)組的廠商，需要估計(jì)電廠每年可能的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。這類電廠的運(yùn)行受許多不確定性因素的影響除電價(jià)、設(shè)備利用率、成本、環(huán)境因素等以外，還有哪些因素應(yīng)考慮？電廠的位置、類型應(yīng)該建設(shè)何種類型的機(jī)組？峰荷機(jī)組腰荷機(jī)組基荷機(jī)組運(yùn)用組合發(fā)電技術(shù)滿足整個(gè)負(fù)荷要求是最經(jīng)濟(jì)的做法市場(chǎng)模式下：合理的定價(jià)規(guī)則是非常重要的價(jià)格不僅應(yīng)反映出建設(shè)容量的大小和運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短等信號(hào)，而且也應(yīng)該反映出需要建設(shè)的各類機(jī)組的容量。基荷電廠的價(jià)格應(yīng)體現(xiàn)正確選擇廠址的價(jià)值。分散的市場(chǎng)參與者在理論上應(yīng)該有與壟斷模式下新建同樣數(shù)量和同樣類型容量的動(dòng)機(jī)。區(qū)別在于：壟斷模式下依賴于內(nèi)部的定量化決策，而競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)依賴于外部的價(jià)格信號(hào)和利潤(rùn)刺激。

在供電時(shí)，我們必須考慮消費(fèi)者購(gòu)買電力商品對(duì)可靠性的要求。這意味著，當(dāng)消費(fèi)者需要電力商品的時(shí)刻，供給應(yīng)滿足及時(shí)性。考慮到故障或維修安排，電力系統(tǒng)必須具有比滿足峰值更多的可用發(fā)電容量。提高這個(gè)容量值在某種程度上就提高了系統(tǒng)的可靠性。三發(fā)電投資的激勵(lì)機(jī)制1、電價(jià)驅(qū)使的發(fā)電容量擴(kuò)建一種觀點(diǎn)：市場(chǎng)機(jī)制能夠自動(dòng)形成發(fā)電容量規(guī)模的最佳水平。過度干預(yù)會(huì)使市場(chǎng)價(jià)格發(fā)生畸變和激勵(lì)信號(hào)失靈，因此管制性的統(tǒng)一預(yù)測(cè)和補(bǔ)貼會(huì)導(dǎo)致投資過多或不足，難以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)效率。電力供給函數(shù)（電價(jià)）的特點(diǎn)尖峰電價(jià)的意義：成為發(fā)電容量不足的信號(hào)，引導(dǎo)發(fā)電投資提高消費(fèi)者對(duì)價(jià)格信號(hào)的敏感度：需求響應(yīng)、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)關(guān)于該機(jī)制的討論理論上可實(shí)現(xiàn)發(fā)電容量市場(chǎng)的均衡存在的問題：ISO，消費(fèi)者，發(fā)電商根本一點(diǎn)：消費(fèi)者購(gòu)電的同時(shí)要求供電的可靠性仿真研究表明，從獲得建設(shè)許可到建設(shè)新電廠的時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)的不穩(wěn)定。與負(fù)荷需求的漸進(jìn)增長(zhǎng)形式不同，發(fā)電容量變化往往有繁榮增長(zhǎng)期與蕭條期的交替循環(huán)。發(fā)電容量的短缺造成電價(jià)升高，促進(jìn)電廠建設(shè)的繁榮。這種繁榮導(dǎo)致容量過剩電價(jià)降低，只有當(dāng)這種過剩緩解后才能重新帶動(dòng)擴(kuò)建電廠的積極性。這種長(zhǎng)期的繁榮與蕭條交替循環(huán)對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者都是不利的。總之，僅依靠電力市場(chǎng)和尖峰電價(jià)的作用是不能很好地使發(fā)電容量充足的。這種方法假設(shè)消費(fèi)者僅購(gòu)買電力商品且將它看成是商品的交易。實(shí)際上，消費(fèi)者購(gòu)買的不僅是電力商品而且是一項(xiàng)有一定可靠性的供電服務(wù)。2、容量電價(jià)容量和能量的分離是電力的特點(diǎn)將短時(shí)由于電力短缺造成的電價(jià)劇升所產(chǎn)生的額外收益支付給可用發(fā)電容量。該支付應(yīng)與每臺(tái)機(jī)組的可用容量成比例，這些容量支付形成從電能市場(chǎng)中分離出來的容量收益，該收益至少應(yīng)包括新增發(fā)電機(jī)組的部分投資，鼓勵(lì)發(fā)電公司保持機(jī)組容量可用。通過提高總體的可用發(fā)電容量，上述支付可用容量的費(fèi)用會(huì)減少但不能消除電力短缺產(chǎn)生的可能性。有更多的用于發(fā)電的容量也加強(qiáng)了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)起到調(diào)整電能市場(chǎng)價(jià)格的作用。此時(shí)發(fā)電投資風(fēng)險(xiǎn)由電力用戶分?jǐn)?。在短期?nèi)，這種峰值電力商品成本的社會(huì)化對(duì)市場(chǎng)參與者規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)是有益的。而從長(zhǎng)期角度看，這種方法將削弱追求經(jīng)濟(jì)效益的激勵(lì)機(jī)制，即造成過多的資本投入到發(fā)電容量的擴(kuò)建，而需求側(cè)管理不可能有很多投入。存在的問題：沒有明確的方法來決定投入到可用容量的總資金，即每千瓦裝機(jī)容量的價(jià)格難以確定；每臺(tái)發(fā)電機(jī)按多少可用容量支付，怎么支付，將是無休止的爭(zhēng)論。因?yàn)槿萘恐Ц恫慌c任何性能指標(biāo)相聯(lián)系，實(shí)際上它們?cè)鰪?qiáng)可靠性的效果不是很明顯。具體做法英國(guó)電力市場(chǎng)東北電力市場(chǎng)容量電價(jià)單一劃分。

3、容量市場(chǎng)（義務(wù)）由權(quán)威部門設(shè)定發(fā)電充足度的目標(biāo)和滿足這一目標(biāo)需要的發(fā)電容量。所有的電力零售商和大用戶（即所有購(gòu)電實(shí)體）有義務(wù)在規(guī)定的容量市場(chǎng)中購(gòu)買為滿足這一目標(biāo)所需的份額。相關(guān)的重要問題：最基本的問題是市場(chǎng)的時(shí)段劃定，也就是計(jì)算每個(gè)零售商的容量責(zé)任所對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度。容量評(píng)估方法的選擇。需采用適當(dāng)?shù)姆椒ê椭笜?biāo)評(píng)估和激勵(lì)發(fā)電機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行。對(duì)不履行義務(wù)者的懲罰：對(duì)不履行這一責(zé)任的購(gòu)電者應(yīng)實(shí)施一定的懲罰措施。容量電價(jià)與容量市場(chǎng)的比較：容量市場(chǎng)規(guī)定了備用容量的數(shù)量容量電價(jià)將其轉(zhuǎn)化為關(guān)于容量的價(jià)格3、可靠性合同理論上講，每個(gè)消費(fèi)者應(yīng)該自由、獨(dú)立地決定他應(yīng)為可靠性支付多少費(fèi)用。在成熟的電力市場(chǎng)中，可以通過與發(fā)電廠簽訂一個(gè)確保在一定可靠性水平下發(fā)電的長(zhǎng)期合同，激勵(lì)發(fā)電廠擴(kuò)建容量以達(dá)到或保持其期望的可靠性水平。只有電力市場(chǎng)發(fā)展很成熟且這種方法可行時(shí)，集中管理者（如系統(tǒng)管理員或操作員）才可能代表消費(fèi)者購(gòu)買可靠性合同。這種合同應(yīng)是最基本的帶有不履行就進(jìn)行必要懲罰的長(zhǎng)期期權(quán)。集中管理者以可靠性標(biāo)準(zhǔn)決定購(gòu)買合同的總量Q并設(shè)定合同的出清價(jià)格s，同時(shí)也要設(shè)定合同的時(shí)間期限。清除價(jià)格s的制定：可設(shè)為比可能被調(diào)用的最貴的機(jī)組的邊際成本高25%。例：機(jī)組以保險(xiǎn)費(fèi)p出售數(shù)量qMW

其收益：在合同持續(xù)的每時(shí)段內(nèi)收入pq電價(jià)π>s時(shí)，向消費(fèi)者返還(π－s)·q；若所發(fā)電量為g<q，則支付額外懲罰pen·(q-g)可靠性合同有如下特征：由于高度靈活和不確定的收益由來自期權(quán)的穩(wěn)定收益所取代，所以可靠性合同減少了邊際發(fā)電機(jī)組所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。集中管理者能設(shè)定被拍賣的合同數(shù)量在一定的水平上，以達(dá)到預(yù)期的可靠性水平。發(fā)電容量缺乏引起的高電價(jià)期盈利減少，促使發(fā)電機(jī)組保持或提高機(jī)組的可用率。在高電價(jià)期由于發(fā)電不足，機(jī)組將面臨懲罰以促使發(fā)電機(jī)盡量減少對(duì)不可靠機(jī)組的使用。消費(fèi)者通過支付多于電能成本的費(fèi)用，規(guī)避了高價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)。直接面對(duì)容量付費(fèi)和容量市場(chǎng)時(shí)用戶的收益難以明確，而通過可靠性合同，用戶實(shí)際上通過拍賣競(jìng)爭(zhēng)得到了一份容量的保險(xiǎn)。因?yàn)槌銮鍍r(jià)格的設(shè)定顯著高于電能的競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格，僅當(dāng)系統(tǒng)容量不足時(shí)，期權(quán)才發(fā)揮作用，這樣對(duì)正常電能市場(chǎng)的干擾可以降低到最小的程度。提高輸電能力，有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此發(fā)電和輸電的運(yùn)行、規(guī)劃應(yīng)該協(xié)調(diào)、有計(jì)劃地進(jìn)行廠網(wǎng)分離是開放電力市場(chǎng)和確保公平競(jìng)爭(zhēng)所必需的，合理的輸電定價(jià)將成為整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。輸電投資機(jī)制輸電投資商業(yè)化：節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)結(jié)合金融輸電權(quán)拍賣機(jī)制提供了一種輸電投資商業(yè)化的理論框架，但一些理論與實(shí)踐上的難題仍未解決；輸電投資激勵(lì)機(jī)制：輸電網(wǎng)具有自然的壟斷性，應(yīng)當(dāng)被管制，監(jiān)管機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要職責(zé)就是建立激勵(lì)機(jī)制從而鼓勵(lì)高效的輸電投資四輸電系統(tǒng)的作用與性質(zhì)輸電存在的理由：輸電是由于電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)和用戶位置不同而存在，輸電的機(jī)會(huì)隨發(fā)電和用電間的差異而變化。輸電的自然壟斷性：因輸電建設(shè)對(duì)環(huán)境有明顯的影響，而且輸電網(wǎng)具有規(guī)模效益，因此輸電網(wǎng)被認(rèn)為是自然壟斷的。輸電是資本密集型產(chǎn)業(yè)：高效安全地長(zhǎng)距離輸送電力需要大量昂貴的設(shè)備。盡管最常見的設(shè)備顯然是架空線路，但變壓器、開關(guān)和無功補(bǔ)償設(shè)備的費(fèi)用卻都很高。為保證系統(tǒng)的安全，需要大量的保護(hù)和通訊設(shè)備以及一些采用尖端技術(shù)的控制中心。四輸電系統(tǒng)的作用與性質(zhì)輸電設(shè)備的壽命很長(zhǎng)：大多數(shù)輸電設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)的期望壽命是20～40年，或者更長(zhǎng)。這么長(zhǎng)的時(shí)間很多事情都會(huì)變化。所以，根據(jù)錯(cuò)誤預(yù)測(cè)建設(shè)的輸電設(shè)施可能只有部分輸電能力得到應(yīng)用。輸電投資是不可逆的：一旦輸電設(shè)施建好，它就不可能再移動(dòng)到另一個(gè)更有收益的地方。輸電投資的靈活性差：制造商生產(chǎn)的輸電設(shè)備只有幾種標(biāo)準(zhǔn)的額定電壓和容量（MVA）。因此，輸電投資是間歇性、大規(guī)模進(jìn)行的。在設(shè)備投運(yùn)的早期，它的容量大多超過需求。越往后，它的利用強(qiáng)度可能越大，至少它會(huì)工作在預(yù)期的情況下。

在傳統(tǒng)管制模式下，輸電得到的收益足夠回收成本，并有一定的投資回報(bào)率，這樣使電網(wǎng)穩(wěn)步發(fā)展。市場(chǎng)環(huán)境下，這種方法仍然有效，但必須回答兩個(gè)重要的問題：

輸電能力應(yīng)該建多大？輸電的建設(shè)費(fèi)用如何在使用者中分?jǐn)?？五基于成本的輸電擴(kuò)建1、傳統(tǒng)模式下，輸電設(shè)備投資的典型步驟：對(duì)輸電能力需求進(jìn)行預(yù)測(cè)；確定擴(kuò)建方案，并提交給監(jiān)管部門；監(jiān)管部門審核，決定如何擴(kuò)建；輸電部門（使用來自一定渠道的資金，如貸款、股票或債券）進(jìn)行建設(shè)；投入運(yùn)行，開始通過收取使用費(fèi)回收投資成本。2、確定輸電能力使用者的角度：使用者支付的輸電價(jià)格顯然是輸電能力的函數(shù)，如果輸電能力過大，使用者就必然為不曾使用的輸電能力多付費(fèi)；如果輸電能力太小，網(wǎng)絡(luò)阻塞將減少電力交易機(jī)會(huì)，產(chǎn)生地區(qū)電價(jià)差。監(jiān)管者的角度：理論上，監(jiān)管者應(yīng)該盡力使輸電能力符合實(shí)際，過大或過小的輸電能力都造成社會(huì)效益的損失。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，輸電能力偏大比偏小要更好一些，輸電成本只占銷售電價(jià)的10％左右，雖然過度輸電投資的代價(jià)不小，但輸電投資不足的潛在風(fēng)險(xiǎn)更高，因?yàn)榧词馆旊娔芰Φ奈⑿∏啡币矔?huì)對(duì)上網(wǎng)電價(jià)產(chǎn)生很大的影響，而上網(wǎng)電價(jià)甚至可占到銷售電價(jià)的60％以上。3、確定輸電投資的回報(bào)負(fù)面：輸電公司基于回報(bào)率得到成本補(bǔ)償，這必然驅(qū)使他們夸大輸電能力的需求，因?yàn)榻ㄔ蕉嗟妮旊娫O(shè)施，他們合法地從輸電網(wǎng)使用者手中得到的收入就越多；再者，監(jiān)管部門難以有精力和專業(yè)的技術(shù)知識(shí)去評(píng)估輸電公司提供的擴(kuò)建規(guī)劃合理與否。正面：輸電公司基于回報(bào)率得到成本補(bǔ)償，可以保障他們正常的經(jīng)營(yíng)，是符合參與者的利益的。該方法也確?？稍谝欢ǔ潭壬项A(yù)測(cè)出輸電的成本，但這不能保證輸電能力的投資水平是經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的。輸配電價(jià)格的監(jiān)管成本加成法（合理回報(bào)率監(jiān)管）政府嚴(yán)格審核成本按社會(huì)正常的資本利潤(rùn)率核定利潤(rùn)價(jià)格上限法（最高回報(bào)率監(jiān)管）政府規(guī)定一個(gè)上浮的幅度表示基準(zhǔn)年價(jià)格

RPI表示下一年的零售物價(jià)指數(shù)

X表示預(yù)計(jì)的生產(chǎn)效率提高系數(shù)

1、輸電價(jià)值的定量分析G2>1000MW時(shí)，輸電的價(jià)格就是100￥/MWh，它也是用戶是否使用此輸電的臨界點(diǎn)。從投資的角度來看，這條輸電設(shè)施只有在平均輸電成本低于100￥/MWh時(shí)才應(yīng)該建設(shè)。G2<1000MW時(shí)，輸電的價(jià)值就不再由本地的電價(jià)決定，而取決于用戶對(duì)電力商品需求的欲望。從短期看，可能明顯地高于100￥/MWh。從長(zhǎng)期看，由于缺電將激勵(lì)本地發(fā)電廠的建設(shè)，輸電的壟斷地位不能保持。

六基于價(jià)值的輸電擴(kuò)建兩地區(qū)互聯(lián)的例子，供給函數(shù)分別為：西源：πS＝80＋0.04PS￥/MWh

東荷：πD＝100＋0.08PD￥/MWh1）市場(chǎng)均衡的情況：πD

＝πS

＝140￥/MWh

供電量PS＝1500MW，PD=500MW

傳輸線潮流：1000MW，輸電價(jià)值：02）線路傳輸能力500MW時(shí)：

PS＝1000MW，πS＝120￥/MWh

PD＝1000MW，πD＝180￥/MWh

傳輸線潮流：500MW，輸電價(jià)值：60￥/MWh2、輸電的需求函數(shù)用πT(F)

表示輸電的需求函數(shù)，

πT(F)＝100＋0.08PD(F)－[80＋0.04

PS(F)]

＝20＋0.08PD(F)－0.04PS(F)￥/MWh

PS(F)＝DS＋F

PD(F)＝DD－F

所以，

πT(F)＝20＋0.08(DD－F)－0.04(DS＋F

)

＝120－0.12F￥/MWh