电力市场模式

1、 电力市场模式主要内容1 1、概论、概论1.1 电力市场的启动 u实行电力市场化最早的国家是智利。实行电力市场化最早的国家是智利。 1982年智利年智利正式颁布了新电力法。正式颁布了新电力法。 u英格兰电力市场化开始于英格兰电力市场化开始于1987年年7月撒切尔夫人政月撒切尔夫人政府颁布的电力法。府颁布的电力法。 u澳大利亚政府在澳大利亚政府在1991年正式建立了国家电网管理委年正式建立了国家电网管理委员会来监管电网运营。员会来监管电网运营。1992年年12月该委员会颁布了月该委员会颁布了“国家电网规约国家电网规约”。 u瑞典的电力市场化过程开始于瑞典的电力市场化过程开始于1990年，瑞典议会

2、在年，瑞典议会在1994年通过了新的电力法案。年通过了新的电力法案。u美国电力市场化由美国电力市场化由1992年布什总统批准的能源法年布什总统批准的能源法案开始，以电网开放为标志。案开始，以电网开放为标志。 w 促进竞争促进竞争w 提高效益提高效益w 降低电价降低电价w 防止腐败防止腐败w 增加电力工业的活力增加电力工业的活力 1.2 电力改革的动力 1.3 电力市场的主体和市场机制 u电力市场定义为：电力市场是相互作用、使电能交换电力市场定义为：电力市场是相互作用、使电能交换成为可能的买方和卖方的集合。成为可能的买方和卖方的集合。 u电力市场主体是电能和相关服务的买方和卖方。买方电力市场主体

3、是电能和相关服务的买方和卖方。买方是电力用户及中间商，而卖方则为电能生产的发电厂是电力用户及中间商，而卖方则为电能生产的发电厂商及辅助服务的提供者。商及辅助服务的提供者。u市场机制是指由商品供需关系确定其市场出清价的机市场机制是指由商品供需关系确定其市场出清价的机制。制。 u我国电力用户的电价并未开放，因此竞价上网严格限我国电力用户的电价并未开放，因此竞价上网严格限制在发电厂商侧。这种市场是不健全的、不稳定的。制在发电厂商侧。这种市场是不健全的、不稳定的。 1.4 市场类型及商品市场类型：市场类型：v 长期市场长期市场双边市场双边市场v 日前市场日前市场 24小时的电能及辅助服务的市场小时的电

4、能及辅助服务的市场v 平衡市场（实时市场）平衡市场（实时市场） 电能、辅助服务及平衡电能的市场电能、辅助服务及平衡电能的市场市场商品v电能电能 负荷、电源、输入电能、输出电能以及负荷、电源、输入电能、输出电能以及SCSC之之间的电能交易间的电能交易v辅助服务辅助服务 旋转备用、非旋转备用（可调度的负荷及电旋转备用、非旋转备用（可调度的负荷及电源）、冷备用（可调度的负荷及电源）、调源）、冷备用（可调度的负荷及电源）、调节无功及电压控制以及事故启动容量节无功及电压控制以及事故启动容量2. 电力市场的ISO+PX模式 2.1 2.1 电力市场的框架结构电力市场的框架结构 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电力市场的框架结构电力市场的框架结构 英国国家电网公司 挪威 加州SCPXP

6、XISOISO AS AS TO TOSCPXISO AS TO2.2 ISO独立调度其职责为：其职责为：v竞价方式采购辅助服务v确定实时电价及辅助服务市场v对市场参与者提供信息v建立输电容量市场v保证电网安全运行v提供非歧视性的电网开放服务v全网功率调度v处理输电阻塞和限制2.3 PX电力交易其职责为：其职责为：v 提供电能的实时竞争市场提供电能的实时竞争市场v 确定一日前及一小时前市场的出清价（最小费用）确定一日前及一小时前市场的出清价（最小费用）v 采购备用（最小费用）采购备用（最小费用）v 充当充当PX参与者的参与者的SCv 对市场实行结算对市场实行结算市场概貌 竞价机制概括起来可以分

7、为两类：竞价机制概括起来可以分为两类：1. 多部竞价：多部竞价： 发电商报价发电商报价: 电能报价机组启停费用机组技术参电能报价机组启停费用机组技术参数（最小开停机时间、爬坡速度等）数（最小开停机时间、爬坡速度等） 市场出清：调度交易中心集中、优化调度；市场出清：调度交易中心集中、优化调度；几个典型电力市场：几个典型电力市场： UK-Pool； PJM； New England 2. 单部竞价：单部竞价： 发电商报价发电商报价: 仅电能报价仅电能报价 市场出清：确定分散调度；市场出清：确定分散调度； 调度交易中心确定出清价、各厂商的中标电量；调度交易中心确定出清价、各厂商的中标电量； 各发电商

8、自行确定机组运行方式；各发电商自行确定机组运行方式； 几个典型电力市场：几个典型电力市场： California； NEM； NZEM ； Nord u电力市场分时竞价机制电力市场分时竞价机制(Hourly Bidding) 分时竞价示例分时竞价示例0t1t2tTPdTtn 发电商对次日每小时（半小时）负荷提交一条竞价曲线，全天 共提交24（或48）条竞价曲线；n 交易中心对每个小时（或半小时）负荷出清，确定统一的出清电价，并按此出清价进行结算。电力市场分时竞价机制单部竞价的求解算法：排队法O价格功率MCP供给曲线需求曲线O价格功率MCP供给曲线需求曲线（a）无弹性负荷的市场出清 (b) 弹性

9、负荷的市场出清单部竞标的市场出清示意图3. 3. 电力市场的电力市场的POOLPOOL模式模式 The England & Wales gridThe England & Wales gridu1990年开始实行年开始实行u采用分时竞价方法采用分时竞价方法u市场结构市场结构POOL模式MONOPOLY PURCHASERDISTRIBUTION & SUPPLYGENERATION进入时段K通过竞价确定时段K的系统边际电价确定时段K的容量电价确定时段K的系统买入电价确定时段K的上抬差价确定时段K的系统卖出电价确定时段K的配电电价确定时段K的最终售出电价分时竞价u集中交易集中交易u将一天分为将一

10、天分为48个时段。个时段。u提前一天确定提前一天确定第二天各时段第二天各时段的价格及电厂的价格及电厂出力。出力。u价格容易被某价格容易被某些机组控制些机组控制 供需曲线及出清价SDQo容量价格 u )(MVOLLLOLP1cpM报价情况报价情况发电情况发电情况付款情况付款情况低于低于实发实发系统的买入价系统的买入价 低于低于未发未发系统的买入价系统的买入价- -报价报价高于高于实发实发报价报价+ +容量价格容量价格 高于高于未发未发容量价格容量价格MMMM4.4.NETANETA模式模式 New Electricity Trading Arrangements u2000公用事业法案确定公用事

11、业法案确定u2001年年3月开始实行月开始实行u以双边交易为主以双边交易为主uPX交易灵活，闭市时间推后交易灵活，闭市时间推后u平衡市场平衡市场4.1 NETA 目标u使电力市场类似于其它商品市场使电力市场类似于其它商品市场 - 自由签定合同自由签定合同- 自己调度自己调度u通过有效竞争降低价格通过有效竞争降低价格 u保证长期和短期安全性保证长期和短期安全性NETA 目标u需求侧参与市场需求侧参与市场 u增加透明性和价格发现增加透明性和价格发现 u激励对风险的控制激励对风险的控制 u更加积极有效的市场监管更加积极有效的市场监管4.2 电力市场结构 u 政府监管政府监管 Ofgem 行业管理行业

12、管理 EA用户组织用户组织 Energywatch双边交易双边交易 OTC,PX平衡市场平衡市场 SO平衡结算平衡结算 ELEXON系统运行控制系统运行控制 SO输电系统输电系统 TO各配电系统各配电系统 DNOs发电公司售电公司 大用户4.3 新的市场交易方式 u 远期市场：远期市场：大宗OTC交易标准化的产品短期市场：短期市场：PX交易T=0T=CT=24h可达数年前不平衡结算运行期平衡市场合同提交截止期时间4.4 平衡市场运作过程 T=0T=CT=24合同提交截止期时间交易团体系统调度SO平衡服务合同招标提交初始合同提交在BMbidding与Offer连续评价系统安全性，更新合同上报值提

13、交最终合同根据最终合同和接受的BM竞价调度根据重新接受的BM竞价改变调度根据BS合同启、停电厂4.5 电力价格构成 u 实测值MWh接受的bid、offer量bid or offer 价支付或接受的价格不平衡量报告值最终报告提交量不平衡价（SBP/SSP）双边合同电价4.6 实效市场交易比例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 售电市场的竞争 u过去，公共电力供应公司过去，公共电力供应公司PES (Public Electricity Suppliers)同时运营配电和售电同时运营配电和售电业务。业务。u这次改革的一个重大突破是供电与配电业这次改革的一个重大突破是供电与配电业务的分离。公用事业法案务的分离。公用事业法案2000要求将配电要求将配电和售电业务分开，分别申请执照。和售电业务分开，分别申请执照。u各

15、售电公司可以在任意一个配电区内销售各售电公司可以在任意一个配电区内销售电力，并向该配电公司支付配电费用。电力，并向该配电公司支付配电费用。u用户可任意选择售电公司。用户可任意选择售电公司。 Energywatch每月初发布各供应公司对于煤气、电力及两者之和的价格比较表格供用户选择和参考。表中的价格为年度费用，为了方便用户选择，表中分别给出了大、中、小型用户的数值，其代表型用电量分别为1650kWh、3300kWh、4950kWh；天然气用量的单位经换算后也采用kWh，其大、中、小型用户的代表型用气量分别为10000kWh、19050kWh、28000kWh。所有的数值里均包含了5%的税。 付费

16、形式对价格也有一定影响，如果采用银行直接划账及接到账单后立即付费的形式将获得价格优惠。付费形式主要有三种： Direct Debit（DD）：定期从用户银行账户上直接划走固定金额 Standard Credit（SC）：用户根据所收到的账单配付现金或支票 Prepayment（PP）：用户通过卡片、代金券或硬币表计。表5： 中等用量用户年度煤气和电力费用价格比较（英镑）供应商1234567891011121314天然气DD297278314308315295299281286288285257275SC312304347342348304308291292305333284281PP37535

17、4347347424336350347322342343电能DD220213206223238216225225220228209220SC235233218234247223236241232255237235PP302257230246255270244262264248双燃料DD516491522517494501500508492466485SC547537566534531522522537586521506PP某地区某月中等用户的年度价格5.5.标准市场模式标准市场模式节点电价模型节点电价模型 u在美国这样一个崇尚分权的国度，在美国这样一个崇尚分权的国度，2002年诞生年诞生了一部

18、所谓标准市场设计，其重要性不亚于了一部所谓标准市场设计，其重要性不亚于FERC ORDER 888 和和ORDER 2000。u标准市场设计包括四个方面：主辅市场联合优化标准市场设计包括四个方面：主辅市场联合优化；事后节点电价；多结算；财务输电权。；事后节点电价；多结算；财务输电权。u标准市场设计强调集中调度和市场监管；要求开标准市场设计强调集中调度和市场监管；要求开发标准输电服务体系。发标准输电服务体系。u预期标准市场设计将成为北美预期标准市场设计将成为北美“标准标准”：已经或：已经或即将在美国和加拿大各个区域电力市场广泛使用即将在美国和加拿大各个区域电力市场广泛使用。 节点电价的组成关键点

19、：（1）能量买卖的价格为相应位置的LMP.（2）LMP反映系统向该地供应最后1MW的边际成本.边际能边际能量成本量成本网损成本网损成本阻塞成本阻塞成本日前竞价模型结构发电机报价系统拓扑结构负荷需求日前竞价模型日前竞价模型LMP调度计划节点电价模型GNigipiPff1)()(minxGNigiqigipiQfPff1)()()(minx电力市场中，最优潮流问题是一个有约束的非线性规划问题，它的目标函数概括起来主要有以下两种：1. 基于机组耗量特性曲线的目标函数，通常为多项式函数，最常用的是以机组出力为自变量的二次函数， 2. 同时考虑机组有功及无功生产费用最小的目标函数，与有功生产费用类似，无

20、功生产费用也用二次曲线描述。 约束条件包括节点平衡方程、节点电压幅值约束和线路容量约束等 0)cos()(g1NjijjiijjidigipiYUUPPx0)sin()(g1NjijjiijjidigiqiYUUQQxmaxminGiGiGiPPPmaxminGiGiGiQQQmaxminiiiUUUmaxminBiBiBiPPP 对于以上模型可以采用内点法求解，即通过引入缓冲变量将不等式约束变成等式约束，并对缓冲变量应用对数障碍函数，形成扩展的拉格朗日函数：)lnln()()()()()()()()()()(min111max1min1max1min1max1min1max11min11ki

21、liNikiuiiuUiiuUiNiilUiilUiNiBiuBiBiuBiNiBilBiBilBiNigiuqigiuqiNigilqigilqiNigiupigiupiNiNigilpigilpiqiqiNipipigiqiNigipissUsUUsUPsPPsPQsQQsQPsPPsPggQfPfLBBGGGGG由短期边际成本理论可推导出最优潮流中所有节点的实时电价 为节点的有功实时电价，为节点的有功实时电价， 为节点的无功实时电价为节点的无功实时电价 piipiPL*|qiiqiQL*|piqi存在网络阻塞时的调度和定价例G1 出力 150MW G2 出力 50 MW $5/MW $3

22、0/MW G1 G2 线路容量: 100MW 50 MW 150 MW 节点 1，2 的电价分别为：5，30 6. 我国电力市场的发展进程我国电力市场的发展进程电力市场建设的提出u1996年年 电力部正式提出实行厂网分开、电力部正式提出实行厂网分开、竞价上网，广泛开展模拟市场竞价上网，广泛开展模拟市场u1998年年 国办国办146号文，提出在号文，提出在6省市试点省市试点u2002年国务院年国务院5号文件号文件6省市试点工作的主要成绩u促进了厂网分开促进了厂网分开u市场化运营的规则制度初步形成市场化运营的规则制度初步形成u促进了电价形成机制和电价管理制度的研促进了电价形成机制和电价管理制度的研究和改革究和改革u初步建成技术支持系统初步建成技术支持系统u上网电价有所降低上网电价有所降低试点发现的主要问题u管理方面管理方面 管理职能分散，政府管电方式尚未实现创新管理职能分散，政府管电方式尚未实现创新u政策法规方面政策法规方面