第章-电力场模式

1、第章-电力市场模式电力市场模式作者:日期:第二章 电力市场模式本章介绍基于实时交易的电力市场模式和基于交易合同的电力市场模式。2-1基于实时交易的电力市场模式一、基于实时交易的电力市场在传输和配电线运行作为垄断部门，电力市场重组强调在发电和零售服务中的竞争潜 力。网络之间的相互作用使开放入口线路的制度和价格分配的设计复杂化。当考虑传输网的特殊运行可靠性要求时，批发市场的制度设计可以使批发和零售竞争都适应这个入口。由系统操作员协调的基于联合运营中心的短期电力市场为建立开放入口系统提供了基 础。系统操作员的协调是不可避免的，并且在经济调度前提下的基于投标的实时电力市场为市场参与者创造了一个竞争性的

2、批发市场环境。联合的边际电价定义了传输使用的机会成 本，支持传输权利不受系统的实际使用的限制。合同系统可以为短期运行和建立在市场激励上的长期投资提供联系。批发市场设计的核心组成如下：由系统操作员协调的基于投标并受安全约束的经济调度的短期实时电力市场。 市场清算区域价格包括边际损失和阻塞的实时电力交易。等价于传输源和目的地之间的地区价格差异的短期传输使用费用的双边贸易。 使用前一日报价、定价和合同，和具有实时市场电价的实时平衡的两个结算系统。 用以分配传输权利益的传输阻塞合同。包含电网综合成本和其他固定费用的网络入口费用。 负荷使用其他解捆辅助服务的使用费用。以下将详细给出同时支持批发和零售电力

3、交易的竞争性电力市场设计中的基本组成。图2-1 电力批发市场结构具有经济性的电力市场的一般框架为评估市场设计成员提供了一个参考点。这个批发电力市场的框架为电价和入口同时也为零售竞争提供了一个基础。电力市场的重构通常强调纵向集成系统的功能解捆。通常的将其分为发电、输电和配电 分法是不恰当的。在电力市场的环境中，传输线和运营中心调度是非常重要的部门。电力系统的特殊环境对一个高效、大规模的电力市场是一个障碍。而由系统操作员协调的电力运营 中心则可以克服这些障碍。 可靠运行是任何一个电力系统的主要要求和约束。就拿电力网的强的、复杂的相互作用而言，目前自由潮流传输网的技术水平需要一个协调传输系统使用的

4、系统操作员。传输使用控制即调度控制是调整电网使用的主要或唯一的手段。因此，对传输网开放入口也就是开放调度入口。必须存在一个系统操作员协调电网传输系统。并且，该系统操作员应该独立于现有的电力部门和其他的市场参与者，所有市场的参与者可以获得平等的待遇。在电力市场分析中，要建立一个竞争性的市场，关键的总是如何设计传输和调度之 间在过程和电价上的相互影响。为了提供一个高效的竞争性的批发电力市场运行的综述，有必要区分由系统操作员协调的短期运行和包含合同和投资的长期决策。现假设有一竞争性电力市场，市场参与者是电价的收取者并包括发电者和理想用户。在这个问题中，批发市场中远离发电机侧运行的配电者是用户的一部分

5、。就短期运行而言，这个系统是非常简单的，并且有可能给出像机会成本之类有意义的概念。一旦短期运行经济性确立之后，长期运行的要求也就显示而易见了。对短期和长期决策之间的联系的关注可以分隔电力市场的特殊属性。2. 短期运行电力市场就电力角度而言，短期运行是一般很长的时间， 但就人而言是一段很短的时间一半个小 时。短期运行电力市场相对来说比较简单，在短期运行中，已经做出地区投资决定。电厂、 输电网和配电线路都已建立。用户和发电者之间有联系，购电者、售电者、电力经济人和其他服务部分的工作也大部分完成。唯一存在的决定就是电力的交付，这在短期电力市场中是实实在在的商品生产。每半个小时，市场竞争性地运行， 将

6、实际功率从发电侧送到用户侧。每个电厂的发电机在生产实际功率时都有一个边际费用，同样用户也根据每半个小时的电价的不同对电力需求量也不相同。收集各发电机的发电成本， 按最低到最贵的顺序对发电机进行排序，得到发电机次序表。这个最优次序表确定了短期运行的边际费用曲线，并用于控制电力供给。同样， 用户的需求量对提供联合报价计划。发电者和用户并不是单方面作用，他们都为调度员提供信息，以确定每个给定时段哪些电厂投入运行。电力联合运营中心为实现在给定短期运行边际成本前提下的有效的电力调度提供了一个模型。虽然调度需要不总出现， 但是在这延伸部分并不存在概念和技术上的困难。系统操作员控制系统的运行，以参考者在投标

7、中的报价为参考，实现供电和需求的有效平衡。这个有效的集中调度与市场结果是完全吻合的。就同一个负荷的要求而言，最低成本调度和竞争性市场调度是相同的。传统电力交易中心和市场方式下的电力交易的主要区别在于 用户对价格的决定作用。在传统电力交易模型中，用户付费，发电者获得平均费用。如图 2-2所示边际成本仅仅确定了最低成本调度，边际成本是竞争性电力市场电价的确定标准。从发电报价曲线上给出的边际成本的来源可以发现传统集中式调度与分散市场观点的 显著不同。一般来说，给定发电厂给定时间内的发电成本数据来自对发电能源成本所做的工 程评估。但是，在市场模式下，这些依赖于工程评估得到的数据是不准确的。因为实际的机

8、 会成本还可能包含其他的因素，比如；不包括在燃料费用中的对持续供电的不同程度要求。 用发电者的市场投标来代替发电者的工程评估（只包含燃料费用的显示） 是完全可取的。每5电力市场模式次报价确定一个给定半小时内的发电者可以接受的最低价格。这些报价用以调整调度。电价（$/MWh）7-7: 30PM 电价9-9： 30AM 电价2-2： 30AM 电价短期运行边际成本7-7 : 30PM 需求|11111i：9-9: 30AM 需求1*12-2： 30AM 需求 r *Q1Q2Qmax图2-2 短期运行电力市场MW19只要发电者接受市场清算价格，并且有足够的竞争者， 以致于每个发电者都假设自己不会被定

9、义为边际发电机组，那么此时的发电者最优报价就是实际的边际成本：如果报价太高将失去运行的机会，但并不会改变接受的电价。报价太低，获得了运行机会同时却要承担所 得收入低于发电成本的风险。因此，在有大量的竞争者同时又不存在 联合的情况下，短期运 行集中调度市场模型可以从购电者和售电者的报价中确定成交价。系统操作员将该报价视为供电和买电的价格，并以市场均衡价格使发电者和用户利益最大化之间实现平衡。因此，在短期运行中，电力是一种商品，从选定的发电侧自由地流进电网，并在希望的用户侧输出。 每半个小时，用户根据该半小时内消耗的总的电量以短期运行边际价格支付费用，发电者则按同一标准收取费用。 在短期运行中，每

10、个成员支付或收取实际的机会成本。费用按一个简单的结算过程完成结算。3. 传输阻塞短期运行电力市场模型的观点目前已经很普遍，并且在许多国家的电力运营中可以找 到。然而并不是所有的电能在同一地点产生并消耗，事实上，发电者和用户之间是通过一个自由潮流传输网和配电线路相联系的。在短期运行中，传输相对来说也是简单的。输电网已经建成，每个成员除了特定的工程要求无需其他就可以满足最低技术标准。在这个短期运行的环境中， 传输可以简单地认为在电网的某一部分注入电能而在另一部分输出。电力潮流由实物交易规则确定，但是潮流的核心问题是分散，或者以虚拟的协议路径或是以更复杂的定位方法。某处注入另一处输出的简单模型抓住了

11、必须具备的真实性。在这个简单模型中， 通过在传输中引入损失和可能拥塞费用，使短期运行电力市场复杂化。功率在线路上传输时碰到阻扰，阻扰产生损失。因此，在系统中，至少根据损失的边际影响，将功率输送到不同地点的边际成本是不同的。在处理这些损失时， 竞争性电力市场实际运行和理论并不需要做大的改变。经济调度会考虑这些损失，相应地调整市场平衡电价。 在技术上，这会带来由地区决定的不同的边际成本和不同的电价。但是，短期运行的电力市场模型和运营仍保留。传输阻塞将引起相关的影响。短期运行中的传输网的限制可能会制约功率的远距离输 送，从而在某些地区出现远高于边际成本的价格。最简单的情形，功率通过传输线路从成本最低

12、的地点输送到价格最高的地点。如果这条线路有约束条件，在需求高峰期，并非所有在低成本地区产生的功率都可以被利用，某些成本低的电厂将退出运行。在这种情况下，需求将由一些成本较高的电厂来满足。在无约束条件下，这些高成本的电厂是不投入运行的，但由于传输阻塞，使得他们投入运行。由于传输阻塞，两个地区的边际成本存在差异。在低成本地区的功率边际成本与该地区的未投入运行的最低成本的发电机费用差不多，否则该发电机将投入运行。类似有高成本地区的边际成本与该地区的投入运行的最贵的发电机费用差不 多，否则该发电机将退出运行。这两个费用之间的差异，边际损失的净差，就是阻塞租金。由阻塞引起的边际费用差异可以大到无约束情况

13、下的发电成本。如果一个廉价的燃煤电厂退出运行，而一个成本多于2倍的燃油电厂投入运行，那么边区间的边际价格差异肯定比 燃煤电厂的燃料成本要大。 这个结论并不只存在于两地区单输电线的简单情形。在一个实际的电网中，这种相互作用更加复杂。 受线路热限制和母线电压限制的封闭潮流以及各种意外 事故，但是其结论是相同的。 由于传输网阻塞导致传送到不同地点的边际成本相差一倍，这种例子是很多的。如果存在传输阻塞，那么，短期运行电力市场模型及其边际成本的确定必须包括约束条 件的影响。这个扩展在原理上没有什么困难。唯一的影响是，此时的电力市场每一个地区都包含有一套价格。经济调度仍然是最低成本平衡。发电机仍像以前一样

14、报价，这个价格是所在地所能接受的最低价格。 用户也会报价，在可调度的需求下， 这个价格是用户所在地能支 付的最高价格。经济调度过程在考虑了发电机成本、损失及阻塞的联合影响后，确定每一地区的相应电价。按照他们自己的供电量和需求量，每个成员只看到单一的价格，这就是他们所处地区的基于地区边际成本的功率价格。如果传输价格有必要，一般对传输的定义指的是在某一地区提供功率在另一地区消耗功率，那么，相应的传输价格就应当是两个地区间的价格差异。该柜架也可以很方便地拓展到双边电力交易的情形。如果市场参与者希望制订两个地区之间的传输计划，传输的机会成本就是这两个地区的实时电价差异引起的传输价格。所以， 短期运行传

15、输使用价格是有效且公平的。另外，同一原则可以应用于多结算的框架（包括前一日报价计划和实时调度）。在实际中，这种情形尤为重要，但并不改变电力市场的基本结 构。这种拥有报价和集中高度的短期运行竞争电力市场与经济调度相一致。在短期运行中， 地区价格定义了实际并全部的机会成本。在每半个小时内，每台发电机和每个用户只看到一个价格，并且这个价格随着改变的供电量和需求量而波动。在经济调度和地区电价的计算中，包括了功率传输网及电网之间相互影响的全部复杂情形。在管理包括损失租金在内， 如果有必要的话，还包括适用于各种负荷的辅助服务的费用的涨幅，在内的开支时，上述价格是短期运行中唯一需要的价格， 短期电能的费用是

16、唯一可操作的费用。系统操作员协调调度， 并为结算费用提供信息， 并通过管制以保证从开放入口到电力联合运营中心的类似服务，该运营中心是由系统操作员在报价基础上通过经济调度来运行的。在有效价格的刺激下，使用者对可靠性运行的要求作为响应。不计这些价格刺激，系统操作员有效约束选择的及限制市场，以保证有足够的权力对付反映于价格而不反映于调度的边际成本的恶性刺激。具有选择和用户变通性的竞争电力市场依赖于获得使用价格的权力。4. 长期运行市场合同随着供需量的变化， 发电者和用户会发现短期运行中价格的波动。 当需求量高时，更高 费用的发电机投入运行， 同时提高平衡市场价格。 当传输约束捆绑进来后， 阻塞成本将

17、改变 不同地区的价格。即使没有传输阻塞约束，实时电力市场价格也是易变的，这种价格的变动表明了发电者 和用户所承担的风险， 在共同利益的驱使下， 他们希望一种长期的机制来缓和或分担这种风 险。在电力市场中，他们选择了长期合同。按照惯例，并且在许多其他市场中也如此，长期合同往往带有这样一种假设即发电者和 用户之间就某一价格交易一定数量的功率达成一致。隐含的假设为某特定的发电机将运行以满足稳定用户的需要。当用户的需求量在某种程度上改变时， 他可以在二级市场出售这个合 同，发电者也可以这样做。二级电力市场的有效运行可以保证平衡， 并且每个成员将面对边 际的实际机会成本。然而，这种特别的运行模式与短期电

18、力市场有差别。在短期运行中，为了实现有效的经济调度，调度员必须有回应报价的自由，以确定哪些电厂投入哪些电厂搁置，同时也必须有规定长期合同的独立性。 在复杂网络的相互作用下， 要确定哪台发电机为哪个用户提供电能 是不可能的，所有的发电机都向电网注入功率，所有的用户都从电网吸收功率。甚至连发者和用户也没有兴趣限制它们的调度和放弃最经济发电的利益。短期调度决策是由系统操作员独立作出，并不承认任何长期合同。在这个意义上，电力交易不同于其他商品交易。控制输电网上的功率传输的物理法规的制订并不排除长期合同，但是却改变了这些合同的本质属性。长期合同并不控制调度和短期运行市场，而是关注价格波动问题，并通过管理

19、货币潮流而非功率潮流设置价格保障。短期运行价格为发电者和用户提供了合适的刺激，但有必要建立阻止价格波动的机制。认识了短期电力市场的运行之后，可以发现在长期运行合同中，存在一个功率的经济等价数，没有必要专门的发电厂向专门的用户供电。首先考虑无传输阻塞的情形。 在这种环境下，除了损失的较小影响外， 可以将所有的发 电者和用电者按同一地点对待。惯常的安排是为市场中偏离平衡价格签订合同。用户和发电者同意以平均价格交易固定的电量。比如，以5分的价格购买100MW功率。在半个小时内，如果交易中心的价格为 6分，用户以6分的价格从交易中心购电， 发电者以6分的价格卖电 给交易中心。根据合同，在这半小时内，发

20、电者欠用户每100MW功率1分钱。相反的例子， 如果交易中心的价格 3分，用户以3分的价格从交易中心购电，发电者以3分的价格卖电给交易中心，但在这半小时内，用户欠发电者每100MW功率2分钱。与其他的商品工业相似，这在电力市场中被算为双向差价合同。实际上，发电者和用户之间存在一个每100MW功率5分钱的长期合同，这个合同不同于持续的短期运行电力市场交易，它要求与系统操作员之间没有直接的相互作用。但是当有了系统操作员的作用之后，情况比特定发电机和特定用户之间的长期合同大大改善了。现在，如果用户的需求量高于或低于100MW，就可以在一个存在并自发的二级市场，称之为小型电力交易中心以实时电价出售或购

21、买一定量的功率。发电者也一样，存在一个自发市场用以解决剩余功率或功率储备，而不需要解决与其他发电者进行大量的短期运行，双边商谈带来的一系列问题及费用。如果用户实际消耗100MW功率，发电者实际生产 100MW功率，经济上保证了平均价格仍然为 5分。进一步对于固定的100MW功率的合同与其说是实际生产 和消耗的电量，还不如说是在不干扰边际短期运行刺激下保证长期运行的平均价格。因此， 长期运行合同与短期运行市场是一致的。发电合同的价格决定于达成一致的参考价格以及其他的情况和条件。发电者和用户可能就此区达成一致，不同的价格成员的上涨或下跌，以及任何其他可在自由市场谈判达成的都将影响各成员的环境和喜好

22、的风险。不管是发电者付钱给用户，还是用户付钱给发电者依赖于具体情况。然而，系统操作员无需关心这些合同，并且对这些条项一无所知。这种差价合 同在电力市场重构中已经很普通。当存在传输阻塞时，发电合同有必要但不一定对提供必需的长期价格保障有效，当单一市场价格上涨或下降时，用户和发电者之间的双向安排能够捕获市场集中动作的影响。然而，传输阻塞将对不同地区性的价格产生很大的影响。如果用户是远离发电侧， 传输阻塞有可能使用户面临一个很高的地区价格， 而发电者却只需面对一个很低的地区价格。 现在发电者自 己无法为短期运行市场价格波动提供一个自然的背靠的保障。有必要引进其他的东西。在短期运行电力市场中，传输阻塞

23、使系统操作员面临另一个相关且非常重要的难题。由于存在阻塞，从用户处收取的费用实际上超出了支付发电机的费用。两者的差异是因为传输网的约束引起的阻塞租金的积累。最低限度来说，阻塞租金对于系统操作员来说是一个费用变动的主要来源。最严重的情况而言，如果系统操作员保存留了阻塞利润，并且有意识地操纵调度并阻碍电网扩建。系统操作就是一个垄断，操作员可能会改变调度和扩建。如果系统 操作员保留从阻塞租金中获取的好处，这就违背了以建立有效、 竞争性电力市场为目的的本解决这两个问题一提供价格保障以防止地区阻塞差异，消除系统操作员的恶性刺激的有效的方法是通过长期发电合同和长期传输阻塞合同的并行系统对阻塞利益进行再分配

24、。就发电机而言，他不可能运行于一个由特定的发电者向特定用户输电的短期运行市场。但是，却可以安排一个传输阻塞合同，它提供了价格差异之间的补偿，在这种情况下，补偿的是电网内不同区域之间阻塞成本的差异。传输阻塞合同定义了地区价格差异的保障。每一传输系统的使用者根据实时市场区域价格支付费用。例如如图 2-3, A地的发电机收取5.15分，B地的负荷支付7.25分，这个价格 中包含了边际损失和阻塞费用。C和B之间的传输费用为 2.25分，包含在此传输费用当中的阻塞费用为1.95分。根据C和B之间的传输阻塞合同，将向合同的持有者支付1.95分。因此，当有实际功率传输时，传输阻塞合同仅仅平衡包含在合同中的那

25、部分电量的阻塞费用。如果传输阻塞合同的持有者不传送功率，结果同将传输权卖给实际使用者是一样的。母线电价=发电成本+边际损耗+阻塞损耗CPc=5.00约束分界线Pcb=Pb-Pc=边际损耗 + 阻塞损耗=0.3+1.95=2.25各地之间有传输阻塞合同； 为了简化，把损耗当作操作 成本；从实际使用者那里得到阻塞 费用，将阻塞费用付给阻塞 合同的持有者；的变化传输阻塞合同防止区域差异r图2-3网络传输阻塞合同传输阻塞合同为两个地区确定电量的传输提供补偿。C处的发电者 A有可能获得从发电处到B处用户的100MW功率的传输阻塞合同。合同中提供的权力并不是专门针对功率的 传输，而是针对阻塞租金费用。 因

26、此，当不计损耗时，如果由于传输限制导致用户处的价格 上涨到6.95分，而发电侧的电价仍保持 5分的话，那么，这个1.95分的差异就是阻塞租金。 用户根据实际使用的电力支付交易中心6.95分，而交易中心根据短期运行市场中发电者实际提供的功率支付 5分。做为传输阻塞合同的持有者，发电者将根据合同的规定每100MW功率收取1.95分。发电者和负荷看到的是适当的边际刺激。传输阻塞利润使发电者可以在 发电合同下支付价格差异，以保证用户的网络成本费为5分，这个价格使双方在双边电力合同中达成一致的。如果没有传输阻塞合同，发电者就无法补偿用户由于两地价格引起的差异。 传输阻塞合同实现合同利益，我们称之为“合同

27、网络”。注意到传输阻塞合同被定义为点对点的地区价格比较，不涉及两个地区功率的单独的 传输连接或路径。正是这一点区分了传输阻塞合同与“基于连接”的权力，而后者将面临不规则甚至恶性刺激的难题。例如，我们完全可以构造这样的例子，可以利用的传输连接在没有功率时，对于“基于连接”权力的定义是毫无意义的。但是这种情况并不影响传输阻塞合同的定义及其价值。市场参与者之间的传输阻塞合同的分配可以多种途径出现。市场重构过程中的过渡电 力市场，这种分配可能会影响明显的或隐藏的历史权力。对于一个新的传输，将会有一个谈判的过程，即从许多可行合同联合通过一个开放性拍卖来决定。报价的全体将确定合同的需求组合，该拍卖同样要考

28、虑到传输系统的约束以保证同时可行性。事实上，系统操作员从系统的使用者处收集阻塞租金，并把他们分配给传输阻塞合同 的持有者。在这种情况下，在简化的假设和相同的捆绑约束下，收入支付恰好平衡。一般来 说，在支付了所有传输阻塞合同规定的债务之后，还有剩余的阻塞租金。 这些剩余的租金不能由系统操作员保留，而应该根据一些分享准则分配给那些支付已有网络的固定成本的成员 或和传输阻塞合同中的费用一起分配。这将会带来很多的变动， 并且允许发展和交易合同的机动性。在确定地区价格时，当考虑实际电网的真实性时，合同电网可以允许较大的商业机 动性。当只涉及单个发电者和用户时，这两种类型合同下的一系列交换就没有必要了。然

29、而， 在一个多参与者的实际电网中，交易过程是不可见的。 在不同的地区之间有可能存在传输联系。传输网容量也没有单一的定义，唯一有意义的是被分配的传输潮流的分布是否是可行的。 同样，电网运行结果也是相同的。 短期运行的边际刺激是短期运行机会成本刺激的必然结果， 长期运行合同为定量的功率提供了价格保障。系统操作员协调短期运行市场以提供经济调 度，在每个地区根据短期运行边际价格收取或支付费用，并将阻塞租金分配给传输阻塞合同的持有者。发电者和用户为发电合同做出分开的双向安排。与发电合同不同的是，由于网络间的相互影响，很难做到特定的用户支付阻塞租金，另一特定的相关的用户收取阻塞租金， 所以使得系统操作员参

30、与协调管理传输阻塞合同就显得十分必要。如果在传输阻塞合同的基础上对用户进行一个简单的可行性测试，系统操作员所获得 的巨大的阻塞费用用于支付传输阻塞合同中规定的阻塞费用。阻塞费用仍然根据负荷进行支付和收取，它是一个变化很大的量。只有系统操作员拥有决定这些变化价格所必须的信息， 但是这些信息在实时市场地区价格的综合成本中早已存在。传输阻塞合同规定费用条款以防止阻塞租金的变化。5. 等价传输解释传输阻塞合同可以被视为与点对点实物传输权力的有利方式等价。如果用实物权利来 定义传输系统的使用是可能的，那么这些权利具有两种属性，这正是我们所期望的。首先，他们必须存在于市场中，以防止其他人使用传输网。其次，

31、他们可以在一个支 持网络使用侧的重构的二级市场中进行很好的交易，不需任何交易成本。就目前所知的捆绑于传输网络的无力传输权力系统是不可能实现的。然而，在基于报价和经济调度的竞争性电力市场中，传输阻塞合同就等价于这种完善的交易传输权力。在竞争性电力市场以及可交易实物传输容量储备的情况下，任何与储备不配的系统利 用将以机会成本价格结算，这个价格由最终调度或实际利用系统来确定。实物传输容量储备的交易必须由系统操作员来协调。在竞争的条件下，传输容量收取的相应价格就是机会成本， 这与地区价格的差异是相同的。如果不存在交易成本，那么，该实物储备将很难与基于同一 个机会成本的传输阻塞合同的经济观点相区别。实物

32、观点相对来说更直观，传输阻塞合同中的经济观点比如完善的可交易权力则更容 易实施且交易成本也要低。因此，我们可以用阻塞租金的经济合同或用完善的可交易的点对点实物传输权力来描 述传输阻塞合同。如果传输阻塞合同的容量是规定的，那么系统操作员就仅仅作为阻塞租金的分配渠道。操作员没有提高阻塞租金的动力：阻塞费用增长的分量仅归传输阻塞合同的持有者拥有。同时 调度垄断的管理问题也大大地减弱。通过发电合同与传输阻塞合同的联合， 市场参与者可以安排价格保障，为特定功率传送到特定用户的长期合同提高经济平衡。进一步应用这些观点，地区边际成本价格有助于自然解体。例如，即使在一个封闭的电网中，市场信息包括以发散的区域价

33、格差异定义的输送成本，送往或离开本地集中器以及在集中器之间传输都可以简单地在一个集中 一发散的电力网架中实现。这将简化但不歪曲区 域电价。一个不同于实际电网的合同电网将建成，它并不影响地区价格的意义和解释。有了市场集中器后，参与者可以看到简化后的模型，包含有一些能反映远距离输电的 大部分价格差异的地区。 产生相对于集中器的合同。 输送到或离开本地集中器的功率价格成 本将反映地区价格的有时是十分重要的差异。电网中的经济联系应当遵循使合同和交易便利 的重组原则。实物和经济潮流的分离考虑到这种机动性。建立或去掉集中器不需要调整者或系统操作员的干预，当市场需要时，新的集中器会 自发产生；当没有必要存在

34、时就会自动消失。集中器仅仅是区域内的一个特殊的节点。系统操作员仍以地区价格开展工作，但是市场根据需要确定简化的程度。然而，每个成员都将对输往或离开本地集中器的输送功率机会成本负责。存在的地区价格将防止 平均价格的实际刺激问题。集中一开放入口看上去可以给区域带来最大的利益，而且没有损耗，它同时也意味系统操作员在给定的地区价格的网络内起作用。1998年4月，在宾西法尼亚州、新泽西州和马里兰的电力市场中，这种集中一发散系统的样式被投入市场运行。尽管在没有系统操作员参与的情况下，市场参与者可以创建集中器，但是存在一个普遍的要求，即系统操作员定义并宣布集中器的价格。当选择单个地区作为集中器时，可能会引起

35、价格的变动，为了防止这种变动，系统操作员应响应这个要求，建 立由一些重要的优先地点组成的集中器。因此，根据固定负荷的业务组成，在集中器交易电力与在基本地点的业务交易时等价的。同样，任何地点与集中器之间的传输与给定地点与装有集中器的那些地点之间的电力输送也是等效的。6. 计划与平衡短期运行调度市场的实现可以采取多种方式，原则上，所有其他条约及交易通过分散 交易已经建立，及时通知系统操作员发电计划以完成最终平衡，协调调度可能要留到很长。 如果改变发电组合及负荷模式的时间长，有可能会优先选择包括几周或更长时间的发电机组决定。算系统根据灵活需求在提供更大参与市场机会方面具有很大的吸引力， 量。一般来说

36、是提前一天， 系统操作员接收报价并发布计划调度命令，它不需要实时调度容 并确定一个合适的市在实际中，很多国家或地区采用或欢迎介于这两者之间的过程。前一日报价的双向结场清算平衡及相关费用的结算。该计划确定了短期运行调度中分配和吸收功率的一系列条约。结果，实际调度不同于计划安排，所以将配置一个恰当的平衡结算系统。这些有互相联系的计划和平衡结算并没有大的困难，但是有几点要阐明以维持组合费用和刺激。市场参与者提前一天上报供电或需求计划。这些报价可能包含启动成本， 斜坡率和一组发电机或负荷的某些特点。系统操作员利用所有的信息， 定义一天内且与计划负荷和发电量相匹配的最低费用调度。作为结果，将得到一些必要

37、的安全条约，比如旋转和备用设备，以满足由于某些可预料的负荷与提前一天计划不符的情形。平衡价格和电量通过地点相区分，并且平衡价格描述了直接严格的义务承诺。在这些承诺的基础上，费用可以通过一个结算过程确定。从概念上讲，这些结算从计划被确定的那一刻就已经出现。而实际中，结算是在事后出现。为了保持费用与激励的一致性，结算必须以计划价格和电 量为基础。结算将包括长期传输阻塞合同下的费用，传输阻塞合同的持有者将按照传输阻塞合同中规定的合同电量吸取或支付一定量的由于地区差异引起的阻塞费用。按照一些固定的分享原则， 传输阻塞合同的持有者或假设的负责支付传输网固定费用的团体 将在地区差异结算完成之后分享额外的传

38、输阻塞费用。计划和相关的调度约定为实际的功率调度提供了参考点。原则上，由于违背调度约定,或增加或减少功率，应当修正计划市场中的报价，以产生平衡报价。小时复小时，系统操作 员在实际条件和最终的平衡报价基础上再一次找到最低费用调度。这个结果就是含有相关平衡电价和电量的实际调度。这些价格和电量在很大程度上有别于计划，以平衡电价“P”结算不平衡电量“ q-Q”。在该平衡结算中，调度约定在概念上与适用于计划结算的传输阻塞 合同是类似的。以 MCP （市场清算价格）结算了所有不平衡量后，将会出现额外的阻塞费 用，这个费用应当支付给用户，而不能由系统操作员保留。 这个额外费用的一部分被用来降低由于管理费和辅

39、助服务带来的用户费用，或者被用来再次回扣给承担网络固定成本的部 门。多余阻塞租金精确处理并不重要，除了将他们支付给用户而不是系统操作员，使系统操作员没有进行低效率调度的刺激。而重要的是，用他们内在一致的价格（P）和电量（q）结算计划市场和平衡市场。这要求防止出现最后一天的在计划电价和实际电量基础上结算博 弈问题，该问题曾出现在英格兰和威尔士。7. 长期电力市场投资在竞争性电力市场的合同环境下，新的投资主要集中在发电厂，用电设备以及传输网 扩建上。每一种情形，对应的合同权机会都可被用来保障竞争性短期电力市场内部价格的不 确定性。在投资新建的发电厂和用电设备的情形下，过程是直截了当的。 假设存在竞

40、争，不存在发电机或单个用户就占去市场的大部分，同时也不存在重大的经济规模和入口障碍，发电机和用户可以通过任何一点与输电网相连，仅仅受连接物理标准的技术要求限制。如果他们选择，新的发电者和用户选择仅依赖于短期市场，以地区价格买卖功率，作为半小时调度的部分。系统操作员对于地区价格不做任何保证，他们只保证电力交易中心开放入口的价格与平衡市场价格一致。投资者以一个可接受的价格承担生产或消耗电能的全部商业风险。如果发电者和用户希望一个确定性价格，一个新的发电计划就可以在愿意购买者和愿意出售者之间达成。这些合同的复杂程度以及涉及范围仅仅受由市场的需要限制。一般来说， 我们希望这个新的发电者寻找一个需要价格

41、保障的用户和那些延期投资兴建新发电厂的发 电者，直到足够的含有用户的的长期合同安排可以足够覆盖必须投资的那部分。发电合同可以包含一个或多个用户。也可能涉及与实际市场电价有关的价格差异的补偿构成的固定或复 合费用。但是用户和发电者最终是以半小时电价在他们所处的地点购买或出售功率。如果每一团体期望有意义的传输阻塞，就有必要签订传输阻塞合同。如果两点之间有阻塞合同出售，那么就可以从已有的权力持有者那儿得到合同。或者我们投资创建新的容量， 以支持另外的传输阻塞合同。系统操作员参与这个过程的唯一目的是确保所创建的阻塞合同 是可行的，并且与现有网络中的已产生的传输阻塞合同相容。与传统传输转运容量定义的不明

42、确性不同，有一个直接的测试方法可以确定在保持现存权力的同时任何新设立的提供补偿 的传输阻塞合同是可行的，并且这个测试是不依赖于有待发展的实际负荷。因此电网中在任何地点增加投资是可能的，不需要与电网有关的每个成员参与到或同意分配新的传输阻塞合 同。8. 综合成本寻找的入口费用传输扩建中存在大量的规模经济，所以，从传输使用收费中获得的总的阻塞利润一般来说将少于电网的成本。这意味着传输价格不能仅依靠阻塞费用来补偿现存的输电网的全部成 本，为避免将来的阻塞费用可能会促使输电投资。依据经济发展分析， 投资后的阻塞费用将降低。因此，这里所描述的竞争性电力市场模型依赖于两部价格固定费用和可变费用。这个处理方

43、法与基于使用的单个价格和单部输电费用形成对比。两部电价的应用主要倾向于输电的情形。这个情形很难给电网的任何一个子网约束的网络使用下一个可接受的定义。任何试图找到基于变动费用的全部或一部分网络的固定成本的努力都将面临一个难题，即确定哪个用户使用了哪个设备以及为什么。在一个自由潮流电网中功率可以沿多种路径传送，超出使用者的控制和目的。如果并且也可能出现这种情形，短期运行机会成本与一些长期运行投资成本的预先估计分配有很大的差异，固定成本和变化成本平均后得到的单部价格表会产生低效的刺激，以及关于复杂性和变动分配的争论。然而，这几所描绘的竞争性电力市场模型可以通过两部电价有效的应用解决这些问题。传输使用

44、的短期运行成本通过电力交易中心运行的自动定价支付。长期运行固定费用，由合同达成一致，作为电网新投资决策过程的一部分。入口费用可以由地点来区分，但是应当在“执照”模型下。用户进入电网只需支付一次。实际使用电网的价格应当建立在实时电力市场的地区机会成本的基础上，安全“关系和容量储备”。9. 安全考虑和容量储备由系统操作员协调的安全经济调度应考虑电流故障的功率限制和发电限制。在短期运行中，系统安全约束的影响只是限制传输和迫使最优排列之外的发电机发电，这些发电机产生短期运行阻塞成本。 这些短期运行边际成本是安全性的真实机会成本，在竞争性电力市场中用户将面对这些机会成本。在长期运行市场，当用户发现减少阻

45、塞成本和损耗成本具有经济 效益时，他们就会对电网进行投资。从这个意义上说，电网的革新是由市场决定的。由于在短期运行地区边际成本下，所有的需求都可以得到满足，所以就不存在需求的非价格缩减， 也没有必要扩充容量的提供储备边际。有时可能出现高价，电价将上升直到以边际成本购电。但是不存在分离成其他的安全或可靠性问题。因此，短期运行的安全性是通过安全约束调度来维持，长期运行的安全性则是通过发电量和传输量的长期运行投资市场提供并定价的。二、以美国加州电力市场为例的实时交易的全过程1. 市场构成市场中新出现两个参与者：电力交易商(PX)和独立系统运营商(ISO)PX的功能:PX是一个非赢利机构，它的主要目的

46、是为系统提供一个满足PX负荷以市场价格需求结算的高效率的和有竞争压力的能量拍卖市场。ISO的功能：ISO主要保证所有的买卖方有平等的机会使用电力传输系统。UCCCL-CI C I I Cq市场结构图2-4配电零市场参与者的职能为： 发电商：发电 PX:确定实时市场PX交易计划协调商(SC): 主持双边传输协议和 ISO:为网络调度和传输路径服务配电公司(UDCS):分配电能 零售商：提供电能量服务 用户：消费电能 它们的具体职责是： 发电商：它是电力的生产者；PX投资或通过另一个 SC分配卖电;非投资者拥有的和独立电力提供商也可以对 它也可以通过一个 SC向ISO投资辅助服务； 它可以直接同零

47、售商签订合同； 发电商必须响应ISO和SC的指令。PX:PX主持前一天和前一小时市场的电力拍卖交易；在交易日的结算时间内，PX将集合所有供电竞价和需求竞价绘制成一个供电曲线和一个需求曲线。根据供求曲线决定MCP MCP出现在供电曲线和需求曲线的交叉点。电能将在前一日和前一小时市场以MCP买卖。PX也是一个有计划协调商，除非发生过负荷，它必须向ISO呈报一个成功竞价者的供需平衡的电力计划除此而外，还必须呈报给ISO的有：修正竞价，它是一类增/减报价，用来消除传输系统的阻塞；补充竞价,它主要是ISO用来满足实时市场的供需平衡 ；PX同ISO, PX参与者和其他SC道完成结算功能。“结算”是指一系列

48、的买卖方在ISO 和PX电价上进行财务结算的过程。PX向ISO报告用于结算的表计符合需求，并向发电商和零售商发出非紧急运行的指令。 非紧急运行的指令诸如线路停运 ，倒闸操作，增加或减少发电，用电等通知。（只有ISO可发布 紧急运行的指令）。SC:SC可以向ISO提供一平衡的电力需求计划并提供用于结算的表计数据；它可以同发电商和零售商，PX和ISO结算；它应是一个24小时运营的计划中心；也可以向发电商和零售商发 出非紧急运行指令；PX是一个SCISO:ISO控制发电的调度； 管理输电网络的可靠性； 提供开放的输电路径和辅助服务；管理前一天和前一小时的计划 ； 监控实时电力供需平衡； 主导阻塞管理

49、； 与外部电力市场的交易和运行控制。配电公司（UDCS）:它们为用户提供电力；对用户消耗的电力计费和发出帐单，并付费给传输系统；主要是为 用户提供有上限限制的电价；从PX处购大宗电力。零售商：零售商类似于一个中间商，它租用UDCS的系统，向PX或 CS和发电商交易。 用户：可以是一个单独的用户，也可以是零售商的一部分。2. 最初首选的计划当MCP被决定后，参与者提供以下给PX发电机组的单独计划； 阻塞管理的修正竞价； 辅助服务竞价。PX和ISO从主文件数据库知道参与者的发电机组与网络连接的位置。所有信息必须来 源于发电机组或物理规划电厂，后者指的是由于运行计划，被当作一个发电机组操作的一群联系

50、的发电机组。这被应用与发电机组计划，阻塞管理的修正竞价，以及辅助服务竞价。一个参与者的计划必须包括输入、输出、传输或发电。发电厂的计划要被修正来补偿传输损失。电源要使用 GMM（发电测量乘子）为损失做出修正。PX承诺SC承诺图2-5平衡发电和承诺3. PX和实时市场体系的运行机制PX主要进行二类市场的管理前一天市场：市场参与者对未来 24小时的电力进行交易，以使电力需求平衡达到最优。 前一天市场从交易日的前两天的晚6点开始，到交易日的前一天晚上 11点结束，ISO发布最后的前一天交易计划。前一小时市场：参与者在实际运行的前两小时之前可以修改他们的计划。前一天市场：参与者可以在前一天市场里为后一

51、天的买卖作交易。每笔交易都要在 PX和它的市场参与者中发生双边皆要遵守的付款协议。前一天市场的结算依赖于交易计划，通常发生于交易月的最后一日过后的15日内。前一天市场的交易过程为：对于24小时的每小时,要从所有供需参与者给 PX报价中确定市场结算电价（MCP）。 一旦收到竞价,PX将予以确认，确认的内容包括 竞价的格式，数据文件的一致性等。一旦竞价得到确认，PX将构建集合的供/需曲线以确定 MCP 前一小时市场在前一小时市场中，在运行开始至少2小时前必须竞价完成。前一小时市场给每个参与者机会调整它们的计划以及减少实时不平衡。MCP的确定如同前一天市场。在前一小时市场关闭后，PX立即给电价和计划

52、电量传递给参与者。所有在前一小时市场中交易的参与者必须向PX和ISO提供机组发电计划。在市场中其它所有保证安全和可靠的服务均由ISO进行管理。对于前一日和前一小时市场，下列信息必须公开的可得到：每小时市场清算电价（如果出现阻塞，就由地区提供）；集合的供求数量；历史的和统计的信息。竞价信息和发电机组和/或业务计划只有 PX参与者可以得到。4. 实时市场 （1 ）阻塞管理修正竞价将用于传输网络的阻塞消除。ISO处理调整交易。PX需向ISO报告平衡的交易计划。PX和其它计划协调员也可参与修正 竞价。PX能够进行自我约束的辅助服务。（2）阻塞当计划的功率超过线路容量中将发生阻塞。当ISO发现计划的潮流

53、不超过区域之间的线路容量时，前一天市场中由 PX确定的MCP是最终的电价。当ISO发现存在阻塞时，ISO将按以下步骤处理阻塞：区间阻塞如果ISO从报来的计划中发现两个相邻区域间流过的潮流超过了最大传输容量，就认为区间阻塞存在。在这种情况下，报来的计划须做改变以减少阻塞路径上流过的功率。修正竞价须是供需侧的竞价。每一对竞价包括价格和电量。基于参与者提供的修正竞价，ISO将计算阻塞费用，这些费用适用于那些用于消除阻塞 的参与方。在电量过剩区域，或减少电量输出，或增加用电量。在电量缺乏区域，或增加电量输出，或减少用电量。对阻塞付费的参与者将允许使用阻塞路径。区内阻塞当区内阻塞（即阻塞是发生在一个区内

54、）存在时，ISO利用修正 竞价进行管理。ISO解除区 内阻塞的步骤包括资源的调整直到区内阻塞不再存在。一旦ISO确定所需的计划改变以解决区内阻塞，它将通知相应的计划协调员，反过来，PX也将此变化通知参与者。（3）辅助服务市场辅助服务市场确保输电网络的可靠性。辅助服务对买方负责。在开放管制前，此类服务是捆绑的，是由各企业自己提供的。在市场启动的前期，辅助服务可由计划协调员自己提供或由ISO提供。在市场启动前期，PX在日和小时的拍卖中不提供辅助服务。自动发电计划旋转备用非旋转备用置换备用060MIN图2-6 辅助服务辅助服务用来匹配负荷和资源：调节，它用来提自动发电控制（AGC）。旋转备用，它是10分钟之内可以上升到发电容量水平的同步电源。非旋转备用，它用来响应大于10分钟负荷的发电电源。置换备用，它用来响应小于60分钟负荷的发电电源。通过拍卖，ISO管理每天，每小时的辅助服务。另外的辅助服务还包括无功功率，它用来保持系统电压水平，发电机的黑启动备用，它用 于系统在停电后的恢复。这类服务主要用合同形式进行处理。在辅助服务市场，ISO将决定每类备用的需求，并请参与者给出竞价。所需备用数量的电价将由备用 竞价决定，见图2-7