发电侧市场的电能交易

1、发电侧市场的电能交易发电侧市场的电能交易郭力郭力天津大学电气与自动化工程学院天津大学电气与自动化工程学院 发电市场的竞价策略发电市场的竞价策略 节点边际定价原理节点边际定价原理 电力网络对发电市场的影响电力网络对发电市场的影响 电力系统安全与辅助服务市场的电力系统安全与辅助服务市场的概念和原理概念和原理发电侧市场电能交易发电侧市场电能交易假设：假设：忽略电力网络的影响，假设发电机与负荷连忽略电力网络的影响，假设发电机与负荷连接在同一根母线上，或者与一个无损耗的无接在同一根母线上，或者与一个无损耗的无穷大系统相连穷大系统相连研究双边交易、现货市场和结算流程研究双边交易、现货市场和结算流程 电能商

2、品总是与物理电力系统紧密相连电能商品总是与物理电力系统紧密相连 传输速度远远高于普通商品传输速度远远高于普通商品 供应与需求供应与需求发电与负荷需要实时平衡发电与负荷需要实时平衡 系统停运的损失巨大，市场反应速度相对较慢，系统停运的损失巨大，市场反应速度相对较慢，短期的电力供需平衡任务不能交由市场实体完短期的电力供需平衡任务不能交由市场实体完成成 单个发电机的电能不能直接送到指定用户，电单个发电机的电能不能直接送到指定用户，电能汇总后按照物理规律流到各个用户能汇总后按照物理规律流到各个用户 规模化经营，最大发电容量与最大需求匹配规模化经营，最大发电容量与最大需求匹配电能需求表现出可预测的循环波

3、动，电力需求价电能需求表现出可预测的循环波动，电力需求价格弹性非常低，发电出力必须跟踪需求变化格弹性非常低，发电出力必须跟踪需求变化一、一、电能商品的特殊性电能商品的特殊性1、双边交易、双边交易 两个主体：购买者和销售者两个主体：购买者和销售者 交易方式：交易方式：自定义长期合同（自定义长期合同（customized long-term contract)，交易量大，时间长（几个月到几年），交易量大，时间长（几个月到几年）场外交易（场外交易（trading over the-counter, OTC)，中、，中、短期数量较小的交易，标准合同规定一天与一短期数量较小的交易，标准合同规定一天与一周

4、内各个时段的交易数量周内各个时段的交易数量电子交易（电子交易（electronic trading），市场化环境里，），市场化环境里，手电方在市场上进行电力报价，购电方则可以手电方在市场上进行电力报价，购电方则可以报出自己可以接受的电价，交易程序进行匹配报出自己可以接受的电价，交易程序进行匹配二、开放式电能市场二、开放式电能市场 每一每一笔交易均有交易双方独立决定笔交易均有交易双方独立决定 自定义长期合同详细条款为私人信息自定义长期合同详细条款为私人信息 场外交易，电子交易，市场在不公公布交场外交易，电子交易，市场在不公公布交易参与人员信息前提下，发布交易的相关易参与人员信息前提下，发布交易的

5、相关价格和数量，市场成员了解市场状态和趋价格和数量，市场成员了解市场状态和趋势，提高市场效率势，提高市场效率三、双边交易市场三、双边交易市场机组机组类型类型Pmin（MW）Pmax（MW）MC（美元（美元/MWh）A大型燃煤机组10050010.0B中型燃煤机组5020013.0C燃气轮机05017.0例：例：蜀蜀国电力公司会在蜀国电力市场上进行交易，该市场以国电力公司会在蜀国电力市场上进行交易，该市场以双边交易为基础双边交易为基础的的假设假设它拥有三台发电机组，具体参数如它拥有三台发电机组，具体参数如表表所所示示机组机组的边际成本在整个运行范围内恒定的边际成本在整个运行范围内恒定不变不变由于

6、由于存在比较大的启动成本，蜀国电力公司会尽可能让机组存在比较大的启动成本，蜀国电力公司会尽可能让机组A始终保持与系统相连，同时让机组始终保持与系统相连，同时让机组B尽可能在白天多尽可能在白天多发电发电，假定假定机组机组C的启动成本可以忽略的启动成本可以忽略不计不计 蜀国电力公司在蜀国电力公司在6月月11日日14:0015:00这一时段这一时段的合同交易情况的合同交易情况类型类型 合同签订合同签订日日标示符标示符购电方购电方售电方售电方数量数量价格价格 长期长期1月10日LT1益州能源蜀国电力公司20012.5长期长期2月7日LT2蜀国钢铁蜀国电力公司25012.8期货期货3月3日FT1荆州电子

7、蜀国电力公司10014.0期货期货4月7日FT2蜀国电力汉中电力公司3013.5期货期货5月10日FT3益州能源蜀国电力公司5013.8MWh/ MWh美元蜀国电力公司为了赚取一定的利润，他利用远期市场上的蜀国电力公司为了赚取一定的利润，他利用远期市场上的价格波动回购了一部分已售出的价格波动回购了一部分已售出的电能电能6月月11日日14:0015:00标示符标示符数量数量价格价格售点报售点报价价B52017.50B42516.30B32014.40B21013.90B12513.70购电投购电投标标O12013.50O23013.30O31013.25O43012.80O55012.55MWh

8、/ MWh美元6月月11日中午时间日中午时间，蜀，蜀国电力公司已经签订了总量为国电力公司已经签订了总量为570MW的合同，的合同，同时它在该时段的全部可用发电容量是同时它在该时段的全部可用发电容量是750MW蜀蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要需要调整交易调整交易先赢得购电投标先赢得购电投标O1、O2与与O3。投标的价格高于机组投标的价格高于机组B的边际成本，所的边际成本，所以它们能带来一定的以它们能带来一定的利润利润，机组机组A需要按照额定功率（需要按照额定功率（500MW）发电，）发电，机组机组B的出力水平是的出力水平是130MW，而机组，而机组C依

9、然处于待命状态依然处于待命状态。蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要通过基于电子显示屏的蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要通过基于电子显示屏的蜀国电力交易所调整交易安排蜀国电力交易所调整交易安排蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要通过蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要通过基于电子显示屏的蜀国电力交易所调整交易安排基于电子显示屏的蜀国电力交易所调整交易安排（1）什么都不做，任由蜀国电力少发）什么都不做，任由蜀国电力少发50MW出力，出力，这意味着它需要以现货市场价格进行补偿；这意味着它需要以现货市场价格进行补偿；（2）启动机组）启动机组C，不足这一缺额；，不足这一缺额；（3）

10、尽可能在电力交易所内购买一些替代电力）尽可能在电力交易所内购买一些替代电力。6月月11日日14:0015:00标示符标示符数量数量价格价格售售电电报价报价B52017.50B42516.30B32014.40B62014.30B81014.10购电投标购电投标O42012.80O63012.70O55012.25MWh/ MWh美元孙尚香立即决定选择报价孙尚香立即决定选择报价B8、B6与与B3，因为它们能让她补足该时段内的，因为它们能让她补足该时段内的合同不平衡电能，并且支付的购买费用低于机组合同不平衡电能，并且支付的购买费用低于机组C的发电的发电成本成本2、电力库交易、电力库交易 双边交易偏

11、离了电力系统的物理情况，网双边交易偏离了电力系统的物理情况，网络约束络约束 电能从发电机流向负荷时混合的，电能交电能从发电机流向负荷时混合的，电能交易也需要通过集中方式进行，全部生产者易也需要通过集中方式进行，全部生产者和用户都必须同时参与和用户都必须同时参与 电力库（电力库（Power Pool或者或者electricty pool）采用一种系统性方法确定市场均衡采用一种系统性方法确定市场均衡 电力电力库采用系统性方法来确定市场均衡库采用系统性方法来确定市场均衡二、开放式电力市场二、开放式电力市场 发电公司针对交易时段提供发电报价，表明数量发电公司针对交易时段提供发电报价，表明数量和对应价格

12、需求。发电报价从低到高的顺序排列，和对应价格需求。发电报价从低到高的顺序排列，得到一条表示价格与累计数量关系的函数曲线，得到一条表示价格与累计数量关系的函数曲线，供应曲线供应曲线 用户提交包含量价信息的投标，按照价格从高到用户提交包含量价信息的投标，按照价格从高到底的顺序进行排列，得到市场的需求曲线。弹性底的顺序进行排列，得到市场的需求曲线。弹性低，也可以用负荷预测值低，也可以用负荷预测值 市场均衡点为供应与需求的焦点，所有价格低于市场均衡点为供应与需求的焦点，所有价格低于或者等于市场出清报价都会被接受，发电商按照或者等于市场出清报价都会被接受，发电商按照中标报价对应的电能数量组织生产。所有价

13、格高中标报价对应的电能数量组织生产。所有价格高于或者等于市场出清价的投标都会被接受于或者等于市场出清价的投标都会被接受 市场出清价代表新增单位兆瓦时电能的价格，称市场出清价代表新增单位兆瓦时电能的价格，称为系统的边际价格（为系统的边际价格（system marginal price， SMP）不管他们提供的报价与投标价格多少，都按照系不管他们提供的报价与投标价格多少，都按照系统边际价格交易统边际价格交易例：针对例：针对6月月11日日9：00-10：00这一交易时这一交易时段，魏国电力库接收到的报价与投标情况段，魏国电力库接收到的报价与投标情况6月月11日日9:0010:00公司公司数量数量价格

14、价格报价报价甲20012.00甲5015.00甲5020.00乙15016.00乙5017.00丙10013.00丙5018.00投标投标丁5013.00丁10023.00戊5011.00戊15022.00已5010.00已20025.00MWh/ MWh美元公司公司生产量生产量 消费量消费量 收入（美收入（美元）元）费用（美费用（美元）元）甲甲250 4000 丙丙100 1600 乙乙100 1600 已已 200 3200丁丁 100 1600戊戊 150 2400总计总计45045072007200 供应与需求曲线供应与需求曲线 各发电商中标的电能生产数量各发电商中标的电能生产数量问题

15、：为什么不按照生产成本比较低的发电机商要为什么不按照生产成本比较低的发电机商要价支付？不采用按报价支付（价支付？不采用按报价支付（pay-as-bid，PAB）？）？ 按报价支付，导致电价上涨，高成本发电按报价支付，导致电价上涨，高成本发电机组代替低成本机组机组代替低成本机组3、电力库交易与双边交易的比较、电力库交易与双边交易的比较 双边交易，交易成员决定价格双边交易，交易成员决定价格 Power pool，第三方决定市场交易价格，第三方决定市场交易价格，集中化管理，引入竞争稍微轻一些，减少集中化管理，引入竞争稍微轻一些，减少政府、公众对电力供应安全的担心政府、公众对电力供应安全的担心 Pow

16、er pool可以减少发电商面临的计划安可以减少发电商面临的计划安排风险，减少电能成本排风险，减少电能成本 理想市场下，电能交易双方直接寻找电能理想市场下，电能交易双方直接寻找电能生产与消费的均衡点生产与消费的均衡点为什么需要集中式现货市场？为什么需要集中式现货市场？ 供需双方无法完全旅行合同中规定的电能供需双方无法完全旅行合同中规定的电能数量数量 误差以及不可预测的故障均有可能导致负误差以及不可预测的故障均有可能导致负荷与发电出现偏差荷与发电出现偏差 市场环境下难以满足供需不平衡市场环境下难以满足供需不平衡三、集中式现货市场（三、集中式现货市场（open electrical energy

17、market） 大部分交易通过开放市场进行大部分交易通过开放市场进行 实际电能交割时的负荷和发电的不平衡问实际电能交割时的负荷和发电的不平衡问题通过集中式现货市场交割题通过集中式现货市场交割 调整比较灵活的发电商出力、削减自愿减调整比较灵活的发电商出力、削减自愿减载负荷用户的需求载负荷用户的需求 现货市场里边支付电能购售费用现货市场里边支付电能购售费用三、集中式现货市场三、集中式现货市场 现货市场提供一种补偿不平衡量的机制现货市场提供一种补偿不平衡量的机制 系统运营商（系统运营商（SO）通过经营）通过经营“集中式现货市集中式现货市场（场（managed spot market）”保证系统平衡保

18、证系统平衡 投标价格市场成员决定，但不平衡量的结算投标价格市场成员决定，但不平衡量的结算由现货市场决定，中标情况取决于系统运营由现货市场决定，中标情况取决于系统运营商，而不是双边交易商，而不是双边交易 常用的称呼还有常用的称呼还有“备用市场备用市场”，“平衡机制平衡机制”三、集中现货市场三、集中现货市场1、平衡资源获取、平衡资源获取 电能存在微小的不平衡，系统运营商因此必电能存在微小的不平衡，系统运营商因此必须对发电和负荷进行调整须对发电和负荷进行调整 所有调整需要在竞争基础上开展，成本才能所有调整需要在竞争基础上开展，成本才能降至最低降至最低 平衡平衡资源的获取可以针对某一个时段，也可资源的

19、获取可以针对某一个时段，也可以是长期的。开放式电能市场关闭后，成员以是长期的。开放式电能市场关闭后，成员可以提交平衡服务申请可以提交平衡服务申请 发电机组可以增加出力报价，减出力报价发电机组可以增加出力报价，减出力报价 需求侧响应：电力用户可以提供平衡资源，需求侧响应：电力用户可以提供平衡资源，减少电力消费，价格低的时候，增加用量减少电力消费，价格低的时候，增加用量 为了避免风险，运营商可以鉴定长期合同为了避免风险，运营商可以鉴定长期合同后买平衡资源。合同规定所调用容量，系后买平衡资源。合同规定所调用容量，系统运营商调用该容量时候电能价格统运营商调用该容量时候电能价格期期权合同，规避购买者面临

20、的价格上升风险权合同，规避购买者面临的价格上升风险 预测误差导致的不平衡量，变化较为缓慢。预测误差导致的不平衡量，变化较为缓慢。系统故障所带来的不平衡量系统故障所带来的不平衡量 比较大、突然、比较大、突然、难以预测。发电机组需要快速出力，同时难以预测。发电机组需要快速出力，同时维持一段时间维持一段时间备用容量备用容量 为了获得平衡系统所需要的电能，价值并为了获得平衡系统所需要的电能，价值并不一样不一样2、市场、市场关闭关闭为了使系统运营商有时间进行系统平衡，电能为了使系统运营商有时间进行系统平衡，电能交易需要在实时运行前某一时间点停止交易需要在实时运行前某一时间点停止 系统运行人员希望较长的时

21、间间隔（足够的系统运行人员希望较长的时间间隔（足够的时间启动大型机组）时间启动大型机组） 零售商则希望市场关闭时间（零售商则希望市场关闭时间（gate closure）离实际运行越近越好离实际运行越近越好 发电发电商则希望市场关闭时间延后，制定措施商则希望市场关闭时间延后，制定措施3、集中式现货市场运营、集中式现货市场运营电力库交易，系统运行商负责平衡职能和市场职能电力库交易，系统运行商负责平衡职能和市场职能例：蜀国电力市场交易例：蜀国电力市场交易在双边交易关闭后，孙尚香签订的合同规定在双边交易关闭后，孙尚香签订的合同规定该电力公司需要在给定的交易时段提供该电力公司需要在给定的交易时段提供58

22、0MW的净出力。她通知系统运营商蜀国的净出力。她通知系统运营商蜀国电电力公司力公司按照表按照表所所示的计划安排示的计划安排生产生产下一步，下一步，孙孙尚香需要决定在集中式现货市场尚香需要决定在集中式现货市场上给出什么样的投标与上给出什么样的投标与报价报价？机组机组计划出力计划出力（MW）机组机组计划出力计划出力（MW）A500C0B80 机组机组 A50010050010.0B80508013.0C005017.0ppMWminpMWmaxpMWMC 美元/MWh各发电机组的计划出力与特征参数理各发电机组的计划出力与特征参数理 机组机组C报价所能达到的最大数量是报价所能达到的最大数量是50MW

23、，价，价格必须等于格必须等于17.0美元美元/MWh或者更高才可能或者更高才可能有有利可利可图图 孙孙尚香还需要考虑机组尚香还需要考虑机组A与与B是否有机会减少是否有机会减少出力机会。已知机组出力机会。已知机组A的边际成本是的边际成本是10美元美元/MWh，机组，机组B的边际成本是的边际成本是13美元美元/MWh，只，只要现货市场价格低于相应的数值，她就会减少要现货市场价格低于相应的数值，她就会减少机组机组A、B的的出力出力 是否完成交易，重启带来的额外成本是否完成交易，重启带来的额外成本类型类型 标示符标示符价格（美价格（美元元/MWh）数量数量（MW）报价报价SMB-117.550投标投标

24、SMO-112.530投标投标SMO-29.5400电力电力市场通常并不是一个完全竞争的市场，为了获市场通常并不是一个完全竞争的市场，为了获得更多的利润，有些参与者会给出高于边际成本的得更多的利润，有些参与者会给出高于边际成本的报价或者低于边际价值的报价或者低于边际价值的投标投标结算结算方法方法： 确定各个市场成员的净成交量，发电商向系确定各个市场成员的净成交量，发电商向系统提交在各个交易时段以合同形式出售的净统提交在各个交易时段以合同形式出售的净电能数量，实际电能生产量减去净电能交易电能数量，实际电能生产量减去净电能交易量，差量为正，发电商向系统出售了多余电量，差量为正，发电商向系统出售了多

25、余电量，相反，发电商则从系统中购买了该数量量，相反，发电商则从系统中购买了该数量 大大用户与零售商需要向结算系统那个提交以用户与零售商需要向结算系统那个提交以合同形式购买的净电能数量，实际电能消费合同形式购买的净电能数量，实际电能消费量减去净电能数量，根据差值正负号情况，量减去净电能数量，根据差值正负号情况，大用户或者零售商向系统购买了不平衡量大用户或者零售商向系统购买了不平衡量 不平衡量的结算价格就是现货市场价格不平衡量的结算价格就是现货市场价格四四、结算、结算例：蜀国电力公司例：蜀国电力公司6月月11日日14：0015：00情况，假情况，假设设 由于由于发电出力不足，系统运营商调用了蜀国电

26、力发电出力不足，系统运营商调用了蜀国电力公司价格等于公司价格等于17.50美元美元/MWh的现货市场报价的现货市场报价（SMB-1）中的）中的40MWh. 蜀蜀国电力公司机组国电力公司机组2的问题比预想的情况更为严重，的问题比预想的情况更为严重，它不得不在交易时段开始后不久就完全关闭。机它不得不在交易时段开始后不久就完全关闭。机组组2仅生产出仅生产出80MWh计划电量中的计划电量中的10MWh。蜀国。蜀国电力公司出现了电力公司出现了70MWh的电力缺额。的电力缺额。 该该交易时段的现货电能价格是交易时段的现货电能价格是18.25美元美元/MWh。四四、结算、结算市场市场标示符标示符数量数量价格价格收入收入（美元）（美元）费用费用（美元）（美元）期货与远期货与远期期益州能源益州能