电力市场竞价模式比较

1、电力市场竞价模式比较电力市场竞价模式比较主要内容n电力市场竞价概述n电力市场分时竞价机制n电力市场分段竞价机制n竞价方式比较一. 电力市场竞价概述n电力市场的竞价 发电商/机组如何投标？ 市场如何出清？ 如何确定市场出清价； 如何确定各厂商/机组的发电计划。 市场效率如何？电力市场竞价概述n国外电力市场竞价机制概括起来可以分为两类：1. 多部竞价： 发电商报价: 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） 市场出清：调度交易中心集中、优化调度；几个典型电力市场： UK-Pool； PJM； New England 电力市场竞价概述2. 单部竞价： 发电商报价: 仅电能报价

2、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； 各发电商自行确定机组运行方式； 几个典型电力市场： California； NEM； NZEM ； Nord 电力市场竞价概述n国内试点省市的竞价（20002003） 计划与市场并存，以计划为主； 部分电量竞价：1020； 双轨制电价； 具体运作形式： “履行合约、竞价超约”； “差价合约” ；电力市场竞价概述n有关竞价的几个问题 竞价调度的目标 发电成本最小：min Cost 购电费用最小：min Payment 社会效益最大：max Social Welfare 竞价调度的约束 辅助服务约束：(无功、备用、AGC等) 输

3、电、配电约束：(线路潮流、稳定问题等)电力市场竞价概述存在的问题 市场公平性、透明性问题； 市场环境下电力生产调度问题；新的竞价机制研究 激励一致； 当量电价； 混合拍卖； 迭代竞价； 分段竞价；二. 电力市场分时竞价机制n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n两种分时竞价机制 多部竞标（Multi-part Bidding) 基于优化

4、算法出清（Optimization Algorithm Based） 集中调度（Centralized Dispatch） (如果目标函数是发电成本最小,则为机组组合问题) 单部竞标（Single-part Bidding) 基于价格出清（Price Based） 分散调度(Decentralized Dispatch) 电力市场分时竞价机制n分时竞价机制数学模型1. 多部竞价的数学模型 目标函数： TtIiiiiiitutxStpCF1 1)(),1()(min约束条件： )()()(1tPtutpdiIii负荷平衡：运行功率：最小开停机时间：max,min,)(iiiPtpPiiitxtu

5、)(1 if 1)( 1)( if 0)( txtuiii电力市场分时竞价机制多部竞价的求解算法 高维、非凸、离散、非线性的复杂优化问题； 常用的算法有： 优先顺序法； 动态规划法； 混合整数规划； Lagrange松弛算法； 人工智能方法：遗传算法、模拟退火算法、拓扑搜索法、专家系统方法、蚁群算法。电力市场分时竞价机制n多部竞价机制的特点 优点：1. 竞价模式与传统管制环境下的系统调度方式比较相似，在电力市场的改革初期容易被各方接受；2. 系统集中进行机组的优化调度，市场环境下可以得到合理经济的运行方式；3. 发电商不需考虑机组的运行方式，机组的运行问题由系统统一解决，发电商可以得到可行的发

6、电计划； 缺点：1. 机组的启停方式由系统来确定，发电商不能决定自身机组的启停，竞价机制缺乏透明度；2. 市场出清算法复杂，容易引起公平性纠纷；3. 系统调度目标与市场结算目标不一致，用户购电费用高；电力市场分时竞价机制2. 单部竞价的数学模型 目标函数： TtIiiitUtptP1 1)()()(min约束条件： )()(1tPtpdIii与多部竞价的主要区别：1. 以市场总购电费用最小代替了市场总发电费用最小；2. 以市场统一出清价代替了各机组的报价；3. 市场出清不考虑机组的启停费用；4. 市场出清不考虑机组的运行约束；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

7、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) 弹性负荷的市场出清单部竞标的市场出清示意图电力市场分时竞价机制n单部竞价机制的特点优点：n竞价目标以购电费用最小，符合购电方的利益要求；n系统不负责确定发电商机组的启停方式，机组的启停由发电商自行确定，提高了市场透明度；n系统仅根据发电商的报价选择中标容量，市场出清算法简单，出清过程透明公平。缺点：n难以保证系统的经济运行；n竞价机制具有较多不确定因素，容易引起投机行为；n发电商安排机组运行方式比较困难；n发电商报价困难；三. 电力市场分段竞价机制n引言实时电价理论： LPOtTAB分时竞价的弊端分时竞价的弊端：1.

8、 发电厂商报价及系统确定运行方式比较困难；2. 没有体现电能同质同价的公平原则，导致市场效率降低。)()()(tdtgFt两个假设：1. t 时段的生产成本仅与该时段有关；2. 系统等值发电机组；电力市场分段竞价机制n分段竞价机制l1l2l3l4l5l6l7分段竞价示例分段竞价示例0PdT电力市场分段竞价机制n分段竞价原理：首先，对电能用户来说，其目标是利用 l 段的 电能获得最大效益，即： )()()(maxlllhEhhEB 电能用户效益最大化的必要条件为： )()()(lllhEhEBh 从社会效益最大化来看应满足： )()(maxllhEFhEB )()()()(llllhEhEFhE

9、hEB hPlh2h1hlLPOtTl2l1电力市场分段竞价机制n分段竞价的数学模型IiiiLllUlplP11)()()(min目标函数：约束条件： )()()(1lPlulpdiIii负荷平衡：运行功率：max,min,)(iiiPlpP求解算法：排队法分段电价转化为实时电价两种竞价机制的比较 分时竞价的电力市场,时段所有供电的发电厂商都按所有供电的发电厂商都按)(s结算结算： )()(1ECTss 分段竞价的电力市场，在该该分段各时刻均按分段各时刻均按)(lbh结算结算： )()(1lEhCPLlllbb LPl0Tllle1l以上讨论说明分段竞价电力市场的购电费用小于分时竞价电力分段竞

10、价电力市场的购电费用小于分时竞价电力市场的购电费用市场的购电费用，从而可以使电能用户得到更廉价的电能。分段竞价电力市场能更好地发挥资源配置的效用，具有更高的市场效率。BA0ECD两种电力市场购买电能数字例 (a) 分时竞价 (b) 分段竞价 ttPts5 . 05 . 0)()( 分时竞价电力市场的购电费用为 5833. 0)5 . 05 . 0()()(10210dttdttPtCss 分段竞价电力市场的购电费用为 4166. 0)()(10dPPhPCb 0 s(t) 1 0.5 dt 1 T P 0 1 0.5 dP1 T h(P) P 分段竞价电力市场报价图利用生产模拟安排次日运行方式

11、 首先应将次日的负荷曲线分段。由上节所述可知，负荷曲线分段愈细，市场竞争愈公平，市场效率愈高。当我们将 24小时划分为T个时段（T可取 48 或 96）时，负荷曲线将形成PL个台阶，显然TLP。 根据各发电厂的报价图，将报价由低到高排列，形成带负荷优先顺序。 按照优先顺序在负荷曲线上由基荷开始向上带负荷，每满足一个分段负荷，就形成该分段的出清价)(lbh，此出清价也是l分段两端点相应时刻的实时电价)(ts。 在对每一分段安排运行方式时，应满足爬坡约束。当不满足爬坡约束时，应选用更多的发电厂参与爬坡。关于分段的讨论 1. 当负荷曲线分为无穷多段时，每层的厚度趋近于零。分分段竞价电力市场将按照各厂

12、的报价进行结算段竞价电力市场将按照各厂的报价进行结算。 2. 各发电厂除应生产相关分段的电能外，还应承担与分段端点斜率相对应的爬坡任务。 3. 对负荷曲线分段愈细，则整个电力系统购买电能的费用愈小，市场的效率愈高。 4. 分段的细化将受到各发电厂爬坡能力的限制。 5. 对负荷曲线的分段应由满足爬坡约束条件来确定。 和分时竞价市场相比，分段竞价市场有以下突出特点：1） 符合电力系统的生产和消费特性，便于发电厂商竞价及系统安排运行方式，便于解决机组启停问题；2） 在同样电能质量的条件下竞价，更能体现市场的公平性；3） 分段竞价市场购买电能的费用低于分时竞价市场，从而使用户获得更廉价的电能；4） 分

13、段竞价市场的供应曲线低于分时竞价市场的供应曲线，因而社会效益和市场效率更高；5） 可利用电力系统生产模拟方法，方便地确定次日的运行方式及购电计划。分时竞价和分段竞价的比较时间（小时）负荷（MW）OE11E21E31E12E22E13t1t2t3L1L2L3L1L2L3MC1MC2MC3时间（小时）负荷（MW）OMC3t1t2t3E11E21E31E12E22E13MC2MC1分时竞价和分段竞价的比较MC3MC2MC1时间（小时）负荷（MW）OE11E21E31E12E22E13t1t2t3L1L2L3电能电能分段电价分段电价分时电价分时电价E11E21E31E12E22E13MC1MC2MC3

14、MC1MC2MC1MC3MC3MC3MC2MC2MC1=四. 竞价方式比较n三种竞价方式的目标函数1.机组组合 2.分时竞价 3. 分段竞价 TtIiiiiiitutxStpCF1 1)(),1()(min TtIiiitUtptP1 1)()()(minIiiiLllUlplP11)()()(min竞价方式比较n对一个实际系统的研究34台火电机组，总装机容量7940 MW； 典型日负荷峰荷为4606MW，谷荷为3441MW；分为48个时段进行竞价，每个时段0.5h ；按实际成本报价；典型日负荷曲线250029003300370041004500490015913172125293337414

15、5时段/0.5h负荷/MW竞价方式比较n发电计划的比较012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334036912151821时段（小时）机组编号开机系列6系列7系列8系列9系列10系列11系列12系列13系列14系列15系列16系列17系列18系列19系列20系列21系列22系列23系列24系列25系列26系列27系列28系列29系列30系列31系列32系列33系列34012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334036912151821时段（小时

16、）机组编号开机系列6系列7系列8系列9系列10系列11系列12系列13系列14系列15系列16系列17系列18系列19系列20系列21系列22系列23系列24系列25系列26系列27系列28系列29系列30系列31系列32系列33系列34012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334036912151821时段（小时）机组编号开机系列6系列7系列8系列9系列10系列11系列12系列13系列14系列15系列16系列17系列18系列19系列20系列21系列22系列23系列24系列25系列26系列27系列28系列29系列30系

17、列31系列32系列33系列34多部竞价单部竞价分段竞价竞价方式比较典型日机组竞价调度结果统计 竞价方式 调度机组数/台 持续运行机组数/台 启动机组数/台 停运机组数/台 启停机组数/台 总发电成本/万元 机组组合 22 21 1 2050.43 单部竞价 29 18 2 2 7 2216.88 分段竞价 21 21 2057.50 竞价方式比较n市场购电费用、发电费用和利润的比较 从以上表中可以看出：l 成 本：分段竞价接近机组组合。l 购电费：分段竞价最低，机组组合最高。l 利 润： 分时竞价接近分段竞价，机组组合超额利润最高。竞价方式比较n实时电价市场出清价的比较0.150.170.190.210.230.250.270.290.3114710131619222528313437404346时段/0.5h市场电价/(￥kWh-1)多部竞价分段竞价单部竞价从图中可以看出：1. 单部竞价的市场出清价波动大，与负荷变化不一致；2. 多部竞价的市场出清价大致反映了负荷的变化情况；3. 分段竞价得到的市场价格平稳、准