电力市场基本理论概述

1、第一章 电力市场基本理论概述1 引 言2 实行电力市场的目的及原则3 电力市场主要模式和交易类型4 我国电力市场的发展5 基本理论第一章 电力市场基本理论概述1 引言随着电力系统中大容量高参数高效发电机组的出现，以及超高压交流输电技术的发展，电力公司的规模不断扩大，电力生产成本不断降低。在20世纪的上半叶，电力系统充分显示了规模经济性的优越性，它可以随着电力系统规模的扩展而提供较低的电价和较高的系统可靠性，一个广大地区的垄断性电力工业几乎成了它的天然属性。然而有数据表明，到1960年以后，在一些西方经济发达国家，电力工业的规模经济性已经逐渐饱和，建造更大的发电机组不再能大幅度地降低成本，输电网

2、络规模的简单扩展也不能继续保持需求的增长。相反，高度垄断的某些负面影响显露了出来，主要表现为非生产性成本的增加以及在电价受到管制的情况下，政府要为此承受巨大的财政负担。为了消除垄断带来的负面影响，减少政府的财政负担，20世纪下半叶，一些国家的政府开始放松对电力工业垄断的管制，进行纵向或横向的解捆，实施电力工业重组，建立竞争性的电力市场。第一章 电力市场基本理论概述1 引言以“三大一特”为核心的中国电力发展新格局 能源结构优化的“必然选择” “发展大煤电、大水电、大核电和特高压输电，是加快我国能源结构调整和布局优化的重要途径和必然选择。” “三大一特”是基于对我国现阶段能源供需格局的分析认识上提

3、出的科学判断。 数据显示，我国煤炭资源的2/3以上分布在北方，水电资源的80%在西部，而2/3以上的能源需求集中在东部沿海。我国能源供给以煤为主，水电资源特别是西部水电资源开发不够，核电发展缓慢，长期以来形成了北方采煤、长距离运输到南方发电的格局，加之煤炭行业发展粗放，煤矿“小、散、乱”，产业集中度低，清洁化利用差，我国能源生产、转换、输送和使用环节存在着严重浪费资源、破坏生态、污染环境等问题。 第一章 电力市场基本理论概述1 引言在北方大力发展大型煤电基地，在西部加快开发金沙江等大型水电基地，采用1000千伏特交流或800千伏直流的特高压输电方式，可实现长距离、大规模的西电东送和北电南送；同

4、时在东部沿海等负荷中心大规模建设核电，以此加快我国能源资源优化配置和有效利用。 发展“三大一特”的电力格局无疑将提高我国能源的保障能力，不仅有利于保护环境，还具有良好的经济性。“在北方发展大型煤电基地，有利于有效整合资源，提高煤炭生产集中度和资源利用率，减少安全生产事故，节约大量运力，远比在东部沿海等负荷中心发展煤电经济合理。而加快发展西部大型水电的经济效益也十分可观，如溪洛渡水电站单位动态投资为每千瓦5355元，仅比当地火电建设成本高6%，如果再把运行成本和环境因素考虑在内，效益就更为显著。” 第一章 电力市场基本理论概述1 引言特高压输电，“三大一特”的关键 “发展三大一特的关键环节就是发

5、展特高压输电。”我国目前拟开发的煤电基地和水电基地与东部沿海负荷中心相距很远，一般在1000公里以上，超出了高压和超高压的经济传输距离，而这正是特高压输电的经济距离。 特高压输电的优势：一回1000千伏特高压交流输电线路输送功率接近500万千瓦，约为500千伏线路的四至五倍；800千伏直流特高压输电能力可达640万千瓦，是500千伏线路的两倍多。同时特高压交流线路在输送相同功率的情况下，可将最远送电距离延长三倍，而损耗只有500千伏线路的25%至40%。输送同样的功率，采用1000千伏线路输电与500千伏的线路相比，可节省60%的土地资源。 第一章 电力市场基本理论概述1 引言特高压输电，“三

6、大一特”的关键 “特高压是电力传输的高速公路，采用特高压输电是发展大水电、大煤电及核电西进的前提条件。” 没有特高压的发展，我国大规模开发水电，在煤炭资源丰富的地区发展大煤电，都将成为空话。 第一章 电力市场基本理论概述1 引言实施“三大一特”条件基本成熟 目前我国构建“三大一特”电力格局的条件已基本成熟。在技术方面，我国已经能够自主设计、建设和运行特大型煤矿、水电站、火电站、核电站和超高压输电线路，发电和输电重大装备自主创新能力较强。在经济能力方面，国家电网、三峡总公司、华能集团、中核集团、中广核集团等国有能源企业以及一批民营企业参与“三大一特”的开发积极性很高，这些企业投融资能力很强，可以

7、保证项目开发的资金需求。在工程建设方面，三峡、二滩水电站，秦山、大亚湾核电站，华能沁北60万千瓦超临界燃煤机组以及西北750千伏输电示范工程的建设和运行，都积累了相当丰富的工程运行经验。 第一章 电力市场基本理论概述1 引言实施“三大一特”条件基本成熟 “此外，三大一特的项目储备也十分丰富。”比如内蒙古东部、晋北、两淮等13个大型煤炭基地，溪洛渡、向家坝等金沙江干流项目以及雅砻江流域、大渡河流域和澜沧江流域的特大水电项目，浙江三门、广东阳江和岭东、辽宁核电、山东海阳和福建宁德等核电项目大都具备建设“三大”的条件。 第一章 电力市场概述1 引言为了解决电力行业中存在的这些问题，进入九十年代以来，

8、世界上很多国家将竞争机制引入到电力系统中，以使古老的电力行业重新充满活力，从而推动电力系统的发展。这些国家主要有：智利（1986），英格兰和威尔士、苏格兰、北爱尔兰（1990），挪威（1991），另外一些国家正在解除管制，主要有：新西兰（1990年正式开始），美国（1992年正式开始），澳大利亚（1993年）正式开始，Finland（1993）年正式开始，和日本（1993年）正式开始；欧盟各国已达成一项协议，同时采用两项措施来开放电力市场，一项措施是非强迫性的，通过谈判的方式使第三方进入电网；另一项措施是“单个买主”；美国一些洲正在对电力系统进行更为彻底的解除管制，形成零售竞争市场；一些发展中

9、国家，尤其是东南亚的一些国家，正在重构电力行业，引入竞争机制。第一章 电力市场基本理论概述1 引言电力工业的改革目标在于提高电力生产效率，使电价形成机制合理化，提供高质量、更安全的电力产品，促进电力工业本身的良性发展，并使全社会从改革中得到更好的经济效益和社会效益。智利、阿根廷、英国、美国、澳大利亚等国的电力市场改革给其电力工业带来了活力，并激励了世界上其他各国的市场化发展过程。第一章 电力市场基本理论概述1 引言横向解捆（Unbundling） 电力市场首先要求将传统集总式的电力工业分解为可以按市场要素和规则平等竞争并可获利的独立法人实体。纵向解捆（Unbundling） 电力公司的纵向解捆

10、就是发电、输电、配电和销售分离为竞争性的独立实体，形成电力市场中的另一类的竞争主体。第一章 电力市场基本理论概述1 引言解捆后的利益主体：发电商G（Generator）发电经纪商PM（Power Marketer）电能交易中心PX（Power Exchange）独立系统操作员ISO（Independent System Operator）辅助服务供应商AS（Ancillary Service Provider）电网拥有者GC或TO（Grid Company or Transmission Ower）计划协调者SC（Scheduling Coordinator） 零售商R（Retail Serv

11、ice Provider） 配电商D（Distribution Service Provide）第一章 电力市场基本理论概述2 实行电力市场的目的及原则实行电力市场的目的引入竞争、提高效率，促进资源合理利用，可持续性发展。降低电价，使用户和全社会受益。拓宽融资渠道、引导投资方向。环境保护。电力是商品，具有价值和使用价值。计划经济体制下的垂直一体化垄断经营模式：政企不分，政府直接干预，电力企业无市场主体地位，市场概念模糊，无活力。第一章 电力市场基本理论概述2 实行电力市场的目的及原则实行电力市场的目的一般来说，电力市场改革是一个复杂的多目标问题，这些目标有时统一，有时相互矛盾。在电力市场的不同

12、发展阶段，改革的着眼点和目标是不同的。对于发展中的电力市场，改革的焦点是电力设施的扩建，改革的首要目标是吸引电力投资，建设充足的发电容量，基础设施扩建和升级，系统的安全性和可靠性。而减低电价、提高效率和为客户提供更多的选择成为改革的次要目标。对于成熟的电力市场，改革的焦点是减低电价、提高效率和为客户提供更多的选择、系统的安全性和可靠性。而电力设施的扩建和升级、吸引电力投资成为改革的次要目标。第一章 电力市场基本理论概述2 实行电力市场的目的及原则实行电力市场首先要打破垄断 几种大型的垄断行业电信电力铁路第一章 电力市场基本理论概述垄断的社会表现及其弊端排斥竞争，使消费者利益集体受损。独家地位并

13、控制市场，消费者无选择。靠提价而非提高效率来改善企业的收益。 电力工业打破垄断的有利因素技术因素灵活交流输电技术（FACTS）能源多样性，如太阳能、天然气、石油等供需矛盾缓解，卖方 买方市场，以产定销 以销定产。电力市场能带来许多好处减少用户投诉电价逐年下降。U.K.：90-96工业和居民电价下降17%和11%提高整体效益 第一章 电力市场基本理论概述3 电力市场的定义 市场的定义Marketplaces are a natural and spontaneous result of human interaction, where buyers and sellers come togeth

14、er to agree on the price of traded commodities.市场 是商品交易关系的总和。即，市场是进行商品交易的场所，是商品交易的全过程。健康市场的共同特征应该是：价格随需求变化价格变化影响需求量买卖市场机制买方或卖方无垄断行为第一章 电力市场基本理论概述3 电力市场的定义电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各环节的成员，组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。管理机制是指经济手段。执行系统包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。电力市场是电力的买主和卖主的相互作用，以决定其电价和电量的过程

15、。电力市场是电网商业化运营的规范化的环境和场所。电力市场就是电力供方和需方分别以利润最大化和成本最小化为目标，按照约定的规则并以输电网为媒介联系起来，通过自主竞争和经济合同的形式，进行电能交易的一种组织体系和电能配置方式。第一章 电力市场基本理论概述4 电力市场的基本特征电力市场的基本特征开放性竞争性计划性协调性第一章 电力市场基本理论概述电力市场的六大要素市场主体:商品生产者、消费者、经营者、市场管理者市场客体:交易商品-电力（电力和电量）市场载体:一般指网点设施、仓储设施、运输设施、通讯设施、交易场所等。电力市场的载体是“电网”。 电力市场有别于其他商品市场的特色，在于电力生产、输送、消费

16、是同时完成的，具有供需动态平衡的特殊性市场价格 市场规则市场监督第一章 电力市场基本理论概述电力市场的基本原则“三公”原则公平公正公开第一章 电力市场基本理论概述5 电力市场主要模式和交易类型通过解捆后的电力市场各利益主体将构成不同的市场模式结构，比较典型的市场结构模式有： （1）发电商以批量联营竞争性的报价销售给电力交易中心（PX），而供电商以一个被管制的电价从电力交易中心批量购买电力，然后再零售给用户。 （2）发电商以批量联营竞争性的报价销售给电力交易中心（PX），而供电商以一个竞争性的电价从电力交易中心批量购买电力，然后再零售给用户。 （3）在（1）或（2）的市场结构外，允许发电商和供电

17、商之间签定批购与批售协议，进行双边（Bilateral）批量贸易。 （4）在（1）（2）（3）的市场结构外，包括零售（大用户）和多边（Multilateral）贸易。第一章 电力市场基本理论概述主要交易类型： （1）现货交易 （2）期货交易 （3）实时交易 （4）辅助服务交易第一章 电力市场基本理论概述 电力市场理论的发展 电力市场是一个典型的跨学科的研究领域，是社会科学和自然科学的有机结合体。从社会科学的角度研究电力市场，主要探讨电力市场改革所涉及到的法律、经济、社会问题，研究和比较各国电力市场改革的历程、现状、异同，提出改革方案、组织框架等等。从自然科学的角度研究电力市场，则主要以微观经济

18、学为基础，结合电力系统专业知识，分析电力市场中的企业行为、市场特性，解决在建立电力市场过程出现的技术问题。第一章 电力市场基本理论概述 电力市场理论的发展 经济学是电力市场研究的理论基础。经济学本身是一门社会科学，但是，在现代经济学中，数学得到了广泛的应用，使得经济学具有了浓厚的自然科学色彩。研究电力市场，需要用经济学家的眼光来重新审视电力工业中的方方面面。例如，电厂不再仅仅是由一系列物理设备构成的“发电机节点”，同时也是一个追求利润最大化的生产厂商；系统制订的发电计划同时也是一个个具有法律效力的经济合同。电力工业的市场化使得经济学前所未有的在电力系统中得到应用，经济学中的基本概念和名词如边际

19、成本，需求弹性，社会福利最大化，消费者剩余等等充斥于有关电力市场的研究论文之中，经济学研究常用的数学工具如数学规划，博弈论（即对策论 Game Theory）等等也迅速成为电力市场研究的数学工具。Power Pool模式所采用的“暗标拍卖”，“按统一市场出清价结算”等市场规程的基本依据都源于微观经济学。换一个角度看，电力市场的出现也拓展和丰富了经济学的研究应用领域。 第一章 电力市场基本理论概述 电力市场理论的发展 另一方面，研究电力市场离不开电力系统的专业知识。这是由于电力生产和流通的特殊性所造成的。电力是一种无形的商品，电力的输送只遵循物理规律，通常分辨不出用户所用的电力来源于哪个电厂。为

20、了保证电力系统的安全稳定运行和供需的实时平衡，要求在全系统范围内、在不同的时间刻度上对市场交易进行协调。可以说，如果不能对电力系统的物理特点透彻了解，不理解潮流计算、暂态稳定、自动发电控制，有功，无功等电力系统专业基本概念和名词，就难以对电力市场展开实质性的研究。很多资深的专家学者早已深刻地指出，虽然电力系统组织生产的方式变了，但决定系统运动的物理规律没有改变，保证电力系统的安全稳定运行仍是电力工业的核心问题。第一章 电力市场基本理论概述我国建立电力市场的基本原则：阶段性原则 分步建立省、区域、国家电力市场，首先建立省级电力市场，当有足够的省按电力市场模式运作后，再建立区域电力市场或国家电力市

21、场。竞争性原则 我国电力市场竞争的第一阶段是发电侧引入竞争，最终目标是实现发、售电市场的全面竞争。重组性原则 首先实现厂网分离，下一步输配电功能和售电功能的分离。电网开放的原则 必须逐步开放输、配电网第一章 电力市场基本理论概述我国建立电力市场的基本原则：吸引投资的原则 设计的电力市场必须有利于吸引投资。合理定价的原则 正确处理搁浅成本 搁浅成本指建立电力市场后，电力企业无法回收的成本。 我国主要有两类： 集资办电以来还本付息电厂要求的投资回报； 老电厂的企业办社会的负担；电力市场间的激励原则 制定和实施交易双方的互惠互利的互供电价。第一章 电力市场基本理论概述我国初级电力市场的运营模式单一购

22、电的运营模式特征 多个买主（发电商）竞争售电给一个买主（电网经营企业）；配电公司和用户不能直接选择供电商，而只能从一个卖主（电网经营企业）那里买电，没有选择权。单一购电的运营模式的交易机制全部容量合同交易机制主要特点：（1）根据电网所需发电容量签定长期合同，上网电价采用两部制电价。当机组容量可用率满足容量合同要求时，单一购电者支付发电商容量费，而电量电费按调度机组所发电量的变动成本支付。（2）单一购电者承担长期双边容量合同的市场风险，而发电商可以满足其收入要求。（3）发电的固定成本和机组的可用率相关。 单一购电者首先估算总固定成本，然后确定机组容量可用率，根据总固定成本及可用率目标，确定基本容

23、量费。基本容量费按年月不同可调整。第一章 电力市场基本理论概述 我国初级电力市场的运营模式单一购电的运营模式全部容量合同交易机制（4）电量成本一般按实际发电的可变成本补偿。优点：（1）适合于发电商数量较少，系统装机容量较小的单一购电模式下的电力市场。 （2）对我国现有的电力工业运营模式改动较小。 （3）发电商能够收回足够的固定费用。第一章 电力市场基本理论概述我国初级电力市场的运营模式单一购电的运营模式购电合同+市场交易机制主要特点：（1）单一购电者根据负荷需要和发电商签定购电合同。（2）单一购电者所支付的购电费要达到发电商的最低收入要求。（3）单一购电者根据各个负荷时段发电商的投标按价格高低

24、顺序对电厂进行调度，发电商投标要提前一天。 （4）市场运营者将满足某时段负荷要求的最后一台机组的报价作为所有机组这一时刻的共同结算电价。 （5）单一购电者根据合同以及现货市场实际发电情况与发电商进行交易结算。第一章 电力市场基本理论概述我国初级电力市场的运营模式单一购电运营模式下的垄断垄断形成的主要原因（1）某些发电公司与其他发电公司相比，其所占市场份额太大。（2）参与发电市场竞争的发电公司数目太少，使其有合谋控制市场的可能。（3）某些发电公司在一定时段内、在一定的负荷曲线上占主导地位。（4）受输电容量制约的地区内发电商上网电价很高。（5）由于辅助性服务的要求，使某些电厂成为必须运行的电厂。第

25、一章 电力市场基本理论概述基本理论/概念 1 市场与竞争 可以用两个特征来定义完全竞争的市场，（1）所提供销售的物品是完全相同的，以及（2）买者和卖者非常多，以至于没有一个买者和卖者可以影响市场的价格。由于完全竞争市场上的买者和卖者必须接受市场决定的价格，所以，他们被称为价格的接受者。 但是许多市场不是完全竞争的，一些市场只有一个卖者，这个卖者决定价格，这个卖者被称为垄断。其他的市场介于完全竞争的和垄断的之间，当一个市场上有几个卖者时，而且这些卖者并不是主动的进行竞争，这种市场被称为寡头。一些市场提供略有查品产品的竞争，由于产品不是完全相同的，每个卖者都有决定自己产品价格的能力，这种市场被称为

26、垄断竞争。 第一章 电力市场基本理论概述基本理论/概念 2 需求与供给 需求是指人们在一定时期内愿意并能够购买的某种商品的数量。通常影响需求的因素是非常复杂的，除商品本身的价格和购买者的货币收入水平外，还与其他相关的商品或劳务的价格有关。 当我们主要考察需求与价格之间的关系，而把其他因素当作给定条件时，需求函数可表示为：Qd=f(r) Qd为需求量；r为价格第一章 电力市场基本理论概述基本理论/概念 2 需求与供给 r D Q 产品需求曲线第一章 电力市场基本理论概述基本理论/概念 2 需求与供给 供给一般是指生产者或销售者在一定时期内愿意并能够提供给市场的商品数量。影响供给的因素很多，除其价

27、格外，还与其他相关商品的价格，生产费用的变化等有关。 当我们主要考察供给与价格之间的关系，而把其他因素当作给定条件时，供给函数可表示为：Qs=f(r) Qs为供给量；r为价格第一章 电力市场基本理论概述基本理论/概念 2 需求与供给 r S Q 供给曲线第一章 电力市场基本理论概述基本理论 3 市场赢余 市场是配置资源的一种方式，但是这种方式是不是令人满意的？从福利经济学当中可以得到意义深远的结论：市场上的供求均衡可以使买者和卖者得到的总收益最大化。首先定义几个基本概念：支付意愿：买者愿意为某种物品支付的最高量；消费者剩余：是买者的支付意愿减去买者的实际支付量；生产者剩余：卖者出售一种物品得到

28、的量减去卖者的成本；消费者剩余和生产者剩余是经济学家用来研究市场中买者和卖者福利的基本工具。总剩余为消费者的剩余加上生产者的剩余。 用需求曲线衡量消费者的剩余是，在任何一种数量时，需求曲线给出的价格是边际买者的支付意愿，边际买者是如果价格再提高一点就首先离开的买者；所以需求曲线以下和价格以上的面积代表消费者的剩余，如下图所示。 第一章 电力市场基本理论概述基本理论 图1 消费者剩余 第一章 电力市场基本理论概述基本理论 同样，当用供给曲线衡量生产者剩余时，价格以下和供给曲线以上的面积表示生产者剩余，如图2所示。 图2 生产者剩余 第一章 电力市场基本理论概述基本理论 4 市场效率与平等效率是指

29、资源配置使社会所有成员得到的总剩余最大化的性质；如果一种配置是无效率的，那么买者和卖者之间交易的一些好处就还没有完全被实现，例如，如果生产不是由最低成本的卖者生产，配置就是无效率的。在这种情况下，将生产从高成本生产者转给低成本生产者就会降低卖者的总成本并增加总剩余。同样，如果一种物品不是由对这种物品评价最高的买者消费，配置也是无效率。在这种情况下，使该物品的消费从评价低的买者转给评价高的买者就将增加总剩余。除了效率之外，对于市场来说福利在各种买者和卖者之间分配的公平性也是非常重要的问题。实际上市场交易的好处很象在市场参与者之间分一块蛋糕。效率问题是能不能把蛋糕做的最大，而平等问题是能不能公平的分割蛋糕。评价市场结果的平等要比评价市场结果的效率更难。效率是可以根据严格的实证基础评价的客观目标，而平等涉及到规范的评价，这种评价甚至是超过了经济学的范畴。第一章 电力市场基本理论概述基本理论关于市场均衡配置资源的效率有以下观点：1）自由市场把物品的供给分配给对这些物品评价最高的买者，这种评价由他们的支付来表示；2）自由市场把物品的需求分配给可以以最低成本生产