（工商管理专业论文）节能发电调度与市场机制的协调研究.pdf

华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 摘要 基于节约能源和环境保护的要求，国家实行了节能发电调度，这种调度方式有利于 促进电源结构调整。同时，节能发电调度也存在着一些问题有待完善。如何在节能发电 调度和市场经济之间找到平衡，是本文研究的重点。本文通过对发电竞价理论、小火电 退役的补偿机制、电网购电成本、备用补偿、发电权交易等问题进行研究，提出了基于 市场机制的节能发电安排模式。该模式提出了环保示范机组的概念，通过引入环保因子 和节能因子，建立多目标决策函数，优化协调，使降低能耗与减少购电成本保持统一。 本文还推荐通过发电权交易方式解决小火电退役和特殊边界机组的生存问题。 关键词：节能发电调度，市场机制，多目标决策函数，备用补偿，发电权交易 a b s l r a c l t h eg o v e r n m e n tc a r r i e do u te n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c h t h ed i s p a t c h i n gm o d e c a l lp r o m o t et h ea d j u s t m e mo fp o w e rs o u r c es t r u c t u r e a tt h es a m et i m e ，s o m et r o u b l ea b o u t e n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c hn e e dt ob ea m e l i o r a t e d h o wt of i n dab a l a n c eb e t w e e n e n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c ha n dm a r k e tm e c h a n i s mi st h ef o c u so ft h i sp a p e r b a s e do n t h es t u d yo ns u c hp r o b l e m sa sp o w e rb i d d i n gs t r a t e g y ，t h em a r k e tc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m f o rw i t h d r a w i n go fs m a l l s c a l et h e r m a lp o w e ru n i t s ，c o s to fp o w e rp u r c h a s e ，s t a n d b y c o m p e n s a t i o na n dg e n e r a t i o nr i g h te x c h a n g e ，t h ea u t h o rp r o p o s ean e we n e r g y 。s a v i n g g e n e r a t i o nd i s p a t c h i n gm o d eb a s e do nm a r k e tm e c h a n i s m t h em o d ep r o p o s eac o n c e p to f r e p r e s e n t a t i v ee n v i r o n m e n t - p r o t e c t i n gu n i t b ym e a n so fa d o p t i n ge n v i r o n m e n t - p r o t e c t i n g p a r a m e t e ra n de n e r g y s a v i n gp a r a m e t e r ，m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n g f u n c t i o ni s c o n s t r u c t e d t h e o p t i m a l c o o r d i n a t i v ef u n c t i o n k e e p sg o o d b a l a n c eb e t w e e n e n e r g y - c o n s e r v a t i o na n dp o w e rc o s t g e n e r a t i o nr i g h te x c h a n g ei sr e c o m m e n d ，w h i c hm a y r e s o l v et h ed i f f i c u l t yo fs m a l l - s c a l et h e r m a lp o w e ru n i t sa n ds p e c i a lm a r 酉n a lc o s tu n i t z h o ux i a n g ( m a s t e ro fb u s i n e s sa d m i n i s t r a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f d o n gj u n k e y w o r d s ：e n e r g y s a v i n g g e n e r a t i o nd i s p a t c h ，m a r k e tm e c h a n i s m ， m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n gf u n c t i o n ，s t a n d b yc o m p e n s a t i o n ，g e n e r a t i o nr i g h t e x c h a n g e 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 摘要 基于节约能源和环境保护的要求，国家实行了节能发电调度，这种调度方式有利于 促进电源结构调整。同时，节能发电调度也存在着一些问题有待完善。如何在节能发电 调度和市场经济之间找到平衡，是本文研究的重点。本文通过对发电竞价理论、小火电 退役的补偿机制、电网购电成本、备用补偿、发电权交易等问题进行研究，提出了基于 市场机制的节能发电安排模式。该模式提出了环保示范机组的概念，通过引入环保因子 和节能因子，建立多目标决策函数，优化协调，使降低能耗与减少购电成本保持统一。 本文还推荐通过发电权交易方式解决小火电退役和特殊边界机组的生存问题。 关键词：节能发电调度，市场机制，多目标决策函数，备用补偿，发电权交易 a b s l r a c l t h eg o v e r n m e n tc a r r i e do u te n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c h t h ed i s p a t c h i n gm o d e c a l lp r o m o t et h ea d j u s t m e mo fp o w e rs o u r c es t r u c t u r e a tt h es a m et i m e ，s o m et r o u b l ea b o u t e n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c hn e e dt ob ea m e l i o r a t e d h o wt of i n dab a l a n c eb e t w e e n e n e r g y s a v i n gg e n e r a t i o nd i s p a t c ha n dm a r k e tm e c h a n i s mi st h ef o c u so ft h i sp a p e r b a s e do n t h es t u d yo ns u c hp r o b l e m sa sp o w e rb i d d i n gs t r a t e g y ，t h em a r k e tc o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m f o rw i t h d r a w i n go fs m a l l s c a l et h e r m a lp o w e ru n i t s ，c o s to fp o w e rp u r c h a s e ，s t a n d b y c o m p e n s a t i o na n dg e n e r a t i o nr i g h te x c h a n g e ，t h ea u t h o rp r o p o s ean e we n e r g y 。s a v i n g g e n e r a t i o nd i s p a t c h i n gm o d eb a s e do nm a r k e tm e c h a n i s m t h em o d ep r o p o s eac o n c e p to f r e p r e s e n t a t i v ee n v i r o n m e n t - p r o t e c t i n gu n i t b ym e a n so fa d o p t i n ge n v i r o n m e n t - p r o t e c t i n g p a r a m e t e ra n de n e r g y s a v i n gp a r a m e t e r ，m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n - m a k i n g f u n c t i o ni s c o n s t r u c t e d t h e o p t i m a l c o o r d i n a t i v ef u n c t i o n k e e p sg o o d b a l a n c eb e t w e e n e n e r g y - c o n s e r v a t i o na n dp o w e rc o s t g e n e r a t i o nr i g h te x c h a n g ei sr e c o m m e n d ，w h i c hm a y r e s o l v et h ed i f f i c u l t yo fs m a l l - s c a l et h e r m a lp o w e ru n i t sa n ds p e c i a lm a r 酉n a lc o s tu n i t z h o ux i a n g ( m a s t e ro fb u s i n e s sa d m i n i s t r a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f d o n gj u n k e y w o r d s ：e n e r g y s a v i n g g e n e r a t i o nd i s p a t c h ，m a r k e tm e c h a n i s m ， m u l t i o b j e c t i v ed e c i s i o n m a k i n gf u n c t i o n ，s t a n d b yc o m p e n s a t i o n ，g e n e r a t i o nr i g h t e x c h a n g e 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的工商管理硕士学位论文节能发电调度与市场机 制的协调研究，是本人在华北电力大学攻读工商管理硕士学位期间，在导师指导 下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢 之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北 电力大学或其他教育机构的学位或证书丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者乏名：l 耻日期：礁旦趔 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期：塑宝：! ：? 导师签名： 6 日期： 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 第一章引言 1 1 研究背景及意义 1 1 1 现状分析 2 0 0 2 年，国务院5 号文件提出了我国推进电力市场化改革的目标和方案，极大 地提高了各市场主体的竞争意识，促进了电力工业的快速发展。经过几年的电力市 场化改革，市场在电力工业资源优化配置中的作用已经逐步开始体现，但由于一些 历史和现实的原因，电力市场建设并没有能够完全达到预期的目标，特别是未能充 分体现出市场机制在促进节能降耗中的作用。 截止2 0 0 7 年底，全国发电装机容量达到7 1 3 2 9 万千瓦。其中，水电达到1 4 5 2 6 万千瓦，约占总容量2 0 3 6 ；火电达到5 5 4 4 2 万千瓦，约占总容量7 7 7 3 。我国 火电机组总体能耗偏高，小火电机组比重较大，小火电建设屡禁不止，电力工业也 因此成为能源消耗和污染排放的大户。2 0 0 6 年全国发电用煤总量1 1 4 亿吨，约占 煤炭消费总量的一半，二氧化硫排放量占到全国排放总量的5 4 ，火电机组平均供 电煤耗每千瓦时高达3 6 6 克，超出先迸国家平均水平3 0 多克。发电调度方式不合 理是造成我国火电机组总体能耗偏高和小火电屡禁不止的重要原因。 随着大批电源项目的相继建成投产，电力供需形势进一步缓和，全国供需总体 基本平衡，发电设备利用小时数继续大幅回落。根据中电联统计，2 0 0 7 年，全国 6 0 0 0 千瓦及以上电厂累计平均设备利用小时数为5 0 1 1 小时，同比降低1 8 7 小时。 其中，水电设备利用小时数为3 5 3 2 小时，同比增长1 3 9 小时；火电设备利用小时 数为5 3 1 6 小时，同比降低2 9 6 小时；核电设备利用小时数为7 7 3 7 小时，同比降低 6 9 小时。 电力供求关系逐渐趋于供过于求，“三公”调度成为各发电主体最为关注的焦 点。“三公”调度的建立在促进资源优化配置、提高相关企业经济效益、加强厂网信 息沟通等方面的贡献是显著的。但由于电力市场的相关法律法规尚未建立，电力市 场规则和配套机制尚不完善。为了平衡各发电主体的利益，现行的发电年度计划编 制方式沿袭行政分配的传统模式，采取维持网内同类机组间年利用小时数均衡的原 则来安排发电计划，在一定程度上逐渐演化成为简单平均的发电调度方式。使得网 内同类型机组无论在煤耗、效率和排放水平上有多大差异，都会得到基本相同的年 利用小时数，存在只求公平而忽视效率的倾向。这样做不仅使通过安排高效、低排 放机组发电利用小时数超出平均水平而获得的经济效益和社会效益消失了，而且还 增加了将低效、高排放机组发电利用小时数提至平均水平给经济和社会带来的额外 代价。一方面低效、高排放机组无需技改降耗就能吃上了旱涝保收的“大锅饭”，另 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 一方面高效、低排放机组所属的新电厂本来就大的还本付息压力又雪上加霜，造成 发电企业投资建设节能、环保、经济型电厂的动力受到压制。这种发电调度方式未 体现节能环保优先，导致部分能耗高、污染重的小火电机组长期得不到有效控制， 既造成了能源浪费和环境污染，又在很大程度上刺激了小火电机组的建设。 当前，电力供求矛盾相对缓解，实行节能发电调度时机较好。据测算，结合“上 大压小”的实施，到2 0 1 0 年可实现年节约标煤9 0 0 0 万吨，减少二氧化硫排放2 2 0 万吨，分别相当于2 0 0 5 年全国能源消耗总量减少近4 、二氧化硫排放总量减少8 【2 】。 为了实现国家“十一五”规划纲要提出的单位g d p 能耗降低2 0 的目标，国家 先后出台了国务院关于加强节能工作的决定( 国发( 2 0 0 6 ) 2 8 号) 、国务院批 转发展改革委、能源办关于加快关停小火电机组的若干意见( 国发( 2 0 0 7 ) 2 号) 等一系列文件。2 0 0 7 年，国家发展改革委会同有关部门开展了改进发电调度方式的 调研，起草了节能发电调度办法( 试行) ，先期选择部分电网( 江苏、河南、四 川、广东、贵州) 进行试点，然后逐步在全国推广。 1 1 2 选题的意义 发电市场是竞争比较充分的市场，在电力系统中属于可竞争的环节，是现行国 家产业政策鼓励多方投资的产业。竞价上网的发电调度方式，目的是通过市场竞争 来获得全网购电成本最低。按照国家电监会颁布的区域电力市场运营规则，区域电 力市场中，网内容量在1 0 万千瓦以上的所有火电机组将参与竞价交易，按其上网 电价的报价高低来决定获得不同数量的电量。 但是目前的竞价上网模式并没有有效地发挥促进节能减排的作用。主要原因 是：发电企业的资源与环境成本尚未完全内部化，高效低排机组的节能环保优势 无法”用价格说话”；绝大多数低效高排老小机组的投资成本基本已经收回，而新 投产的大容量、高参数机组短期内以财务费用为主的固定成本相对较高，在一定程 度上削弱了其以燃料为主的变动成本优势；现行分配发电量指标的计划调度方 式，一定程度上抑制了清洁高效机组的发电能力；目前能耗高的小机组不少属于 市、县调调度，有的还是企业自备电厂，在已开展”竟价上网”市场规则中，这些机 组并不参与市场竞争，进而影响了整体节能减排效果。总之，在这样的上网竞争规 则下，”价格”未能很好地反映、甚至在一定程度上还背离了节能环保的真正”价值”， 市场配置资源的积极作用很难有效发挥。 这种以上网电价最低为单一目标的竞价上网规则使低能耗的新机组与高能耗 的老机组在竞价时不能处在同一起跑线。实施节能发电调度，能有效地改变目前 “低价优先，竟价上网 的市场规则对发电能耗约束不到位的现状。任何市场规则 都不是万能的，都有难以约束到的特殊环节，电力市场亦不例外。通过采用化石能 2 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 源消耗率指标来约束调度排序，可以避免以上情况的出现。 实行节能发电调度后，高效低排的大机组将占用较多的发电量份额，由于这些 机组一般是新机组，其机组造价高，又正值折旧期，上网电价较老机组偏高，将大 幅推升电力机组的平均上网电价，从而对下游的消费电价产生涨价压力。目前国家 价格主管部门对电网终端销售电价进行严格控制，。销售电价不能根据上网电价联 动，发电侧”单边市场”模式无法将上游价格向下游传导，致使理应反映我国资源稀 缺程度、环境承载能力及成本的市场价格信号失去了应有的灵敏作用，上游电价变 动无法得到有效传递。如国家提高电网终端销售电价，则会推动社会用电成本上升。 另外，国家颁布的节能发电调度办法( 试行) 节能发电调度办法实施细 则对于某些细节问题没有做出明确解释。如缺乏对高效低排与低效高排的火电机 组之间的有效界定、如何实现电网企业社会责任与经营目标的统一、“安全、环保、 经济 多目标决策中各项要素的权重因子设定等。 通过对节能发电调度和市场机制协调研究，可促进各发电主体节能减排积极 性，引导电源建设有序化，同时进一步完善电力市场规则，防止高效低排的大型火 电机组多发电而推动上网电价和社会用电成本上涨，兼顾电网企业经营目标。合理 平衡安全、环保、经济等目标要素之间的关系，制定多目标决策函数的权重因子设 定依据。 1 2 国内外现状， 不论是国内能效市场还是国外能效市场，能效政策的制定都是能效工作中最为 重要的一项工作。能效政策在兼顾宏观性、指导性的同时，还必须具有很强的操作 性，缺失任何一点，能效工作都将很难开展。能效的提高是一项复杂而系统的工程， 需在科学合理的政策驱动下，通过建立行之有效的实施体系得以完成。我国的能效 工作经历了从计划经济体系管理向能效市场转变的过程，从国外的实施经验来看， 要想在较短的时间内获取较大的节能潜力，既要依赖于市场经济手段调配节能资 源，又不能完全脱离行政手段的宏观调控。 1 2 。l 国外现状 欧盟将“节能”与实现京都议定书确定的减排义务、发展可再生能源和确保 能源安全供应并列为欧盟能源政策的四大目标之一。欧盟认为，节能管理比通常的 负荷管理更具优越性。负荷管理通常是利用价格机制实现“削峰填谷”，但没有减低 总的电力需求量；它通过“可中断的用电合同”或在必要的情况下切断用户的电源， 给用户生产和生活带来极大的不方便；在减少温室气体排放方面作用也很小。而节 能管理却能够在确保生产和生活用电的同时，减少电力需求量，并因此减少温室气 体的排放。 3 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 欧盟制定的2 0 1 0 年能源政策目标是：实现京都议定书规定的减排目标， 即2 0 0 8 , - - - 2 0 1 2 年，欧盟温室气体年平均排放比1 9 9 0 年减少8 。可再生能源占 总能源的份额翻倍，从1 9 9 8 年的6 上升到2 0 1 0 年的1 2 。提高能源使用效率， 2 0 1 0 年，能源利用效率提高1 8 ( 以1 9 9 5 年为基期) 。确保能源安全供应j 。 近几年来，“白色证书( w h i t ec e r t i f i c a t e ) ”，这一市场手段和行政手段相结合的 能效政策模式正在欧洲兴起。“白色证书”，它表示能源在使用阶段实施了节能工程 和采用了节能技术，符合法定的节能标准，在规定的时间内完成额定标准的节能量。 这种“白色证书”是可交易的，责任方可以通过自己努力实现节能要求，也可以从其 他人手中购买这些证书，以完成自己的节能任务【2 】。 “白色证书”旨在通过限定能源供应商在一定时期内的目标能效提高量来提升 全社会的能源使用效率。它既是一种能效政策，又是一种交易体系。一方面，“白 色证书”可以度量能源供应商在规定时间内获得目标能效提高量的情况；另一方面， “白色证书”实现了完全市场化运作，能源供应商可以在一定市场规则条件下，通过 双边交易或交易市场迸行证书的买卖。“白色证书”的实施对象主要是能源供应商， 包括电力企业( 主要是发电商和配电商) 、燃气公司等。目前已经开始实施“白色证书” 体系的国家主要有英国、意大利和法国。根据规定，能源供应商可以有4 种选择完 成其节能目标：自行设计和开发节能技术以达到节能要求；与第三方( 设备制造商、 安装商、能源服务公司e s c o 等) 合作开发节能技术以达到节能要求；通过签署双 边协议或者直接从市场上购买“白色证书”以完成任务；完不成任务者被迫接受罚 款。 “白色证书”对我国能效市场的启示主要有：能源供应企业在能效市场中应有 明确的角色定位，而“白色证书”模式可以激励能源供应商积极参与能效市场，帮助 用户开展能效项目，实旆效果好的能源供应商可以从能效市场中获利。能效的获 得是一个长期的过程，如果加快能效潜力的获取速度，则可以缓解日益增长的能源 供应压力，而“白色证书”模式规定了能效提高的目标量和实现时间，并配以切实可 行的市场化运作手段作为实施措施，加快了能效潜力的获取速度，具有较强的操作 性。合同能源管理是节能工作中一项非常重要的市场化运作手段，能源服务公司 在其中发挥着重要作用，而我国目前的合同能源管理还处在起步阶段，如能借鉴“白 色证书”模式，建立“白色证书”交易平台，让e s c o 参与证书的交易市场，则可以 极大地扩充我国e s c o 的发展空间。“白色证书”采取市场手段和宏观目标相结合 的方式加强能效管理，为我国建立市场与引导手段相结合的能效运作机制提供了有 益的参考。 在美国，用于排放管理的环境控制方法主要有三种：最佳可行控制技术 ( b a c t ) 、排放限制和限额交易1 3 】。最佳可行控制技术是环境管制者强制推行一 种专用污染控制技术，几乎所有成本都是固定的。如果预期的市场价格不足以支持 4 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 最佳可行控制技术的成本，那么机组将停机而不是投资最佳可行控制技术。排放限 制是限制每个电厂一段时期的总排放量，发电商根据自己的选择购置污染控制设 备，满足限制指标，一旦电厂用完排放指标，必须停机。因此，是否要安装控制排 放的设备取决于用完限制指标时，不得不停机所损失的利润。限制交易是制定排放 的总量( 可能按地区或季节) ，并换算成最多允许排放的许可证。许可证最初是分 配的，然后可以自由交易。许可证的市场价等于正常情况下市场电价的边际成本。 限制交易计划通常包括逐步减少许可证数目计划，以此改善空气状况，逐步提高许 可证价格，从而增加发电的边际成本，提高市场电价。二氧化硫排放需纳入全美限 额交易计划。在边际情况下，排放二氧化硫的电厂可以通过减少发电量来降低排放 量。在每年特定季节里，对于氮氧化物也实施类似计划。这些成本会大大提高市场 电价，2 0 0 0 年8 月，加州仅氮氧化物交易价格一项就使市场现货清算价格上升了 7 0 。 1 2 2 国内现状 现阶段，我国的节能减排工作主要围绕“上大压小”、“发电权置换”开展。在2 0 0 7 年的政府工作报告中，温家宝总理明确提出”十一五”期间，关停5 0 0 0 万千瓦小火电 机组。对没有完成小机组关停计划的地区和企业，国家将不安排新上火电机组项目； 对关停成效显著的地区和企业，在安排新建电源项目时给予优先考虑和支持。2 0 0 7 年，全国共关停小火电机组1 4 3 8 万千瓦。经测算，关停的这些小火电机组，可以 减少消耗原煤1 8 8 0 万吨，减少二氧化硫排放2 9 万吨，减少二氧化碳排放3 7 6 0 万 吨。 2 0 0 7 年，国家电网公司通过积极推进替代发电，累计交易电量5 3 6 亿千瓦时， 节约标准煤6 1 6 万吨，减少二氧化硫排放1 4 3 万吨。内蒙古电网通过实施差别电量 政策，对于火电机组按容量档次安排发电量，当年共置换发电量1 7 9 亿千瓦时，关 停小机组及投运脱硫装置，全年实现二氧化硫减排1 5 万吨。 作为全国节能发电调度试点省份的江苏、河南、四川、广东、贵州5 省已相继 于2 0 0 7 年1 2 月至2 0 0 8 年1 月进行了节能发电调度模拟运行。贵州省于2 0 0 7 年1 2 月1 日至2 9 日，先期进行了节能发电调度的模拟运行。通过对节能发电调度计划 和常规发电计划的比较分析，1 2 月1 日至2 9 日，共节约标准煤1 6 6 万吨，平均每 千瓦时降低煤耗2 。3 4 克。预计2 0 0 8 年贵州省可减少原煤消耗3 0 万吨，减少二氧化 硫排放1 5 万吨。2 0 0 8 年1 月1 0 日，河南省进行了节能发电调度模拟试验，煤耗 低、能耗排序靠前的6 0 万千瓦火电机组利用率最高达到9 6 3 ，全网煤耗水平显著 下降，实现了节能发电调度目标。 5 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 1 3 本文的研究角度 本文将从以下几个部分进行研究： 第一章主要介绍国内外节能减排现状，对当前以“竞价上网”为核心的发电调度 方式存在的不足进行了分析，阐述了本课题研究的背景和意义。 第二章从电力市场设计原则、发电侧竞价策略研究、市场的运作情况等方面对 国内外电力市场进行了分析，重点对华东电力市场进行了分析和介绍。 第三章回顾了发电调度方式的历史，对比了节能发电调度与现行调度方式的异 同，重点分析了节能发电调度的核心内容、基本流程以及存在的问题。 第四章针对前面提出的问题，提出应进一步完善市场机制。尝试着对竞价上网 价格进行节能、环保二次修正，建立备用补偿机制，建立发电权平台交易。 第五章根据某省日发电负荷曲线和机组相关参数，按照原有的竞价上网规则、 新的节能发电调度规则、改进后的竞价上网规则进行机组模拟排序发电，对比三种 规则下煤耗量、购电成本的差异。 第六章研究政府的在节能发电调度中的统筹协调地位，政府应具有规则制定、 维护规则公平性、疏导电价矛盾、宣传社会节能等职能作用。 第七章结论。 6 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 第二章电力市场相关理论 市场是通过相互作用决定一种或一系列产品价格的买卖双方的集合，买卖双方 同时相互作用，形成市场。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、用户等各成员组织协调运行的管 理机制和执行系统的总和。电力市场的基本特征是开放性、竞争性、计划性和协调 性。 2 1 电力市场设计原则 电力市场化改革的核心目的是为了引入竞争、提高效率。设计合理的市场制度， 应从产权制度、交易促进、风险约束、集中优化四个方面着手【4 】。引入竞争，最重 要的前提条件是建立完善的产权制度，消除原有的各种不合理约束。产权制度可分 为产权初始安排和产权交易。产权安排的重点在于行业结构重组和产权结构调整， 输电权的引入则可以促进产权交易【5 】。许多国家电力市场中引入了金融工具，如差 价合约、金融输电权、电能期货与期权，并采用双结算机制，在结算时综合考虑金 融工具与实际运行结果。采用金融工具，能促进市场交易的流动性，提高市场效率 【6 1 。为了抑制电力系统风险，可采用诸如利用长、短期合约来稳定电价，提前出售 输电权来收回输电投资，采用授让合约来避免原来拥有电厂的地区供电企业在改革 中遭受损失等风险管理工具【7 1 。设计集中优化制度时，需要考虑到并行潮流、安全 约束、团性问题、辅助服务、市场力等方面。 2 2 发电竞价策略研究 随着电力体制改革不断推进，竞价上网工作也越来越引起各国内各发电主体的 重视，各发电主体都结合自身的情况研究适合自己的竞价策略。在各国电力市场改 革过程中，国内外从事电力市场工作的专业人员、各科研院所的专家和学者也在这 方面做了很深的研究，发表了大量的研究成果，这些成果对推进电力市场的发展和 指导市场成员的报价起到了很大的指导意义。总的来看，竞价策略主要有以下几种： 2 2 1 基于企业成本分析的竞价策略 成本策略，就是运用管理经济学和管理会计学的有关成本的概念和原理，将发 电企业的生产成本首先划分成为固定成本和变动成本，然后结合竟价上网的实际需 要，科学合理地分摊固定成本部分，使以成本为基础的报价策略既符合竞价上网的 实际，同时通过价格完全补偿生产成本，进而更多的获得收益【s 】。成本策略是基于 成本的最优竞价上网报价策略的基础。其实质就是各种科学合理的分配固定成本的 方法，使其更加符合电力市场竟价上网的需要。成本分摊的办法主要有年计划平均 7 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 法、日平均计划法和峰谷电价法【9 j 。这其中，年计划平均法对成本的计算较为粗略， 日计划平均和峰谷电价法都能较为准确的反映发电成本。如果企业实行全面预算管 理，每月对预算进行滚动平衡和调整，那么成本计算会更加准确一点。在知道发电 成本的基础上，报价就有了依据。基于成本的报价主要有以下几种：成本加成法， 利润曲线分析法，增量分析法【i 啦】。 成本加成法。成本加成法就是利用成本策略中的各种固定费用分摊的成本策 略，加上生产过程中的变动成本，得出单位电量得全部成本，以它作为定价的基础， 在此基础上，加上按目标利润率计算的利润额，即形成上网报价【1 2 。1 3 1 。 利润曲线分析法。发电机组的利润可以表示成负荷的函数形式，此函数轨迹为 一双曲线，在此曲线上，利润处处为零。通过利润曲线，可以很方便、直观的得到 利润值【l4 1 。即如果已知上网电量和最终结算价格，可以在横坐标和纵坐标上找到该 点，得到该报价及电量下的利润值。 增量分析法。增量分析定价法是指通过比较接受任务以后，是否有增量利润， 来决定是否接受任务的一种定价方法【l5 1 。如果增量利润为正值，说明新任务可以接 受。例如，发电机组在一定的负荷下，如果还有一定的剩余发电容量，确定增量成 本，就可以决定是否以较低的价格参与“竞价上网”，来获取更多的利润。还有一种 情况是在“竞价上网”中，如果发电机组在某个时段没有竞价成功的情况下，机组就 要停机，然后在下一个时段启机运行，由于启停机对机组的寿命影响很大，同时， 机组启停费用也很高。这时，启停费用作为一种增量利润来考虑，而固定成本和变 动成本则是一种增量成本。在一定的容量上可以确定其最低电价，在一定的报价基 础上，可以确定其最低的发电机组的作小出力。 2 2 2 基于博弈理论的竞价策略 博弈论的基本概念包括参与人、行动、信息、战略、支付、结果和均衡等等。 其中，参与人、战略和支付是描述一个博弈所需要的最少的要素，而行动和信息是 其“积木”。参与人、行动和结果统称为“博弈规则”。博弈分析的目的是使用博弈规 则预测均衡【1 6 】。目前基于博弈论的报价研究中，大多采用了c o u r n o t 模型和纳什均 衡理论f ”】。在c o u r n o t 模型中，各个发电厂商彼此采取不合作的态度，独立做出自 己的策略，决定自己的生产电量；各个发电厂商主要根据市场决定自己的产量，而 不是价格，价格由所有发电厂商的产量决策和需求曲线共同决定。在该模型中，各 个发电厂商通过选择产量来使得自己的利润获得最大化【l 弘1 9 j 。 在实际的市场中，各个发电厂商获得的市场信息量是不完全的，并且信息一般 对称的，各发电厂商间不知道别人采取哪种生产成本进行生产，在这种情况下，发 电厂商好像是和共计有 m ( n 1 ) 】个不同的发电厂商竞争而不是原先的( n - 1 ) 个发电厂 商( m 代表有m 种成本，n 代表有n 个厂商) 。通过博弈论的有关模型分析，推测其 8 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 它厂商可能采取的成本策略，决定自己采用哪种报价方式和生产成本 2 0 - 2 1 】。 2 2 3 基于电价预测的竞价策略 在现有的电力市场运营模式下，市场公开的信息仅仅是历史的边际价格、负荷 预测、检修计划等等，而对于其他电厂的竞价信息是保密的。这样，在竞价过程中， 作为独立发电厂而言，如果能够比较准确的预测边际价格，再结合自己的实时成本 分析就能保证合理的竞价。价格预测领域人们提出了很多模型和算法：时间序列法、 经济计量模型法、组合预测法、灰色预测算法、神经网络模型等等【2 2 乏3 1 。可以先预 测电价的分布，然后在此基础上再建立最优报价模型。也可首先用一套合适的工具 预测下一个交易日每个小时市场清除价的概率密度分布函数，然后在此基础上构造 利润最大化的模型【2 4 】。 上述发电侧竞价策略考虑到了发电机组能耗、固定投资成本、经营管理成本、 煤炭的运输消耗等各种重要因素，因此报价是综合全面的。而即将推广的节能发电 调度仅仅根据能耗排序确定发电量，只能反映发电机组的能耗水平，却无法体现其 它因素，这种竞争虽然降低了发电煤耗，但有可能提高综合能耗，从而降低电力资 源优化配置的水平。应积极引入市场手段，将节能发电调度与电力市场建设相结合， 推动节能减排目标的实现。 2 3 国外电力市场 2 3 1 英国电力市场 2 0 世纪8 0 年代末，由于英国经济的不景气，政府为了集中精力和资本发展其 他公用事业和基础事业产业，减轻负担，同时为了促进竞争、鼓励投资以及提高电 力系统的有效性，陆续对一些传统国有企业进行私有化改革。电力市场改革前，英 国电力系统由一个国有中央发、输电公司和1 2 个配电公司( 含供电公司) 组成，1 9 9 0 年至2 0 0 1 年实现第一次改革，采取的是电力库( p o o l ) 模式，将发电、配电和供电 分离，逐步实现私有化，在3 个层面引人了竞争机制，但电网公司仍然由政府经营。 2 0 0 1 年开始，考虑到电力库的市场模式没有客户的参与，不能完全体现市场竞争， 设计并采用双边交易模式( n e t a ) 代替了电力库模式。n e t a 模式的主要市场行为发 生在远期合同市场和短期市场以及平衡市场( b a l a n c em e c h a n i s m ) 和不平衡量的结算 机制【2 5 也6 1 。 在电力库模式中，所有的电力交易必须强制在电力库中实施。输电公司作为单 一购买者，从发电公司购买电能，按照边际价格定价，即以满足用电负荷的最后一 台发电机组的报价为特定时段的上网成交价格。电能在电力库中进行交易，配电公 司在电力库中购买各自所需电能，并将其分销至各个供电公司或大用户，再由供电 公司将电能销售至终端用户。而双边交易模式相当于一种场外交易模式，所需电能 q 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 的9 5 由供电公司或大用户与发电厂商事先直接签订，5 的所需电能仍在电力库 中交易完成，双边交易合同仅是一种金融合同。 n e t a 通过更广泛的竞争，使市场改革取得了更大的成功。n e t a 是的实施使 高于9 7 的电力像其它商品一样在合同市场出售，剩余的2 3 的电力利用平衡机 制完成。竞争使电力价格稳步下降，与1 9 9 8 年相比电价下降了4 0 ，其中自n e t a 启动以来，价格下降约2 0 。用户明显地享受到了电力价格下降的益处，社会效益 十分显著。n e t a 启动1 2 个月时，远期合同数量增加了1 5 0 1 2 7 1 。 2 3 2 澳大利亚电力市场 澳大利亚是联邦制国家，电力工业的管理和发展主要由州政府负责，改革前的 电力，作为公用事业，由卅l 电力委员会或能源委员会、水电委员会直接管理，政企 合一，垄断经营。从8 0 年代后期开始，澳大利亚各州政府都不同程度地进行了电 力体制改革，较发达的新南威尔士和维多利亚最先开始电力体制的改革。直至1 9 9 6 年2 月，新南威尔士州的电力行业才彻底实现了发电、输电、配电的分离，其中发 电部分由三个独立的发电公司构成，7 个配电公司负责配电网的管理和零售电，越 网公司正式从太平洋电力公司中分离出去变成独立公司，管辖1 3 2 千伏 - - 5 0 0 千伏 电网；此外，还有2 5 个独立电力零售商，从事零售电业务【2 引。 澳大利亚国家电力市场于1 9 9 8 年开始运作，它在大范围供应和购买电力方面 引进竞争机制，并为贯穿澳大利亚首都地区、新南威尔士、昆士兰、南澳大利亚和 维多利亚的电网带来开放式接入体锘l j ( o p e na c c e s sr e g i m e ) ，其最终目标是为用户提 供廉价电力。目前澳大利亚的上述地区己经联网，塔斯玛尼亚地区于2 0 0 5 年接入 市场。 电力市场提供给发电公司和配电商一个电力批发交易市场。这种交易分为现货 交易与合同交易。现货价格由市场公司根据在联营机构中计划发电公司和用户给出 的要价及叫价来计算，现货价格在当前交易日的每半小时末被公布。市场公司负责 电力系统的日常管理和供需关系平衡，短期电力供需平衡通过调度来完成。发电公 司和配电商在市场一开始就签订有给予实时电价一定裕度的合同。配电商或终端大 用户除向电力市场按4 8 个时段变化的市场价购电外，也可以与发电公司直接签订 购电合同。 澳大利亚的电力改革虽然起步比英国要晚，但由于在改革之初就充分借鉴了英 国的经验和教训，并根据本国的国情和各州作了因地制宜的调整，因此改革的进展 顺利，效果十分显著。 2 3 3 北欧电力市场 北欧电网内的瑞典、挪威、芬兰和丹麦四国的电源结构差异很大，瑞典水电与 1 0 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 核电约各占5 0 ，挪威基本为纯水电系统，丹麦基本上是纯火电系统，芬兰则是以 火电和核电为主，水电所占的比例在2 0 ，各国的电力结构互补性很强。为了实现 高效和可靠的供电以及电力资源的优化配置，北欧各国电网形成互联，形成了统一 的北欧电力市场。北欧电力市场目前是世界上运营最稳定、电力商品品种最丰富的 电力市场。 北欧电力市场只设立了唯一的一个交易机构北欧电力联营公司。北欧电力 交易中心是世界上第一个多国电力交易中心为北欧电力市场的参与者提供了交易 平台。北欧电力交易中心使用标准商品进行有组织的电力交易，进行场内和场外电 力交易的结算，保持中立并平等对待所有的市场参与者，确保交易的透明度，发布 成交价格和电量。参加北欧电力市场交易的电力公司达2 5 0 多家。这些电力公司分 为两种：一种电力公司既拥有地区供电网络又拥有自己的发电厂，被称为一体化电 力公司；另一种电力公司只拥有发电厂不拥有供电网络。 电力公司、电力零售商和一些终端用户都可以作为北欧电力市场中电力商品的 购买者向北欧电力交易中心申报购电量和相应的购电价。需求与供给相互影响的结 果形成平衡价格这一经典的平衡价格原理阐述了北欧电力改革的基本特点。在传统 的调度系统中对需求的预测决定发电的优先次序，即以发电成本最小决定可用发电 容量的实际发电容量。在北欧电力市场中，除了上述市场主体之外，还有电力经纪 人，他们为发电厂和终端用户提供了北欧电力交易中心之外的、限于国内的电力交 易平台，但电力经纪人必须将每一成交交易双方的交货地点和成交电量提交给北欧 电力交易中心。由于电力经纪人对于自己客户的经营状况、财务支付能力和信誉有 较深入的了解，通常他们向客户收取的交易保证金和交易费少于北欧电力交易中 心。 目前，北欧电力市场包括集中的北欧联营市场、电力批发市场、零售市场以及 实时市场和辅助服务市场。市场成员可以选择交易的市场和交易电力商品的种类， 选择交易伙伴的自由度、商品的种类。电力交易的流动性和输电系统运营商的合作 态度，促进了电力交易，对于活跃北欧电力市场起到了巨大作用【2 9 1 。 2 4 华东区域电力市场 2 4 1 市场成员及其职责 华东电网包括上海、江苏、浙江、安徽、福建四省一市，截止到2 0 0 7 年底， 华东电网统调装机容量为1 4 4 4 6 5 m w ，其中，火电装机容量为1 2 2 4 5 7 m w ，占统调 容量的8 4 7 6 ；水电装机容量( 含抽水蓄能) 为1 6 4 6 3m w ，占统调容量的“4 ； 核电为5 0 6 8 兆瓦，占统调容量的3 5 1 ，风电装机容量4 7 7 兆瓦，占统调容量的 o 3 3 。 华北电力大学工商管理硕士专业学位论文 华东电力市场成员包括各发电企业、华东电网