（技术经济及管理专业论文）市场环境下电厂报价策略研究.pdf

华北电力大学硕十学位论文摘要 摘 要 在 电力市场环境下 ，发电厂商面临着一个崭新和重要的课题就是如何采 取适当的报价策略使得自身经济利润最大化.本文对发电 厂商竞价上网 策略 问 题进行探讨，分析影响短期电力市场电价的主要因素， 建立考虑历史负荷 的市场出 清价短期预测模型， 用b p 神经网络预测电价， 并根据山东电力市场 状况作了实例计算。然后采用博弈论中的古诺模型来预测竞争对手行为，分 析在完全信息下和非完全信息下达到市场均衡时各厂商的均衡产量，尤其在 非完全信息条件下建立了随机优化模型并用蒙特卡罗法模拟求解。实例结果 证明该方法的有效性。 关键词:电力市场，报价策略，古诺模型，b p神经网络，蒙特卡罗模拟 abs tract i n t h e e l e c t r i c p o w e r m a r k e t , p o w e r p l a n t s c o n f r o n t s w i t h a b r a n d - n e w a n d i m p o rt a n t p r o b l e m , w h i c h i s h o w t o b i d p r o p e r l y i n o r d e r t o m a x i m i z e t h e p r o f i t o f e n t e r p r i s e s . t h i s p a p e r c o n c e rns w i t h t h e b i d d i n g s t r a t e g y f o r p o w e r p l a n t s i n e l e c t r i c p o w e r m a r k e t s , a n a l y z e s t h e f a c t o r s w h i c h a f f e c t b i d d i n g , b u i l d s t h e mo d e l w i t h t h e h i s t o ry l o a d d a t a o f s h a n d o n g p r o v i n c e , a n d f o r e c a s t s t h e s h o rt t i m e m a r k e t c l e a r i n g p r i c e ( m c p ) b a s i n g o n t h e b p n e u r a l n e t w o r k . t h e e x a m p l e o f s h a n d o n g s h o w s t h e p r o c e s s o f t h e me t h o d . f u rt h e r m o r e , t h e b i d d i n g b e h a v i o r s o f r i v a l p o w e r p l a n t s a r e f o r e c a s t e d u s i n g c o u r n o t mo d e l o f g a m e t h e o ry. t w o k i n d s o f e q u i l i b r i u m s o l u t i o n s a r e i n t r o d u c e d u n d e r c o m p l e t e a n d i n c o m p l e t e i n f o r m a t i o n o f g a m e t h e o ry . e s p e c i a l l y , t h e r a n d o m o p t i m i z e d mo d e l i s b u i l t u s i n g mo n t e c a r l o s i mu l a t i o n u n d e r i n c o m p l e t e i n f o r m a t i o n f o r t h e p o w e r p l a n t s . t h e b i d d i n g r e s u l t s s h o w t h a t t h e e f f i c i e n c y o f t h e p r o p o s e d a p p r o a c h . s h a n g we i ( t e c h n i c a l e c o n o mi c s a n d ma n a g e me n t ) d i r e c t e d b y p r o f . s u n we i k e y wo r d s : e l e c t r i c p o w e r m a r k e t , b i d d i n g s t r a t e g y , c o u rno t m o d e l , b p n e u r a l n e t wo r k , mo n t e ca r l o s i mu l a t i o n 声明 本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文 市场环境下电厂报价策略 研究 ，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，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而使用过的材料。 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 签 名 : 商 加 期 : - 14 0 61) . z 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) 作者签名遗峰 一导师签名 ，碑 牵. 瀚i 月 衣 今 日期:l o o 60. u日期: 二 沙 岁 石 ， 公、 多 口 华北电力大学硕士学位论文 第一章 绪论 1 . 1 论文的研究背景及意义 1 . 1 . 1 论文研究背景 经济发展，电力先行，电力工业对国民经济的持续发展起着举足轻重的作用。 很多国家对电力工业非常重视，在打破垄断、引入竞争机制，加大市场化力度，提 高经济效率方面采取了很多措施。这样做的目的是为了实现社会资源的合理分配和 社会效益最优。 电力市场能够调动经济和科技发展，推动商业化和智能化运营，给电力工业带 来竞争和活力。由于电力的特殊性质，世界各国的电力行业多年以来都是传统的垄 断性行业，无一例外地实行发、输、配、售垂直一体化的垄断型结构。随着现代科 技和经济理论的发展，自 2 0 世纪8 0 年代末以来，电力行业改革的浪潮席卷全球。电 力改革的重点是建立竞争性的电力市场，打破传统的垂直一体化行业垄断组织结 构，引入竞争机制。电力改革的目标在于提高电力生产效率、降低电价、优化资源 配置， 达到社会效益最优。目 前国际上已经有数十个电力市场处于运行之中。 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. 我国的电力体制改革在世界改革大潮的推动下也正在逐步深化。为了积极推进 电力工业改革，打破垄断，形成统一、开放、有序的电力市场，实现资源的有效合 理配置，降低发电成本，1 9 9 9 年国家电力公司在浙江、山东、上海、辽宁、吉林、 黑龙江等6 省市进行厂网分开、竞价上网的改革试点。 “ 厂网分开、竞价上网”是我国电力体制改革过程中的一个重要阶段。所谓厂 网分开是指发电厂从电力公司中分离出来，变成一个相对独立的企业，电力公司只 负责电网的运行与维护。而 “ 竞价上网”是指电厂发电量的多少完全取决于各个发 电厂电价竞争的结果，电网根据电厂发电机组的报价从低到高录取发电厂的发电机 组，一直录取到电网需要的机组数为止，即报价决定发电厂电力产量. “ 厂网分开， 竞价上网”是电力市场建立的基本标志.竞价上网是电力市场的核心部分，建立完 善合理的电价体系是构建和谐电力市场的重要突破口 和有机组成部分。 2 0 0 2 年初国务院颁发了关于 电力体制改革方案的国发1 2 0 0 2 1 5 号文件，拉开 华北电力大学硕士学位论文 了新一轮电力改革的序幕。本轮电力工业改革的主要内 容是在发电环节引入竞争机 制，文件提出要在 “ 十五”期间 “ 初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新 的电价机制” . 2 0 0 2 年1 2 月2 9 日， 中国电力工业进行了重组， 新成立了1 1 家电力公司， 包括国家电网公司、中国南方电网有限公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公 司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司等发电公司， 以及中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设 集团公司和中国葛洲坝集团公司等四家辅业公司。1 1 家电力公司的成立实现了厂网 分开，引入了竞争机制，这是我国电力工业改革的重大成果。 电力市场的模式是多种多样的。各国电力工业根据自己的国情对发、输、配、 售四个环节的开放程度不同，其电力市场模式也分别不同。但无论采用何种模式， 有一点是不变的，即发电领域开放，允许多种所有制成分、多种经济形式的发电厂 存在，引入竞争机制.与垄断时期相比，发电厂商在电力市场环境下的运营方式和 经济策略有了很大的不同，面临着前所未有的机会和挑战。 1 . 1 .2 研究报价策略的必要性及意义 与垄断模式下的计划发电不同，发电厂商在电力市场中作为一个独立的经济实 体，需要在电力市场中决定自 身上报的发电出力和电价。因而发电厂商最为关心的 是发电计划和上网电价。在电力市场下，发电厂的经济收益都来源于它的发电量， 而发电厂收益的大小，在很大程度上取决于它所报出的上网电价。电价是电力市场 的支点，电价影响着每一个发电厂的切身利益。无论是制定短期的发电报价策略、 发电计划、还是长期的电力交易的双边合同，都需要对未来的电价进行预测。电厂 竞价是一个博弈行为，上网电 价太高就会在其他电厂面前失去优势，但如果太低， 就会造成自己的经济损失。发电厂商面临的关键的问题是如何确定最优的报价策略 以获得最大利润.尤其是我国的电力市场刚刚起步，对市场环境还不熟悉，急需完 善的报价策略理论作为指导，以及较高的电价预测精度来帮助决策人员和报价人员 进行报价决策。因此，可以说上网电价的预测是电力市场下发电厂经济活动中最为 重要的一环，发电厂商如何报价就成为能否提高其电厂利润的关键，同时也会影响 发电厂计划的制定。 此外，研究发电厂商的报价行为，还有助于电力市场监管机构考察发电厂商滥 用市场力行为，识别市场结构和市场规则中存在的漏洞，促进电力市场政策法规不 断完善的作用。 因此竞价策略的研究已成为电力市场理论研究的一个热点，受到国内外各方的 关注，并在理论和应用上创造了一系列的成果。 华北电力大学硕士学位论文 但从总的情况来看，由 于我国电厂竞价工作起步较晚，竞价策略的理论和方法 还存在着很多值得探讨和研究的问题。 本文结合国内 外有关发电企业报价情况，重 点研究山东发电公司如何在电力市场环境下竞价上网及报价策略制定问题，从而进 一步指导我国电厂报价工作，具有深远的理论价值和现实意义。 1 . 2国内外研究现状及报价策略 发电厂商的报价策略是指发电厂商在电力市场进行交易时根据市场规则进行 报价决策时所采取的一整套策略。1 9 5 6 年，投标报价策略模型的先驱 f r i e d m a n 首 先提出了第一个投标竞价模型f r i e d m a n 模型， 开创了对竞价策略的研究。 从而 使电力市场竞价成为国内外研究的一个热点. 我国电力市场方面的专家很多，取得成果也较为丰厚。如冯飞( 主要做电力体 制改革方面) ， 辛耀中( 电力市场运用系统) ， 吴复立( 国际电力市场研究) ，言茂松( 电 力市场和当量电 价体系) ，夏清( 电 力市场交易新模式和价格机制) ，于尔铿( 电力市 场竞 价模型、 算法及 技术支持 系统) ， 倪以 信 ( 电 力 市场输电 服务 及其定价) ， 文福拴 ( 电力市场的监管、电力市场环境下的发电 容量充裕性问题) 等等。 竞价的关键是对竞争对手的状况估计，因为竞争对手的行为间接影响了发电厂 商自 身的获利。对竞争对手的估计分为两个方面:一是估计竞争对手的生产成本， 二是估计竞争对手的竞价策略。由于竞争对手的竞价策略是保密的，所以从已知的 市场出 清信息中是不能直接得到竞争对手的报价，因而只有通过对竞争对手的机组 类型和燃料市场进行分析，估计其生产成本。然后在此基础上，结合市场分析，估 计其竞价策略，形成优化、合理的报价策略是竞价的最终目 的。在发电厂商的报价 策略研究方面，国内外的研究者己经做了很多工作，目 前在构造发电 厂商的最优报 价策略所用的方法大体可归为四大类:一是基于成本分析的方法;二是通过预测市 场电价;三是通过估计其他发电厂商的投标行为:四是基于博弈论的方法。下面对 这四种方法分别进行介绍。 1 .2 . 1基于成本分析法 这种方法的基本思路是将发电 厂商的电能生产成本加上合理利润( 由发电厂商 自己确定) 作为上报电价。此方法对发电 厂商来说比较简单、容易掌握，缺点是没 有将其他竞争对手的 报价情况考虑进去， 在实际运行中很难做到最大化利润i i i . 对 发电成本进行准确分析和预测是这种方法的核心。 因为在电力市场环境下存在各种 不确定因素，如负荷需求、发电机组强迫停运和燃料价格等， 所以发电成本分析在 传统的分析方法基础上还要加入一些新的内容。 文献【 2 1 基于实时成本理论， 介绍了 华北电力大学硕士学位论文 一种适合电厂报价的成本报价模型。以实时成本为基础，让电厂在不同的时段获取 不同的利润，并以 此来制定报价策略.文献( 3 . 4 基于边际成本的定义和随机生产 模拟技术， 提出了一种短期发电边际成本的概率学预测方法， 不仅能给出发电边际 成本的均值， 而且能得到其概率分布函数，同时还考虑了预测提前时间对发电单元 强迫停运率的影响以及负荷预测不确定性的计入方法。 1 .2 . 2预测市场电价法 这类方法的基本原理是首先对电力市场中相应的电价进行预测， 发电厂商只要 报一个比预测电价略低的价格即可。 这种方法原理上简单， 但准确预测市场电价是 非常困难的。因为电价预侧需要对系统负荷需求、其他发电厂商的投标行为、输电 网络的拥挤状况、电力市场的运行状况等有全面的了解，需要有充分的历史数据。 电力市场的参与者很少，随机性和投机性大，电价变化起伏性大，电价规律不易掌 握。 但是，作为对于决策人员的重要参考，对市场电价进行预测是非常必要的。并 且预测的准确程度是影响竞价决策的一个非常关键因素。目前预测电价的方法有很 多种， 例如时间 序列预测法( 5 1灰色系统预测方法、回归分析(6 1 、人工神经网络预 测方法d - 1 3 1 、 组合预测 方法 1 4 1 、 小 波分析方 法i s 等。 有些 研究者先 预测电 价的 分布， 然后在此基础上再建立最优报价模型。 文献【 1 6 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。 文献l 1 7 首先用神经网 络来预测能量市 场和辅助 服务市场的 价格， 然后用 期望 方差来管理发电商的投标风险， 将市场清除价( m c p ) 和辅助服务的 价格方 差作为惩罚函数加入求解最优报价策略的目 标函数中， 最后用拉格朗日 松弛法和随 机动态规划的方法来求解此优化问题。 1 . 2 . 3估计竞争对手报价法 这类方法通过估计其他发电厂商的投标行为来构造自己的报价策略，目前大多 数研究者都采用这种方法. 这种方法的原理是首先用概率的方法或者模糊的方法来 估计竞争对手的报价行为， 在此基础上建立最优竞价模型， 求解此优化问题得到最 优报价策略。该方法的困难在于能否准确地估计竞争对手的报价行为。可采用统计 方法或者预测方法如神经网络来估计。 但准确估计竞争对手的报价行为需要掌握充 分的竞争对手的历史报价数据。 但是，由于世界上不少电力市场的运行尚未成熟而 且市场规则仍在调整中，竟争对手的历史报价数据一般不太充分，而且在有些电力 市场中历史报价数据是保密的， 只能通过估计竞争对手的成本再加上对竞争对手市 场力的分析来估计其报价行为。 此外，由于电力市场中只有有限数目 的发电厂商， a 华北电力大学硕士学位论文 且报价中存在投机行为， 所以很难掌握竞争对手的报价规律， 有待进一步深入研究。 目 前研究者大都首先假设己 经估计到竞争对手的报价行为， 然后再构造自己的 最优报价策略。 描述竞争对手报价行为的形式有很多种， 如假设竞争对手的报价服 从概率分布， 如离散概率分布11 7 , 1 8 、 均匀分布 1 9 和正态分布 2 0 ,2 1 ,2 2 ， 或者将其看作 一 个 模 糊 集 合2 3 。 文 献 1 9 构 造了 适 于 英 格 兰 威 尔 士 类型的 电 力 市场的 解 析 投 标模型， 首先假设竞争对手服从某一概率分布， 然后用概率的方法构造出以发电厂 商期望利润为目 标函数的优化模型， 最后用动态规划的方法来求解。 文献 2 0 , 2 1 则假设对手的报价行为服从正态分布， 然后根据其概率密度函数进行蒙特卡罗随机 模拟，并用黄金分割法或遗传算法求解发电厂商的利润最大化问题， 从而得出发电 厂商的最优投标策略。文献 2 2 在一些简化的条件下，即假设对手的报价行为和市 场清除价都假定为己知， 通过估计投标中标的概率建立了一个简化的投标模型， 然 后再求解一组微分方程得到最优策略。文献 2 3 用模糊方法处理负荷需求、发电厂 商报价、电力调度、电价、成本、利润等市场参数的不确定性，建立了一个多层次 的 发电 厂商报价 模型。 文献 2 4 研究了2 个发电 厂 商竞 价的 情况， 采用了 概率 密 度 函数来模拟竞争对手的生产成本函数， 构造了次最优的报价策略。 但这种方法无法 直接推广到有多个发电厂商参与竞争的电力市场。文献 2 5 将最优报价策略问题描 述为多阶段概率决策过程，采用了马尔可夫决策过程求解。 1 .2 .4基于博弈论的方法 博弈论的产生为电力市场报价提供了一个良 好的应用舞台。 博弈论是专门研究 2 个或2 个以上有冲突的个体在相互作用下如何进行各自 优化决策的理论，它的原 理是根据电 力交易情况先构 造一个博 弈 模型( 包 括 c o u m o t 模型、 s t a c k e l b e r g模型 等) ，然后寻找这些模型的平衡点， 这些平衡点就对应发电厂商的最优报价策略。 由于电能是一种非常特殊的商品，电能交易形式又呈多样化， 用博弈论模拟电力市 场， 模拟的结果可能更加真实的反映竞争对手的实际情况.因而博弈论的研究具有 很大的理论价值和实际意义。 文献 2 6 介绍了博弈论的建模以 及求解过程，并简要阐述了博弈论在电力市场 中的应用。 文献 2 7 则将发电厂商的竞价问 题看成是竞标者与市场间的博弈，进而用博弈 论中的零和二人混合对策来进行数学描述， 经过推导给出了一种简单实用的发电厂 商竞价策略。 文献 2 8 讨论了在发电厂商与负荷的双边交易市场中的投标策略问题。基于发 电成本矩阵和负荷愿意支付向量推出了纳什均衡的充要条件， 并用网络优化技术来 华北电力大学硕士学位论文 计算发电厂商的报价均衡点。 文 献【 2 9 通过引入第三方博弈把不完全 信息的 博弈 变为信息 完全但不完美的 博 弈来求解。 每个市场参与者均对自己的竞争对手进行分类，并对每一种可能性进行 概率估计，并求其纳什平衡点。 文献 3 0 将电力市场中的交易描述为一个完全信息非合作博弈过程，并建议用 一种新的二维图形加分析的混合方法来求取纳什均衡解。 但并没有分析市场在非完 全信息下的情况。 文献 3 1 假设市场反需求曲线及所有电厂的总出力对所有电厂来说是已知信 息，通过引入机组自适应期望出力的概念，建立电厂机组出力优化的自 适应动态古 诺模型，并分别分析了完全信息、非完全信息下的情况。但是在实际的电力市场上 反需求曲线是不知道的，模型的简化极大的影响了以后数据计算的真实性。 此外， 在参阅大量文献时，发现对于发电厂商成本曲线的处理都是假定为己知 条件，这在完全信息下是可行的，然而在非完全信息下， 作为市场上的竞价个体， 了解全部市场上其他厂商的成本信息是不可能的，这种简化也影响了数据的准确 性。 另外，由于构造报价策略时含有很多不确定因素，竟争对手信息不完全和在报 价时应该适当考虑风险因素，都是一个有待研究的方向，值得深入探讨。 除以上这些竞价方法外， 还有一些最新的 研究成果. 如在美国加州电力危机之 后， 部分学者和政府官员提出的按报价支付的 p a b电价方法和竞价上网的实用当 量电价法等。 1 . 3 本文的工作 1 . 3 . 1 本文的研究目的 本文研究的主要目的是根据山东省电力发展情况， 制定发电厂商竞价策略， 确 定各发电厂商的竞价价格和发电量，以实现自身利益最大化的目的。根据电力市场 的竞价模式、竞价规则，为我国发电厂商在 “ 厂网分开，竞价上网”的竞争中提供 可靠的报价参考思路和理论研究。 1 . 3 .2 本文的研究内容 发电厂商的报价策略是一个复杂而困难的研究领域，有很多问题有待研究。本 文研究的内容是主要是探讨发电厂商的竞价上网策略问题， 对影响短期电力市场电 华北电力大学硕士学位论文 价的主要因素定性分析， 建立了考虑系统历史负荷的指标体系， 预测短期市场电价。 然后将电力市场的原始历史负荷和电价信息用线性回归的方法模拟出负荷一电价 曲线的具体表示方式。 利用博弈论中的古诺模型来预测竞争对手行为，分析在完全 信息下和非完全信息下达到市场均衡时的各厂商产量， 尤其对于非完全信息下各厂 商产量建立了随机优化模型并用蒙特卡罗方法求解，给出最终报价策略。 并对山东 电力市场情况进行了实例仿真研究。 华北电力大学硕士学位论文 第二章 电力市场概论 2 . 1电力市场基本理论 随着我国电力市场化改革的深入，电力市场基本概念及基本理论已经初步形 成，对于电力市场，我们应明确以下基本理论。 2 . 1 . 1电力市场定义 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。 电力市场首先是一种管理机制， 这种管理机制与传统的行政命令的机制不同， 是采用经济手段而不是行政手段进行管理。 2 . 1 .2电力市场的基本特性 ( 1 )有限数目的发电厂商 电力市场存在一定的进入壁垒， 如需要大的投资规模等。因而一般在发电侧市 场，发电厂商数量是有限的，也就形成了寡头垄断的局面。 ( 2 )输配电系统具有自然的垄断特性 电力工业的输配电系统由于无法展开竞争的格局，所以存在自 然的垄断特性。 现在，世界各国都在尝试在配电领域引入竞争，但还远未成熟，而输电领域的竞争 还没有实行。 ( 3 )很低的用电需求弹性 用电需求弹性是指电价变化量与用电量变化量的比值，由于电力商品作为人民 生活的必需品， 一般来讲是低弹性的，因为不论价格如何变化人们必须首先考虑电 力消费。 ( 4 )严格的发电容量约束 电力产品的量在一定时期是有限定的，因而，发电量受该国特定的时间和经济 状况决定。 ( 5 )存在输电约束 输电容量也是受时间和经济状况约束的，因而有些交易可能因此无法实现，从 而限制用户选择发电厂商。 8 华北电力大学硕士学位论文 ( 6 )存在输电损耗 在一定程度和范围上打击大用户远距离购售电的积极性。 2 . 1 .3电力市场的基本要素 要素是指构成某一系统的基本元素，为保证电力市场正常运行，电力市场需具 备六大要素，即市场主体、 市场客体、 市场载体、 市场价格、 市场规则和市场监管。 2 . 1 .4电力企业的运营模式 整个电力工业可以划分为发电、输电、配电和供电四大领域，依据上述各领域 中垄断、竞争和选择的程度不同，可以将电力市场分为四种模式。 第一种是垄断型经营模式。在上述四个领域中均是垄断的，实行统一管理，统 一规划、统一调度、统一经济核算，与我国改革开放前的情况类似，电力公司完全 垄断电力从生产到销售的全过程。目前法国、日本、加拿大等国电力公司仍在延用 这一模式。 第二种是买电型运营模式。 允许在垄断经营的电力企业之外存在众多的独立发 电商 ( i p p ) 由买电机构对 i p p生产的电力实行买断，在输配电系统中实行垄断 经营。这种模式下的发电市场侧是一种垄断竞争市场，与目 前我国实行发电侧市场 模式类似，发电厂商独立经营参与市场竞争。 第三种是批发竞争型运营模式。 在这种模式下，允许配电公司直接从各发电公 司买电， 并通过输电网输送。 这里的配电公司指的是具有配电网并可以直接向最终 用户直接供电的公司， 配电公司垄断对最终用户的电力供应， 但要求输电网对配电 公司开放， 对应于中国的情况除了发电公司参与竞争外，各地的供电公司也应该独 立核算，成立独立经营的配电公司。 第四种是零售竞争型运营模式。 这种模式允许所有的用户选择供电公司，这里 的供电公司可以是配电公司，也可以是没有配电网的电力零售商。要求输电网和配 电网均是开放的，配电和供电是分开的，在供电领域引入竞争。在这种模式下，允 许成立独立经营的专门负责向最终用户供电的供电公司。 2 . 1 . 5电力市场的交易方式 ( 1 )以电网为核心的交易 ( 多边交易) 这种贸易模式在英国电力场中普遍运用。 英国电力市场采用的是以发电市场运 行成本为基础的发电投标以及地区供电公司的用电投标， 全网运行采取的是统一的 华北电力大学硕士学位论文 多边经纪形式。 作为多边贸易，必须有电力经纪人， 如英国的电网公司。所有的发电公司向电 网公司卖电，所有的供电公司向电网公司购电。商业化运行过程划分为两个部分， 其一是电网公司根据各发电公司的报价决策经济的购电计划， 其核心是如何制定购 电与售电价格; 其二是根据实际运行情况进行经济结算。电网公司的购电价格由基 于电量的系统边际发电价格和基于容量的奖励金( 承担系统峰荷) 两部分组成。电网 公司的售电价格是在购电价格的基础上增加一部分电网运行与管理所需要的费用. 计算这部分费用，应考虑系统的备用、输电约束、负荷预测的误差、发电机组的随 机停运、用于系统调频和电压控制的系统辅助装置和系统安全稳定运行。电网公司 与发电公司之间的结算取决于预先制定的购电价格和实际发生的运行情况， 如果发 电公司的实际运行与无约束的经济调度的计划一致， 则电网公司按购电价格向发电 公司付款。 如果发电公司在无约束的经济调度中计划运行而实际受输电能力的限制 而退出运行，则电网公司按电网购电价格与发电公司报价的差价向发电公司付款。 如果发电公司的无约束的经济调度的计划在实际运行中受电网约束有所变化， 则电 网公司按发电公司报价向发电公司付款。 这一模式客观上要求发电公司尽可能地降 低其成本，保证其本身在电力市场中的竞争地位。在这一模式中，电网公司的角色 是中介商，占据着垄断地位，鼓励各发电公司之间相互竞争，降低发电成本。 ( )电 力电量转送模式 ( 双边交易) 在这一模式中，发电公司与供电公司或大用户直接签订发电与用电合同。电网 公司承担转送电力电量的任务，收取一定的电网运行与管理费用，即过网费。 计算 这部分费用， 应考虑系统的备用、输电约束、用于系统调频和电压控制的系统辅助 装置和系统安全稳定运行。 ( 3 )实时电力市场供需平衡交易 无论双边贸易， 还是多边贸易，都是指长期、中、短期等提前电力贸易，是基 于对实际发电能力、 实际用电水平以及发电用电价格弹性水平的预测而制订的预购 售电贸易。 而在实际系统运行中，发电控制和负荷控制很难与己订的预购、售贸易 完全相符， 在一般商品市场中，这些贸易不匹配可以用仓贮来缓冲， 而在电力市场 中电力供需必须时时平衡，必须建立实时供需平衡贸易市场. 2 . 2电力市场的价格 电价对电力商品的生产、供应、消费各方面都有重要的作用，是电力企业获取 资金维持简单再生产或扩大再生产的手段。由市场决定电价，可以促进电价在商品 交换中趋于合理，能正确地反映电力在生产与流通过程中的实际价值， 调整电力的 华北电力大学硕士学位论文 供求关系，提高电力企业的经济效益，调动各方面投资办电的积极性， 促进电力企 业的健康发展。 电价的高低， 受到多种因素的制约和影响， 主要受到电力的成本、 市场供求情 况、电力市场体制结构和社会经济形势的影响。 电价除遵循一般的商品价值规律外，由于电能生产的特殊性，电价还具有以下 特点: ( 1 ) 地区差异性 各地区的电源结构不同。水电电价受丰水、平水、枯水年和季节性的影响;火 电电价受燃料运输距离的影响: 核电电价受技术条件与投资规模的影响。 这使各地 区电力成本有较大差异，从而使各地区电价不同. ( z ) 燃料价格差异性 燃料价格的变动，对电价的影响极大。 ( 3 ) 时间差异性 一年的不同季节和每天的不同时段，电价相差很大。 价格机制是市场机制的核心，要增加市场机制在经济调节中的作用，就要充分 发挥价格各种功能;同时价格又是市场协调机制中传递供求变化最敏感的信号。要 建立一个完善的电力市场，就要确立合理的电力商品的价格形成机制。 一个合理的电价形成机制，应由四部分组成:一是定价原则，二是电价水平， 三是电价结构，四是调控机制。其中定价原则是关键因素，各个国家的定价原则都 将成本补偿列为最基本的要素。 有的采用边际成本理论( 世行等国际金融机构推荐) ， 有的 采用财务成本理论( 美、日 等国 ) ， 有的采用负荷率对成本进行修正( 英国 ) ，就 其合理性、科学性和可操作性来综合评价，边际成本理论最好。 适宜的电价水平较好体现了经济杠杆的作用， 它不仅赋予电力企业维持电力简 重再生产和扩大再生产的能力，还能促使社会生产要素形成合理的比价关系， 抑制 粗放型生产经营对电能的浪费，促进社会节电。 电价结构应能真实反映实际电力成本、用户的用电特性。 在市场经济中，虽然 电价能够起到配置资源、促进技术进步等多种功能，但它也有自发性、盲目性的一 面。为了抑制这些副作用，就要求政府对电价进行适度调控.电价管理调控的目的 主要有两个:一是保证电价总水平的基本稳定，二是维护公平竞争。 电价的调控机制应做到科学、及时、 合理。 所谓科学就是符合市场经济的客观 规律，使电价充分发挥经济杠杆的作用和对稀缺资源的全理配置作用;所谓及时， 就是对电价调整要尽可能及时，当因外部因素变化而引起电力企业实际收益率变化 时， 要及时调整电价，使之达到规定的收益率; 所谓合理就是要使电价既能反映电 u 华北电力大学硕士学位论文 力商品的价值，又能反映电力市场供求的状况。 2 .3国内外电力市场简介 2 . 3 . 1国外电力市场简介 纵观世界电力市场的运营模式， 主要有美国加州电力市场、 英国电力市场、斯 堪的纳维亚电力市场、澳大利亚电力市场、 新西兰电力市场、阿根廷电力市场。 表 2 - 1 对以上的电力市场模式进行了比较。 表2 - 1 世界上六大主要电力市场模式的比较 英国 娜威、瑞 典 澳大利亚 新西兰阿根廷美国加州 维多利 亚电力 联营体 国家电 力市场 调度机制 n c c拥有 输点网络 并作为电 厂调度员 和电力市 场操作员 市场操作 员独立于 电网调度 员 电网调度员与电力 市场操作员合二为 市场操 作员独 立于电 网调度 员 电网调度员 与电力市场 操作员合二 为一 布场操作员 独立于电网 调度员 电 力 联 7 f 休 内 交 易 定价 方法 事前定价事前定价 事后定价实时 定价 事后定 价 事前定价事前定价 平衡 机制 价格上抬 费用分摊 平街市场 无 无 无平衡市场平衡市场 容盈 费 单独考虑 不单独考 虑 单独考虑 不单独 考虑 单独考虑不单独考虑 网络 阻寨 平均分摊 分 区 定 价 不 单 独 考 虑 不单独考虑 分区定 价 节点定价节点定价 华北电力大学硕士学位论文 不单独考 分时分区边际 网损 基于平均 网损的统 一定价 分时节 点定价 动态分 区边际 网损定 价 动态节 点定价 动态节点定 价 平均网损节 点定价 虑 网损 定价 需求方报 价作为负 发电来考 虑 根据需求 报价确定 系统负荷 曲线 孺求方报价作为负 发电来考虑 用需求 方报价 和发电 报价一 起计算 预测电 价 不存在需求 方报价 根据需求报 价确定系统 负荷曲线 电力联l l 体 外交易 允许签订 差价合 同，不允 许签订双 边物理合 同 允许双边 物理合同 的交易和 结算 不允许签订双边物 理合 同 允许双 边物理 合同的 交易和 结算 允许双边物 理合同的交 易，但必须 通过联营体 结算 允许双边物 理合同的交 易和结算 1 9 9 5 年， 美国加州决定进行电力市场改革， 以改变电力系统投资巨大、 效益低 下的不良 现状. 9 6 年通过法案， 成立i s o ( i n d e p e n d e n t s y s t e m o p e r a t o r ) 和p x ( p o w e r e x c h a n g e ) 两个相互独立的部门。 加州的电力市场属于批发模式的电力市场， 发电侧 与用户侧分别开放竞争，同时允许双边交易。p x 的主要职能是负责管理日前和一 小时前的电力交易，并且将发电计划提交给 i s o ; i s o负责整个电力系统的安全运 行， 并管理实时电力市场中的电力交易。 加州电力市场实质上是属于自由度比较大 的双边模式电力市场， 也是由日 前市场、 小时前市场和实时平衡市场组成。 市场参 与者于当天对次日的电力负荷进行投标， p x根据发用电双方的报价信息，按照购 电成本最小的原则，安排次日的发电计划;i s o进行阻塞校核，对p x提供的发电 华北电力大学硕士学位论文 计划进行修正， 防止阻塞发生， 并进行阻塞定价。 此外， i s o根据p x提供的日 前、 小时前发电计划和发电方实时报价、辅助服务报价，具体安排系统的实时运行。 英国的电网由英格兰及威尔士、苏格兰、北爱尔兰三个相对独立的部分组成， 9 0 年英国成立了英格兰及威尔士电力联营体， 标志着电力市场正式产生。 英国的电 力市场初期只开放发电侧市场，用户侧没有开放，是属于单一购买形式的电力联营 体模式。 市场的主要组成成员有:国家电力公司n p 、国家发电公司p g 、国家核电 公司n e 、独立发电商i p p 、电力联营体、国家电网公司n g c . 1 2 个地区供电公司 r e c ( r e g io n a l e l e c t ri c c o m p a n y ) 。电力联营体是电 力的 交易市 场， 采用统一出 清价 格购买电力。国家电网公司n g c不是电力联营体成员，但受联营体委托负责电力 市场的实际运行。 英国电力市场的电力交易完全通过联营体进行， 不允许发电方和 用户签订购用电合同， 只允许双方签订金融性、 规避风险的差价合约c f d ( c o n t r a c t s f o r d i f f e r e n c e s ) 。国家电网公司n g c则受联营体委托拥有电网调度、 市场运行、阻 塞管理等重要职能。 2 . 3 .2我国电力市场状况 随着我国社会主义经济体制改革的深入进行，电力工业同样要引入竞争机制， 进行市场化改革。本着 “ 厂网分开、竞价上网”的方针，自1 9 9 8年起，中国正式 走上了电力市场化改革的道路，并率先在黑龙江、吉林、辽宁、山东、 浙江、上海 6 个省网进行试点。 目前， 从中国电力市场的运行情况来看，中国的电力市场现阶段主要呈现出以 下特点: ( 1 ) 率先开放发电侧电力市场。 我国电力市场的改革首先实行厂网分开， 即将电 网和发电厂进行分离。然后由相互独立的发电公司在发电侧电力市场中竟价上网。 电网调度机构遵循公正、公开、公平原则安排发电计划，维护市场运行。 ( 2 ) 单一购买者模式。我国 现行电 力市场采用的 是由电网公司单一购买的形式， 不存在发电方和用电方的双边交易形式。 ( 3 ) 部分电量竞价上网。 我国 现行的电 力市场中， 采用部分电 量上网竞价的方式。 发电公司大部分的发电量由电网公司通过合同定购， 只有当年市场预计电力需求的 2 0 %左右作为竞争电量，由发电公司通过竞价获得。 ( 4 ) 交易类型具有多样性。电力市场的交易类型包括: 长期合同、 现货交易、实 时交易.其中长期合同交易是电网公司为了防止电价急剧升高、系统内供电紧张， 而采用的同发电公司签订一定数量的长期合同。 虽然现有的这几个电力市场在一定程度上促进了电力系统内部的竞争， 但我国 华北电力大学硕士学位论文 电力市场尚处于萌芽状态，与市场经济相适应的价格形成机制尚未建立， 还存在一 些具体问题，主要体现在以下几个方面: 1 .目前国内电力市场试点单位中，采用了限量竞价的模式。这一模式要求各 发电厂拿出1 0 %的合同电量参与竞价上网， 其余9 0 %的上网电量仍按物价局核定的 价格结算。 但由于原来的发电合同不是竞争产生的， 这种竞价模式对电厂的竞争压 力不大，有时甚至在 1 0 %的竞价市场中，出现低价抢发电量的恶性竞争， 违背了市 场规律。 2 . 无法对利用垄断地位控制电价的状况进行防范，对违反公平竞争的行为主 要只能通过事后的市场监控和处罚进行处理，缺乏事前防范的手段。 3 .电力交易主要集中在短期电力交易 ( 日前电力交易)和实时电力交易。远 期电力交易并不是竞价交易的主要组成部分.电力交易种类的单一化导致电价体制 不合理，没有完全发挥远期电力交易对稳定和平息电价，并规避发电商和电网公司 经营风险的作用。 4 . 缺少合适的市场条件的电力系统远期规划。现有电力市场中，短期电力交 易作为主要的电力交易方式。由于短期电力交易中电价的波动比较大， 增加了电价 和系统负荷的预测难度，不利于进行有效的电力系统规划。 2 .3 . 3山东省电力市场状况 改革开放以来，山东省实施 “ 东部开放、 西部开发”的战略，国民经济持续快 速稳定发展， 经济实力明显增强。 电力消费也呈现较快的增长速度， 尤其是进入“ 九 五”以 来，1 9 9 5 - 1 9 9 8三年发电 装机容量年均增长 1 1 . 8 ，山东省的电力供需形势 发生了很大变化，长期对全省经济发展的“ 瓶颈”制约基本消除，电力供需基本平 衡，电力消费基本代表了实际的电力需求。 2 0 0 2 年，山东省全社会用电量达 1 2 4 1 . 8 亿k wh ，装机容量达2 5 1 5 . 3 2 万k w, 分别比1 9 7 8 年增长 7 . 9 7 倍和8 . 6 倍。装机容量及全社会用电量均居全国第二位， 人均装机达到0 .2 7 7 k w，人均用电量达到1 3 6 7 k w h ，人均生活用电量达到 1 5 6 k wh o 第一、 二、三产业及居民生活用电比重为4 . 1 2 : 7 6 . 3 : 8 . 0 7 : 1 .5 2 。用电结构中一产用电 比重在 2 % 左右，二产用电比重在 6 5 %左右，三产用电比重在 1 7 %左右，居民生活 用电比重在 1 6 %左右。全省2 2 0 千伏以上变电容量达到 1 0 7 8 7 万千伏安， 输电线路 达到2 3 7 9 9 公里， 年均分别增长 1 4 . 3 %和1 0 . 1 %: 全省全社会用电量3 2 8 0 亿千瓦时， 售电量2 2 0 0 亿千瓦时;电力销售收入超过8 2 8 亿元， 实现利税超过4 5 亿元; 城市 和农村供电可靠率分别达到9 9 .9 9 % 和9 9 .9 %以上;线损率达到4 . 8 8 %，全员劳动生 产率超过 3 5 . 5万元/ 人 年。截至 2 0 0 5 年底，全省发电装机容量 3 7 4 2万千瓦，其 华北电力大学硕士学位论文 中电网统调机组2 5 1 8 万千瓦。 全省3 5 千伏及以 上各电压等级主变容量1 . 1 5 亿千伏 安，其中5 0 0 千伏 1 6 2 5 万千伏安， 2 2 0 千伏3 8 9 1 万千伏安; 线路长度5 . 1 万公里， 其中5 0 0 千伏2 8 3 3 公里，2 2 0 千伏 1 1 8 6 1 公里。全省全社会用电量为 1 9 1 1 . 6 亿千 瓦时，电网售电量为 1 3 6 4 .5 亿千瓦时。到2 0 1 0 年全社会用电将达到 2 0 0 0 亿 k w h 左右，人均用电量在 2 1 0 0 k w h左右。并且未来二十年山东省经济增长继续保持 9 % - 1 0 % 的增长速度，电力需求将持续保持较快的发展速度。 山东电力市场在1 9 9 9 年3 月开始建设， 于2 0 0 0 年 1 月正式投入运行。 山东省 电力市场采用发电侧竞争模式， 厂网分开、 竞价上网， 输电供电侧垄断经营，接近 9 0年代初的英国模式。其主要特点是:市场规模为省网的所有火电机组均参与竞 价; 市场交易类型为日 前市场交易;电价申报数据为单调上升的功率电价曲线， 报 价曲线有最高报价和最低报价限制; 竞争模式实行“ 单一购买者+双轨制电网电价” 的限量竞价模式。 山东省电力行业实现了政企分开，市场准入、规划、投资、价格等管制职能己 交由政府相关部门，电力企业成为自