（技术经济及管理专业论文）市场环境下电力产业中的交易问题及相关优化模型研究.pdf

华北电力大学博士学位论文摘要 中文摘要 打破垄断，建立竞争性的电力市场是我国电力体裁改革的目标。市场化的交易 机制将改变传统的电力工业运营模式，发电商、供电公司、电网公司和用户都将成 为独立的市场主体参与市场交易。电力体制改革的目的就是为了建立竞争性的电力 市场，通过各种交易方式，以电价为调节手段，实现电力资源的优化配置。本文针 对市场环境下电力产业中的交易问题及其优化模型进行研究，本文主要工作如下： 研究了不同电力产业运营模式下的电力产业价格链形态以及相应的价格形成机 制。我国电价形成机制由过去单一的政府定价逐渐发展成政府监管定价、市场竟价 和合同定价的多种定价机制。针对我国电力产业价格链和电力改革的现状，提出了 完善我国电力产业价格链，降低我国电价水平的一些措施和途径。 介绍了目前发电企业与电网企业的主要交易方式和结算方式，介绍了机组的发 电成本构成，并分析了影响发电成本的主要因素。针对单一买方的电力市场建立了 发电企业与电网企业交易的主从二级优化模型。提出了电力市场交易协调优化的框 架，并针对长期、中期、短期和超短期电力市场建立优化模型进行分市场协调优化。 对发电企业非递增报价进行了经济学分析，得出发电企业非递增报价是有其发 电成本理论基础的。据此本文设计了发电企业非递增报价的形式，建立了差别定价 方式下的电力交易优化模型研究发电企业非递增报价下的电力交易优化问题。由于 交易模型中存在离散和连续两类不同性质的变量，其目标函数为非连续、不可微的 函数，本文提出了种启发式优化算法，算法计算简单方便。收敛速度快。 论述了市场环境下水电参与竞价需要考虑的问题。针对水电参与竟价下电网企 业购电的交易优化问题，建立了电网企业购电优化的离散混合规划模型。优化原则 是在水火电满足负荷功率的条件下追求购买火电的费用最小，水电机组不参与竞价 且水电的购买费用在模型体现为零，这样就保证了水电优先上网发电。为了解决多 时段、多类变量的非线性离散混合规划问题，对负荷和机组根据负荷类型进行分类 以简化模型，并提出了分鳃协调的求解方法。从丽简化了模型的复杂性，避免在求 解过程中的出现“维数灾”的问题，提高了算法的有效性。 针对电网企业如何购买备用容量才能使自身利益最大化问题，利用会计成本法 对发电机组的备用报价进行分析，建立发电侧备用容量的优化模型：同时根据用户 上报的可中断负荷和可中断电价进行排序，建立以用户可中断负荷为备用容量的离 散优化模型，最终构建了双侧开放的备用市场联合优化模型。由于电网企业对可中 断负荷用户承担备用的处理方式只能是停止供电。因此电网企业最优赐用备月容量 优化模型中含有离散变量，为此根据最速下降原理提出了一种启发式算法，使模型 更加实用，符合实际情况。研究表明与单独利用发电侧备用或用户侧备用相比，联 合优化备用优于单独发电侧备用和单独的用户可中颧负荷备怒。 结合世界各国放开用户选择权的经验，研究了我国目前发电企业向大用户直接 供电急需解决的问题，并提出了目前发电企业向大用户直接供电交易的适当模式， 即经公共电网进行直供电交易。针对大用户壹供电价格设计涵题，建立了蒲户用窀 量与电价之间的分段线性函数关系，同时将发电企业的发电成本分成容量成本与备 用成本，分别在用户功率段上分摊。保证了发电成本的成功回收。建立了双目标优 化的电价设计模型兼颐双方的刹益，实现发电企业与鹧户效益的最大化。 关键词：电力产业。市场交易，优化模型，优化算法 华北电力大学博士学位论文摘要 _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - - - _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ - _ 一_ 。_ 。_ 。- 。_ - 。一 a b s t r a c t e l e c t r i c i t yi n d u s t r yr e f o r ma i m st ob r e a km o n o p o l ya n db u i l dc o m p e t i t i v ee l e c t r i c i t y m a r k e t m a r k e t l i z e dt r a n s a c t i o nm e c h a n i s mm a k e sg e n e r a t o r s ，p o w e r s u p p l y i n g c o m p a n i e s ，p o w e rg r i dc o m p a n i e sa n dc u s t o m e r si n d e p e n d e n tp a r t i c i p a n t st ot a k ep a r ti n t r a n s a c t i o n i ne l e c t r i c i t ym a r k e t m a n yk i n d so ft r a d em o d ea r eu s e dt oo p t i m i z et h e e l e c t r i c i t yr e s o u r c eb a s e do nt h ep r i c es i g n a l e l e c t r i c i t yt r a n s a c t i o no p t i m i z a t i o ni s r e s e a r c h e di nt h i sd i s s e r t a t i o na sf o l l o w s ： f i r s t l yt h ef o r r n a t i o no fp r i c ec h a i na n dp r i c i n gm e c h a n i s mi nd i f f e r e n te l e c t r i c i t y i n d u s t r y m o d e sa r ed e m o n s t r a t e d t h e e l e c t r i c i t yp r i c i n g m e c h a n i s mh a sb e e n t r a n s f o r m e df r o m s i n g l eg o v e r n m e n tp r i c i n g m e c h a n i s mi n t o m u l t i p l i e dp r i c i n g m e c h a n i s mi n c l u d i n gg o v e r n m e n tr e g u l a t i o n ，m a r k e tc o m p e t i t i o na n dc o n t r a c tp r i c i n g m e c h a n i s m s a i m i n gt h eu n r e a s o n a b l ee l e c t r i c i t yp r i c ec h a i n ，s o m es o l u t i o n s a r e p r e s e n t e dt op e r f e c te l e c t r i c i t yp r i c i n gm e c h a n i s ma n de f f e c t i v e l yr e d u c et h el e v e lo f e l e c t r i c i t yp r i c ei nc h i n a i nc h a p t e rt h r e e ，m a i ne l e c t r i c i t yt r a n s a c t i o nm o d e sa n ds e t t l e m e n tm e c h a n i s ma r e i n t r o d u c e d t h eg e n e r a t i o nc o s ts t r u c t u r eo nt h e r m a lu n i ta n dt h ef a c t o r sa f f e c t i n g g e n e r a t i o nc o s ta r ea n a l y z e d p r i n c i p a l s u b o r d i n a t et w o1 e v e lo p t i m i z a t i o nm o d e li s p r e s e n t e db a s e do ns i n g l e b u y e rm a r k e t t oc o o r d i n a t ed i f f e r e n te l e c t r i c i t yt r a n s a c t i o n ，a c 0 0 r d i n a t i n go p t i m i z a t i o nf r a m e w o r ki sg i v e n s o m em o d e l sa r ef o r m u l a t e dt oo p t i m i z e t h et r a n s a c t i o ni nl o n g t e r m ，m e d i u m t e r m ，s h o r t t e r ma n ds u p e rs h o r t - t e r me l e c t r i c i t y m a r k e t f r o mt h ee c o n o m i c sa n a l y s i s t h ef o u n d a t i o no fn o n i n c r e m e n t a lb i d d i n gi sd i s c u s s e d b a s e do na b o v e i nc h a p t e rf o u rt h ef o n t lo fn o n i n c r e m e n t a lb i d d i n gi sd e s i g n e d t o s t u d yt h et r a n s a c t i o no p t i m i z a t i o n m a t h e m a t i c sm o d e li sb u i l ti np a bm o d e i n v o l v i n g d i s c r e t ea n dc o n t i n u o u sv a r i a b l e s t h eg o a lf u n c t i o no ft h em o d e li sad i s c o n t i n u o u sa n d d i f f e r e n t i a lf u n c t i o n ah e u r i s t i ca l g o r i t h mi sp r e s e n t e dt os o l v et h em o d e l t h i sa l g o r i t h m h a sa d v a n t a g e so fe a s i l yc a l c u l a t i o na n df a s tc o n s t r i n g e n c ys p e e d t h ep r i n c i p a la n dp r o b l e m so fh y d r o p o w e rm a r k e tt r a n s a c t i o na r ed i s c u s s e di n c h a p t e rf i v e t os o l v et h ee l e c t r i c i t yt r a n s a c t i o no p t i m i z a t i o nc o m b i n e dw i t hh y d r o p o w e r u n i t ad i s c r e t e m i x e dm o d e lo fe l e c t r i c i t yt r a n s a c t i o ni sd e s c r i b e d t h eo p t i m i z i n g p r i n c i p a li st om i n i m i z et h et o t a lc o s to fp u r c h a s i n gt h et h e r m a l - p o w e ri np r e c o n d i t i o no f h y d r o p o w e ra n dt h e r m a l p o w e rm e e t i n gt h el o a dd e m a n d ，a n d t h eh y d r o p o w e ru n i tn e e d n o tb i da n dt h ec o s to fh y d r o p o w e ri nt h em o d e li sz e r o ，s ot h eh y d r o p o w e rc a nb eu t i l i z e d w i t hp r i o r i t y t os o l v et h en o n 1 i n e a rd i s c r e t e m i x e dp r o g r a m m i n gp r o b l e m ，l o a da n du n i t a r ec l a s s i f i e db a s e do nl o a dt y p e s ad e c o m p o s i n g - c o o r d i n a t i n ga l g o r i t h mi sp r e s e n t e dt o s i m p l i f yt h em o d e l ，a v o i d i n gt h ec u r s eo fd i m e n s i o n a l i t y ，i n c r e a s i n gt h ec a l c u l a t i o n e f f i c i e n c y a i m i n gt oh o wt h ep o w e rg r i dc o m p a n yp u r c h a s et h er e s e r v ec a p a c i t yt om a x i m i z e i t sb e n e f i t ，c h a p t e rs i xa n a l y z e st h er e s e r v eb i d d i n go fg e n e r a t i o nu n i tw i t ha c c o u n t a n t c o s tt h e o r y , t h er e s e r v ec a p a c i t yo p t i m i z a t i o nm o d e li ng e n e r a t i o ns i d ei sd e m o n s t r a t e d a n da c c o r d i n gt ot h ei n t e r r u p t i b l el o a da n di n t e r r u p t i b l ep r i c es u b m i t t e db yc u s t o m e r s ， t h er e s e r v ec a p a c i t yd i s c r e t eo p t i m i z a t i o nm o d e lt a k i n gt h ei n t e r r u p t i b l el o a da sr e s e r v e c a p a c i t yi sb u i l t b a s e do nt h ea b o v em o d e l s ，r e s e r v em a r k e tj o i n to p t i m i z a t i o nm o d e l 华北电力大学博士学位论文摘要 c o n s i d e r i n gg e n e r a t i o nr e s e r v ea n di n t e r r u p t i b l el o a di sp r e s e n t e d t ou s et h ei n t e r r u p t i b l e l o a d ，p o w e rc o m p a n yc a no n l ys t o pt h ep o w e rs u p p l y ，s ot h eo p t i m i z a t i o nm o d e li n c l u d e s d i s c r e t ev a r i a b l e ah e u r i s t i ca l g o r i t h mb a s e do nt h es t e e p e s td e s c e n tm e t h o di su s e dt o s o l v et h ea b o v eo p t i m i z a t i o nm o d e l c o m p a r e dw i t ht h er e s e r v et r a n s a c t i o nm o d eo n l y h a v i n gg e n e r a t i o n r e s e r v eo ri n t e r r u p t i b l el o a d ，t h ej o i n tr e s e r v et r a n s a c t i o ni s m o r e b e n e f i c i a lf o rt h ep o w e r g r i dc o m p a n y c o m b i n e dw i t ht h ee x p e r i e n c eo fe l e c t r i c i t yi n d u s t r yr e f o r mo v e rt h ew o r l d ，c h a p t e r s e v e na n a l y z e st h ep r o b l e m si nl a r g e ru s e r sd i r e c t l yt r a d i n gw i t hp o w e r p l a n t ，a n db r i n g s f o r w a r dt h ea p p r o p r i a t et r a n s a c t i o nm o d e - - d i r e c tt r a d et h r o u g hp u b l i cp o w e rg r i d f o rt h e d e s i g n i n gp o w e rp r i c e ，i tf o r m u l a t et h es t e p w i s el i n e a r f u n c t i o nb e t w e e ne l e c t r i c i t y c o n s u m p t i o na n dp o w e rp r i c e ，a n ds h a r et h ec a p a c i t yc o s ta n dr e s e r v ec o s to fu n i to nt h e p o w e rb l o c ko fl a r g e u s e rt or e c o v e rt h eg e n e r a t i o nc o s t ad o u b l e g o a lo p t i m i z a t i o n m o d e lo fd e s i g n i n gp o w e r p r i c ei sd i s c u s s e dt oc o n s i d e rt h eb e n e f i t so fp o w e rp l a n ta n d l a r g e u s e rt o g e t h e r k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t yi n d u s t r y ；m a r k e tt r a n s a c t i o n ；o p t i m i z a t i o nm o d e l s ；o p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文市场环境下电力产业中的交 易问题及相关优化模型研究，是本人在华北电力大学攻读博士学位期间，在 导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引 用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。 。签名：塑日期：业二 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_ 熊作者签名：型：兰蛩 日 期：毕此 导师签名：越 日期：兰! 里工! 至! 华北电力大学博士学位论文 第一章引言 电力市场化改革的自的是为了打破传统的电力工业一体化运营模式，建立竞 争性的电力市场，提高运营效率。电力体制改革的实质就是以竞争性的电力市场 交易机制替代传统的发电经济调度。在市场环境下电力交易存在于各种交易主体 之间，而且交易类型也更为丰富，电力交易优化需要考虑的影响因素也更为复杂， 传统的经济调度理论和优化模型已不能适应市场环境下的电力交易的需要。本文 针对市场环境下电力产业的交易问题展开深入研究，通过建立相应的优化模型和 求解方法解决电力交易的优化问题。 1 1 研究背景 长期以来电力工业的运营模式一直是垂直一体化的电力公司进行垄断经营， 电力公司一般采取发电、输电、配电和售电一体化的垄断组织结构进行经营，垄 断一个地区内所有电力业务。不可否认，电力公司的一体化经营模式充分体现了 电力系统的规模经济性，通过一体化经营电力公司可以随着电网规模的扩张提供 成本相对低廉和可靠的电力供应，促进电力工业的发展。然而，随着社会经济的 发展和技术水平的提高，这种经营模式逐渐产生了负面效应，导致电力公司缺乏 活力，运营效率低下，技术创新能力不足，服务意识薄弱，越来越不适应时代的 需要和民众要求提高电力系统运营效率的呼声。为了解决这些问题，二十世纪八 十年代末期，世界各国纷纷开始解除电力管制进行纵向或横向的拆分，目的就是 为了建立竞争性的电力市场。 随着英国电力市场改革的不断发展和完善，世界各国都意识到进行电力体制 改革建立电力市场不仅可以提高电力工业的运营效率，还可以产生巨大的经济和 社会效益。电力市场的出现是社会经济发展的必然，也是现代科学技术不断进步 的产物。目前，世界各国都进行了不同程度的电力产业重组。由于电力工业发展 情况和政治经济环境不同，这些国家的电力市场模式不尽相同，但总的改革思路 都是为了引入竞争机制，提高效率。从垄断运营到零售市场放开，电力产业运营 模式根据市场竞争程度可以划分为以下模式：一体化垂直垄断经营模式 ( i n t e g r a t e dm o n o p o l ym o d e ) ，如香港地区中华电力和香港电灯两家电力公司分别 垄断九龙和香港岛的电力经营业务；发电侧电力市场( g e n e r a t i o nb i d d i n g e l e c t r i c i t ym a r k e t ) ，我国的竞价上网改革即属于这种市场模式；批发竞争电力市 场( w h o l e s a l ec o m p e t i t i o ne l e c t r i c i t ym a r k e t ) ，典型代表有美国的p j m 电力市场， 发电商和供电商参与电力市场交易；零售竞争电力市场( r e t a i lc o m p e t i t i o n 第一章引言 e l e c t r i c i t ym a r k e t ) ，澳大利亚电力市场中所有具有资格的主体都可以参与电力交 易。世界各国电力市场化改革思路尽管不同，但通过市场交易机制决定电价都是 电力市场的运营基础。 到目前为止，已有数十个国家和地区进行了电力产业的市场化重组，下面选 择其中有代表性的国家，对其电力产业重组进行概述。分析和研究国外电力产业 重组的经验和教训，可以对我国电力体制改革的发展起到一定的参考和借鉴作用。 ( 1 ) 世界各国电力市场改革 1 ) 英国f 1 ，2 ，3 ，4 】 根据1 9 8 9 年颁布的电力法案，英国于1 9 9 0 年对电力工业进行了重组。原中 央发电局分成了三个发电公司和一个输电公司，即国家电网公司( n a t i o n a lg r i d c o m p a n y ，n g c ) 和国家电力公司( n a t i o n a lp o w e r ) 、国家发电公司( p o w e r g e n ) 和国家核电公司( n u c l e a re l e c t r i c ) 。n g c 包括1 2 个地区配电公司( r e g i o n a l e l e c t r i cc o m p a n y ，r e c ) 和一个高压输电公司；n g c 负责全国高压输电网络的运 行，同时还负责电力市场的运营。电力市场交易是通过p o w e rp o o l 进行的，各发 电公司必须通过p o w e rp o o l 出售电力，各供电公司必须进入p o w e rp o o l 购买电力， 并销售给终端电力用户。n g c 作p o w e rp o o l 的运营机构，预测每日的负荷需求， 每天分4 8 时段进行竞价。发电商每半小时提交一次报价，n g c 用最后接受的发 电商报价来决定市场出清电价。p o w e rp o o l 模式使得电力市场在高效的同时保持 供电的安全性，半小时的价格体系为发电商和供电商之间的交易奠定了基础使得 发电市场的进入更加容易，并且英国在供电侧逐步引入竞争体制。1 9 9 4 年4 月， 英国进一步放开用户的购电选择权，可以自由选择供电商的用户标准从容量大于 1 m w 减少到大于1 0 0 k w 。1 9 9 8 年，供电商向服务区用户垄断供电的权力被完全 取消，英国2 千万的用户可以自由选择供电商。经过8 年的改革实践，英国的电 力市场取得了巨大的成功，居民用户电价下降了2 8 ，中型工业用户电价下降约 3 1 1 s 】。英国的电力市场为世界其他各国提供了许多宝贵的经验，但是在运行中 也暴露了一些问题。 虽然许多新的参与者逐步进入p o w e rp o o l 交易，但是主要的市场主体对电价 的影响仍然非常明显。主要是大发电商的市场力可以操纵市场出清电价，妨碍市 场交易的公平性。为此，英国于1 9 9 8 年1 0 月又提出了新电力交易安排方案( n e w e n e r g yt r a d i n ga r r a n g e m e n t ，n e t a ) 。2 0 0 1 年3 月2 7 目，n e t a 正式实施。 n e t a 的基本原则是任何希望电力交易都应当能够通过自由谈判的合同来完成。 大宗电力交易可以通过许多双边和多边合同来进行，或者通过有组织的市场来进 行。n e t a 本身的主要作用不是在电力交易或双边合同中规定如何买卖电能，而 是为进行电能买卖、生产和消费各方之间的不平衡结算提供一种机制。n e t a 系 华北电力大学博士学位论文 统的目的在于估量过剩或不足( 或不平衡) 的电量并确定这部分电量的结算价格。 计算和处理这些不平衡电量的过程称作“不平衡结算挣。除了不平衡结算，新的 交易协定的核心部分也提供了实时调整发电和负荷的机制。 在完成了英格兰和威尔士地区的第二次电力工业改革，即建立了n e t a 机 制后，英国政府( 以贸工部d t i 为代表) 及独立监管机构( o f g e m ) 把改建苏格兰 电力市场提上了日程，即在苏格兰、英格兰及威尔士三大地区( 统称g r e a tb r i t a i n ) 推广已有的英格兰和威尔士电力市场模式。以改善g r e a tb r i t a i n 范围内各类电力 市场( 如短、中、长期电力交易和期货交易) 的协调，打破苏格兰发电领域内的垄 断，并且让g r e a tb r i t a i n 三大地区所有市场主体在同等条件下进入统一的市场。 新电力市场机制即是“英国电力贸易和传输机制”( b e t t a ) ，它的主要内容是在 g r e a tb r i t a i n 地区建立以英格兰和威尔士电力市场模式为基础的统一电力交易、 平衡和结算系统，建立一个独立于发电和供电的统一系统操作机构( g bs y s t e m o p e r a t o r ) 。 2 ) 美国【6 7 ，8 ，9 】 1 9 7 8 年，美国国会通过了公用事业监管政策法案( p u b l i cu t i l i t yr e g u l a t o r y p o l i c ya c t ，p u r p a ) 。该法案为开放电力批发市场以实现放松管制和竞争奠定了 基础。1 9 9 2 年国会通过了能源政策法案( e n e r g yp o l i c ya c to f1 9 9 2 ，e p a c t ) 进一 步推动电力市场竞争。联邦能源管制委员会( f e r c ) 根据该法案在1 9 9 6 年颁布 了8 8 8 和8 8 9 号令，其目的是“消除对批发交易竞争的障碍，为国内的电力消费 者带来更加高效和低廉的电力”。联邦能源管制委员会的法令要求对所有的电力 生产商开放公用事业的输电线路并使他们能平等地使用它们，这样将有助于电力 工业的重组，并使用户能直接地获得零售电力。美国电力产业由此从高度管制、 地方垄断经营、为用户提供全部电力服务的模式逐步转变为多家竞争性公司提供 电力供应，公用事业部门继续提供输配电服务的模式。许多州政府( 负责监管辖 区内的配电服务和零售价格) 都通过了专门的立法和管制以重组电力工业。到目 前为止，美国的电力市场改革是在各州分别进行的，大多数州都采用了一定的改 革措施，加州、p j m 、新英格兰、纽约州、德州等电力市场已正式投入运行。 加州在1 9 9 6 年9 月2 3 日，电力公用事业重构法案成为正式的法律。它要求 在发电侧展开竞争。加州的电力批发市场和用户选择计划曾经较好地运行了一年 半。但在2 0 0 0 年夏季，南加州电价达到了历史最高水平，电力容量的短缺使北加 州出现了暂时的电力供应中断，导致加州电力危机。j n , ) 、h 电力危机主要表现为： ( 1 ) 电力批发价格的急剧增长，( 2 ) 在高峰时段电力供应的间续性中断，( 3 ) 加州三 大电力公司( 太平洋煤气电力公司、南加州爱迪生公司、圣地亚哥煤气电力公司) 财政状况恶化。加州电力危机部分是由于批发电力市场规则设计缺陷欠缺，引起 第一章引言 了电力批发价格的增加。太平洋煤气电力公司、南加州电力公司和圣地亚哥煤气 电力公司被要求通过加州电力交易所购买他们所需的所有电量。它们无法进入通 过长期合同购买电量的市场。当由于电力短缺或发电成本增加引起现货市场的批 发价格升高时，电力公司只能采购这些高价格的电力之外，没有其他的选择。天 然气价格的上升以及为满足加州电厂排放要求而引起的高成本也促成了电力批发 价格的升高，三大电力公司被迫以较高的批发价格购入电力，但是由于零售电价 被冻结，它们难以收回成本，导致被迫提出破产。 加州电力危机的发生同时，美国联邦能源管制委员会建议美国电力工业进一 步改革，其中最重要的是f e r c 发布了有关r t o ( 区域输电组织) 的2 0 0 0 号令。 r t o 属于独立的区域性组织，负责管理美国的输电系统。创建r t o 的主要目的 是保障电网使用的公正性，避免输电服务歧视，而且r t o 还有其它优点：( 1 ) 提 高输电网管理效率( 通过改善定价、阻塞管理、更准确地估计可用输电容量、改 善并行通路潮流管理、更有效的规划及加强管制机构之间的协调) ；( 2 ) 提高电网 可靠性；( 3 ) 改善电力市场性能。这将可能是美国电力产业重组的方向。 由于加州电力危机的影响，美国其他州放慢了电力改革的步伐，也有几个州 又开始恢复电力管制。截止2 0 0 2 年3 月，仅有1 6 个州和哥伦比亚行政区继续进 行零售业务，而1 9 9 9 年1 2 月有2 4 个州。另外，许多州减慢或停止了电力改革计 划。 3 ) 澳大利亚【1 0 , 1 1 , 1 2 】 1 9 9 1 年，澳大利亚开始了电力市场改革，成立了国家电网管理委员会和国家 电力市场法规行政局( n e c a ) ( n a t i o n a le l e c t r i c i t yc o d ea d m i n i s t r a t o rl i m i t e d ) ， 并由澳大利亚竞争和消费者委员会( a c c c ) ( a u s t r a l i ac o m p e t i t i o na n dc o n s u m e r c o m i s s i o n ) 实行政府的宏观指导和监督。1 9 9 3 - - - 1 9 9 4 年进行全国电力市场规划与 设计。1 9 9 4 年维多利亚州率先进行电力市场化改革，并取得试点成功，然后其他 各州开始推进。1 9 9 6 年建立新南威尔士州电力市场，1 9 9 7 年实现新南威尔士州与 维多利亚州的电力交换并按市场方式运作，1 9 9 8 年建立昆士兰州电力市场，同年 1 1 月1 3 日澳大利亚国家电力市场开始运作，东部4 州和首都地区率先加入，由 于海峡阻隔、地广人稀等原因，塔斯马尼亚州、西澳大利亚州及北领地区目前尚 未加入。按国家电力市场规划，塔斯马尼亚州、西澳大利亚州及北领地区最终将 加入国家电力市场，从而形成真j 下意义上的全国电力市场。目前，澳大利亚国家 电力市场通过互联电网向4 州和1 区的7 7 0 万用户提供电力供应。 国家电力市场管理公司( n e m m c o ) ( n a t i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e tm a n a g e m e n t c o m p a n y ) 负责全国互联电网的调度和电力市场交易管理。n e c a 负责国家电力市 场规则的管理和全国电力市场的监管，包括：规则修改的审批、规则的实施和违 华北电力大学博士学位论文 规的处罚。国家电力市场以发电商、网络服务商、购电商、消费者( 含零售商和 终端用户) 、特殊成员为主体，通过电网这个市场载体进行运营。国家电力市场 又分为电力批发市场和电力零售市场，实行现货交易和金融合约交易( 差价合约) 。 发电商通过市场竞争把电力卖给电力批发市场，市场把电力批发给零售商。终端 用户也可以通过合约形式从电力市场的发电商直接购电，而不通过零售商，称为 购电商。在零售市场上，零售商把批发到的电力卖给大小不等的终端用户。市场 规则规定，超过3 0 m w 的发电厂必须加入批发市场。 4 ) 北欧【1 3 , 1 4 j 北欧电力市场是一个跨国电力市场。北欧电力市场内各国能源结构差异很大， 互补性强。其中，挪威基本为纯水电系统，瑞典水电和核电约各占一半，丹麦基 本为纯火电系统，芬兰则主要已火电和核电为主，水电所占比例约为2 0 。 1 9 9 1 年1 月1 日挪威开始实施旨在进行电力工业重组的能源法，这是北欧电 力市场发展的开始。国家电力公司在1 9 9 2 年被分割为全国性的电网公司( s t a t n e t t ) 和一个发电公司( s t a t k r a f t ) 。s t a t n e t t 对电网和跨国联络线的监视与并负责运行。 瑞典市场化改革的第一步开始于1 9 9 1 年，输电与发电业务分开。电网公司 ( s v e n s k ak r a f l n a t ) 从1 9 9 2 年起开始运作，它的任务是管理瑞典的主要输电网。 输电网将逐步对新加入者开放。1 9 9 3 年北欧电力联营建立了一个远期电力市场， 该市场使用拍卖电力交易。芬兰建立市场竞争的立法开始于1 9 9 5 年6 月1 日。芬 兰有两个市场运营者：n o r d p o o l 和e 1 e x ，它们在电力现货市场和期货市场密切 配合运作。丹麦新于1 9 9 6 年开始逐步放开市场的方式，最初仅有年用电量或者发 电量超过1 g w h 在非管制的市场中运作。非管制部分占到了丹麦电力市场的3 5 左右。到2 0 0 3 年1 月，丹麦的电力市场将同其他北欧国家一样，展开完全的竞争。 北欧电力市场对买者和卖者是完全开放的，电力市场不是发电厂电力的唯一 购买者，发电厂、供电商、贸易商和用户可以通过市场进行竞价交易，也可以不 通过市场、相互之间直接进行双边交易。 ( 2 )我国电力体制改革 长期以来我国电力工业采取的是“国家投资、独家办电”的政策，属于一体 化垄断经营模式。在电力供应严重不足的情况下，垄断经营模式有效地保证了“利 用有限的社会资源发展电力工业 的目标，产生了很好的效果。但是这种经营管 理模式也带来了一些弊端，导致电价结构不合理、电力企业缺乏足够的发展基金、 电力建设资金长期不足、电力供应长期短缺的局面，在很大程度上制约了国民经 济的发展。随着改革开放的深入发展，电力供求矛盾越来越尖锐。为了促进我国 电力工业的发展，尽快扭转长期缺电局面，国务院于1 9 7 8 年确立了“政企分开， 省为实体，联合电网，集资办电 和“因省、因网制宜”的发展方针，由此打破 第一章引言 了独家办电的局面，充分调动了各方面集资办电的积极性。一大批地方电厂、b o t 等各种形式的合资电厂发展起来，逐步形成了投资主体多元化的格局。但是，随 着投资主体和权益的多元化，电价管理体系越来越混乱，没有统一的定价原则和 标准，形成“一厂一价”、“一机一价”，国家对不同投资主体实行不同的电价政策， 政府行为造成了市场与发电企业行为的扭曲。 从1 9 9 8 年开始，我国开始“厂网分开、竞价上网 的电力体制改革，并确 定山东、上海、浙江及东北的辽宁、吉林、黑龙江作为首批“厂网分开”的电力 市场试点，取得了较理想的经济效益和社会效益。2 0 0 2 年底，我国电力行业进行 了资产重组，实现“厂网分开 ，将国家电力公司按照发电和电网两类业务进行拆 分，成立五家发电公司和两大电网公司，启动了新一轮的电力体制改革。我国电 力体制改革的总体目标是，打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电 价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企 分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。2 0 0 4 年1 月1 5 日，根 据国家电监会安排，东北区域电力市场模拟运行正式启动，实行区域电网内统一 交易平台，统一市场规则，统一电网调度，电力市场改革迈出了实质性的一步。 随后我国加快了区域电力市场的建设，东北和华东电力市场开展试运行，启动南 方电力市场，推动华东电力市场建设，对华北和西北电力市场进行研究。东北区 域电力市场建设分为初期、中期和远期三个阶段性目标：初期目标以“厂网分开， 竞价上网”为标志，初步确定采用的是两部制电价机制；中期目标是输配电分开， 开展发电公司与独立配电公司和大用户之间的双边交易市场；远期目标是在用户 侧引入竞争机制，实现所有市场主体参与的全面竞争。 从世界各国的电力产业重组过程可以看出，电力市场改革大致都经历了不断 发展、逐步完善的过程。由于电力工业的技术和组织管理特点，电力市场改革一 般都是首先开放发电侧电力市场，然后逐步放开用户的用电选择权，最终实现电 力市场的完全竞争。由于国情不同，电力市场的具体实施方案各具特点，实旌效 果也各异。因此我国在电力市场改革的进程中没有固定的套路和模式可供遵循， 只有在不断吸收和借鉴世界各国电力市场改革的经验和教训，密切结合国情和特 点，才能设计出符合我国电力市场发展所需要的交易模式和交易类型，提高我国 电力工业的运营效率。 1 2 研究目的和意义 电力工业是关系到国计民生的重要基础性产业。国民经济各行业的发展和人 民生活水平的提高都离不开电力工业安全、可靠的运行。电力工业市场化是我国 电力体制改革的发展方向。电力市场是以竞争性的市场为平台，通过市场交易主 华北电力大学博士学位论文 体之间进行的各种电力交易，优化配置电力资源。与传统的一体化电力运营体制 相比，电力市场环境下的发电商、电网公司和供电公司成为了独立的市场主体， 以实现自身利益最大化为目标参与电力市场运营，进行各种类型的电力交易。过 去，电力交易只发生在电力公司和电力用户之间，丽在电力市场中发电商和用户、 发电商和供电商、供电商和用户之间都能够进行各种类型的电力交易。电力交易 不仅可以通过集中的电力市场( 如p o w e rp 0 0 1 ) 进行，也可以在两个交易主体之 间通过双边交易直接进行。由于电力的不可存储以及实时平衡性，电力市场是世 界上价格波动最为剧烈的商品市场，交易主体面临的风险巨大。加州电力危机的 爆发就是由于电力公司无法承受过高的电价宣告破产而导致的【l5 1 。为了规避电力 市场风险，电力期货、发电权和输电权等金融衍生工具也出现在电力市场中，成 为新的电力交易品种。 电力工业市场化是电力系统运行观念上的转变。在电力市场环境下，电力系 统运行的