（技术经济及管理专业论文）大用户从发电商购电价格谈判的动态博弈模型.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 随着我国电力体制改革的发展，电力大用户从发电商直接购电将成为电力市场发展 的必经阶段。 本文利用贝叶斯学习和博弈理论研究双边交易环境下大用户从发电商购电价格谈 判的动态博弈问题。总结了国内外电力市场的发展模式和大用户直购电发展经验并介绍 贝叶斯公式在不完全信息博弈中的应用。设计了单一大用户与单一发电商的交易机制， 并将贝叶斯学习模型引入其中；在单一大用户与多个发电商的交易中，构建对多个发 电商优先谈判顺序进行排序的综合评价模型；根据多个大用户与多个发电商交易的 特点，构建多个大用户与多个发电商交易混合战略博弈模型，并分别给出算例。论 文研究旨在为电力大用户直购电的报价博弈提供参考。 关键词：报价，贝叶斯学习，动态博弈 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i c c o e i sb u ye l e c t r i cp o w e rd i r e c t l yw i l l p o w e rm a r k e t p o w e rs y s t e mr e f o r mi no u tc o u n t r y , t h ep o w e r b ean e c e s s a r yd e v e l o p i n gs t a g eo ft h ee l e c t r i c t h i sp a p e rm a k e su s eo fb a y e sl e a r n i n ga n dt h eg a m et h e o r y , a n dt h e nd i s c u s s e s t h ei s s u eo f p o w e rc o n s u m e r sb u y i n gp o w e rf r o mg e n e r a t o r si nt h ec o n d i t i o no f b i l a t e r a lt r a d e f i r s t l y , t h ep a p e rs u m m a r i z e st h ed e v e l o p i n gm o d eo ft h ep o w e rm a r k e ta th o m ea n da b r o a d a n dt h ed e v e l o p i n ge x p e r i e n c eo fl a r g ec o n s u m e r sb u y i n gp o w e rd i r e c t l y , t h e ni n t r o d u c e st h e a p p l i c a t i o no fb a y e s f o r m u l ai ng a m e so f i n c o m p l e t ei n f o r m a t i o n a f t e rt h a t ，i nt h eh a r d c o r e ， t h i sp a p e rd e v i s e sat r a d em e c h a n i s mo fs i n g l el a r g ec o n s u m e ra n ds i n g l eg e n e r a t o r , a n dt h e n l e a d si nt h eb a y e sl e a r n i n gm o d e l i nt h et r a d eo fs i n g l el a r g ec o n s u m e ra n dm u l t i p l e g e n e r a t o r s ，i tb u i l d sac o m p e t i t i v ee v a l u a t i o nm o d e lo fo r d e r i n gt h en e g o t i a t i o nt om u l t i p l e g e n e r a t o r s o nt h eb a s i so ft h et r a d e f e a t u r eo fm u l t i p l el a r g ec o n s u m e r sa n dm u l t i p l e g e n e r a t o r s ，i tb u i l d sac o m p o u n d e ds t r a t e g yn e g o t i a t i o nm o d e lo fat r a d eb e t w e e nm u l t i p l e c o n s u m e r sa n dm u l t i p l eg e n e r a t o r s ，a n dp r o v i d e sac a l c u l a t i o ne x a m p l e t h er e s e a r c h i n g p u r p o s eo ft h i sp a p e ri so f f e r i n gar e f e r e n c et ot h eq u o t a t i o ng a m eo fl a r g ec o n s u m e r sb u y p o w e rd i r e c t l y b a ih u i ( t e c h n o e c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f t a nz h o n g f u k e yw o r d s ：q u o t ep r i c e ，b a y e s i a nl e a r n i n g ，d y n a m i cg a m e 华北电力大学硕士学位论文 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1 研究背景和意义1 1 2国内外研究动态2 1 3研究内容及结构3 1 4 研究方法及特色4 第二章电力市场及大用户直购电概述5 2 1电力市场概述5 2 1 1 电力市场构成要素5 2 1 2 电力市场分类5 2 1 3 电力市场运营模式7 2 2大用户直购电概述9 2 2 1 大用户直购电概念及界定9 2 2 2 大用户直购电交易模式l o 2 2 3 电力市场四种运营模式与大用户直购电11 2 3 国内外大用户直购电情况1 2 2 3 1 国外大用户直购电情况1 2 2 3 2 国内大用户直购电情况1 4 2 4 小结1 5 第三章博弈论与贝叶斯学习理论16 3 1 博弈论简介1 6 3 1 1 博弈论的基本要素1 6 3 1 2 博弈的类型1 7 3 2贝叶斯学习理论1 8 3 2 1 贝叶斯学习模型1 8 3 2 2 贝叶斯学习模型在不完全信息静态博弈中的应用1 8 3 2 3 贝叶斯学习模型在不完全信息动态博弈中的应用1 9 3 3 小结1 9 第四章单一大用户从单一发电商购电的价格博弈2 0 华北电力大学硕士学位论文 4 1大用户与发电商的序贯谈判2 0 4 2大用户与发电商双边贝叶斯动态博弈学习模型2 2 4 2 1 大用户和发电商贝叶斯学习要素2 2 4 2 2 价格谈判的双边贝叶斯动态博弈学习模型2 2 4 3 算例分析2 4 4 4 小结2 6 第五章单一大用户从多个发电商购电的价格博弈2 7 5 1 发电商选择与评价2 7 5 1 1 发电商综合评价指标体系2 7 5 1 2 基于a h p 的模糊综合评价模型2 7 5 2 谈判流程2 9 5 3 算例分析3 0 5 4 小结3 3 第六章多个大用户从多个发电商购电的价格博弈3 4 6 。1多个大用户从多个发电商购电混合战略博弈3 4 6 1 1 混合战略概念3 4 6 1 2 多个大用户与多个发电商交易混合战略3 5 6 1 3 多个大用户与多个发电商交易期望收益函数3 5 6 2多个大用户与多个发电商混合战略谈判3 7 6 3 谈判流程3 7 6 4 算例分析3 8 6 5 小结4 0 第七章结论与展望4 1 7 1 结论4 l 7 2 展望4 2 参考文献4 3 致谢4 6 在学期间发表的学术论文和参加科研情况4 7 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第一章引言帚一早 j l 函 电力大用户直接购电是指达到一定条件的电力用户可以直接与发电商签订购 售电合同。在成熟的电力市场，直购电用户和供电公司一起参加电力竟价，构成电力 市场中的主要购买力量。大用户直购电是我国电力体制改革过程必然经历的一个阶 段。 上世纪9 0 年代中后期开始，受亚洲金融危机影响，我国经济发展速度放缓，出现 电力供大于求的局面。为拉动地方经济发展，促进用电增长，在有关方面支持和地方 政府主导或组织下，一些发电企业乃至电网企业让利销售，降低了大工业用户的电 价。由此开始注重发电企业与用电企业的供需意愿，突破了单纯要求企业服从计划 进行电力生产和使用的观念，具有一定进步意义，但不能称其为大用户与发电企业 直接交易。 2 0 0 2 年国发5 号文件提出了开展大用户直接交易( 直购电) 试点。2 0 0 4 年4 月， 国家电监会、国家发改委联合印发了电力用户向发电企业直接购电试点暂行办法， 对大用户直接交易试点各方面做出了详细的规定。随后两年先后启动了吉林炭素公 司与国电吉林龙华热电公司的直接交易试点、广东台山市6 家大用户与国华台山发 电厂的直接交易试点。此外，有1 2 个省级政府正式向国家电监会提出了开展大用户 直接交易试点的申请，直接参与电力交易的愿望十分迫切。1 7 号文件的出台和两个 直接交易试点的成功实施，标志着我国在探索将竞争机制引入售电侧方面迈出了实 质性步伐。同时试点方案从“一点对一点”方式发展到“一点到多点方式，交易 方式不断改进，交易主体不断扩展，为构建多个交易主体、形成“多买方多卖方 市场格局进行了有益的尝试。 2 0 0 7 年4 月国办1 9 号文件关于“十一五 深化电力体制改革的实施意见 中，将“推进大用户与发电企业直接交易，逐步建立公平竞争的市场机制”、“着眼 于改变单一电力购买方的市场格局，培育多家市场购电主体”等目标作为“十一五 电力体制改革的主要任务。允许大用户直接从发电商购买电能，赋予其自由选择供 电商的权力，充分体现了电力大用户的市场地位，有利于建立公平竞争的电力市场 机制。 在电力体制改革过程中，大用户撇开电网企业直接向发电商购电，打破了传统 的电网企业单一购电模式，增加了上网电量的购买方，限制了电力市场中的买方市 场力，促进了电力的公平交易。大用户和发电商既可以在电力实时市场上，进行电 l 华北电力大学硕士学位论文 能交易，也可以通过签订直购电合同进行交易。然而由于实时市场电能价格的波动 很大，合同的价格相对比较稳定，大用户和发电商通常倾向于通过签订合同来消除 价格波动。而大用户和发电商关于直购电合同价格的谈判不仅受实时电力价格的影 响，反过来也会影响实时电力价格，因此，研究大用户与发电商关于直购电竞价策 略的博弈谈判具有重要的意义，对未来电力市场的发展也具有重要的参考价值。 1 2 国内外研究动态 针对大用户直接购电交易问题，国内外学者都展开了广泛的研究和讨论。其中， 利用博弈理论来研究电力市场问题的著作很多，但是主要都是将博弈理论运用到发 电侧竟价阶段的电力市场的研究中，主要研究了电力体制改革过程中，发电企业之 间或发电企业与电网企业之间的利益博弈，而对电力大用户向发电商直接购电交易 中各方的利益博弈问题的研究较少。 文献 1 将所有购电方看作一个买方集团，将所有售电方看作一个卖方集团， 将两个集团的竞价交易看成是一个二人非零和博弈问题，在分析边际价格和边际电 量形成原理的基础上，构建了购电代理商的购电经济模型，并进行收益分析，给出 相应的竞价策略。文献 2 针对在电力短缺时期，电力市场竞价模式无法抑制电价 飚升的问题，采用了单一卖方竞价模式，探讨了单一卖方模式下的交易机制和市场 规则，构建了采用分段报价规则的竞价交易模型，并提出基于蒙特卡罗方法的购电 商最优竞价策略。针对在单一买方的电力市场模式下，由于售电侧电价固定而发电 侧上网电价波动所产生的电网经营企业的购电风险，文献 3 根据市场出清价格的 形成机制，按市场清算价由发电商报价形成和其服从一定分布这两种情况分别进行 了讨论和风险分析，并构建了电网企业在长期合同市场下的购电模型，得到了相关 结果。基于预测市场出清价的方法，文献 4 还提出了在信息不完全条件下购电企 业参与购电竞价的最优报价策略，并推导得出购电企业竞价的纯战略和混合战略。 针对输电阻塞给用户带来的风险，文献 5 给出了购电方的购电策略模型，在假设 已知阻塞发生概率的情况下，可以根据不同的购电方案的收益期望值和收益标准 差，确定不同的购电量。文献 6 建立了在电力库模式下，大用户与发电商的博弈 模型，并用蒙特卡罗方法进行求解。文献 7 8 研究了动态寡头垄断电力市场各参 与者的竞价策略，利用动态博弈等数学理论优化竞价策略。文献 9 指出在p a b 竞 价机制下，影响大用户和发电商报价的因素主要有5 个，其中有发电商的成本，其 他竞标者的成本和收益，输电网络限制以及参与者对交易价格的主观估计。针对购 电侧的购电风险，文献 1 0 1 2 分别利用风险投资组合和动态规划法，给出了在 远期市场与实时市场或者能量市场与备用市场之间分配购电量的方法。在经济学 中，购电方在电力合同市场中的报价策略属于双向拍卖理论，文献 1 3 1 5 均采 2 华北电力大学硕士学位论文 用了不完全信息博弈中的贝叶斯拍卖定价方法，构建了买卖双方电力交易的数学模 型。文献 1 6 利用序贯博弈和双向拍卖理论，设计了单一电力大用户与单一发电商 的谈判模型，分别给出了非完全信息的静态博弈和动态博弈下的大用户和发电商的 报价策略，虽然该模型更接近大用户直购电博弈的实际情况，但是没有考虑在动态 博弈的过程中，博弈双方如何利用新获取的交易信息调整报价策略。文献 1 7 1 研究 了电力大用户与发电商之间的讨价还价动态博弈，给出了不完全信息条件下，大用 户与发电商之间的轮流出价的讨价还价博弈模型，但是没有考虑大用户和发电商作 为策略调整的市场主体，还具有学习能力。实际上，大用户和发电商根据对方的报 价能够不断地改变对对手的认识，进而调整报价策略。 1 3 研究内容及结构 电力大用户从发电商直接购电是打破电力垄断经营过程的前奏。赋予电力大用 户直接从发电商处购买电能自由选择供电对象的权力，是电力用户市场地位的充分 体现，对于建立公平有效的电力市场竞争机制具有重要的意义。大用户可以在实时 市场上购买电能，也可以与发电商通过签订直购电合同进行交易。由于电力价格在 实时市场上波动很大，而合同价格相对比较稳定，大用户和发电商通常倾向于通过 签订直购电合同消除电力价格的波动。由于价格是一个很重要的因素，双方在签订 直购电合同之前会专门针对电力价格进行谈判。谈判的过程也就是双方关于直购电 价格进行讨价还价的博弈过程，而且是不完全信息条件的动态博弈。那么博弈双方 如何通过所获取的动态信息不断调整各自的报价策略? 这正是博弈需要解决的一 个重要问题。 本文利用博弈学习理论的相关理论和知识研究双边交易环境下电力大用户从 发电商购电定价的竞价机制动态博弈问题。研究内容包括以下几个部分： 第一部分：引言。介绍论文的选题背景和研究意义，对国内外电网企业和发电 企业的购售电竞价的研究现状进行总结归纳，并展示论文的主要内容及研究方法。 第二部分：介绍国内外电力市场的发展模式和大用户直购电的发展概况，说明 我国开展电力大用户直购电交易的必然性。 第三部分：简单介绍博弈理论和贝叶斯学习模型，以及贝叶斯公式分别在不完 全信息静态博弈和不完全信息动态博弈中的应用。 第四部分：设计单一电力大用户与单一发电商竞价机制。论述交易双方在多轮 报价的博弈过程中，如何通过学习逐轮更新对对方保留价格的认识，以更精确的预 期修正报价，改进自身博弈效用，提高双方搏弈过程的效率。 第五部分：针对单一电力大用户面对多个发电商交易的情况，构建对多个发电 商优先谈判顺序进行排序的综合评价模型，选择谈判成功概率最高的交易对象进行 华北电力大学硕士学位论文 优先谈判，并给出具体算例分析。 第六部分：针对多个电力大用户与多个发电商的交易的特点，引入多边交易混 合战略博弈理论，构建多个电力大用户与多个发电商交易混合战略谈判模型，该模 型能有效地降低一次性全部电量非最优价格交易风险和单一交易对象商业信誉风 险。 第七部分：结论和展望。对以上研究精选总结，指出研究中存在的不足，并对 未来研究进行展望。 1 4 研究方法及特色 ( 1 ) 将博弈理论应用于电力市场研究是电力市场理论研究领域中的重要方向 之一。博弈论分析方法，也是本文研究将要采用的主要工具，是构建电力大用户与 发电企业序贯博弈模型，寻求大用户最优报价策略的基础。 ( 2 ) 贝叶斯学习是一种基于已知的概率分布和观察到的数据进行推理，做出 最优决策的概率手段。因此，将贝叶斯学习模型引入到大用户与发电商的序贯谈判 机制中是一次有益的尝试，对于大用户和发电商的报价策略的选择具有一定的指导 意义。 ( 3 ) 针对单一电力大用户与多个发电商交易，大用户如何选择谈判对象的困 境，采用a h p 模糊综合评价方法对所有可能的交易对象进行综合评价，从而选择最 优的发电商，发出谈判请求，进而降低谈判成本，提高谈判效率。 ( 4 ) 将多边交易混合战略博弈理论应用到多个电力大用户与多个发电商的交 易中，应用a h p 模糊综合评价方法得出的各交易对象的综合评判权重同时作为混合 战略的选择概率，有效地降低了大用户的购电风险。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章电力市场及大用户直购电概述 2 1 电力市场概述 2 1 1 电力市场构成要素 从世界各国电力工业发展的趋势看，传统的自上而下的垂直型管理模式受到市 场的严重挑战，在电力工业中最大限度地引进竞争机制已被大多数国家接受。随着 社会主义市场经济体制的建立，电力工业体制改革的逐步深入，培育与发展电力市 场已是大势所趋。因此有必要对电力市场的概念形成一个统一认识。 对于一般商品而言，当同一商品拥有两个及以上买主或两个同样的商品只有一 个买主时，就为竞争创造了条件。这种同一商品的买卖主体多元化就是市场竞争的 本源。然而电力商品却有其特殊性，就世界电力工业一百多年的发展历史分析，各 国都基本经历了由国家完全垄断到市场竞争化这一过程。 市场是商品买卖的场所，是一定地区内商品劳务等的供给和有支付能力的需求 之间的关系。从广义上讲，电力市场是指电力商品交易的总和。它包括市场主体、 市场客体、市场载体、市场价格、市场运行规则和市场监管等要素，这些要素相辅 相成，缺一不可。 电力市场主体即各类发电公司、输电公司、配电公司、各类电力用户、电力市 场管理者。 电力市场客体就是电力商品，包括电力和电量。 电厂市场载体就是电力网络，包括输电网和配电网。 电力市场价格简称电价。按生产流通环节进行分类，可以分为上网电价、输电 电价和销售电价。 电力市场运行规则，包括体制性规则和运营性规则两类。前者主要保障市场运 营主体的财产所有权及其利益不受侵犯；后者则是进入市场的各种主体的行为规范 以及处理各主体之间相互关系的准则。 电力市场监管，各级电力市场都必须有专门的监督机制。其主要职能是监管电 力市场的交易行为和竞争行为。 2 1 2 电力市场分类 电力市场有以下几种分类方式： ( 1 ) 按交易形式划分 5 华北电力大学硕士学位论文 以交易形式为依据，电力市场可以分为期货与期权交易市场、中长期合约市场、 日前交易市场、辅助服务市场和实时交易市场。 期货与期权交易市场。电力期货和期权市场都是在电力现货市场之外衍生的纯 粹金融市场。建立电力期货市场和期权市场是为了利用这些金融市场手段稳定市场 价，为市场参与者规避风险。 中长期合约市场。中长期合约交易是根据预先签订的合同所商定的付款方式买 卖电力，在一定时期内进行实物交割的交易。它可以通过竞价产生，也可以双边签 订。通常，通过中长期合约交易的电量占整个电力市场交易电量的7 0 - - - , 8 0 ，是保 证电力市场稳定运行的重要手段。 日前交易市场。日前交易市场也称现货交易市场，是在每个交易日的前一天进 行的交易。 实时交易市场。在日前交易市场制定的发电计划给出的电网出力水平与在实际 执行该计划时的符合水平存在较大偏差的情况下，系统的备用水平将会下降，系统 的安全性受到影响，为此需要实时交易市场进行补充。 辅助服务市场。为了保证电力系统的安全稳定运行，要求发电企业必须向电网 提供各种辅助服务。辅助服务市场通常是在日前交易市场之后，实时交易市场之前 进行。 ( 2 ) 按发展过程或服务对象分类 以发展过程或服务对象为依据，电力市场可以分为发电市场、电力批发市场和 电力销售市场。 发电市场，从电力市场发展的过程看，首先形成的是发电市场。所谓发电市场 是指在电力的生产、输送和销售中，仅仅在发电侧形成市场，输电和配电仍然实行 垄断经营，各发电企业通过竞价上网将电力销售给电网经营企业，电网经营企业独 家将电力销售给广大电力用户。发电企业数量有限，是一个寡头垄断市场。垄断竞 争市场最显著的特征是产品的差异性，由于产品是同质的，发电市场的竞争主要是 价格竞争。 电力批发市场，所谓电力批发市场是指在电力的生产、输送和销售中，各独立 发电企业根据公平竞争的规则实行竞价上网，允许电力大用户( 含独立核算的配电 企业) 通过电网经营企业的输配电网直接从发电企业购买低价的电力，形成电力批 发市场。由于输配电网的建设投资巨大，需要统一规划，同一个地区不应建设两个 以上的电网，这就决定了电力批发市场是一个完全垄断市场。 电力销售市场，电力销售市场也称电力零售市场，指发电、输电和售电三者相 分离，发电企业竟价上网，电网经营企业开放输配电网，售电商负责通过交易中心 将电力从发电企业或电网经营企业买进，再将电力零售给广大电力用户。电力零售 市场是一个垄断竞争市场，垄断竞争市场与完全垄断市场、寡头垄断市场相比，其 6 华北电力大学硕士学位论文 生产效率更高，资源利用更充分，价格更便宜，利润更合理，对企业和消费者更公 平。因此，在现实中垄断竞争市场是一种可以实现的、较理想的市场模式。 此外，电力市场还可以按层次进行划分，分为国家级电力市场、区域电力市场、 省级电力市场、区级电力市场和县级电力市场。 2 1 3 电力市场运营模式 从世界各国电力工业发展的历史来看，电力管理体制是在不断变革的，其变革 的趋势是朝着“打破垄断、平等竞争 的方向发展。发电、输电、配电和售电，作 为电力工业的四大领域，可以依据各个领域内电力企业的竞争和选择的不同程度， 将电力市场运营模式划分为以下四种n 引。 ( 1 ) 垄断模式 垄断模式的基本特点是整个电力工业是一个纵向高度集成的系统。在这种运营 模式下，发电、输电、配电部门之间不存在买卖合同关系，但在各电力公司之间存 在着电力交易，通过电力交易可以相互提供系统备用容量，增强系统运行的安全性， 可降低系统运行费用。但这种模式的总体经济效益和社会效益低下。 ( 2 ) 发电侧竞争模式 发电侧竞争模式是在发电领域引入竞争机制，各发电公司与电网分开，成为独 立法人，相互之间竞争。输配电网仍然实行垄断经营，由唯一的电网经营机构向发 电公司购电并向用户供电。由于只是在发电领域引入了部分竞争，使得竞争有限， 随着电力工业的发展，配电公司和电力大用户纷纷要求变革，希望能直接向发电企 业购电，获得更多的选择机会。 ( 3 ) 电力批发模式 电力批发模式是将发电、输电和配电相互分离，各发电厂成为独立的发电企业。 各发电企业根据公平竞争的规则实行竞价上网，允许电力大用户( 含独立核算的配 电企业) 直接从发电企业购买低价的电力，通过电网予以转运。所谓电力转运就是 由发电企业和电力大用户( 含独立核算的配电企业) 直接签订购电合同，通过交纳 输电服务费的办法利用输、配电系统，由电网经营企业负责转运电力。 ( 4 ) 配电网开放模式 配电网开放模式即零售竞争模式，是将发电、输电、配电环节相分离，各自成 为独立的经营主体，三者之间的关系为电力买卖关系。不仅发电企业竞价上网，大 用户( 含独立核算的配电企业) 可以通过电网经营企业直接向发电企业购买电力， 而且零售用户也可以自由选择供电商。配电网模式打破了传统的电力一体化经营管 理模式，形成了电力供给的多家竞争格局，不仅为发电企业竞争上网和电力用户自 主选择发电商、配电商创造了市场条件，而且为电力生产者与电力消费者之间形成 7 华北电力大学硕士学位论文 真正的买卖关系。 为了更好地理解不同电力管理体制下的电力市场运营模式，将上述讨论的四种 模式进行归纳，见表2 - 1 。 表2 - 1 四种电力市场运营模式的特点 2 0 世纪8 0 年代电力体制改革以来，我国首先放开了电源建设，实行投资主体 多元化，打破了独家垄断办电的局面。1 9 9 7 年，电力行业实现政企分开，打破垄断， 引入竞争。随后又提出了“政企分开，省为主体，厂网分开，竞价上网 为主要思 路的四步走的改革方案。 从电力市场的基本运营模式来看，电力生产、输送和销售各环节都是朝着打破 垄断，引入竞争的方向进行的。由于配电网开放模式的经济效益高于其他三种模式， 资源可得到较为有效的利用，通过市场竞争使电价降低，广大电力用户直接受益， 所以这种模式是当前电力市场较为理想的模式，也是各国电力工业改革的最终目 标。但就我国目前改革的现状，近期电力市场运营模式的走势应采取电力转运模式， 即将整个电力系统的发电侧开放，输电网开放，配电仍实行垄断经营的市场结构。 其基本结构框架如图2 1 所示。 l 一一一一j 图2 1 我国电力市场结构基本框架图 华北电力大学硕士学位论文 2 2 大用户直购电概述 2 2 1 大用户直购电概念及界定 在厂网分开、竞价上网的前提下，大用户直购电是指大用户与发电企业或供电 企业经协商，直接签订双边购售电合同，进行电力购销交易的一种特殊行为，是一 种购电模式n 引。它意味着独立发电企业要直接接受用户的选择，同时也获得了选择 用户的权利，电网经营企业不再对电力购销活动实行垄断专营。大用户直接从发电 公司购买电能，并且获得选择供电对象的权力，充分体现了电力用户的市场地位， 有利于建立公平有效的电力市场竞争机制。如图2 - 1 所示。 图2 - 1 大用户直购电示意图 在大用户直购电的这种运营模式下，一方面发电企业可以通过与大用户签订购 电合同，增加发电量，提高机组的利用率，这样就可以使得它在电网安排发电竟价 排序中获得较有利的地位，获得优势竞争地位，增加了其上网竞价的竞争力。另一 方面，该用电大户由于跨过了配售电企业，从电厂直接购电，可以降低用电成本， 增加了产品的市场竞争力。同时，对于配售电企业，为了增加售电量，提高配售电 企业利润，也会为争夺大用户展开竞争，从而促使配售电企业降低售电电价，提高 服务质量。因此，在电力市场中引入大用户直接购电模式，可以促进发电企业和售 电企业的竞争，并为用户带来切实的利益。 大用户可以理解为大型用电客户，与之相对应的是中型用电客户和一般用电客 户。然而，关于大用户范围的界定，目前国内外尚没有明确统一的标准。根据电力 用户的实际情况，通常按照最大负荷和年用电量设定一个比例数划分。表2 2 瞳叫为 部分国家对大用户的界定情况。 9 华北电力大学硕士学位论文 表2 - 2 部分国家和地区大用户的范围界定 从表2 - 2 中可以看出，世界各国对大用户范围的界定标准各不相同，但是归纳 起来不外乎用电负荷，供电电压，最大需量等标准。具体划分时，根据各国电力用 户的实际情况，按一定标准划分。对用户选择权的放开一般都是从用电规模大的用 户到用电规模小的用户，分阶段、逐步实施，最终状态是家庭用户也可以自由选择 供电商。 在我国，用电电压等级较高、用电量或变电容量超过一定规模的工业用电大户 通常被认定为电力大用户。然而由于各地区的电力建设规模和经济发展水平各不相 同，应根据当地电力用户的自身特点界定大用户的范围。 2 2 2 大用户直购电交易模式 在电力市场中，电力交易按照交易形式可以分为期货与期权交易、中长期合约 交易、日前交易、辅助服务市场和实时交易。在大用户直购电模式下，电力交易主 要是现货交易、中长期合约交易和期货交易。 现货交易的特点是报价实时或短时，一般提前1 天甚至1 小时进行电力交易， 价格波动较频频；期货交易的特点是将来在某一特定的时间内以特定的价格进行电 力期货合约的交易。电力期货合约时在电力中长期合约交易的基础上发展起来的高 度标准化的远期合约；中长期合约交易的合约内容，一般包括交易双方的权利和义 务、交易价格、供电时间、供电量等，合约可以是一种固定的协议，也可以是一种 可选择的协议。 中长期合约的签订方式还分为双边交易、竞价拍卖和指令性计划3 种。双边交 易方式是指交易双方通过双边协商谈判而签订中长期合约。竞价拍卖方式是指电力 市场交易主体在规定的时间内先给出未来某一时间段内的交易电量和交易价格，其 他市场交易主体按照总购电成本最小和无输电阻塞的原则，确定中长期合约交易的 l o 华北电力大学硕士学位论文 购售电量和交易价格。指令性计划方式一般只在特殊或紧急调度的情况下，由电力 市场主管部门按计划实施。 电力大用户和发电企业采用双边协商或竞价拍卖的合同签订方式中长期双边 合同交易，是降低对方或竞争者市场势力最有效的交易模式殴引。在输电网放开、大 用户直购电运行的初期阶段，由于市场主体增多，电力交易将趋于复杂多变，而电 网结构还相对薄弱，为了降低市场风险、稳定电力价格和规范市场运行，应该鼓励 大用户与发电公司直接签订中长期合同。国外的电力市场对双边合同都很重视，已 经普遍推广应用，甚至成为电力交易的主要方式。例如，英国电力市场的双边合同 约占全部交易电量的9 0 。国内大用户双边合同正在开始试点，试点成功后也将逐 步推广。这种市场交易模式具有以下优点 2 3 1 ： ( 1 ) 各市场主体通过签订中长期合同可以有效地规避实时电力市场的电价波 动风险，同时有利于发电厂和大用户有计划地组织和安排生产。 ( 2 ) 调度交易中心可以根据中长期合同交易情况，科学合理地安排电网运行 方式和发电机组设备检修计划，有利于各市场主体顺利履行中长期差额合同，有利 于降低电能交易的复杂性和随机性对电网安全运行的影响。 ( 3 ) 大用户与发电企业签订双边合同，有利于维持电源的稳定供应，并能在 一定程度上有效防止市场力的干扰。 2 2 3 电力市场四种运营模式与大用户直购电 电力市场的四种运营模式与大用户直购电之间存在一定的联系乜引。 ( 1 ) 垄断模式与大用户直购电 在电力市场垄断模式下，发电、输电、配电、售电垂直垄断一体化，一家电力 公司控制所有发电厂和输、配电系统，并对发电厂进行经济调度确保电力系统的稳 定。用户只是价格的接受者，所有的投资建设费用都会通过电力销售价格最终转移 给用户，用户要为投资失误等几乎所有可能的失误承担费用。在这种运营模式下， 大用户也只是价格的接收者，没有任何选择的权力，大用户直购电模式得不到运用。 ( 2 ) 发电侧竞争模式与大用户直购电 在发电侧竞争模式下，电网企业作为唯一的电力买方，向发电企业购电，再把 所购买的电能卖给供电公司或用户，供电公司一般是专营运营方式，每个供电区域 内只有一家供电公司。大用户直购电模式在发电侧竞争模式下可以得到一定程度的 运用( 如：只对部分电量实行直购电或只能向供电公司直供电) ，这是因为电网企 业和供电公司仍然拥有输电网络垄断权，但是厂网分开，竞价上网己为大用户直购 电模式奠定了一定基础。 ( 3 ) 电力批发模式与大用户直购电 华北电力大学硕士学位论文 在电力批发模式下，输电网络开发，并向大用户提供输电服务，大用户直购电 模式可以得到完全运用实施。但无论大用户与供电公司还是发电公司签订直购电合 同，输电网络为其提供的输电服务都是有偿的。该模式赋予了供电企业和大用户直 接选择发电公司的权利，扩大了竞争范围，相应的调控范围也在扩大，更应该加强 对市场交易主体监控和对电网的调控能力。 ( 4 ) 零售竞争模式与大用户直购电 零售竞争模式是电力市场改革的最终目标，届时，所有用户都将拥有购电选择 权，用户也不再有大小之分，卖方市场的竞争程度将最激烈，买方的选择范围将最 大。 表2 - 3 各种运营模式与直购电关系表 目前，我国还处在发电侧竞争模式阶段，厂网分开已经完成，实现了部分电量 的有限竞价上网。随着电力市场改革的深化，输配电将会分开，发电侧市场竞争将 近一步完善。在这个阶段，大用户直购电模式还不能得到全面实行，只能先放开一 部分大用户的选择权，在符合定条件的地区开展大用户直购电的试点工作。在进 入电力批发阶段后，大用户直购电将得到全面的实行，但这只是电力市场改革的一 个过渡阶段，最终，会实现电力零售竞争模式，放开全部用户自由选择供电商的权 力。 2 3 国内外大用户直购电情况 2 3 1 国外大用户直购电情况 2 0 世纪8 0 年代以来，以打破垄断、开放电网、形成自由竞争的电力市场为目 的电力工业改革在世界各国兴起。各国在改革电力体制的同时，也开始根据自身的 特点、有选择性地放开向大用户直接供电的限制。 ( 1 ) 美国大用户直购电情况瞳钉 美国对大用户直购电市场的放开是逐步进行的，1 9 7 8 年出台的“公共事业监管 政策法案”，要求电力公司从有资格的发电公司购买电力，极大地推动了独立发电 1 2 华北电力大学硕士学位论文 商的产生。1 9 8 0 年至1 9 9 0 年间，美国独立发电公司的发电容量，占到了美国总发 电装机容量的近1 0 。1 9 9 5 年，较高的公用电力零售价格，加上大工业用户和非公 用发电公司的煽动，促使加州公用事业委员会提供零售的“选择权”，先是对大用 户，后来对所有用户开放。 ( 2 ) 英国大用户直购电情况 自1 9 5 0 年以来，英国电力工业的发展可以分为两大阶段，第一阶段是1 9 9 0 年 以前，即实行私有化以前，第二阶段是1 9 9 0 年后，将原中央发电局改组成了4 个 独立的电业公司，输电、配电网的使用上推行公用化政策，发电企业可向电力市场 趸售电力，也可通过输电网直接向用户售电，但需要向电网交付一定的电网使用费。 改革后的英国电网对所有用户开放了市场，所有电压等级的电力消费者均可以自由 地选择供电商，实行供需双方直接签订双边合同进行交易。 英国电力市场很显著的特点是将高压输电网全部归国有，由国有公司经营管 理，并在电力法中明确规定电网必须在安全运行的前提下，向所有电力市场成员开 放。这样，电网承担了大量的转运业务。 ( 3 ) 澳大利亚大用户直购电情况乜6 1 澳大利亚建立电力市场的原则是在发电和电力供应中引进竞争机制，要求开放 国家电网，允许私营电厂、国有公司及公有、私有用户在电力系统交易平台中进行 公开交易，从而增加市场成员的选择范围。 澳大利亚国家电力市场分为批发市场和零售市场两类，实行现货交易和金融合 约交易。在零售市场上，零售商可以把批发购买到的电力卖给大小不等的终端用户。 终端用户也可以通过合约形式从发电商处直接购电，而不通过零售商。此外，用户 还可以与发电商签订合同，包括长期和短期合同，以规避市场价格变动带来的风险。 ( 4 ) 法国大用户直购电情况乜7 3 法国电力公司自成立以来，一直是负责全国发电、输电和售电业务的国有电力 企业，被誉为一体化垄断经营的代表。但1 9 9 6 年欧盟指令发出后，法国也在缓慢 地进行民营化改革和电力市场开放。法国较早建立以核电为主的发电市场，成本高 峰期己过，目前法国电价水平在欧洲是较低的。 法国从1 9 9 7 年1 月1 日起，就允许年用电量4 0 0 0 万千瓦时以上的用户自由选 择供电商；从2 0 0 0 年1 月1 日起允许年用电量2 0 0 0 万千瓦时以上的中小用户集合 的大用户，也可自由选择发电商批量购电。法国电价体系的最大特点就是重视用户 的选择权。每一个用户都有多种计价模式可供选择，用户用电规模越大，选择的余 地越大。 ( 5 ) 日本大用户直购电情况 根据1 9 9 9 年修订出台的电力事业法，日本在电力零售侧开始逐步放开用户 选择权，规定特定的高压用户可以由特定规模的供电商，而不是由原来的1 0 家电 1 3 华北电力大学硕士学位论文 力公司供电。其中，特定的高压用户指接入电压等级为2 0 k v 及以上且容量超过 2 0 0 0 k w 的用户，这类用户约占市场份额的3 0 。但日本的放开大用户，是指大用户 可以自由选择供电商，而不是直接与发电商签订购电合同。 从世界各国的经验来看，大用户直供电都是在电力供应富裕的情况下开始的。 大用户的划分标准也没有通行的做法，都是根据各国电网用户数量、电压等级和年 最大用电量自行确定。随着电力市场化的进程，大用户的标准也随之降低，最终所 有的电力用户都可以自由购电。 国外电力市场的模式虽然差别很大，但基本都以“开放电网、增加用户的选择 权”为目标，其中以开放终端用户对供电商( 零售商) 的选择权为主。国外大用户 在用电选择权方面比一般用户具有更大的灵活性。国外大用户除了可以选择供电商 外，还可以直接参与电力批发市场购电，形式为签订双边合同或现货市场集中竟价 交易。 2 3 2 国内大用户直购电情况 ( 1 ) 吉林大用户直购电试点 吉林大用户直购电始于2 0 0 5 年3 月，是国内首个获电监会批准的直购电试点， 参与直购电的双方分别是国电吉林龙华热电股份有限公司和吉林炭素集团公司，属 于单个发电厂同单个用电企业供需见面、全电量过网的直供模式，即点对点模式。 吉林炭素公司直购电量在龙华热电厂正常上网电量计划之外安排，龙华热电厂通过 直购电提高了机组的利用小时数，使其总收益高于原发电计划下的收入水平埋引。 吉林直购电试点开创了电力用户与发电企业直接见面的崭新交易方式，在我国 电力体制改革中具有里程碑意义。 ( 2 ) 广东台山大用户直购电试点 广东台山大用户直购电于2 0 0 6 年1 2 月启动，属于单个发电厂同多家用电企业 供需见面、全电量过网的直供模式，即点对多模式。 广东台山大用户直购电试点中，大用户电价降低绝大部分来自电网公司的降 价，而不是电厂的降价，一方面打破了现有电力交叉补贴机制，另一方面也没有实 现国家要求通过竞争提高发电侧效率的目标幢引。 ( 3 ) 四j | 大用户直购电试点 四川i 大用户直购电属于单个用电企业同多家电厂供需见面、增量电量过网的直 供模式，后转变为发供双方联动模式，即多对多模式。 四川直购电的实施提高了统调机组的利用小时数，尤其是在电力过剩的情况 下，合理利用了资源，减少了能源浪费，增加了省内售电量。但直购电同时也使同 行业企业之间电价不同，从而造成市场不公平，如川投黄磷厂直购电对其他黄磷用 1 4 华北电力大学硕士学位论文 户冲击很大，德阳地区黄磷企业用电量就从7 亿k w h 下降到了4 亿k w h 旺9 1 。 ( 4 ) 湖北大用户直购电 湖北省在省内分别挑选了8 家发电厂和用电企业作为发电侧和用电侧。符合条 件的发电厂和用电企业与省电力公司签订大用户协议供电购售电合同，采取集 合出售和购买的方式进行电能交易。 参加协议供电的发电厂均按o 2 8 元( k w h ) 的上网电价结算协议电量( 平均让 利0 1 3 9 元( k w h ) ) ，用户根据其生产产品类别以不同的价格水平结算电费( 平均 为0 3 4 8 元( k w h ) ，比大工业平均销售电价低于0 1 5 2 元( k w h ) ) ，省电力公司平 均每千瓦时收取0 0 8 元( k w h ) 的输配电价( 让利0 0 1 3 元( k w h ) ) 啪1 。 上述各地区直购电试点尽管实施模式不尽相同，但都是在电力过剩或相对过 剩，发电利用小时数下降的环境下实施的，基本上是在原计划电量之外安排直购电 量，在保证电力供应的基础上，有效地提高了发电利用小时数。电网公司在电网输 电能力、运行方式和安全约束允许的情况下，提供过网输电服务，实现在直购电过 程中的电网公平开放，基本保持了电力调度关系不变、供电营业区不变、电费结算 关系不变，有效地维护了电网的统一和完整。 2 4 小结 电力体制改革已经成为世界各国的发展趋势，培育和发展电力市场更是大势所 趋。我国电力