（技术经济及管理专业论文）自备电厂给供电公司带来的风险及其规避策略研究.pdf

华北电力人学硕七学位论文 摘要 随着我国经济的快速发展，用电量正逐年增长，各地出现电力供应紧张现象。于是 各地用电大户纷纷自建电厂，但随之而来的是供电公司经营风险的进一步加大。 本文针对郑州地区自备电厂给其供电公司带来的风险进行分析，并提出相应的规避 策略。首先对郑州地区自备电厂的发展现状及其对供用电的影响进行分析；接着对自备 电厂给供电公司带来的风险进行分析，并构建了风险评估模型；最后，从公平、公正的 角度，分析供电公司如何规避自备电厂带来的风险。论文研究结果对于当前我国电力市 场改革存在的难点，具有一定的参考意义。 关键词：供电公司，自备电厂，风险评估，风险规避 a b s t r a c k w i t h0 1 1 1 c o u n t r y sr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，e l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o ni sg r o w i n gy e a r b yy e a r , a n dt h et e n s i o n so f p o w e rs u p p l yh a v ee m e r g e di na l lp a r t s s om a n ys e l f - g e n e r a t i o n p o w e rp l a n t sw e r eb u i l t ，b u tw h a tf o l l o w e dw a st h eg r i dc o m p a n y si n t e n s i f yr i s k t h i s p a p e ra n a l y s i s e s t h ez h e n g z h o ug r i dc o m p a n y sr i s la s s o c i a t e dw i t ht h e s e l f - g e n e r a t i o np o w e rp l a n t ，a n dr a i s e ss o m er i s ke v a s i o n s f i r s t l y , d e s c r i b e st h ec m r e n ts t a t u s o ft h es e l f - g e n e r a t i o np o w e rp l a n t sa n dt h ei m p a c tt oe l e c t r i cp o w e rs u p p l ya n dd e m a n d s e c o n d l y , a n a l y s i st h ez h e n g z h o ug r i dc o m p a n y sr i s ka n dc o n s t r u c tr i s km e a s u r e m e n t m o d l e s f i n a l l y , f r o maf a i ra n di m p a r t i a lp e r s p e c t i v e ，a n a l y s i s e st h eg r i dc o m p a n yh o wt o a v o i d t h er i s k s t u d yr e s u l t sn o to n l yh a v es t a t u r eb u th a v ep r a c t i c ea p p l i c a t i o nv a l u e l ud a w e i ( t e c h n i e a le c o n o m i e sa n dm a n e g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f q i j i a n x t m k e yw o r d s ：g r i dc o m p a n y , s e l f - g e n e r a t i o np o w e rp l a n t ，r i s km e a s u r e m e n t ，r i s ke v a s i o n l i 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文自各电厂给供电公司带来的风险及 其规避策略研究，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：单日期：芈 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) 名：皿翩躲掣 日期 珥也j日期：也掣。j 华北电力大学硕十学位论文 1 1 课题研究的目的和意义 第一章引言 自备电厂是指某企业或事业单位( 社会团体) 内部的不具独立法人资格的非独立核 算的发电厂( 或发电车间) 。它是相对公用电厂而言。自备电厂主要是为满足本企业或 事业单位( 社会团体) 的生产、建设需要而进行电能和热能的生产。在自用有余时也向 电网送电。 近几年来，随着我经济的快速发展，用电负荷直线上升，导致了大范围缺电现 象。因此，国内高耗能企业，如钢铁、电解铝、炼油等行业以及其他诸如纺织行业等的 发展，使得单个企业的用电量越来越大。许多企业便以联营、自备电厂等形式，进行电 力的自发自用。这种供电模式不同于传统的由电网直接供电的用电方式，企业和向它供 电的电厂之间的关系转变为内部的结算关系。企业采用自备电厂时，按照目前许多地方 的定位，供电所扮演的角色是担当企业用电的备用电源，为企业提供备用服务。 大电网的形成是电力工业多年来发展的结果。大电网的出现，使高电能质量、 高供电可靠性成为可能。为了建设大电网，电网经营企业持续不断地投入了大量资 金，每年还要投入大量人力、物力、财力进行维护。自备电厂在与电网联网后，电 网将无偿地为企业自备电厂提供调频、稳压和等容量的备用等辅助服务。这些服务 在当前的运营模式中并没有计费，而电网企业提供这些辅助备用服务所需的费用是 高昂的。在自备电厂发生故障停机或者减出力时，电网立即为企业提供缺额容量， 保证企业的安全生产。自备电厂只在事故状态或检修时才需要电网的电力和电量， 电网更多地是处于备用状态，因此电网的备用容量因自备电厂的存在而减少，或者 说电网需要加大投资，才能保证电网的正常备用。而电网增加的这部分投资，肯定 是要回收的，这部分被占用的备用容量也存在着运行维护检修工作，与其他工作一 样是不可分割的。在现行的电价政策下，在电价测算时电网基本上没有考虑将这部 分投资的回收及成本让自备电厂承担而是直接摊入电网成本，要想通过自备电厂回 收投资是很困难的。这样无形增加电网的负担，最终分摊到用户的身上。因此，地 区自备电厂的无序建设和不合理的电价制度给地区供电公司带来了很大的经营风 险。 电力市场化改革的最终目标是建立公平、公正、公开的市场运行机制和交易机 制，为交易主体建立一个平等的平台。任何一方的非公平交易所导致的经济利益受 损都会对电力市场经济运营全局的稳定性造成负面的影响。目前，郑州地区企业自 备电厂的建设也呈现上升趋势，如果没有尽快建立一个平等的利益分配机制，将会 扩大郑州供电公司与自备电厂之间的矛盾，也不利于自备电厂所属企业健康、持续 华北电力大学硕七学位论文 地发展。因此尽快找出有效解决郑州地区的自备发电厂与供电公司利益分配上的矛 盾方案，使双方达到生产经营双赢，不仅可以解决当前电力营销中存在的矛盾，而 且对全国其它地区电力生产经营类似情况的有效解决提供了求解依据和方法指导， 有着重要的现实指导意义。 1 2 国内外研究现状 近几年来，随着我国经济快速发展，用电量也迅速增加，但是由于用电时间较为集 中，导致电网用电负荷峰谷差率逐年拉大，而企业自备电厂如遇故障、检修或其它问题 则在短时间内急剧增加电网的调峰幅度，使得电网调峰难度进一步加大，难以保证在高 峰时段供电的可靠性。另外，由于自备电厂单机容量过小，发电负荷曲线变动大、调峰 能力弱，在负荷调节过程中产生的低频谐波可能对电网的电能质量构成污染。目前对于 自备电厂的研究主要偏向于定性或说是政策性的分析，主要可以分为几方面： 一是分析白备电厂在环境、资源利用、管理水平上存在的不足问题。文献 1 分析 自备电厂盲目建设的原因以及带来的危害，提出通过实行有偿并网服务，使自备电厂的 建设根据国家产业政策，规范有序的发展和运行。文献 2 对自备电厂作了分类及要求， 以便于界定；并提出了关于自备电厂建设和加强对自备电厂管理的一些建议、要求和措 施。文献 3 企业自备电厂发电机组的单机容量都比较小，而且多为热电联产或者综合 利用，因此相对于电网内的大型发电机组，这些发电机组普遍存在着运行管理水平低、 人员素质差的问题，此外这些机组的运行还会受到本厂生产工艺流程及用电情况的影 响，结果使其负荷变动比较大，且调节难度相对较高。文献 4 自备电厂多为燃煤机组， 且其环保设施大多不够完备，与电网中大型发电厂相比，自备电厂在环保方面的投资显 然远低于大型发电厂，由此形成的较低发电成本参与竞争则显然缺乏市场交易的公平 性。文献 5 小电厂与系统的并网给系统保护配置、运行方式、整定计算带来了许多的 问题。该文结合晋中供电分公司左权自备电厂与1 l o k v 站3 5 k v 系统并网带来的问题提 出了一些见解和解决办法。 二是在分析自备电厂存在的不足基础上，提出自备电厂如何改进问题。文献 6 卜 7 对如何提高自备电厂的管理水平、提高效益，如何适应新形式下的市场要求等做了分析。 文献 6 吉化集团公司动力厂通过两年的实际研究，逐渐摸索出，工期管理、维护、技改 与维修并重、治理设备薄弱环节等适合自备电厂特点的设备管理新措施。提升了企业设 备管理水平。文献 7 通过改革建立适应市场经济要求的新机制，是煤炭企业自备电厂在 新形势下，谋求自身发展的必然要求，该文就此做了有益的探讨。文献 8 根据供热机组 类型、工艺特点及其选择的原则，指出了中州铝厂自备电厂供热机组在设计选型上的不 足，为合理利用原有设备及节约能源，对自备电厂进行了技术改造，使生产成本大幅度下 降。文献 9 对企业自备小型电厂设计中几个电气设计问题如机组容量、上网线路容量 2 华北电力大学硕+ 学位论文 的选定、间期点的选定、综合自动化的配备等进行了论述。文献( 1 0 卜 1 1 在以往研究 定性分析的基础上，采用定性分析和定量计算的手段分析自备电厂发电量和上网电量预 测不确定性以及自备电厂的大量增加给电网企业带来的经济性风险和安全性风险，并给 出了基于自备电厂及其隶属企业的最优经济运营模型。 三是自备电厂的建立给供电公司所带来的影响问题。文献 1 2 针对用电企业纷纷建 设自备电厂的形势，分析了用户自备电厂的建设对电网企业的影响，以及电网企业应采 取的对策。文献 1 3 通过天津市企业自备电厂的并网运行情况，对企业自备电厂并网运 行给电网带来的影响做一分析，并提出相应的并网原则及服务措施。文献 1 4 自备电厂 的投入，直接导致电网对拥有自备电厂的大用户企业售电量的急剧降低，甚至为“零潮 流”。“零潮流”导致电网为企业供电所建设的供电经路成为没有经济效益的“沉没成本”， 电网售电量为零。 虽然以往文献已对自备电厂给电网公司带来的影响进行了分析，但从风险角度考虑 还是较为少见。目前对于供电公司的经营风险主要可以分为两个类： 一类是由于发电侧竞价上网带来上网电价的波动给供电公司带来的风险。文献 1 5 一 1 6 分析了电力市场中的一些风险，及其采用的一些规避手段。文献 1 7 在考虑 实时上网电价波动给供电公司带来风险的情况下，采用方差对其风险进行衡量，并构建 供电公司的购电效用模型，对供电公司在各个市场上的电量进行分配。文献 1 8 讨论了 供电公司在日前市场、合同市场以及自备电厂的电能分配策略问题，建立的优化模型将 风险作为约束条件，并考虑了终端用户对风险的承受能力。文献 1 9 在考虑长期合约市 场和现货市场的情况下，采用v a r 方法对供电公司购电风险进行度量，并利用投资组合 模型构建供电公司的购电策略模型。文献 2 0 采用风险价值指标对供电公司所面临电价 波动风险进行衡量，并在综合考虑风险和期望利润水平基础上，构建了供电公司均值 条件风险价值电能分配策略模型，以规避供电公司的风险。对于上网电价带来的风险的 研究已经比较成熟，从开始的不考虑风险，到采用方差，v a r 度量风险存在的不足，到 现在采用c v a r 法对风险的度量，已经形成比较完善的理论。 另一类是售电侧实行峰谷分时电价和可中断电价给供电公司带来的风险分析。文献 2 1 分析供电公司执行分时电价可能会给供电公司带来电费收入风险，采用回归分析方 法对造成供电公司执行分时电价盈亏的原因进行了分析，并提出在进行峰谷电价调整时 采用回归分析的方法对供电公司的风险进行度量以及需要采取的一些措施。文献 2 2 采 用风险价值方法对供电公司实行峰谷分时电价的风险进行度量，为供电公司调整峰谷电 价提供一定的参考。文献 2 3 分析供电公司实行可中断电价带来的一些不确定性风险因 素，导致了收益上的风险，并构建供电公司可中断负荷最优决策模型，以规避供电公司 的风险。 以上分析主要是从发电侧和售电侧电价问题所导致的供电公司的风险分析，对于自 华北电力人学硕十学位论文 备电厂给供电公司带来的风险分析就较为鲜见了。随着自备电厂给供电公司带来风险受 到越来越多的关注，其规避策略的研究也成为供电公司所面临的一个重要的问题。本文 正是基于此问题进行研究，在分析自备电厂给供电公司带来的风险基础上，分别从定性 和定量两个方面研究风险规避策略和规避模型，为供电公司的经营风险管理提供一定的 参考。 1 3 课题研究的主要内容 本文以郑州地区企业自备电厂给供电公司带来经营风险为背景，主要研究在满 足郑州地区电力用户对电能的需求和安全可靠供电为前提下，分析自备电厂给供电 公司带来的风险，从定性和定量两个方面找出合理规避风险方案。涉及到的主要内 容如下： ( 1 ) 分析我国自备电厂的产生原因与发展现状 首先分析了自备电厂产生的主要原因，包括：国家对热电联产政策的鼓励、电 力供需紧张、地方利益驱动和电网电价相对过高。接着分析典型地区的自备电厂发 展现状( 如山东省、江苏省、山西省) ；最后对郑州市自备电厂发展现状及其性能 进行分析。 ( 2 ) 自备电厂给供用电带来的影响及其对供电公司带来的风险分析 通过分析自备电厂给供用电带来的正反面影响，提出其存在的原因和需要解决 的问题；然后对自备电厂给供电公司带来的风险进行分析，并构建风险度量模型。 ( 3 ) 规避自备电厂给供电公司带来风险的定性策略研究 包括科学规划自备电厂发展规模、开展需求侧管理、自备电厂电费的计费方式分析 策略，从政策措施上对其风险进行规避。 ( 4 ) 定量规避自备电厂所带来的风险模型研究 阐述自备电厂收取并网的备用服务费必要性，构建备用服务费收取模型；分析 自备电厂并网输送电量的可行性，并构建输电服务费用收取模型；从供电公司和自 备电厂双方利益考虑，构建它们的利益协调模型；对大用户直购电对企业投资自备 电厂的影响进行分析，构建发电商、大用户、供电公司三者利益协调模型。 ( 5 ) 发挥政府部门的作用 分析在解决自备电厂与供电公司之间利益矛盾的问题上，政府应该发挥怎样的 作用，应该出台那些政策，以便更好协调各方利益。 4 华北电力人学硕十学竹论文 第二章我国自各电厂的产生原因与发展现状 2 1 我国自备电厂产生的原因 2 1 1 国家对发展热电联产的鼓励 ( 1 ) 符合国家相关规定的新建热电厂或扩建热电厂的增容部分免交上网配套费， 电网管理部门应允许并网。 ( 2 ) 对于能有效节约能源、改善环境质量的热电联产，各地区、各部门应给予 大力支持。 ( 3 ) 城市热力网是城市基础设施的一部分，各有关部门均应大力支持其建设， 使城市热力网与热电厂配套建设，同时投入使用，充分发挥效益。 2 1 2 电力供需紧张 随着我国工农业的飞速发展，生产用电逐年增加。同时，随着居民收入的增 加，生活水平的提高，生活用电也相应增加。这些急增的用电量造成我国几次电力 供给不足的状况。由于大机组的建设周期长、投资大，在短期内很难满足生产生活 用电量的迅速增长，缺电将严重影响工农业生产的发展和居民的正常生活，在这种 情况下各地迫切地需要建设周期短、投资快、收效快的自备电厂来解决燃眉之急。 2 1 3 地方利益驱动 一些地方为了本地的利益建设了一些自发自用电厂和企业自备电厂。由于大电 网电价、税收政策和电力建设基金是国家和省统一规定的( 如三峡建设基金、国家 及省电力建设基金等) ，而企业自备电厂的电价中不包含上述三项费用，同时还免 去了大电网供电所必须交纳的销售环节税。这些政策规定，在客观上加速了企业自 备电厂的发展。 2 1 4 电网电价相对较高 虽然一般来说企业自备电厂的煤耗较高，运行成本高于大型电厂，但由于现行 非自备电厂的电价中存在着交叉补贴的现象，上网的大电厂承担了许多社会职能， 比如对农业用电、居民照明用电的价格补贴。而自备电厂则无须考虑这些，且大多 数自备电厂都是建在企业附近，不通过电网，直接向企业供电，这样就避免了电网 的过网费。因此企业自备电厂的电价实际上要比从电网购买的电价要低，这就使得 许多企业宁可自建电厂也不用电网的电。 5 华北电力大学硕士学位论文 2 2 我国典型地区自备电厂发展现状 近几年我国对高耗能行业给予了充分的鼓励，使得电能需求快速增长，伴之而 来的是企业自备电厂建设规模的扩大。下面对国内部分省份的自备电厂的情况给予 描述。 ( 1 ) 山东省自备电厂发展状况 山东省作为一个经济和人口大省，企业自备电厂数量较多，尤其是一些用电大 户均建有不同规模的自备电厂。据统计，在山东省目前3 0 0 0 万千瓦总装机容量中， 企业自备电厂占3 0 0 万千瓦，达到了1 0 。其中仅在2 0 0 3 年，以自备电厂为主的 小电厂就增加了2 0 0 万千瓦，大有愈演愈烈之势。就自备电厂来说，虽然成本只有 0 2 元千瓦时，但发电厂平均上网电价是0 3 4 元千瓦时，毛利润率高达4 4 4 。 就电网来说，其运行成本平均为0 。1 元千瓦时，而实际得到的供电差价要高于0 1 元千瓦时。 ( 2 ) 江苏省自备电厂发展状况 2 0 0 3 年，江苏企业自备电厂新增容量3 3 万千瓦，2 0 0 4 年新增容量6 2 万千瓦， 2 0 0 5 年新增容量9 4 万千瓦。2 0 0 6 年1 至1 1 月全省自备电厂发电量已经达到2 4 9 亿千瓦时，同比增长3 3 ，占全省发电量( 2 2 3 9 亿千瓦时) 的1 0 8 ；而统调大 容量机组装机容量则是4 4 4 7 万千瓦，1 至1 1 月发电量为1 9 9 2 亿千瓦，同比增长只 有2 1 7 ，比自备电厂3 3 的增长率少1 1 个百分点。目前江苏全省自备电厂已多 达1 5 9 家，另外还有9 家在如火如荼的建设当中，装机容量总数占到全省装机的8 8 。其中，5 万千瓦以下机组3 0 4 台，占总台数的8 6 8 6 。 ( 3 ) 山西省自备电厂发展现状 2 0 0 1 年，山西地区小电厂发电增长情况如下：太原增长7 7 2 ；朔州增长4 5 7 5 ； 阳泉增长2 6 1 ；晋中增长4 4 1 8 ；运城增长3 0 3 9 ；忻州增长9 7 5 ；长治增长 1 5 9 7 ；晋城增长1 8 2 9 ；临汾增长1 5 5 7 。自备、半自备型小电厂发展速度也 很快，截止2 0 0 3 年其发电量增长幅度为3 亿k w h 。 ( 4 ) 河南省自备电厂发展现状 河南省近年高耗能企业增长快速，自各电厂装机容量不断增加。2 0 0 1 年装机容 量为1 3 8 万千瓦，2 0 0 2 年1 4 8 万千瓦，2 0 0 3 年1 5 2 万千瓦。装机容量增长率由2 0 0 1 年的3 8 上升到2 0 0 3 年的4 2 。自备电厂的发电量由2 0 0 1 年的7 1 万千瓦上升到 2 0 0 3 年的8 7 万千瓦。截止2 0 0 3 年，河南全省共有自备厂7 1 个，装机容量占全省 总装机容量的1 7 3 3 ，发电量8 6 3 亿千瓦时，占总发电量的8 3 。大多数的自备 电厂的发电价格在0 2 5 元每千瓦时左右。2 0 0 6 年自备电厂的装机容量达到3 5 6 万 千瓦，同比增长了1 9 1 ，发电量为2 0 1 2 3 亿千瓦，同比增长了3 7 0 7 。 6 华北电力大学硕十学位论文 2 3 郑州市自备电厂发展现状及其性能分析 ( 1 ) 自备电厂的分布状况 目前郑州地区自备电厂共有1 2 家( 登封3 ，荥阳市2 ，巩义市2 ，新密市2 ， 中牟县l ，高新区1 ，上街区1 ) 。2 0 0 6 年，总装机容量1 2 4 9 兆千瓦，年发电量7 4 7 3 亿千瓦时，上网电量1 3 9 亿千瓦时。2 0 0 3 - - 2 0 0 6 年新增装机容量如下图： 2 【3z 讲，42 叩52 0 0 6 匡囹 图2 一l ：2 0 0 3 2 0 0 6 年新增装机容量 其中，c a p 代表装机容量，单位为万千瓦。 ( 2 ) 自备电厂生产性能分析 1 ) 平均生产成本与发电量的关系分析 这里以郑州市2 0 0 5 年各自备电厂的相关数据做分析 图2 2 ：平均成本与发电量的关系 其中c o s t 代表平均生产成本，单位为元；g q 代表发电量，单位为万千瓦时。 平均成本与发电量的拟合函数为：c o s t = o 2 0 5 3 2 0 4 8 5 7 + 6 5 3 9 7 9 6 2 4 5 e 0 0 7 g q 。对 非自备电厂的一般机组，当发电量为1 8 2 3 3 0 万千万时，其平均成本为0 2 3 1 元； 若将此发电量代入上述回归方程，则可估算出自备电厂的平均成本为0 3 2 5 元，由 7 = 一。 华北电力大学硕十学位论文 此可以看出自备电厂的机组性能较差。 2 ) 煤耗与发电量的关系分析 我们仍以郑州市2 0 0 5 年各自备电厂的相关数据做分析 图2 - 3 ：煤耗与发电量的关系 其中s l 代表煤耗，单位为克标煤千瓦时；g q 代表发电量，单位为万千瓦时。 煤耗与发电量的拟合函数为：s l = 6 2 3 1 5 4 2 1 4 7 0 0 0 1 6 8 8 4 9 7 9 4 2 水g q 。对非自备电厂 的一般机组，当发电量为1 8 2 3 3 0 万千万时，其煤耗为2 6 8 1 2 克标煤千瓦时；若 将此发电量代入煤耗与发电量的拟合函数中，则可估算出自备电厂的机组煤耗为 3 1 5 2 9 克标煤千瓦时，由此可以看出自备电厂的煤耗较高。 华北电力大学硕十学位论文 第三章自备电厂对供用电的影响及其给供电公司带来的风险分析 3 1 自备电厂对供用电的影响 3 1 1 自备电厂对供用电的积极影响 ( 1 ) 缓解缺电局面 企业自备电厂曾为缓解全国缺电状况起到了积极作用。在电力供应紧张时期， 自各电厂缓解了电力供不应求的矛盾，节省了国家电力建设资金；另外，电网还将 并网自备电厂的电量用于负荷的调控。 ( 2 ) 提高能源效率 热电联产的自备电厂在提高资源利用效率、节约能源的同时也增加了企业的经 济效益。在企业自备电厂中有相当一部分是热电联产机组，它们不但满足了企业对 蒸汽的需求，还能够部分或全部满足企业的用电需求。这种方式与热电分产相比， 其经济效益是显著的，同时也有效地提高了环境质量。 ( 3 ) 监督作用 自备电厂作为一种民间办电形式，对发电企业和供电公司的利润起到民间监督 作用，使电价制定过程趋于科学、合理、透明。 ( 4 ) 促进相互竞争 在对自备电厂进行环保达标治理、收取相关费用后，企业自备电厂将与系统内 电厂形成相互竞争，这有利于今后电力体制改革和竞价上网的顺利实施。但需要注 意的是应当将企业自备电厂总规模控制在一定的合理范围内，否则将造成社会资源 的极大浪费。 3 1 2 自备电厂对供用电的负面影响 ( 1 ) 效率低、煤耗高 企业自备电厂的机组大部分是小型燃煤机组，这些机组比大型燃煤机组的煤耗 要高于一倍，甚至更多。这些小型机组的运行不利于资源的合理利用，与国家的能 源政策相背。 ( 2 ) 不一定能够节约能源 综合利用、热电联产因为能够节约能源实现废物利用而得到了国家政策的大力 扶持，但是由于这些电厂机组的单机容量较小，蒸汽参数很低( 多为中温中压) ， 实际运行效率并不高。例如余热利用型电厂、掺烧煤粉的煤矸石电厂，尽管利用了 9 华北电力人学硕卜学位论文 余热和煤矸石，但其煤耗仍比纯凝汽的高参数大型机组要高。 ( 3 ) 环境污染重 大型燃煤电厂经过高效静电除尘、脱硫、脱硝技术处理后，其对环境的污染较 小，而小型燃煤电厂由于机组单机容量小，同时考虑到其经济效益，大多未安装相 关设备，这不符合地区能源利用结构改善和生态环境保护的要求。 ( 4 ) 电网安全系数低 机组装机容量小、发电负荷曲线变动大、机组运行可靠性不高、可调出力明显 低于实际装机容量，关键时刻难以调度，高峰时段难以保证可靠供电，这些对电网 运行的安全性和稳定性造成较大的影响。 3 2 自备电厂给供电公司带来的风险分析 ( 1 ) 对电网的销售电量和收入的影响 自备电厂的投入，直接导致供电公司对拥有自备电厂的大用户企业售电量的降低， 甚至为“零潮流”。“零潮流”导致供电公司所建设的供电线路成为没有经济效益的“沉 没成本”，电网售电量为零，也就是说，无法实现对拥有自备电厂的企业的电量电费主 营收入，给供电公司的经营带来了风险。我们可以通过郑州地区的自备电厂给郑州供电 局带来的售电量和售电收益的减少值，分析其对郑州供电局所带来的风险。以2 0 0 6 年 1 2 份为例，郑州地区自备电厂的发电量如下表： 表3 一l ；2 0 0 6 郑州地区自备电厂的发电量情况 与系统并网 高各变容年末装机本月发电量 电压等级量( k v a ) 单位名称 容量k v a万k 删 13 5 k v1 3 1 5 0 0 登封启迪能源有限公司 4 2 0 0 0 0 2 5 2 8 5 21 1 0 k v4 * 1 6 0 0 0 长铝河南自备电厂( 上街区) 4 2 0 0 0 2 6 6 0 31 0 k v1 3 1 5 0 中牟化肥厂自各电厂1 2 0 0 0 41 0 k v1 3 1 5 0 荥阳芦沟矿矸石自备电厂 1 2 0 0 0 8 9 0 5l i o k v2 4 1 5 8 河南中孚实业股份有限公司( 巩义市)1 4 9 0 0 06 3 8 4 61 0 k v2 木1 0 0 0 河南化工厂自备电厂( 巩义市)6 0 0 01 0 0 71 1 0 k v1 8 0 0 0 郑州五龙电力有限公司( 荥阳市)1 1 0 0 0 08 2 5 9 4 81 1 0 k vl * 2 5 0 0 0 中原制药厂自备电厂( 高新技术开发区)6 0 0 06 2 7 l 91 1 0 k v1 * 8 0 0 0 郑州煤电股份有限公司东风电厂( 新密)1 0 0 0 0 07 5 0 0 0 9 1 06 k v1 1 2 0 0 0 河南省七里岗水泥厂余热电厂( 新密市) 1 2 0 0 04 7 l 1 1l i o k v1 8 0 0 0 郑州中岳电力有限公司( 登封市)1 6 0 0 0 09 2 5 0 6 2 1 23 5 k v1 8 0 0 0 登封电厂集团有限公司自备电厂 2 2 0 0 0 0 1 0 8 4 7 3 总计：1 2 4 9 0 0 07 1 7 1 0 1 2 从上表可以看出，1 2 月份总发电量为7 1 7 1 亿千瓦时，如果以厂用电率7 计算， 0 华北电力人学硕十学位论文 销售电价以卜l o k v 为0 4 9 2 元k w h 计算，可以算出，郑州市供电公司2 0 0 6 月1 2 份少 供电量6 6 7 亿千瓦时，减少收入为3 2 8 亿元。可见自备电厂对供电公司收益的影响是 非常大的。 ( 2 ) 对电网备用容量的影响 根据国家计委、经贸委、建设部和环保总局联合发布的关于发展热电联产的 规定的规定，符合要求的自备电厂均免费与电网企业相连。自备电厂与电网联网 后电网对其免费提供调峰、调频、等容量的备用。在自备电厂因故障停机或减少出 力时，电网立即为企业提供缺额电量，保证企业安全生产。如果系统内均为大型公 用电厂，则彼此之间可以互为备用，系统整体备用容量就可以实现规模经济。但如 果自备电厂较多，所需事故备用容量较大，从而增加了电网投资。在现行电价政策 下，在电价测算时电网基本上没有考虑将这部分投资的回收及运行成本让电厂承担 而是直接摊入电网成本，这就无形中增加了最终用户的负担，实际上严重损害了电 网、独立电厂和最终客户三者的利益。因此，这部分费用应该合理分摊以减轻电网 经营压力。 ( 3 ) 对电网安全的影响 自备电厂按其容量和地理位置的不同，大部分都接入了电网。由于自各电厂机 组装机容量小、运行可靠性不高、可调出力明显低于实际的装机容量，关键时刻难以调 度，高峰时段难以保证可靠供电，容易降低电网运行的安全性和稳定性。具体影响可以 分为以下几点： 1 ) 大量的用户自备电厂并入电网，将改变供电格局，使现有的降压变电站变成了升 压变电站，使主变保护性质发生了较大变化，增加了主变保护配置的复杂性，对电网的 安全稳定运行不利。 2 ) 大量的用户自各电厂由于单机容量小，一般采用较低的电压等级并入电网。当电 网发生短路故障时，大量接入低电压等级的小机组不能对主网形成有效支撑，相反还影 响自动装置( 如自动重合闸) 的投入，影响对其它电力用户的供电可靠性。 3 ) 由于较低电压等级的电网中，继电保护一般采用三段式电流保护，因此，大量的 用户自备电厂以低电压等级并入电网，将使电网的继电保护整定配合复杂化。 4 ) 大量的自备电厂接入系统，对电力系统的低周减载等自动装置的整定带来困难。 在未建设自备电厂时，这些用户往往纳入了电力系统低周减载的范围内。建设自备电厂 后，即便用电企业仍然按供电局的要求配套建设相应的低周减载装置，也由于企业出于 自身利益或专业维护力量薄弱，难以按电网要求保证足量的低周减载设备投入运行。 5 ) 大量的小电源接入系统，增加了调度业务和生产管理的复杂性，增大了电网运行 管理的工作量。同时也由于双电源线路的增多，使电气误操作和人身事故的几率大大增 加。 华j 匕电力人学硕七学位论文 ( 4 ) 对电网调峰能力的影响 自备电厂的调峰问题一直是电网与企业自备电厂间矛盾的焦点。目前企业自备 电厂无论机组类型( 背压式机组除外) 、单机容量大小，均不参与电网调峰，这些 都加重了电网的调峰负担；另一方面，电网用电负荷峰谷差率却在逐年拉大，而自 备电厂如遇故障、检修或其他问题则在短时间内急剧增加电网的调峰幅度，使得电 网调峰难度进一步加大，难以保证在高峰时段供电的可靠性；最后，由于自备电厂 单机容量过小，发电负荷曲线变动大、调峰能力弱，结果负荷调节过程中产生的低 频谐波可能对电网的电能质量构成污染。 3 3 自备电厂给供电公司带来的风险度量模型 企业建设自备电厂后，大量的自备电厂并入电网，将永久性占有电力市场，供 电公司因此相应减少了售电量，从而影响其经济效益。虽然根据国家发改委的有关 文件，可以向自备电厂收取一定的系统备用费，但这个费用的多少，是由双方协商 的( 像郑州市就是自备电厂与供电公司协商定出的) ，存在很多的不确定性因素， 给供电公司带来了风险，因此需要对其进行度量。 用自备电厂造成供电公司的总收入的变化量为： 欲= 一, 5 1 + b公式( 3 1 ) 式中，衄为供电公司总利润的变化量；a ，为供电公司售电收入的变化量，正负 号表示变化量的增减；b 为供电公司给自备电厂备用所获得的系统备用费。 企业建立自备电厂造成的供电公司售电利润的变化量为： 上 ，= ( 只一只一0 ) q z 公式( 3 - - 2 ) 式中：q z 。为不同电压等级用户自备电厂的自发电量；只为对应电压等级的供电公 司对用户的原售电价格；只为供电公司的单位购电成本；乞为供电公司的平均供电成 本。 供电公司获得系统备用费为： b = g q z j 扛l 公式( 3 3 ) 式中：c 为不同电压等级下供电公司获得的系统备用费；其它符号含义同上。 联立公式( 1 ) 一( 3 ) 可以得到企业自备电厂造成供电公司收入的变化量为： 丝= 一，+ 曰= 一( 只一一c ) q z ，+ g q z ， 扛lf ；l 1 2 公式( 3 - - 4 ) 华北电力人学硕十学位论文 e h 公式( 3 - - 4 ) 可见，自备电厂向系统提供的备用费e 的确定对于企业建立自备电 厂后的供电公司尤为重要。 假如系统备用费有可能是在一个 e ，g1 的范围内，供电公司所可能得到的利润为 区间数： a r = 耻一，a r + 】= 卜( 只一只一0 ) q z j + 塑却， i li = l 一( 只一只- e , ) q 纠+ c 忽，】 若0 a r 一 a r + ，即足的左右端点均为正，则说明供电公司收取系统备用费后肯 定是盈利的，不存在风险，是可行的。 一。 若a r 一 a r + 0 ，即r 的左右端点均为负，则说明供电公司收取系统备用费后还 是亏损的，对供电公司来说是供电公司存在风险。 若a r 一 见) = ( + 吃- p , ) d , 公式( 4 - 5 ) ；r 喃哦 e ( 岛( v ) i 岛( v ) 见) = 面镐= 三( 见+ + 以) 公式( 4 6 ) p r o b ( p 6 只( c ) ) = p r o b ( p 6 a s + 吐0 = ( p b q ) t e ( 见( 圳见见( 呦= 石蒜= 圭( q + 见) 土p 础 综合上式根据最优化的一阶条件得出线性贝叶斯的均衡解： 北) 7 1 詈c p b ( v ) = 西1 + 詈v 公式( 4 - 7 ) 公式( 4 - 8 ) 公式( 4 - 9 ) 公式( 4 - 1 0 ) 在线性均衡下，当c ) 3 4 时，卖方的要价低于成本，但高于买者的最高出价 见( 1 ) = 3 4 ，因此交易不会发生；当v p 。一，则进行序贯谈判，直至交易成功或失败。 4 2 2 4 算例分析 本文以我国某一区域电力市场中，有一个供电公司和多个自备电厂，通过上面 2 5 华北电力大学硕七学位论文 提出的模型来分析他们的贝叶斯均衡交易价格。部分数据和计算结果见下表： 表4 6 ：不同自备电厂和供电公司之间的交易价 注：一，g 的单位为千瓦时，岛，勺，。，一，办的单位均 为元千瓦时。 由上表我们可以看出每个自备电厂与供电公司都存在一个交易价格办，这个交 易价格都是介于以墒和f 一之间，这使得供电公司能够以高于如。的价格收取输 电辅助服务费，自备电厂能够以低于。的价格购买此服务费，所以最终能以 达 成交易，从而使双方都达到了利润最大化。因此既的最终确定具有一定的现实意义， 可以作为现阶段我国自备电厂输电服务费的一个参考。 4 2 3 供电公司与自备电厂之间的利益协调模型 自改革开放以来，随着国民经济快速发展和人民生活水平的不断提高，电力需 求不断扩大，在国家大型火力发电厂迅速发展的同时，全国地方企业自备电厂也有 了较快的发展。尤其是近几年的电力短缺，各区域电力市场中均出现了大量的企业 自备电厂，其中有些是符合国家指标的热电联产自备电厂，有些是能源综合利用的 自备电厂，其对于缓解缺电状况，提高资源利用效率，节约能源起到过积极作用， 国家对其也给予了一定的优惠政策。但一些企业打着热电联产机组或综合利用机组 的旗号自建电厂，其实却是单纯的火电机组，而其不需承担国家政策性扶持行业电 价的社会责任。由于企业自各电厂的发电可靠性不高，电网需要向自备电厂的所在 企业免费提供电力备用容量和各类辅助服务，这实际上在侵害着独立电厂、最终用 华北电力人学硕十学位论文 户和电网的利益。另外，自备电厂机组容量很小，煤炭率过高，不仅浪费了发电资 源，同时对环境也形成了很大的破坏。但是，如果立即关闭这些电厂，可能会给地 方经济造成一定影响，同时也是一种资源的浪费，因此，关闭这些电厂需要一个过 程。本文在文献 4 1 4 3 研究的基础上，按照平稳过渡、逐步到位的原则，对这种 单纯小火电机组，建立三方经济协调优化模型，使得供电公司、自备电厂、社会三 者的利益得到平衡，实现共盈，最终实现电力资源的优化配置，保证市场主体经济 利益的全局最优，促进了电力工业的可持续发展。 4 2 3 i 能源经济目标下电量分配优化模型的描述 由于自备电厂能够在高峰时段像一般独立发电厂一样向企业和电网送电，在低 谷时只充当旋转备用的角色，让企业从电网买电，所以自备电厂有削峰填谷的作用。 本文假设在自备电厂收取一定的输电服务费，且自备电厂有偿向供电企业提供电力 电量和旋转备用容量情况下，分析了供电企业如何安排现货市场中独立发电厂，白 备电厂，远期合同市场的购买电量，以及备用市场中独立发电厂和自备电厂之间的 旋转备用容量，使得供电企业的利润最大。同时自备电厂计划如何安排电力电量， 旋转备用容量，使得自各电厂的利润最大。最终达到供电企业、自备电厂与社会三 者的共盈。 ( 1 ) 符号的说明： 现：日高峰时段预测的平均电量需求；d ，：日平段时段预测的平均电量需求： b ：日低谷时段预测的平均电量需求；玩：自备电厂隶属企业日高峰时段的电量 需求；以：自备电厂隶属企业日平段时段的电量需求；见：自备电厂隶属企业日 低谷时段的电量需求； 见：日高峰时段备用容量需求；r ，：e l 平段时段备用容量需求；冠：日低谷时 段备用容量需求； 最：日高峰时段独立电厂平均市场出清价；0 ：日平段时段独立电厂平均市场 出清价；易：日低谷时段独立电厂平均市场出清价； ：自备电厂的平均出清电价；e ：自备电厂的平均运行成本； 只：长期合同电价： 只：备用市场平均电价； c ：长期合同电量不超过总负荷的比例； 只：供电企业对独立发电厂收取的辅助服务费； 只。：供电企业通过协议的方式对自备电厂收取的备用容量费和并网服务费； q ，：在现货市场中向独立发电厂购买的电量；q ：向自备电厂购买的电量；q ： 在长期合同中购买的电量： 华北电力人学硕七学位论文 q ：向独立发电厂购买的备用电量；o , r ：向自备电厂购买的备用电量； q 一：自备电厂在高峰时段的日最大发电容量；q j 。：自备电厂在高峰时段日 最小发电容量；( 平段，低谷时一样) 4 2 3 2 模型的分析与建立 这里，我们将供电区域内所有自备电厂等同看作一个大自备电厂，且各个时段 均为8 小时。设只o = 昂+ ，表示供电企业高峰时的平均售电电价，p f 。= f , + 只， 表示供电企业平段时的平均售电电价，昂= 最+ 只，表示供电企业低谷时的平均售 电电价。匕= + 匕，表示自