（技术经济及管理专业论文）电力市场中发电商报价策略评估及相关问题研究.pdf

华北电力人学硕十学位论文摘要 摘要 发电公司报价策略问题是伴随电力市场的出现而出现的新课题，亟需构建一套 合理、完备的发电商报价评估指标体系。本文首先回顾了发电商报价策略理论的发 展过程，归纳总结了三种传统的发电侧市场的竞价理论。接下来介绍了报价评估原 理和方法，并结合竞价前市场能够获取的信息，构建了一套发电商报价预评估指标 体系。随后，本文针对能量和备用市场同时开放的电力市场的发电容量分配问题， 运用投资组合理论，对能量和备用市场的相关性、风险因子与能量市场发电容量分 配比例关系等问题进行了探讨，结果表明发电商的决策不仅取决于其对能量和备用 市场电价估计的准确程度，还在于两个市场的相关系数及风险因子的选取。 关键词：电力市场，报价评估，指标体系，投资组合理论，备用市场 a b s t r a c t b i d d i n gs t r a t e g y i san e wp r o b l e me m e r g e di ne l e c t r i c i t ym a r k e t t h i sp a p e rf i r s t l y o v e r v i e w sd e v e l o p m e n tp r o c e s so fb i d d i n gs t r a t e g yt h e o r y , a n dt h e ns u m m a r i z et h r e e k i n d so ft r a d i t i o n a lb i d d i n gt h e o r i e si ng e n e r a t i o n - s i d em a r k e t p r i n c i p l ea n dm e t h o d so f b i d d i n ge v a l u a t i o n a r ei n t r o d u c e da n dab i d d i n ge v a l u a t i o ni n d i c a t o rs y s t e mw a s e s t a b l i s h e dw h i c hc o m b i n e dw i t ha v a i l a b l em a r k e ti n f o r m a t i o n a f t e rt h e n ，a i m sa tt h e p r o b l e mo fg e n e r a t i o nc a p a c i t yd i s t r i b u t i o nb e t w e e ne n e r g ym a r k e ta n dr e s e r v em a r k e t ， p o r t f o l i ot h e o r yw a su s e di nt h i sp a p e rt oa n a l y z e ：1 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ne n e r g y m a r k e ta n dr e s e r v em a r k e t ，2 ) d i s t r i b u t i o np r o p o r t i o no fr i s kf a c t o ra n de n e r g ym a r k e t t h er e s u l t ss h o wt h a td e c i s i o no fg e n e r a t i o nc o m p a n ys h o u l dc o n s i d e r1 ) a c c u r a t el e v e l o fe l e c t r i c i t yp r i c e se s t i m a t i o no fe n e r g ya n dr e s e r v em a r k e t ；2 ) r e l a t i o n s h i pb e t w e e n e n e r g ya n dr e s e r v em a r k e t ；3 ) t h ea d o p t i o no fr i s kf a c t o r z h a n gj i n y u ( t e c h n o l o g ye c o n o m ya n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f j i az h e n g y u a n k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ，b i d d i n ga s s e s s m e n t ，i n d i c a t o rs y s t e m s ， p o r t f o l i ot h e o r y , r e s e r v em a r k e t 华北电力人学硕十学位论文摘要 摘要 发电公司报价策略问题是伴随电力市场的出现而出现的新课题，亟需构建一套 合理、完备的发电商报价评估指标体系。本文首先回顾了发电商报价策略理论的发 展过程，归纳总结了三种传统的发电侧市场的竞价理论。接下来介绍了报价评估原 理和方法，并结合竞价前市场能够获取的信息，构建了一套发电商报价预评估指标 体系。随后，本文针对能量和备用市场同时开放的电力市场的发电容量分配问题， 运用投资组合理论，对能量和备用市场的相关性、风险因子与能量市场发电容量分 配比例关系等问题进行了探讨，结果表明发电商的决策不仅取决于其对能量和备用 市场电价估计的准确程度，还在于两个市场的相关系数及风险因子的选取。 关键词：电力市场，报价评估，指标体系，投资组合理论，备用市场 a b s t r a c t b i d d i n gs t r a t e g y i san e wp r o b l e me m e r g e di n e l e c t r i c i t ym a r k e t t h i sp a p e rf i r s t l y o v e r v i e w sd e v e l o p m e n tp r o c e s so fb i d d i n gs t r a t e g yt h e o r y , a n dt h e ns u m m a r i z et h r e e k i n d so ft r a d i t i o n a lb i d d i n gt h e o r i e si ng e n e r a t i o n - s i d em a r k e t p r i n c i p l ea n dm e t h o d so f b i d d i n ge v a l u a t i o n a r ei n t r o d u c e da n dab i d d i n ge v a l u a t i o ni n d i c a t o rs y s t e mw a s e s t a b l i s h e dw h i c hc o m b i n e dw i t ha v a i l a b l em a r k e ti n f o r m a t i o n a f t e rt h e n ，a i m sa tt h e p r o b l e mo fg e n e r a t i o nc a p a c i t yd i s t r i b u t i o nb e t w e e ne n e r g ym a r k e ta n dr e s e r v em a r k e t ， p o r t f o l i ot h e o r yw a su s e di n t h i sp a p e rt oa n a l y z e ：1 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ne n e r g y m a r k e ta n dr e s e r v em a r k e t ，2 ) d i s t r i b u t i o np r o p o r t i o no fr i s kf a c t o ra n de n e r g ym a r k e t t h er e s u l t ss h o wt h a td e c i s i o no fg e n e r a t i o nc o m p a n ys h o u l dc o n s i d e r1 ) a c c u r a t el e v e l o fe l e c t r i c i t yp r i c e se s t i m a t i o no fe n e r g ya n dr e s e r v em a r k e t ；2 ) r e l a t i o n s h i pb e t w e e n e n e r g ya n dr e s e r v em a r k e t ；3 ) t h ea d o p t i o no fr i s kf a c t o r z h a n gj i n y u ( t e c h n o l o g ye c o n o m ya n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f j i az h e n g y u a n k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ，b i d d i n ga s s e s s m e n t ，i n d i c a t o rs y s t e m s ， p o r t f o l i ot h e o r y , r e s e r v em a r k e t 声明尸明 本人郑重卢明：此处所提交的硕士学位论文电力市场中火电厂报价策略评估 及相关问题研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期问，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：圭隆甄当 日期： 牛b 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：埘 日期：掣k 心 导师签名： 日期：兰翌21 互歹 华北电力人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1本文研究的意义和目的 多年以来，电力工业长期被认为是一种自然垄断性产业，大多数国家一直都实 行着垂直垄断一体化的市场结构，但是垂直垄断管理带来的企业经营低效率、高成 本、活力低下等弊病，引起很多国家政府和国际组织的关注和思考。2 0 世纪8 0 年 代末、9 0 年代初开始，以来，为了打破垄断、引入竞争，增强电力工业的活力，提 高电力工业的运行效率和效益，增加社会福利，以英国电力市场化改革为开端，世 界上先后有十几个国家开始重组其电力工业，掀起了世界性电力产业重组、引入竞 争的市场化改革浪潮。南美洲的智利和阿根廷率先改革了本国的电力运营体制；英 国也打破了中央发电局垄断经营的局面，将发电和输电分开管理，成立了国家电网 公司、多家发电公司和多家地区性配电公司，市场模式也由电力库转变为n e t a ，市 场竞争越来越充分；澳大利亚、美国、日本、加拿大等国也都陆续开始了打破垄断、 引入竞争的管理体制改革。世界各国电力工业改革的总趋势是：随着现代经济学的 崛起和信息技术的不断发展，对电力工业发、输、配、售的一体化结构进行分离和 重组，将可竞争的发电业务与网络垄断性的电网业务进行分离，在发电侧引入竞争。 我国的电力市场化改革可以分成三个阶段。第一阶段起始于2 0 世纪8 0 年代， 为了改变我国电源不足的问题，国家逐步引入多家主体集资办电，促进了电源的快 速发展，至2 0 0 2 年电力体制改革时，国家电力公司系统电厂容量所占全国总装机 容量的比重已下降大约5 0 左右。第二阶段是从1 9 9 8 年开始在实行“厂网分开、 竞价上网 的改革，并确定山东、上海、浙江及东北的辽宁、吉林、黑龙江6 个省 级电网为首批试点单位，通过试点单位的市场化运作，为进一步改革积累和宝贵的 经验。第三阶段始于2 0 0 2 年的电力体制改革，3 月国务院正式批准电力体制改革 方案。本次电力体制改革的总目标是打破垄断、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、推动全国联网、构建政府监督下的 政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。按照改革方案要求， 进行“厂网分开 ，将原国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进 行划分。同时在发电环节将国家电力公司管理的发电资产直接改组或重组为规模大 致相当的5 个全国性的独立发电公司，同其它主体的发电公司一起，在电力市场上 逐步实行“竞价上网”，丌展公平竞争。2 0 0 3 年，成立国家电力监管委员会及派出 机构，并在六大区域开始区域电力市场建设，创造良好的市场环境。 由于电力工业的特殊性，如有限数目的发电厂商、规模经济性、市场进入壁垒、 输电约束在一定程度或范围上限制了某些大用户选择发电厂商和输电损耗打击大 l 华北电力人学硕十学位论文 用户远距离购电的积极性等，以上这些因素决定了电力市场不是完全竞争市场而是 更接近于寡头垄断市场，存在着博弈行为和一些未知的、不确定的因素，给发电企 业经营带来了一定的风险，也有获取额外收益的机会，这就决定了发电厂商在挖掘 潜力、降低成本的同时还可以通过竞价投标策略来实现企业利润最大化。对发电厂 商而言，报价策略的优劣与其自身利益直接相关，一个好的报价策略将使发电厂商 在竞争中处于优势地位，并且在某些情况下，通过策略性报价可获得与自身经营状 况无关的超额利润，如何制定报价策略已成为发电厂商在市场条件下亟待解决的重 要问题。 发电商除了考虑在能量市场中采用不同的竞价策略所带来的不同收益，也要综 合考虑电力市场中存在着的多种交易，如合约交易、日前交易、实时交易和辅助服 务交易等，如何在多种市场中分配交易量达到利益最大化。同时，发电商也需要考 虑不同交易条件下不同的竞价风险所带来的收益变化。 因此，如何综合考虑发电商在能量市场的竞价策略及其在能量市场和备用市场 的发电量分配，客观有效地评估每一轮发电商报价的优劣，为下一轮的报价奠定坚 实、有理有据的基础，是发电商亟待解决的重要问题，也是本文要研究的问题。 1 2国内外研究现状 目前，针对发电商报价的研究主要集中于能量市场报价策略的优化问题，即寻 找使得发电商收益最大的报价策略，后续研究也往往是基于竞价策略，再对实际应 用中出现的问题展开讨论。本文扩展了发电商竞价策略的研究对象，不但考虑了发 电商在能量市场的竞价策略，也从理论上分析了电力市场中发电商同时面对能量市 场和备用市场时的发电容量分配的报价策略评估问题，本文的研究主要涉及三个方 面的研究： 1 2 1 电力市场报价策略研究现状 近年来，国内外学者在研究最优报价策略方面做了相当多的工作，文献【1 1 】、【2 8 】 对2 0 0 0 年以前的相关文献做了综述，这里结合最新文献对最优报价策略的研究方 法进行分类综述。本文借鉴文献 2 6 】中的分类方式将发电商在能量市场的最优报价 策略的构建方法分为5 个大类： ( 1 ) 基于成本分析的发电报价策略研究 基于成本分析的方法是国内电力市场试点中参与竞价上网的发电厂商应用最 普遍的一种竞价方法。其核心思想是明确本发电厂的发电成本，然后加上一定利润 作为其报价。此方法具有原理简单、操作方便、易于掌握，并可与发电厂现有m i s 系统结合使用等优点。但由于该方法没有考虑其他发电厂商的报价情况及系统中负 2 华北电力人学硕十学位论文 荷的实时波动，因而很难达到利润最大化的目的，根据该方法制定的报价只是一个 可接受的报价而不是最优的报价。文献 2 7 】以实时成本为基础制定发电厂商的报价 策略，其报价为在实时成本的基础上加上利润和税金作为其报价，并考虑在不同负 荷时段设置不同的利润率。 ( 2 ) 基于最优化方法的发电报价策略研究 发电商追求利润最大化是一个优化问题，最优化方法理所当然成了构建优化报 价策略最适合、最常用的方法。现有关于优化报价策略的文献大都采用最优化方法 进行，只是具体算法和步骤上有所不同而已。主要有两种做法：一是构造企业利润 最大化模型；另一种做法是构造一个两层的优化模型，上层优化模型是发电市场的 出清模型，下层优化的目标是发电厂商利润最大化，两层之间通过市场出清电价进 行协调。 ( 3 ) 基于博弈论的发电报价策略研究 文献 2 3 】、【2 4 对博弈论在电力市场中的应用作了综述，并列举了1 0 0 多篇相关 的参考文献。应用博弈论方法的报价策略大致可以分为两大类：一是基于矩阵博弈 模型；另一类是基于寡头博弈模型，主要包括c o u r n o t 模型、b e r t r a n d 模型和供应 函数模型。这类方法的一个重要缺陷是假定了所有发电厂商的成本信息为公共信 息，而在电力市场环境下，这个假定肯定是不现实的。 ( 4 ) 基于人工智能方法的发电报价策略研究 人工智能方法在报价策略、电价预测方面的应用已有不少论文发表，如应用最 广的神经网络预测电价、遗传算法、规划计算、自适应方法等。 ( 5 ) 基于仿真和经验分析的发电报价策略研究 试验仿真法是构造最优报价策略的既直观又实用的方法，试验仿真法有两类： 一是有实际人员代表市场参与者参与模拟的试验；另一种是设计智能化学习算法进 行无人参与的仿真试验。 1 2 2发电商报价评估研究现状 发电商的报价评价问题的研究有多种角度，最初的研究从指标体系的研究开 始，综合选取几个相关指标衡量发电商竞价的优劣。文献【1 1 】研究了指标的含义和 应用，分析指标在电力市场方面的应用，文献【2 2 1 提出电力市场环境下市场力的动 态指标，文献【18 】、【1 9 研究了国内外电力监管的方法和指标内容。竞价指标体系的 研究大多集中于选取能尽量反映发电商竞价优劣的指标以构建新的指标体系和收 益最大化的问题。 3 华北电力人学硕十学位论文 近年来的文献针对不断发展的电力市场交易形式所产生的新的风险提出了新 的风险衡量的方法，大多采用的是效用函数的方法。文献【31 】以概率分布的形式表 示报价预测的结果，提出了一种新的度量电厂报价决策的风险的方法，并结合实例 分析了如何采用风险评估的方法选择最优报价策略。文献【31 】中将经济学中的效用 函数应用到于发电商报价的评估中，是最早将马克维茨( m a r k o w i t z ) 度量方差的方 法引入发电商报价风险评估的文献之一，是发电商报价风险衡量方法的创新。文献 【3 0 考虑了发电商面对多种交易形式( 合约交易、实时交易、辅助服务交易等) 条 件下，借鉴了经济学中的资本资产定价模型引入了风险效用的概念来体现收益和风 险的均衡关系建立了新的数学模型给出了最优的发电商交易策略。效用函数不仅考 虑了竞价风险的大小，也综合考虑了发电商收益的期望，极大拓展了发电商竞价风 险的研究。 虽然针对发电商竞价策略的研究很多，但是大多文献的研究对象都是关于能量 市场竞价策略的研究，对于能量结合备用市场的报价策略的评估研究的文献却不 多。在报价的竞价指标体系的研究方面，专门针对目前电力市场环境下发电商的报 价评估的指标体系的研究，构建一套完整、实用、有效的指标体系的文献也很少。 因此本文要结合电力市场环境，评估发电商报价的优劣，并为以后的报价策略提供 科学有效的参考。 1 3 本文研究内容及技术路线 1 3 1 本文主要研究内容 本文的研究内容主要包括三个方面： 一、电力市场中火电厂报价策略的研究现状 本文研究的是发电商( 本文中主要指火电厂) 在电力市场中报价策略的评估问 题，首先应该对我国电力市场的发展脉络有一个清晰的认识。本章第一部分主要参 考相关文献的研究，重申了电力市场的含义、通过分析电能这种商品的特性归纳了 电力市场及电力工业的特点，并对我国电力市场及发电市场的发展脉络进行了梳理 总结。第二部分延续第一部分的研究分类归纳了三种传统的发电侧市场中的火电厂 竞价理论，为后续研究发电商在能量和备用市场报价策略的评估奠定理论基础。 二、火电厂在能量市场的报价策略预评估 电厂报价评估是指基于电力工程、经济学和风险管理等学科的理论和方法，对 电厂在参与报价这一经济活动的成效进行科学、合理地评价，从而为电厂在电力市 场环境下的经营管理提供对策支持。由于电厂报价是一个不断调整的动态过程，故 对电厂的报价评估也是一个动态调整、循环反复过程，是不同子阶段评估相互影响 4 华北电力人学硕十学位论文 和联系的融合体，因此报价评估涉及的范围较广，评估的方法需要从宏观层面上提 出更高的要求。 火电厂报价的预评估是电厂结合电力市场报价前公布的信息，对电厂的报价结 果所能获得的损益进行理性地预期。采用层次分析法逐步分解目标层，主要从报价 预期的中标电量、中标电价这两个方面对报价策略进行综合地评估分析。预期的中 标电量评估主要选取的是分区阻塞、机组负荷特性和市场地位指标评估；中标电价 主要选取的是发电商的运行成本、市场力、市场的供求关系三个指标评估；预期中 标电费由中标电量和电价乘积得到，并根据电厂期望的电费进行比较评估。 三、火电厂在能量市场和备用市场报价策略评估 对于火电厂来说，总的发电量是一定的，如果把所有发电量都用于能量市场的 报价，则失去备用市场的收益，由于备用市场报价高于能量市场，因此，完全参与 能量市场报价的机会成本很大；如果所有发电量都参与备用市场报价，则存在很大 收益风险，因为备用市场只是能量市场的一个补充，仅当能量市场供不应求时，才 需调用备用市场的发电容量，而在一般情况下，备用市场的发电容量处于待命状态。 因此，最优策略是在能量市场和备用市场之间分配发电量，使得发电厂的总收益最 大化。 1 3 2技术路线 l 、电力市场中火电厂能量市场报价策略预评估的方法 电力市场中火电厂报价的预评估的关键在于找到与电厂报价相关的多个指标 构建出一套能够反映市场信息并指导报价的指标体系。因此指标体系的构建是本章 的重点，构建指标的着眼点是根据竞价前公布的市场信息，充分挖掘市场潜在的风 险和机会。这部分主要采用模糊综合层次分析法。 层次分析法首先把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素支配关系分 层、分组形成有序的递阶层次结构。层次分析法能够把决策者的主观判断和推理紧 密的联系起来，对决策者的推理过程进行量化描述。同时由于在报价评估的时候， 一些选取的指标是非定量的，即是模糊的，这时候就需要借助模糊数学的工具来对 这类指标量化。模糊综合评价是在考虑多种因素的影响下，运用模糊数学工具对某 事做出综合评价。运用模糊综合评价法评估发电商报价的时候，首先明确影响发电 商收益的最主要指标是电价和电量，这是第二层指标；接着向下分解，电价分解为 第三层发电商的运行成本、市场力、市场的供求关系三个指标，电量分解为分区阻 塞、机组负荷特性和市场地位三个指标。针对第三层的每一个指标，第四层接着分 解，发电商的运行成本分解为燃料价格变动和环保政策影响。发电商的市场力指标 5 华北电力人学硕十学位论文 分解为集中度和价格提升能力两个指标。发电商的供求关系指标分解为容量供需比 和供需情况两个指标。发电商的分区阻塞主要用输出阻塞系数来表示；机组负荷特 性指标主要用机组必须运行率指标来表示；发电商的市场地位指标主要用机组所占 份额和最小最大机组份额两个指标来表示。 由上至下形成一套四层的、完整的报价流程，构成完整的报价预评估的指标体 系，从而引导电厂理性地报价。 2 、火电厂在能量和备用市场报价策略评估的方法 由于备用市场报价高于能量市场，因此，完全参与能量市场报价的机会成本很 大；如果所有发电量都参与备用市场报价，则存在很大收益风险，因为备用市场只 是能量市场的一个补充，仅当能量市场供不应求时，才需调用备用市场的发电容量， 而在一般情况下，备用市场的发电容量处于待命状态。因此，最优策略是在能量市 场和备用市场之间分配发电量，使得发电厂的总收益最大化。本文中主要借鉴投资 组合理论的方法，把能量和备用市场都看成是发电商的利润增长点，综合考虑发电 商收益和风险的关系，分析讨论发电商在能量和备用市场的最优发电容量分配比 例。 6 华北电力人学硕十学位论文 第二章电力市场中火电厂报价策略概述 2 1 电力市场与发电市场概述 2 1 1电力市场概述 电力市场特指电力工业放松管制以后，发电商，网络运营商，供电商和用户 等市场成员之间通过竞争的手段达成交易的体制和相应的功能。一般来说，电力市 场是指电力的买卖双方相互作用、以决定其成交电价与电量的场所或平台。“电力 市场”一词最早是由美国麻省理工学院f c s c h w e p p e s 教授于1 9 7 9 年在( ( 2 0 0 0 年的 电力一文中提出来的，而真正的电力市场是2 0 世纪8 0 9 0 年代首先在西北欧、南 美等地出现的一种以促进电力企业间的公平竞争为基础的新型电力运营方式，与传 统的经营模式相比具有降低电力生产成本，提高生产效率等优点。具体来说，电力 市场就是在电力技术条件许可下，采用经济手段本着公平竞争、自愿互利的原则， 对电力系统中的发、输、配、用等环节组织协调的管理机制和执行系统的综合。 纯粹从电力市场的定义来看，电力市场与一般商品市场没有什么本质区别，都 是通过“市场 来合理配置资源；但由于电能这一商品具有一般商品所不具备的技 术经济特征，因此电力市场与一般商品市场相比，带有自身特点：电力市场首先是 个市场的概念，理应具有“市场的基本特征，即以价格为中心，以市场为手段 对电力资源进行合理配置；也就是说，电力市场应该具有竞争性、开放性。同时， 电力市场的交易对象是特殊的商品电能，具有特定的技术经济特征，因此，电 力市场注定与一般的商品市场是有差异的：其一，电力产业的网络依赖性与高度协 调性，就决定着电力市场是网络性与协调性高度统一的市场；其二，电力产业作为 基础产业，并带有一定公共品属性，因此政府对电力市场进行规制是必要的，但这 种规制是对电力市场的规制，与传统对电力产业的严格管制是不同的；其三，电力 产业的规模经济性、自然垄断性等传统经济特性的弱化，就为电力产业结构从完全 垄断转向寡头垄断提供了理论上的支撑。 由于电力工业的特殊性，电力市场在运作过程中有以下特点： 1 系统的实时平衡性 电力生产必须实时平衡是电力系统生产的最重要的特点。在现有的技术条件之 下，电能不象其他形式的能源，如煤、石油、天然气等可以大量储存。 在电力系统中，没有象一般商品在流通过程中的“库存”作为生产和消费的不平 衡的缓冲，电力的生产和消费必须实时平衡。这种平衡不仅是一个电力系统的整体 7 华北电力人学硕十学位论文 的电力的生产和消费的平衡，也是一个相对独立的供电区的电力的生产和消费相对 平衡。电力生产必须实时平衡使得在电力系统的生产过程中不可能存在一种均衡的 生产模式，使发电厂有比较稳定的发电负荷。如果电力的供需的不平衡会导致电力 系统内的设备损坏，减少对用户的供电，严重的可以导致电力系统崩溃。 2 电力需求的随机性 影响市场电力需求的因素很多，而且对电力需求影响的程度也不确定，所以即 使时用户自己也不能事先精确的确定自己在特定时段的用电负荷，更不用说整个电 力市场的用电负荷，所以长期的事先有精确的确定数量的交易对电力市场不是必须 的，短期的实时平衡市场才是必须存在的。 3 市场的协调性 电力市场必须实时平衡，但是由于发电商不能够保证完全按照事先约定的负荷 发电，供应商不可能精确的预计自己的用电量，所以在实际的交易过程中，发电商 之间，以及发电商和用户之间要协调，才能够保证电力系统的平衡。 发电电力工业的一切运营活动都建立在电网的基础上的，发电厂发出的电能必 须通过电网才能到达用户，所以保证电力系统的安全、可靠，是电力市场存在的前 提，为了保证电力系统的可靠性，电网上的各个成员的行为必须协调和受到一定的 控制，而不能是象一般工业那样由发电厂或用户本身来决定自己的所有行为而不和 其他发电厂配合。 在日前电力市场，这个协调过程是通过竞争来实现的，以达到降低用户用电价 格的目的。但是，竞争结果必须由系统操作员决定执行，而不能是各自独立的执行。 如果电力系统受到了严重威胁还要采取行政的方法来保证电力系统的协调。例如， 如果电力系统的安全受到严重威胁，市场管理机构可以宣布市场终止，由系统操作 员根据系统的需要决定发电商的发电量。 4 市场的有限性。 因为发电商发出的电力只有通过电网才能送给用户，而电网的传输能力是有限 的，为了保证电网的安全，不是所有的电力市场达成的交易都能够实施。电力交易 必须在不会影响系统的安全的情况下才能由系统操作员安排实施。即电力市场的交 易要受到系统安全的约束，这个意义上称为电力市场是有限的。 综上所述，不妨认为电力市场是一种政府规制下的寡头垄断市场，并具有竞争 性、开放性、网络性、协调性；即电力市场是政府规制下的，满足电力技术条件的 寡头有效竞争市场( 而非完全竞争) 。 从1 9 9 8 年开始，我国确定在电力行业实行“厂网分开、竟价上网”的改革，并确 8 华北电力人学硕十学位论文 定山东、上海、浙江及东北的辽宁、吉林、黑龙江6 个电网为首批“厂网分丌”的试点 单位。2 0 0 0 年1 月，山东、上海、浙江发电侧电力市场f 式投入商、i k 化运行，东北 三省电力市场将在2 0 0 0 年4 月f 式投运。通过各试点单位的市场化运作，以期在发 电侧引入市场机制，竞价上网，并积累经验，逐步向完善的电力市场靠近。 2 1 2 发电市场概述 按电能从生产到最终用户消费的先后过程，电力产业被分为发、输、配、用电 等4 个环节，从目前国内外电力产业改革的实践来看，其改革多是从发电环节开 始的，首先形成电力“竞价上网 机制，并逐步将这种竞争机制引入配、用电环节 ( 即使在成熟的电力市场下，输电环节也是垄断经营) 。迄今为止，我国电力产业 的改革，无论是“集资办电”、模拟电力市场、电力市场试点，还是目前正在进行 的“厂网分开、竞价上网”改革也主要是针对发电产业进行的，即对发电侧进行市 场化改革，而输、配、用电环节仍旧由电网公司( 原国家电力公司) 统一管理。 目f ； ，在有关电力市场改革的研究中，一般将相对于整个发电产业而言比较独 立的发电环节称为发电产业，与之相对应，在市场化条件下则称为发电市场( 也称 为发电侧电力市场) 。发电市场( g e n e r a t i o nm a r k e t ) 一般包括发电设备市场与电力 交易市场，在本文中主要指电力交易市场。因此，简单地说，发电市场就是指市场 参与人，采用经济手段本着公平竞争、自愿互利的原则，以决定其成交电价与电量 的场所或平台。 发电市场的参与主体主要包括电力买卖双方以及电力交易机构等三方面。电力 的卖方一般是指发电企业，而电力的买方在电力市场发展的不同时期表现为不同的 主体：一般来说，在电力市场初期，电力买方为电网公司，在我国上海等电力市场 试点地区就曾经采用这种形式；而随着电力市场改革的深入，电力买方逐步转变为 电力最终消费者( 大用户) 或电力批发商，即电力直购；此时电网公司脱离了实际 的电力交易，只提供电力输送的物理平台。此外，发电产业作为电力产业的重要组 成部分，政府的规制同样非常重要。 很显然，发电市场的建立是以“厂网分开 为前提的。所谓发电产业的市场化 改革直接表现为发电企业发出的电能上网方式的转变：在电力市场改革以前，发电 企业是电网公司( 国家电力公司) 的下属企业，其发出的电能，由电网公司统一调 配，不存在价格结算( 只有内部结算) 问题；而在电力市场环境下，发电企业与电 网公司不再有隶属关系，电力上网通过竞价( 即在电力系统安全许可下，报价低的 电力优先上网) 来确定。因此发电市场的建立，能在一定程度内保证发电资源的合 理配置。 综上所述，简单地说，发电市场实际上就是指发电企业电力竞价上网的市场， 9 华北电力人学硕十学何论文 是电力市场的重要组成部分。在我国由于电力市场改革起步比较晚，电力产业的市 场化改革主要涉及发电产业，因此在某一程度上来说，目前我国的电力市场实际上 就是发电市场；但国外成熟的电力市场条件下，电力市场除发电市场外还有配电市 场等其它组成部分。 2 2 传统的发电侧市场中的火电厂竞价理论 在实际的电力市场运作中，报价是电力市场中发电厂商的基本行为。发电厂商 的报价、发电厂商的运行成本和市场供求，决定着机组是否上网发电及其上网电量。 从电网角度看，科学的报价可以为电网提供良好的运行条件，最大程度的优化安排 机组出力。因此，研究发电厂商的报价策略是发电厂商和购电方的一致需求。制定 发电厂商报价策略要考虑两个因素：一是发电厂商的成本，成本加合理的利润构成 了电能这一商品的价值；二是市场的供求状况和电能资源的边际价格。因此，严格 核算成本和掌握市场商机是发电厂商报价系统的核心。 在理想的电力市场中，发电厂商的最优报价策略是将电力价格设定在边际成 本。如果一个发电厂上没有以边际成本作为报价策略，而是试图通过利用市场结构 的不完善来增加利润，这种行为就是策略性报价。如果发电厂商可以通过策略性报 价而不是降低成本来成功地增加利润，则称该发电厂商具有市场力。由于电力市场 属于不完全竞争的市场，因此发电厂商就可以通过策略性报价，或者通过行使市场 力来增加利润。 报价问题主要针对电力联营体市场。在该市场中，发电厂商向市场交易员提交 下一个交易时段所提供的电力以及价格。市场交易员根据预报的负荷和所有发电厂 商的报价，按照电力价格从低到高的次序确定发电调度和市场出清价。从广义上讲， 发电厂商进行策略性报价共有三种主要的方法。第一种是估计下一个交易时段的市 场出清价第二种是估计其它发电厂商的报价行为第三种方法是基于博弈论的。另 外，市场仿真也可以用于考察策略性报价行为，但是这种方法无法得到系统的投标 策略。 2 2 1 基于预测市场出清价格( m c p ) 的策略性报价 如果一个发电商可以准确预测市场的出清价格，那么他只要报出稍微低于m c p 的价格即可以获利。由于在大多数电力市场中可供查询的公开数据有限，因而准确 的预测出m c p 是十分困难的。这种方法采用了的前提假设是电力市场是完全竞争 的。即一个发电厂商的报价不会影响市场的出清价。由于电力市场更接近于寡头垄 断市场，这个假设很难成立。目前的研究重点放在如何表示市场出清价及如何决定 一个发电厂商所拥有的发电机组的开停机计划和最优调度。 1 0 华北电力人学硕十学位论文 2 2 2基于预测其他竞争对手报价的策略性报价 这种报价方法需要对整个市场中所有竞争对手的报价策略和费用函数的分布 函数的各项参数进行预测，然后利用概率论或是模糊数学的方法得到报价曲线和收 益函数的期望值，最后在决定报价策略。 2 2 3基于博弈论的策略性报价 博弈论是研究市场经济的重要工具。由于电力市场采用的封闭式拍卖交易方式 可以被描述成一个近似的不完全信息非合作博弈过程，所以用博弈论来进行策略性 报价，其模拟的结果可能更加接近实际。国内外众多学者发表了很多用博弈论来研 究电力市场的文章，归纳其应用的主要难点有两个。其一是对不完全和不完美信息 的处理。例如：电厂竞价上网，一个成功的报价不仅取决于自己的实力，还有赖于 他人如何报价。由于在电力市场环境下，各个竞争对手的报价历史数据以及费用函 数都属于商业机密而不会公开，所以这种方法的参数预测准确度很难得到保障。因 为，不完全信息下，行为人可能不会拥有被重复着的一次性博弈所具有的相关信息。 如何处理这种既不完全也不完美的信息是博弈论的一个重要课题。其二是多人博弈 问题。相比于双人博弈，多人博弈的理论和算法研究还不够成熟、完善，而且计算 量也大得多。如何处理这个问题也是一个重要的研究课题。 2 3 火电厂在能量市场和备用市场报价策略理论 火电厂可以同时参与能量市场和备用市场的报价。电能报价以燃煤吨数为基础 进行测算，它是实际消耗的煤炭数量的函数。电能报价主要在能量市场中完成，用 以满足基本的电能需求。备用市场是对能量市场的补充，主要由a g c ( a u t o m a t i c g e n e r a t i o nc o n t r 0 1 ) 、旋转备用、非旋转备用和替代备用构成，用于满足高峰或者中 断时期的电能需求。发电备用市场报价以容量为基础，只有当该部分容量被实际调 用发电时，才需计算电能成本。一般来说，容量价格要高于能量价格。 对于火电厂来说，总的发电量是一定的，如果把所有发电量都用于能量市场的 报价，则失去备用市场的收益，由于备用市场报价高于能量市场，因此，完全参与 能量市场报价的机会成本很大；如果所有发电量都参与备用市场报价，则存在很大 收益风险，因为备用市场只是能量市场的一个补充，仅当能量市场供不应求时，才 需调用备用市场的发电容量，而在一般情况下，备用市场的发电容量处于待命状态。 因此，最优策略是在能量市场和备用市场之间分配发电量，使得发电厂的总收益最 大化。 华北电力人学硕十学位论文 第三章火电厂在能量市场的报价策略评估 电力市场下，发电商通过策略性竞价来获取更多的利润，电厂的报价决定了其 自身在发电市场中可以占有的市场份额，直接影响到其自身的利润。在实际的电力 市场中，电厂的报价反映了电厂的运行成本和市场需求，决定着机组能否上网发电 及其上网电量。从电网角度看，科学的报价可以最大程度的优化安排机组出力。因 此，研究电厂报价策略是发电商和系统购电方的共同需求。发电商如何更好的衡量 报价的有效性和科学性，谋求自身利益的最大化，这就需要在报价前掌握充分的市 场、竞争对手的信息的条件下，采用一定技术手段对报价进行事前评估，通过科学 合理的预评估，对报价进行初步调整，才能在竞价中取得优势地位。 3 1 火电厂报价策略预评估的意义 发电商目前处在区域电力市场激烈的竞争环境下，市场的竞争机制能够导致市 场成员的优胜劣汰，要想在市场中立足，市场成员除了要考虑自身的竞争能力之外， 还必须充分去分析整个市场潜在的信息，做到知己知彼。因此如何合理地报价是困 扰发电商决策分析最主要的难题。发电商不但要做好电厂的生产经营管理，在竞争 中保持优势，更重要的是在报价前要充分掌握市场的信息，在竞价中取得优势地位。 因此对发电商报价的预评估是十分重要的，通过预评估，发电商能初步衡量出报价 的科学有效性，及时调整报价，为后续准确报价赢得先机。 3 2火电厂报价策略评估指标体系的构建 3 2 1模糊综合评价基本理论 评价是指按预定的目的，对研究对象功能的量化描述，也是对研究对象结构的 描述，它是决策中的一项基础性工作，对决策者预见未来实施科学决策具有重大的 理论意义和实用价值。层次分析法是一种多目标决策分析方法，是系统工程中对非 定量事件作定量分析的一种简便方法，也是对人们主观判断做出客观描述的一种有 效方法。层次分析法首先把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素支配关系 分层、分组形成有序的递阶层次结构。层次分析法能够把决策者的主观判断和推理 紧密的联系起来，对决策者的推理过程进行量化描述。模糊综合评价是在考虑多种 因素的影响下，运用模糊数学工具对某事做出综合评价。模糊综合评价的基本步骤 是： 步骤l确定评价对象集、因素集和评语集( 决断集) 1 2 华北l u 力人学硕十学位论文 步骤2建立评价因素的权重分配向量 步骤3 。通过单冈素模糊评价获得模糊综合评价矩阵 步骤4 进行复合运算得到综合评价结果 步骤5计算每个评价对象的综合分值 综合评价的目的就是要从对象集中选出优胜对象，所以还要将所有对象的综合 评价结果进行排序，将综合评价结果转化为综合分值，并按照分值大小排序，从而 可以得出最优者。 3 2 2 火电厂报价评估模糊综合评价指标体系的建立 3 2 2 1 指标体系建立原则 火电厂报价策略预评估涉及的因素很多，指标的计算比较复杂，建立指标体系 时应遵循以下原则： 1 定性和定量结合：考虑到影响发电商报价的因素的广泛性，必须将定型数据 与定量数据相结合； 2 科学性：设定的指标有限，所以要依据电厂报价的特点，抓住主要方面和本 质特征，使其具有科学性； 3 可测可比性：基本指标的数据采集必须由客观数据或者专家评分给出； 4 层次性：根据个指标的相关性和层次性分析法的特点，将指标细分到相关层 次以利于专家评估。 3 2 2 2 火电厂竞价前信息预估 发电商报价涉及的范围较广，需要从宏观层面上提出更高的要求。火电厂报价 的预评估是电厂结合电力市场报价前公布的信息，对电厂的报价结果所能获得的损 益进行理性地预期。主要从报价预期的中标电量、中标电价这两个方面对报价策略 进行综合地评估分析。 一、电价 电价的评估主要选取的是发电商的运行成本、市场力、市场的供求关系三个指 标。 1 运行成本主要分解为燃料成本和环保政策实施成本，这是影响运行成本的最 主要的两个指标，其中环保政策实施成本是一个定性的指标需要定量化。 2 市场力指标的一般采用市场集中度指标( h h i ) 和价格提升度指标来衡量。 一个发电市场的h h i 定义为这个市场中每个发电商机组容量占总容量的百分比例 1 3 华北电力人学硕十学位论文 的平方和，市场集中度越高，市场垄断的可能性就越大。价格提升度指标越高，市 场价格被抬高的幅度越小，市场竞争性越高，市场力的行使程度越小。 3 供求关系主要考虑的是价格弹性系数指标、容量供需比指标和供需情况指标。 价格弹性系数指标主要指的是当市场因素发生变动时电价的走势，这罩可利用数据 挖掘技术从历史竞价数据中找出电价走势的规律性。容量供需比指标反映的是市场 整体的总负荷需求量占总可用发电容量的比例，该指标值越小表明市场现有的发电 容量能够满足市场的负荷需求，供大于求。供需情况指标主要用供给充足度来衡量， 供给充足度是