（电气工程专业论文）鞍山地区市场化模式下的电力运营系统设计.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文 摘要 本文针对现阶段地区电力市场运营的特点和电力市场发展趋 势，通过对电力体制、经济和技术等多个角度市场化的分析，重点 分析了市场化模式下地区电网运营的过程、方式和特点，并以地区 电网发展为例，研究了地区电网电力市场运营系统的具体构成；分 析了我国现行电力市场结构特征；重点阐述了市场交易方式、竞价 上网方式、电价机制、交易类型和运营过程等；探索了地区电网与 电力市场运营系统存在的主要问题及解决方案：描述了地区电力市 场运营系统的主要功能；提出了地区电力市场运营系统的模型、信 息使用及功能分布情况，通过对鞍山地区电网运营模式的实例分析， 介绍了市场化运营方式下的电量计费系统、负荷预测系统、客户营 销服务系统和s c a d a e m s 系统。 关键词：电力系统，市场化，运营支持系统 a b s t r a c t t h i sa r t i c l es t u d i e dt h el o a a le l e c t r i c a ln e t w o r ke l e c t r i c p o w e rm a r k e t o p e r a t i o ns y s t e m c o n c r e t ec o n s t i t u t i o n ；a l s oa n a l y z e do u rc o u n t r yp r e s e n t e l e c t r i cp o w e rm a r k e tm e c h a n i s mc h a r a c t e r i s t i c ；e l a b o r a t e dw i t he m p h a s i st h e m a r k e tt r a n s a c t i o nw a y ，c o m p e t e st h ep r i c et oa c c e s st h en e tt h ew a y ，t h e e l e c t r o v a l e n c em e c h a n i s m ，t h et r a n s a c t i o nt y p ea n dt h eo p e r a t i o np r o c e s sa n ds o o n ；h a se x p l o r e dt h el o c a le l e c t r i c a ln e t w o r ka n dt h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e t o p e r a t i o ns y s t e me x i s t e n c em a i nq u e s t i o na n dt h es o l u t i o n ；d e s c r i b e dt h el o c a l e l e c t r i cp o w e rm a r k e to p e r a t i o ns y s t e mm a i nf u n c t i o n ；t h r o u g ht oa n s h a na r e a e l e c t r i c a ln e t w o r ko p e r a t i o np a t t e r ne x a m p l ea n a l y s i s ，i n t r o d u c e du n d e rt h e m a r k e t a b i l i t yo p e r a t i o nw a ye l e c t r i cq u a n t i t yc o s t st h es y s t e m ，t h el o a df o r e c a s t s y s t e m ，t h ec u s t o m e rm a r k e t i n gs e r v i c es y s t e ma n ds c a d a t h ee m ss y s t e m p e iz h in a n ( e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f h u a n gw e i k e yw o r d s ：e l e c t r i c a lp o w e rs y s t e m ，m a r k e t a b i l i t y o p e r a t i o n a ls u p p o r t i n ge l e c t r i c a lp r o g r a m 华北电力大学工程硕士学位论文 摘要 本文针对现阶段地区电力市场运营的特点和电力市场发展趋 势，通过对电力体制、经济和技术等多个角度市场化的分析，重点 分析了市场化模式下地区电网运营的过程、方式和特点，并以地区 电网发展为例，研究了地区电网电力市场运营系统的具体构成；分 析了我国现行电力市场结构特征；重点阐述了市场交易方式、竞价 上网方式、电价机制、交易类型和运营过程等；探索了地区电网与 电力市场运营系统存在的主要问题及解决方案：描述了地区电力市 场运营系统的主要功能；提出了地区电力市场运营系统的模型、信 息使用及功能分布情况，通过对鞍山地区电网运营模式的实例分析， 介绍了市场化运营方式下的电量计费系统、负荷预测系统、客户营 销服务系统和s c a d a e m s 系统。 关键词：电力系统，市场化，运营支持系统 a b s t r a c t t h i sa r t i c l es t u d i e dt h el o a a le l e c t r i c a ln e t w o r ke l e c t r i c p o w e rm a r k e t o p e r a t i o ns y s t e m c o n c r e t ec o n s t i t u t i o n ；a l s oa n a l y z e do u rc o u n t r yp r e s e n t e l e c t r i cp o w e rm a r k e tm e c h a n i s mc h a r a c t e r i s t i c ；e l a b o r a t e dw i t he m p h a s i st h e m a r k e tt r a n s a c t i o nw a y ，c o m p e t e st h ep r i c et oa c c e s st h en e tt h ew a y ，t h e e l e c t r o v a l e n c em e c h a n i s m ，t h et r a n s a c t i o nt y p ea n dt h eo p e r a t i o np r o c e s sa n ds o o n ；h a se x p l o r e dt h el o c a le l e c t r i c a ln e t w o r ka n dt h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e t o p e r a t i o ns y s t e me x i s t e n c em a i nq u e s t i o na n dt h es o l u t i o n ；d e s c r i b e dt h el o c a l e l e c t r i cp o w e rm a r k e to p e r a t i o ns y s t e mm a i nf u n c t i o n ；t h r o u g ht oa n s h a na r e a e l e c t r i c a ln e t w o r ko p e r a t i o np a t t e r ne x a m p l ea n a l y s i s ，i n t r o d u c e du n d e rt h e m a r k e t a b i l i t yo p e r a t i o nw a ye l e c t r i cq u a n t i t yc o s t st h es y s t e m ，t h el o a df o r e c a s t s y s t e m ，t h ec u s t o m e rm a r k e t i n gs e r v i c es y s t e ma n ds c a d a t h ee m ss y s t e m p e iz h in a n ( e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f h u a n gw e i k e yw o r d s ：e l e c t r i c a lp o w e rs y s t e m ，m a r k e t a b i l i t y o p e r a t i o n a ls u p p o r t i n ge l e c t r i c a lp r o g r a m 声明 本人郑重声明：此处所提交的工程硕士专业学位论文鞍山地区市场化模 式下的电力运营系统设计，是本人在华北电力大学攻读工程硕士专业学位期 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：日 期：2 0 0 6 5 6 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： 日期： 导师躲氆中 日期：2 0 0 6 - 5 - f 华北电力人学工程硕士专业学位论文 1 1 研究背景 第一章概述 世界经济一体化和国际市场竞争的加剧要求电力工业打破垄断，引入 竞争，降低电价。廉价电能有利于降低企业生产成本，提高商品国际竞争 力。中国随着改革开放的深入发展，电力工业出现了产业多元化一一华能、 外资、合资、股份、地方集资等形式，从而形成利益多元化的局面。只有 走向电力市场才能平等互利协调好各投资方利益，而且只有健康的电力市 场才能进一步吸引外资。因此，电力企业走向市场已是历史的必然。国家 电力公司制定的实行厂网分开，建立发电侧电力市场的实施方案，将 电网经营企业拥有和管理的发电厂分离，形成独立经营和核算的发电企业 法人单位，启动了我国的电力市场改革，形成新的市场结构和工业结构， 以满足市场经济的需要。 1 2 市场化模式下的电力市场运营系统提出 我国目前实行模拟电力市场，主要进行发电与电网的分离，供电部门 与电网分离，为将来实现批发竞争市场作好体制、电价和技术的准备。在 电力市场运营中，省级电力市场作为整个电力市场的最主要的组成部分， 必须考虑市场模式问题，目前省级电力市场由省电力公司、发电公司、供 电公司三个实体参与经营。省电力公司是电力企业的经营管理部门：发电 公司是电力产品的生产企业，向省电力公司销售电力产品：供电公司是电 力产品的销售企业，向省电力公司购电，向用户销售电力产品。供电公司 作为省级电力市场的重要经营实体，通过充分利用和发挥地区电网的优 势，以地区电网为纽带，担负着将发电企业的电力产品向用户销售的重要 任务，在省级电力市场的运营中发挥着重要的作用。 作为整个电力市场组成的最基本因素的地区电网( 供电公司) 在市场 体制下运营的好坏，直接关系到整个电力市场改革的成败。而为了使地区 电网更好的适应电力市场改革的需要，真正找到一条适合中国地区电网在 华北电力大学t 程硕十专业学位论文 电力市场中发展的可行之路，充分发挥地区电网在电力市场中的作用，在 进行电力体制改革的同时，必须构建适应电力市场的运营系统，以使地区 供电公司在电力市场的激烈竞争中获取最大利润。 通过对电力模拟市场的运作，省级电力市场的模型已经建立，其电力 市场运营系统也已经初步形成，并且运行较为稳定。而针对地区级电力市 场的运营系统在全国范围内还没有形成一个行之有效的模式，而且，从目 前电力市场的发展和地区供电企业获取利润最大化的角度看，在进行体制 改革的同时，还迫切需要提供地区级电力市场的运营系统。 1 3 本文的主要工作 总结地区地区电网的特点，研究鞍山地区电网电力市场运营系统的具 体构成和运营方法，为地区电网电力市场运营提供切实可行的决策依据和 运营分析工具，为地区电网进入电力市场服务；同时，针对今后的电力市 场发展趋势，提出相应的技术支持系统构成方案，以适应电力市场的需要。 具体内容可概括为以下几点： 1 介绍地区电网电力市场运营系统的研究背景，分析了我国现行电 力市场结构、特征和运营规则，重点阐述了市场交易方式、竞价上网方式、 电价机制、交易类型和运营过程等，通过对英国、东北电网和鞍山地区电 网电力市场运行状况分析，找出目前地区电网电力市场运营系统存在的主 要问题及解决方案。 2 研究和建立了地区电力市场运营系统的体系结构，概括了电力市 场运营系统的含义和逻辑结构，设计出电力市场运营系统的原则，描述了 地区电力市场的特点。研究出地区电力市场运营系统的主要功能。其中包 括：电量计费系统、负荷预测系统、能量管理系统、客户营销管理系统等。 3 结合实际提出地区电力市场运营系统的模型，分析了信息使用及 功能分布情况，并结合地区地区电网实际加以实现，重点实现了电量计费 系统、负荷预测系统和s c a d a e m s 系统和营销系统。 4 根据地区电力市场运营系统的体系结构和具体实现，简述了下一 步地区电力市场的发展趋势。 5 通过对地区电力市场运营系统的研究，找出鞍山供电公司在日常 运行、维护和管理中所使用的一些子系统的功能和不足，随着地区电力市 华北电力大学工程硕士专业学位论文 场的建立，这些子系统的有些功能已经满足不了市场的要求，要进行不断 的更新和完善，最终才能满足地区电力市场运营系统的要求。通过研究分 析后，对现有的各个子系统进行了相应改造，并信息共享，以满足地区电 力市场运营系统的要求，充分发挥了现有子系统的价值。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第二章国内外电力市场结构分析 2 1 国外电力市场介绍 国外的电力市场实践始于7 0 年代末8 0 年代初的智利，其主要动力是 政治改革的需要以及整个能源工业的改革。但真正令人看到了市场体制的 巨大的潜在效益的当属8 0 年代末9 0 年代初启动的英国电力市场体制改 革，本文仅以英国电力市场为例进行介绍。 英国电力工业体制改造是从1 9 8 7 年开始的。英国对其电力工业进行 了大规模的改革。1 9 9 0 年英国的发电量为2 7 1 0 亿k w h ，总装机容量为7 0 0 0 万k w 。另外，用电总量的4 由法国购进，处于缺电状态。 英国的电力系统可分为两大网：英格兰和威尔士地区电网，另一个是 苏格兰地区电网。 苏格兰地区电网的用电量占英国的1 0 左右，由苏格兰电力局和苏格 兰水电局负责生产、传输、分配、销售。它们的结构在英国电力工业改革 中未做变动。 改革前的英格兰和威尔士地区的电力管理体制如图2 1 所示。其中， 英国中央发电局负责发电厂和输电线的建设和运行，地区供电局负责将电 销售给用户，调度模式为统一调度。 图2 1改革前英国电力工业组织结构 f i g2 - lt h es t r u c t u r eg r a p ho fb r i t is he l e c t r i c i t y i n d u s t r yo r g a n i z a t i o nb e f o r er e f o r m a t i o n 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 改革后电力工业的结构如图2 2 所示 图2 2改革后英国电力工业组织结构 f i g2 - 2t h es t r u c t u r egr a p ho fb r i t i s he l e c t r i c i t y i n d u s t r yo r g a n j z a t i o na f t e rr e f o r m a t i o n 改革后的英国中央发电局分成四个部分：国家电网公司、私营国家电 力公司、私营国家发电公司、国营核电公司。 国家电网公司拥有所有的高压输电系统，主要是2 7 5 k v 和4 0 0 k v 的输 电网，同时还控制法国与苏格兰地区电网的互联工程。 私营国家发电公司拥有约占总装机容量的5 0 的火力发电厂。 私营国家电力公司拥有约占总装机容量的3 0 的火力发电厂。 国营核电公司拥有约占总装机容量的2 0 的核电站。其中，国家电网 公司、私营国家电力公司和私营国家发电公司为私营股份制公司，由政府 发行电力股票，将国有资产半数以上出售，进行独立核算，自负盈亏。国 家核电公司由于成本较高，不具备竞争力，由国家所有。同时建立一个电 力市场交易机构，名为p o o l ( 即：p o w e rp o e i ；电力市场，有时也称为电 力联营体) ，由国家电网公司负责运行。十二个地区电力局( 现称为地区 电力公司) 完全私有化，并拥有1 3 2 k v 以下的输、配电网，负责将电卖给 端用户。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 改革后，对大用户( 1m w 及以上) 开放了市场，可以自由选择供电方 式，可以选择地区电力公司供电，或从p o o l 申请购电，或与发电厂签定 合同。 开放后的电力市场中，出现了中介机构，从p o o l 买电，向大用户卖 电，交过网费，这些中介机构需持有许可证。 p o o l 贸易方式；发电厂卖电给p o o l ，参加p o o l 调度。如图2 3 所示 直接合同方式：发电厂与用户签订合同，不经p o o l 。大用户可以自由 选择贸易方式。如图2 4 所示： 图2 - 3p 0 0 l 贸易方式 f i g2 3p 0 0 lt r a d em a n n e r 图2 4 直接合同方式 f tg2 - 4d i r e c t i o n a lc o n t r a c tm a n n e r 一6 一 华北电力大学工程硕士专业学位论文 即参加p o o l 贸易方式时，发电厂直接将电卖给p o o l ，大用户直接从 p o o l 购电；采用签定直接合同贸易方式时，发电厂可以与大用户、地区电 力公司或持许可证单位直接签定合同，用户可以选择从地区电力公司、持 许可证单位购电，或从本地及其它电网的电厂购电。 为了保证所有电力市场的参与者平等使用电网，防止电网所有者利用 垄断地位限制市场贸易，英国电力市场很显著的特点是将高压输电网全部 归国有，由国营公司经营管理，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。 1 运营方式： ( 1 ) 各电厂提前一天把次日2 4 小时的报价提给国家电网公司 ( n a t i o n a lp o w e rg r i dc o m p a n y ，简称n p g c ) 。 ( 2 ) 根据预计负荷与各厂报价，n p g c 计算下一天的发电计划，并于 下午3 时才发布，此时不考虑安全约束。 ( 3 ) 发布后再进行一次考虑安全约束的计算。此时可能要高出发电 计划，增加的成本( 也包括实时运行时的负荷与预计负荷不同时增加的成 本) 分摊到所有用户的电费上。 2 输电费用： 输电费用由两部分构成：固定部分和可变部分。固定部分包括所有输 电设备的折旧费、维修费和管理费等。它由所有发电厂和用户平均分摊。 可变部分则按1 1 个区的划分基本上反映了输电的边际成本。在北部的电 厂要为上网而付过网费，南部的电厂则得到一定的奖励费。供电母线则与 此相反，靠近伦敦的用户不得不为使用输电网而付相应的费用，而在北部 的用户则无需支付输电费。 3 对国外电力市场模式的综合分析 ( 1 ) 国外开发电力市场的目的，无非是引进竞争机制，降低成本， 提高生产率。在我国的社会主义市场经济体制下，完全可以利用这种机制 来改善我国电力工业的管理水平，提高效率。但是电力市场的模式各种各 样，每个国家都结合自己的具体情况而有所不同。例如英国的电力市场是 伴随着私有化而开始的，我国则没有必要，而可采用“厂网分开”的模式， 分别由电网公司和发电公司管理，产权尽量不变或少变( 原来谁投资产权 仍属于谁) 。这种方式比较符合我国国情。 华北电力大学工程硕+ 专业学位论文 ( 2 ) 国外在实现电力市场前，一般都由议会通过有关的议案或法令， 推动各电力公司和电厂参加竞争。我国也需要由政府尽早制订有关法令， 指导开展电力市场的工作。另外，国外有些国家设立了专门的监督机构， 监督电力市场的执行。我国可能也需要相应的机构。 ( 3 ) 实现电力市场的必要前提是要有富裕电力。如果没有足够的备用 能量，就不可能实现电力市场运营，所以电力系统规划很重要。 ( 4 ) 实现电力市场运营时，必须保证运行安全。 ( 5 ) 实现电力市场的一个关键原则是“公平竞争”。可是有的电厂( 如 核电厂) 由于当初投资太大，要在一定期限内还债，必要时可由地方政府 提供低息贷款，使这些电厂也可以参加公平竞争。 ( 6 ) 为了保证电力市场公正、公平、公开的竞争，需要制订一些竞争 的规则。但这些规则不可能一次就制订得很完善，往往会存在一些漏洞， 这可能对参与竞争的部分成员有利，而对另一部分不利( 例如有的电厂可 能把上网报价报得很低，取得上网权后再把调整容量价抬得很高。有些电 厂后半夜宁可报零也不愿停机等) 。根据国外经验，这些规则需要不断修 改和完善。 ( 7 ) 实现电力市场的技术并不复杂。无论硬件的配置、软件系统和通 道的设计与开发，依靠国内的技术力量完全可以解决。尽管在文献上有很 多关于电力市场的复杂算法，但是电力市场的实际动作却愈来愈简化。例 如c a i s o 和i s o n e 把调节容量也报价上网，省去了计算输电辅助服务 ( a n c i l a r y s e r v i c e ) 的麻烦。使用国内技术力量来开发电力市场硬、软 件系统还有一个好处是便于结合使用情况随时进行修改，不断完善。 ( 8 ) 实现电力市场的最终目的是降低用户电价。为此目的还有大量工 作要做。除了发电厂要竞价上网，提高效率外，供电系统方面提高效率的 潜力也很大。办法也是引进竞争机制。目前电价是由物价部门控制的，不 能随意变动。但只有在允许向下浮动时，广大用户( 包括工业用户和家庭 用户) 才能得到实惠。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 2 我国的电力市场 2 2 1 现行电力市场 2 0 0 4 年1 月1 5 日，国家电监会宣布，历史上首个引入竞争机制的区 域电力市场在东北地区投入模拟运行，目前为月度交易，本着总体设计、 分步实施、稳步推进的原则，将逐步开放发电权交易、日前交易、实时交 易、辅助服务交易等交易品种，直至实现全电量的市场竞争，这说明中国 电力市场化改革迈出了实质性的步伐。 “厂网分开，竞价上网”早在2 0 年前的1 9 8 0 年代末期即已被国外电 力市场提出，并逐渐形成成熟的运作模式。我国在这方面起步稍晚，其实 质是发电厂与电网分开，具备独立法人资格；鉴于电力改革的长期性，暂 时只能对发电侧开放市场。电网公司先向发电公司购电，再向供电公司售 电，电监会代表政府行使对电力市场的监管职能。 2 2 2 现行电力市场特征 1 东北电网是电力市场试点，因此目前模式已经属最贴近真f 电力市 场模式。就东北电网这一率先启动模拟电力市场的电网来说，由于所辖电 厂、供电公司不具备独立法人性质，仅通过模拟交易导致电力用户未能有 效介入市场准入。 2 以电网安全为主的调度内容在安全、经济、结算三层工作分工中， 更倾向于全网的安全性，交易和经济考核居于次中心地位，不利于电力市 场由模拟到推开的深入进程。 3 一厂一价机制具有多重作用。一方面它区别对待了不同机组的经济 效益，但终端售网电价趋同或相近( 至少在一个大的网公司内是一致的) ， 导致价格具有本剪刀差作用。按市场需求定价的意志受到削弱。 4 峰谷平电价形成了新的“峰谷倒置”现象。在东北尤其是辽宁电网， 高耗能企业用电利用现行低谷电价便宜优势，制造了低谷电价负荷高峰的 现象，使得局部范围内地区电网出现了“峰谷倒置”，与原先制定的峰谷 差电价本意背道而驰，加重了电网调峰的压力。 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 5 电网公司按百分比误差对发、供电企业负荷预测曲线情况进行考 核，这种模式对提高电力需求预测准确度的意义，在不同区域效果迥异， 对于负荷波动相对不大的地区，缺乏有效约束。 2 2 3 现行电力市场运营规则 1 运营方式 由于电力用户在模拟市场阶段不参与购电，电网公司向发电公司买入电 力，向供电公司卖出电力，再由供电公司逐级分配电力到销售终端。 2 报价模式 采用部分电量竞价上网。 在1 9 8 4 1 9 8 6 期间，国家为了解决电力工业的资金短缺，同时为了调动 各省投资建电厂的积极性，出台了一系列包括保证机组年利用小时数和上网 电价的优惠政策，这种合同一般有效期限较长。在实行电力市场环境下，如 果将电量全部竞价上网，则会破坏政策的连续性。为了考虑原有的还本付息 政策的延续，又要引入竞争机制，推动电力市场的发展，采用电量双轨制竞 价体系。即基本电量部分按国家批准的合同电价结算，竞争电量按竞价电价 结算。这基本上解决了原有的合同问题，保证了国家政策的连续性。 3 交易机制 目前，电力市场竟价上网的规则一般是在某一时段中，各发电厂的每台 机组都按照要求，申报机组的出力和上网电价，电力交易中心把各个电厂报 价由低到高排序，直至满足市场负荷预测的要求。按照排序被最后一台入选 的机组的报价作为市场的清算价格，所有入选上网发电的机组都将按照这台 机组的价格，按照发电出力的大小进行结算。在这种“竞价模式”下，市场 清算价格即边际电价对发电企业“竞价上网”的报价很重要。在实时电价运 作的环境下，由于我们每隔较短的时段就能获得一次新的信息，就提供给我 们一个开展实时边际电价预测的环境，由于报价的保密性，任何一个发电厂 都不可能获取其他发电厂的报价信息及报价策略，所知道的仅仅是交易中心 公布的次日各时段系统边际结算电价。通过已知信息对市场结算电价进行预 测，无疑能够为发电企业的报价提供参考。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 3 鞍山电网与地区电力市场 2 3 1 鞍山电网 鞍山电网位于东北电网南部，是一个以6 6 千伏电压等级为基础的供 电网。鞍山地区电网是辽宁电网的重要组成部分之一，肩负着为全国最大 的钢铁工业基地鞍钢及鞍山市的工业、商业、农业生产和居民生活供电的 任务，同时也是辽宁中部与南部电网连接的枢纽。 2 3 2 用电情况 鞍山市是一座重工业城市，鞍山地区的用户以大工业用户为主，大工 业企业用电量占全地区用电量的比重很大，其中鞍山钢铁集团公司的用电 量占鞍山地区全社会用电量的5 5 以上。近年来，随着钢铁工业、镁制品 工业的迅速发展，大工业企业用电需求猛增，鞍山地区全社会用电量及用 电负荷高速增长。2 0 0 5 年，鞍山全社会用电量1 5 3 6 亿千瓦时。其中第一 产业用电量1 6 3 亿千瓦时，第二产业用电量1 3 4 3 3 亿千瓦时第三产业用 电量7 4 9 亿千瓦时。 2 3 3 鞍山电网的潮流走向及其特点 鞍山电网位于辽东半岛的最北端，其地理位置决定了它是辽宁南部电 网与中部电网结合的枢纽。辽宁电网的电源主要分布在辽宁省的东、西、 北部，而南部电源极少，城市密集、工业发达，电力负荷大，所以鞍山电 网的潮流走向主要是北电南送。鞍山电网平均向辽宁省南部送电能力达 2 0 0 0 m w 。 2 3 4 鞍山地区负荷特性 鞍山地区是一个以钢铁业为主的重工业地区，电力负荷大而集中，全 区日平均电力负荷达2 0 0 0 m w 。其负荷结构是：鞍钢重工业负荷占全区负荷 的5 7 ；鞍山市政工业及生活负荷占全区负荷的2 0 ；海城市负荷( 主要 是矿山业、小型冶炼业、轻工业、农业及生活用电) 占全区负荷的1 5 ； 台安县负荷( 农业水田、轻工业及生活用电) 占全区负荷的4 ；岫岩县负 荷( 农业、小采矿、小冶炼及生活用电) 占全区负荷的4 ；由上述负荷比 例可以看出鞍山地区的电力负荷近8 0 集中在鞍山市区，而有近6 0 为鞍 华北电力大学工程硕士专业学位论文 钢负荷，所以鞍钢的负荷特性是鞍山地区负荷特性的集中表现。鞍钢的负 荷特性：( 1 ) 负荷波动大：以一日为例总负荷相对稳定，但瞬时电力波动 较大，波动的峰谷差达8 0 m w 。( 2 ) 要求供电可靠性高：为了保证对鞍钢的 供电可靠性，鞍山供电公司有四座2 2 0 千伏变电站对鞍钢供电，主变压器 总容量达1 2 4 0 m v a 。( 3 ) 企业电网庞大建全：鞍钢厂区内有完备的企业电 网，拥有6 3 千伏变电站5 6 座，自备电厂三座，其中最大的自备电厂装机 容量达2 2 0 m w 。 2 3 5 鞍山电力市场运营模式 目前省电力公司在全省1 3 个供电公司中实行内部模拟电力市场，内部模 拟电力市场是在不改变省电力公司对所属供电企业核算体制的前提下，将所 属供电企业视为独立企业，实行内部价格，内部利润，工效挂钩等的内部核 算方式，规定各公司的线损、平均单价和购电指标，实行“一局一价”的内 部购售电管理模式，使各供电企业实现内部自主经营，自负盈亏。 做为鞍山地区电能交易平台的鞍山供电公司调度中心，一方面需要向公 网( 省网) 和地方电厂购电，同时向终端( 包括直供) 用户销售。鞍山电网 调度中心向辽宁省电网公司之间，以负荷曲线预先申报模式，购得2 4 小时之 前的预约电量，考核这种预约准确度的是安装在省网供鞍山电力的线路的关 口( 电量) 表按照一定的准确度范围( + 3 ，一7 ) 予以考核。 2 4 本章小节 本章重点论述了国内外电力市场结构，同时以东北电网所属的鞍山地 区电网电力市场现状为例进行详细的分析。 1 以英国电力市场结构进行了分析，英国发、输、供电完全分离。电 力市场贸易方式分为电力联合运营贸易方式( p o o l 贸易方式) 和签定直接 合同方式两种。 2 我国电力市场的模式为：实行“厂网分开，竞价上网”。具体含义 为：发电厂与电网分开，各独立发电公司、电网公司和地区供电公司是市 场的参与者。从全国范围看，地区供电公司实施的是省内模拟市场，有的 省份开始了真正的电力市场试点。 3 介绍鞍山地区电网电力市场的现状，省公司视鞍山供电公司为独立 华北电力大学工程硕士专业学位论文 企业，实行内部价格、内部利润、工效挂钩等的内部核算方式，采用的是 “一局一价”的内部购电管理模式。使供电企业实现内部自主经营，自负 盈亏。 第三章市场化模式下的e m o s 远景及特点 目前各地区供电公司还处在模拟电力市场或部分电力市场运营之中， 有的省份如浙江省等则已全部实旌电力市场。在当前形势下，探索电力市 场运营模式和功能结构是很有意义的。 3 1e m o s 概念 电力市场运营系统e m o s ( e l e c t r i c i t ym a r k e to p e r a t i o ns y s t e m ) 的 作用是保证两个环节的正常运行。在电网各类规则和约束条件下，以全网 购电成本最小为目标，完成机组组合、机组经济分配。 3 2 社会效益下的电力市场远景 3 2 1 透明度增加 通过购售电市场化机制，不断引入终端用户在购售电过程的参与，增 加交易过程的透明度，推动对购售各方利益的平衡性。 3 2 2 与政府目标一致 未来电力市场的规管安排，应致力达致政府的能源政策目标，增加市 场的开放性，籍以打破垄断，刺激利益分配趋于公平。 3 2 3 建立危机评估机制 考虑到电力紧缺局面和能源危机，不能排除电力市场在更多领域和规 模互联的可行性，市场可能会因之引入更多新的电力供应源，故应对未来 电力失衡和重新平衡进行评估和应对。 3 2 4 符合环境发展的策略 华北电力大学工程硕士专业学位论文 可持续发展战略的提出，使社会对引入可再生能源的要求提升，迫于 日益紧张的环境局面和地理环境上的限制，应该为电力市场未来输入可再 生能源方面作出规划。 3 2 5 构建开放型电网 从社会长远发展看，高度市场化下的电网应建立准入机制一一开放网 络予其他电力供应商( 如可再生的电能、风能等类似能源投资者) 使用， 在建立一套可行性技术指导以确保不会影响供电系统的高可靠性基础上， 既应鼓励市场参与者，确保市场准入、消除保护和垄断，又要规范市场化 下的接网安全性。 3 2 6 加强联网的经济性 虽然联网不能取代为应付电力需求增长而需要添置的新发电设施，也 不可能因联网加强，允许一个供电区的所有用户均可完全不受限制的选择 另一区的供电商( 在经济上并不可行) ，但是加强联网将有助于更有效地 运用和规划发电设施，提高电网弹性，减少投资浪费。 3 3 地区电力市场运营特点分析 根据地区电力市场开放运营情况，可以从现在和将来两个方面来描 述。现在的地区电力市场的主要特点是以负荷预测为中心的市场运营模 式，同时用多种电价来刺激消费，还没有多级市场和多种交易的概念。下 一步的地区电力市场的主要特点是部分输电网开放、双边交易的存在，同时存 在大用户、地方市场两个非常活跃的市场因素。 从整体来看，地区电力市场有下列特点： ( 1 ) 直供电：大用户不是向供电公司而是直接与发电公司关联交易； ( 2 ) 非供电公司产权市场：由于利益多元化出现股份制产权或单纯 地方产权的局部小电网与供电公司公网的交叉供电； ( 3 ) 松动的电价政策；地区电网可能被授权对峰谷倒置等不利于电网 运营效率和经济性的问题进行解决，主要采用分区分时定价策略，以经济 杠杆促进一个规模电网的负荷总体上的平衡，减少峰谷差值，借以引导用 户用电，减少负荷波动范围过大，推迟电源建设，实现对需求侧的管理： 华北电力大学工程硕士专业学位论文 ( 4 ) 灵活交易：有更多的用户参与市场活动。让他们选择发电商是可 以的，而让他们选择输电线路则经济性上不可能，这就要求提供方便灵活 的交易方式，同时让用户自动考虑输电线的选择； ( 5 ) 保险业：为了减少各种原因停电的风险损失，预定电力保险的用 户能够在规则范围内享受赔偿权利，此外，保险业将进入电力市场更深入 的合同交易层次： 3 4 当前地区电力市场运营的特点 图3 一l 为当前地区电力市场运营结构图。地区供电公司主要从电网公 司购电，同时也向地方电厂购电，地方电厂主要还是计划指导发电；地区 供电公司根据发电计划对地方电厂进行发电考核，地区供电公司对大用户 和一般用户用电行为进行引导。如进一步完善销售电价，采用大用户优惠 价和居民生活用电峰谷电价，促进低谷生活用电的增长等。县供电公司是 地区供电公司的派出机构，行使地区供电公司的职能，它的主要负荷是农 、i k 负荷。 譬，。，产 卜供电计划申报 - 供电计划回送 i b - 发电计划申报请 + 发电计划回送 图3 - 1 当前地区电力市场运营结构图 f i g3 - 1t h es t r u c t u r eg r a p ho f r e g i o n a le l e c t r i c i t s m a r k e to p e r a t i o na tp r e s e n t 习嚣 二孵 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 5 地区电力市场发展 地区电力市场主要特征是可能包含有双边交易，同时要求输电公司的 输电网开放或部分开放。图3 2 显示了下一步发展的地区电力市场结构图。 在此图中，存在4 大市场参与者： 1 地区电力市场：以地区供电公司为主体形成，以地区调度中心加 交易中心的方式形成； 2 地方市场：指在计划经济模式下发展起来的地方独立电网，是由地 方政府或民间集资组建，它们一般以小水电、小火电为主要电源，在地方 经济中扮演了重要的作用； 3 零售商：实际上可以认为是地区电力市场交易中心在各地成立的销 售代表，当然，这些销售代表除了销售本供电公司的电力产品外，还可以 进行代理双边交易其它供电公司或发电公司的电力产品； 图3 2未来地区电力市场结构图 f i g3 - 2t h eg r a p ho f r e g i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e ts t r u c t u r ei nt h ef u t u r e 华北电力大学工程硕士专业学1 1 i ) = 论文 4 灵活用户市场：地区电力市场的真正潜力在于能让用户自由选择发 电厂商并进行交易，这也是地区电力市场运营系统的重点内容。 3 6 本章小结 本章重点论述了电力市场运营系统的含义、特征和远景发展，概括总 结了地区电力市场的结构，对地区电力市场运营的特点进行论述，最后， 藿点介绍了地区电力市场运营系统的功能。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 4 1 核心组件 第四章地区电网运营系统简介 一般来说，地区电网运营系统应该涉及营销领域、负荷发展预测领域、 调度自动化实时传输领域等，并能够扩展成为地区电力市场运营系统 e m o s 。 远程用户 图4 - 1 鞍山供电公司e m o s 系统结构 f i g4 - 1t h es t r u c t u r eg r a p ho fa n s h a ns u p p l yp o w e rc o m p a n ye m o s 图4 1 为鞍山供电公司e m o s 系统结构图。实现的功能有电量计费系 统、负荷预测系统、即时信息发布、e m s s c a d a 电量计费系统一体化( 二 期工程) 。整个软件系统基于w i n d o w s n t 4 0 网络操作系统，由w e bs e r v e r 华北电力大学工程硕士专业学位论文 i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 4 0 ) 组成i n t r a n e t 网络，d a t a b a s e s e r v e r 采用s q ls e r v e r 7 0r e m o t ea c c e s ss e r v e rr a ss e r v e r 采用专门 的通讯管理服务器。系统采用c 1 l e n t s e r v e r 和w e b b r o w s e r 模式运行， 支持w e b 方式进行数据库访问，并通过防火墙与i n t e r n e t 相连。 4 2 功能分布 图4 - 2供电公司各部门职能和信息使用模型 e a c h d e p a r t m e n t f u n c t i o na n di n f o r m a t i o n a n n l i a l l c em o d e li 1 1s u d o l vp o w e rc o m d a n v 华北电力大学工程硕士专业学位论文 4 3 电量计费系统 电量计费系统t m r ( t e l e m e t e r i n gr e a d in g ) 主要完成分时电能量的现 场采集、远传、存储。t m r 是电力市场环节下必需的基础自动化量测系统。 电量计费系统不是个新鲜事物，但在电力市场环境下，电价是市场 的核心和杠杆，这使电价的计量系统( 电量计费系统) 的地位发生了根本 的变化。那么，在现有的自动化系统中，电量计费系统的地位怎样呢? 4 3 1 电量计费系统的地位 电量计费系统在各级市场上应与s c a d a 系统并列，处于相同的地位。 s c a d a 侧重于电网安全运行监控自动化，t m r 侧重于电力市场电能消费计量 自动化。图4 3 中描述了电量计费系统在自动化系统中的地位，以及与e m s 、 d m s 、s c a d a 的相互关系。 ，斓阉赋麟 。i ；誊? 瓣辩菊簿蝎i i _ i i _ * j 十 恙蒸蔫e m s 贯蒸嗣d m sl 能量管理系统 目l 配电管理系统p 了一 t 广 f _ 一l 图4 3 电量计费在自动化系统中的地位 f i g4 - 3t h ep o s i t i o no f t m ri na u t o m a t i o ns y s t e m f i g4 - 3t h ep o s i t i o no f t m ri na u t o m a t i o ns y s t e m 掣戳。畿繁鳓矮 蒸霉鬻 鬻一 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图4 3 左侧是电网能量管理系统，侧重高压电网和发电厂：右侧是 配电管理，侧重中压电网和用户，前者通过a g c 实时控制发电机的运行， 后者通过需求侧管理( d s m ) 调控用户负荷，两者统一组成电力企业运营管 理系统( b m s ) 。 为什么电量计费系统是一套独立的系统呢? 有以下几个主要的原因： ( 1 ) 计量装置的准确性要求更高，这种准确性必须得到计量部门的认 证；而s c a d a 虽然系统的测量装置也有精度的要求，但是对满足保护、控 制、监视等功能而言，其精度要求不高： ( 2 ) 电量数据不能丢失的。必须保证每一个采样断面数据都存在， 当因通道问题出现数据断面丢失时，必须补采回来，电量数据抟输没有死 区发送概念； ( 3 ) t m r 是一套计量系统。因此，应按照计量设备和系统的管理方式 和要求，加强对电能计费的运行进行维护和管理； 值褥提出的是：在变电