（电力系统及其自动化专业论文）发电企业竞价策略与电力市场模型分析.pdf

摘要 中文摘要 本文以找国电力工业市场化改革为背景，研究发电企业在参与市场竞争条州 下的成本特性和企业竞价策略问题，以及现货电力市场的模拟分析问题本文h - 先对火电机组发电成本的组成、平均成.木和边际成木特性进行了分析，根据电力 市场为寡头垄断市场的特点，研究了多人非合作博弈竟价策略，给出了可行的竞 价方案。电力市场分析的供给函数均衡 ( s f e )模型得到了比较多的应用，本文 对 g r e e n 模型进行了改进，采用了非零截距边际成本假设建立市场均衡模型，分 析了发电企业规模、需求弹性等因素对市场出清电价、系统购电成本、发电企业 利润等市场结果的影响。 关键词:电力市场，边际成本，策略竞标，供给函数均衡 abstract t h e b a c k g r o u n d o f t h i s p a p e r i s d e r e g u l a t i o n o f e l e c t r i c p o w e r i n d u s t r y . p o w e r g e n e r a t o r s c o s t c h a r a c t e r i s t i c s a n d b i d d i n g s t r a t e g i e s a s w e l l a s s p o t ma r k e t a n a l y s i s a r e m a i n i s s u e s o f t h i s p a p e r . c o s t c o m p o s i n g o f t h e r m a l p o w e r u n i t s a n d i t s a v e r a g e a n d m a r g i n a l c o s t c h a r a c t e r i s t i c s a r e a n a l y z e d f i r s t l y . a c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c o f o l i g o p o l i s t i c c o m p e t i t i o n i n e l e c t r i c i t y m a r k e t , b i d d i n g s t r a t e g i e s a r e c o n t r i v e d a d o p t i n g n - p l a y e r n o c o o p e r a t i o n g a m e t h e o r y . b i d d i n g s c h e m e f o l l o w i n g t h e s e c o n d s t r a t e g y i s d e v e l o p e d . s u p p l y f u n c t i o n e q u i l i b r i u m ( s f e ) m o d e l i s a n i m p o r t a n t t o o l f o r e l e c t r i c i t y m a r k e t a n a l y s i s , t h e m o d e l p r o v i d e d i n t h i s p a p e r i s b a s e d o n g r e e n s m o d e l w i t h a n a m e n d e n t o f a d o p t i n g n o n - z e r o i n t e r c e p t m a r g i n a l c o s t f u n c t i o n . a c a s e s t u d y i s c a r r i e d o u t f o c u s e d o n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p o w e r g e n e r a t o r s s c a l e d e m a n d e l a s t i c i t y a n d m a r k e t c l e a r p r i c e , s y s t e m b u y i n g c o s t , p o w e r g e n e r a t o r s p r o f i t . k e y w o r d s : e l e c t r i c i t y m a r k e t , ma r g i n a l c o s t , s t r a t e g i c b i d d i n g , s u p p l y f u n c t i o n e q u i l i b r i u m 创匕 o口 厂 口f 月 木人郑if声明:此处所提交的硕 十 学位论文 发电企业竞价策略 。 电力巾场模 型分析 ，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指泞下进行的研究 _ 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，沦文中 不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力人学或其他 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不 了谢意。 学位论文作者签名 儿 再 d 口期: 0 s口 d , 1 4 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 1 以用不同方式在小同 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: 儿1古 导师签名: 日期: 0 夕 、 d 6 . 1 乙 口期: 王雁 y 乏 z o o s , b . i 6 第 1章 绪论 第 1 章绪论 1 . ， 引言 1 . 1 . 1 本课题研究的背景 近百年来， 电力 行业在世界各国都是传统的自 然垄断行业【 吐 ， 即发电、 输电、 配电垂直体化垄断经营，这种垂直垄断经营模式对于大规模输配电和发电企业 的发展起了很大的作用， 同时在保证电力系统安全和可靠性方面也有重要的作用。 从 2 0 世纪 8 0 年代初期到现在，电力工业的市场化改革已经在世界范围内成为 - 个基本的趋势。电力市场化的目的是打破垄断，促进竞争。尽管各国电力工业体 制改革的背景各有特点，但主要有如下几个方面: . 经济方面 目前，电力工业的垄断经营已经表现出诸多弊端，如垄断企业技术创新动力 不足，自身发展能力差;电价偏高，服务质量差;电力建设投资不足;容易滋生 腐败等。从我国来看，1 9 % 年我国电力工业的资金利税率为7 . 3 3 %, ，1 9 8 5 年 相比 卜 降 5 4 . 5 8 %。 而 1 9 8 5 1 9 9 6 年间， 售电价格从 0 .0 8 7c 上 涨到 0 . 3 3 元， r . 涨 3 1 3 %， 大大高于同期我国工业品出厂价格上涨 2 4 2 %， 零售物价上涨 1 9 5 %的上涨 幅度。与 指数 较高的 工 业品 相比， 电 价多 上涨的 幅 度为3 0 % 2 o 1 9 9 1 年， 美国 加 州公共电力公司平均电价为 9 - 1 0 . 5美分/( 千瓦时) ，比新增发电成本高出 3 0 - 5 0 % 13 1 o垄断企业产品价格偏高的问题，日益受到社会各界的关注。 . 技术方面 从电力工业本身的发展来看，电网规模不断扩大，输电容量提高，区域电网 和国家电网之间的网际互 联逐步实现，为电力产品的市场化提供了必要的条件。 同时，计算机技术、网络通信、信息处理技术以及自动控制、电子计量等高新技 术的飞速发展和广泛应用对电力工业的发展产生了深刻的影响，已经可以为电力 工业市场化改革提供高效、可靠的技术支持平台。 ， 政治方面 当前，经济发展成为世界范围内的主流趋势。各国政府都在努力改善竞争环 境，从而吸引投资和增加就业。 目前，世界范围内的电力工业市场化改革的实践和理论都还处于探索和经验 积累阶段。比较成功的案例如英格兰一 威尔士电力市场，1 9 9 0年开始运营，建立 了 p o o l 模式的市场结构主体，2 0 0 0年又进行了重大变革，实现了发电侧和用户 第 1章 绪论 第 1 章绪论 1 . ， 引言 1 . 1 . 1 本课题研究的背景 近百年来， 电力 行业在世界各国都是传统的自 然垄断行业【 吐 ， 即发电、 输电、 配电垂直体化垄断经营，这种垂直垄断经营模式对于大规模输配电和发电企业 的发展起了很大的作用， 同时在保证电力系统安全和可靠性方面也有重要的作用。 从 2 0 世纪 8 0 年代初期到现在，电力工业的市场化改革已经在世界范围内成为 - 个基本的趋势。电力市场化的目的是打破垄断，促进竞争。尽管各国电力工业体 制改革的背景各有特点，但主要有如下几个方面: . 经济方面 目前，电力工业的垄断经营已经表现出诸多弊端，如垄断企业技术创新动力 不足，自身发展能力差;电价偏高，服务质量差;电力建设投资不足;容易滋生 腐败等。从我国来看，1 9 % 年我国电力工业的资金利税率为7 . 3 3 %, ，1 9 8 5 年 相比 卜 降 5 4 . 5 8 %。 而 1 9 8 5 1 9 9 6 年间， 售电价格从 0 .0 8 7c 上 涨到 0 . 3 3 元， r . 涨 3 1 3 %， 大大高于同期我国工业品出厂价格上涨 2 4 2 %， 零售物价上涨 1 9 5 %的上涨 幅度。与 指数 较高的 工 业品 相比， 电 价多 上涨的 幅 度为3 0 % 2 o 1 9 9 1 年， 美国 加 州公共电力公司平均电价为 9 - 1 0 . 5美分/( 千瓦时) ，比新增发电成本高出 3 0 - 5 0 % 13 1 o垄断企业产品价格偏高的问题，日益受到社会各界的关注。 . 技术方面 从电力工业本身的发展来看，电网规模不断扩大，输电容量提高，区域电网 和国家电网之间的网际互 联逐步实现，为电力产品的市场化提供了必要的条件。 同时，计算机技术、网络通信、信息处理技术以及自动控制、电子计量等高新技 术的飞速发展和广泛应用对电力工业的发展产生了深刻的影响，已经可以为电力 工业市场化改革提供高效、可靠的技术支持平台。 ， 政治方面 当前，经济发展成为世界范围内的主流趋势。各国政府都在努力改善竞争环 境，从而吸引投资和增加就业。 目前，世界范围内的电力工业市场化改革的实践和理论都还处于探索和经验 积累阶段。比较成功的案例如英格兰一 威尔士电力市场，1 9 9 0年开始运营，建立 了 p o o l 模式的市场结构主体，2 0 0 0年又进行了重大变革，实现了发电侧和用户 侧市场的完个j 放。 在英国， 华 比电力人学硕 学位论文 从 1 9 9 0年 4月到 2 0 0 0 年 4月， 一般家庭电赘从 3 5 2 英镑 f 降到 2 4 6 英镑，工业电价 下 降了3 0 %到 3 5 % 而引发电力危机的案例是美 国加州电力市场， 于1 9 9 8年正式投入运营，2 0 0 0 年夏季开始出现 l 网电价异常 波动，有时甚至达到合理 仁 网电价的1 0 倍以 卜 ，供电不足，出现拉闸限电现象， 一个卞要的电力公司破产，另一个濒临破产，州政府不得不取代电力公司成为日 前市场的主要购电者，2 0 0 1 年秋季至 2 0 0 2年初，加州市场进行调整，电价恢复 到 危机前的 水平3 i 我国电力工业的改革从 2 0 世纪 8 0 年代开始，电力工业出现了产权多元化的 局面，外资、合资、股份制、地方集资等多种办电形式大量涌现，限制电力_ t _ 业 发展的政策束缚逐步解除，电力工业得到快速发展，取得了世界电力工业史上罕 见的成就4 1 . 1 9 9 8 年开始，在辽宁、吉林、黑龙江、山东、 上海和浙江6 个电网 内开展模拟电力市场，模拟运行 “ 竞价 f 网” 。2 0 0 2 年 1 2月，电力上业进行了资 产重组，国家电网公司、南方电网公司、5 家发电公司和 4 家辅业集团公司成立 2 0 0 4 年，规划了东北、华东、南方、华中、华北和西北六个区域电力市场。我国 己将东北地区作为区域电力市场改革的试点，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，日前我国已经 按照行政划转的方式完成了发电资产的重组、改组，但电价形成机制的问题面临 较多困难，竞价 卜 网还在探索、争论阶段，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竟争 5 1 以上分析表明，以产品竞争为核心内容的电力市场是我国电力工业发展的总 体趋势，是发电企业所要面临的新的发展环境。在电力体制改革的过程中，发电 企业要完成从行政管制下单纯的发电设备运行者向竞争环境下企业的全面运营转 变，电力系统则需要为市场化运营提供全面的技术支持。 1 . 1 . 2 本文研究的目的和意义 竞争的市场环境给电力系统的运营提出了更高的要求和很多值得深入研究课 题，如发电成本的动态核算问题6 ,7 1 ，发电投资的回报 8 1 与 企业竞价策略问题 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 ,1 3 1 以及电力市场模拟分析问题等。 本文研究在电力市 场环境下， 发电企 业的成本特性与发电企业竞价策略问题，以及发电侧电力市场的模拟分析问题。 这些问题对于发电企业参与电力市场，对于电力系统进行发电侧市场评估，对于 电力系统的安全可靠运行，都具有很重要的意义。 竞价策略问题是电力市场理论中的一个重要问题，它不仅影响电力市场的经 济效益， 也直接影响电力系统的安全性和可靠性。 竞价策略研究的内容比较广泛， 侧市场的完个j 放。 在英国， 华 比电力人学硕 学位论文 从 1 9 9 0年 4月到 2 0 0 0 年 4月， 一般家庭电赘从 3 5 2 英镑 f 降到 2 4 6 英镑，工业电价 下 降了3 0 %到 3 5 % 而引发电力危机的案例是美 国加州电力市场， 于1 9 9 8年正式投入运营，2 0 0 0 年夏季开始出现 l 网电价异常 波动，有时甚至达到合理 仁 网电价的1 0 倍以 卜 ，供电不足，出现拉闸限电现象， 一个卞要的电力公司破产，另一个濒临破产，州政府不得不取代电力公司成为日 前市场的主要购电者，2 0 0 1 年秋季至 2 0 0 2年初，加州市场进行调整，电价恢复 到 危机前的 水平3 i 我国电力工业的改革从 2 0 世纪 8 0 年代开始，电力工业出现了产权多元化的 局面，外资、合资、股份制、地方集资等多种办电形式大量涌现，限制电力_ t _ 业 发展的政策束缚逐步解除，电力工业得到快速发展，取得了世界电力工业史上罕 见的成就4 1 . 1 9 9 8 年开始，在辽宁、吉林、黑龙江、山东、 上海和浙江6 个电网 内开展模拟电力市场，模拟运行 “ 竞价 f 网” 。2 0 0 2 年 1 2月，电力上业进行了资 产重组，国家电网公司、南方电网公司、5 家发电公司和 4 家辅业集团公司成立 2 0 0 4 年，规划了东北、华东、南方、华中、华北和西北六个区域电力市场。我国 己将东北地区作为区域电力市场改革的试点，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，日前我国已经 按照行政划转的方式完成了发电资产的重组、改组，但电价形成机制的问题面临 较多困难，竞价 卜 网还在探索、争论阶段，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竟争 5 1 以上分析表明，以产品竞争为核心内容的电力市场是我国电力工业发展的总 体趋势，是发电企业所要面临的新的发展环境。在电力体制改革的过程中，发电 企业要完成从行政管制下单纯的发电设备运行者向竞争环境下企业的全面运营转 变，电力系统则需要为市场化运营提供全面的技术支持。 1 . 1 . 2 本文研究的目的和意义 竞争的市场环境给电力系统的运营提出了更高的要求和很多值得深入研究课 题，如发电成本的动态核算问题6 ,7 1 ，发电投资的回报 8 1 与 企业竞价策略问题 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 ,1 3 1 以及电力市场模拟分析问题等。 本文研究在电力市 场环境下， 发电企 业的成本特性与发电企业竞价策略问题，以及发电侧电力市场的模拟分析问题。 这些问题对于发电企业参与电力市场，对于电力系统进行发电侧市场评估，对于 电力系统的安全可靠运行，都具有很重要的意义。 竞价策略问题是电力市场理论中的一个重要问题，它不仅影响电力市场的经 济效益， 也直接影响电力系统的安全性和可靠性。 竞价策略研究的内容比较广泛， 第 i章 绪论 也是近年来学术界研究的热点问题之。本文主要研究发电) ( 或机组)右现货 拍卖市场中的竞价策略问题，这对 于指 导和评估发电企业的竞标行为，指 睁和评 估市场机制的设计都是 t 一 分重要的分析工具 电力市场模拟分析是从市场的角度，综合考虑系统约束和企业策略，研究市 场结果和各方收益以及市场效率。电力市场模拟是市场管理者研究、评估市场状 况和进行市场预期、市场设计 一 的土要工具，对于发电企业评估市场形势也有重要 的作用本文将结合我国电力工业的实际状况，按照顶期市场机制，建立电力i9 场模拟分析的模型。 1 . 2 电力市场结构与交易机制 市场机制是现代社会经济运行的墓本机制，构成市场的基本要素是买卖双方 及其交易，三者并存才能形成市场 1 4 1 。在电力工业中实现市场机制的基本条件， 是解除管制、改变垂直一体化的格局，发电、输电、供电分离，分别由不同的实 体运营，引入竞争机制。由于输电网络具有自然垄断的性质，应保持管制运营， 而输电环节的开放式准入和无歧视服务则是竞争性电力市场形成的前提条件从 电力市场的发展来看，通常是首先建立发电侧市场，而后逐步开放用户侧市场。 电力交易则通常采用合同交易和现货拍卖交易两种主要方式。对于电力市场的设 计来讲，市场结构和交易机制是两个核心问题。 1 .2 . 1 电力市场的结构 目 前各国电力市场的相同之处是厂网分开，市场的组成部分都包括买卖双方 和交易机构，发电厂商、发电市场是市场的供给主体，用户和零售商构成市场的 需求主体 1 5 1 ， 但输电网服务的运营机制则各有特点。 输电网服务主要包括5 个要 素 6 1 : . 电力交易中心 ( p x) :主要提供集中的电力现货拍卖交易。 通常 p x交易的 是电力的 “ 半成品” ，不考虑电网的约束。 . 独立系统调度机构 ( i s o) :主要职责是制订系统运行方式、适时调度，实 时均衡 ( r e a l t i m e b a l a n c i n g )和阻塞管理 ( c o n g e s t i o n m a n a g e m e n t ) ，经营辅助 服务。 ， 输电设备拥有者 ( 电网公司，t o) :向所有用户提供输电服务。通常也是 现货拍卖市场的购买者。 ， 辅助服务市场 ( a s ) :辅助服务主要提供有功和无功电源，保证输电系统 安全稳定运行。 辅助服务交易可以在 p x和/ 或 i s o中进行。 调节备用、 旋转备用、 第 i章 绪论 也是近年来学术界研究的热点问题之。本文主要研究发电) ( 或机组)右现货 拍卖市场中的竞价策略问题，这对 于指 导和评估发电企业的竞标行为，指 睁和评 估市场机制的设计都是 t 一 分重要的分析工具 电力市场模拟分析是从市场的角度，综合考虑系统约束和企业策略，研究市 场结果和各方收益以及市场效率。电力市场模拟是市场管理者研究、评估市场状 况和进行市场预期、市场设计 一 的土要工具，对于发电企业评估市场形势也有重要 的作用本文将结合我国电力工业的实际状况，按照顶期市场机制，建立电力i9 场模拟分析的模型。 1 . 2 电力市场结构与交易机制 市场机制是现代社会经济运行的墓本机制，构成市场的基本要素是买卖双方 及其交易，三者并存才能形成市场 1 4 1 。在电力工业中实现市场机制的基本条件， 是解除管制、改变垂直一体化的格局，发电、输电、供电分离，分别由不同的实 体运营，引入竞争机制。由于输电网络具有自然垄断的性质，应保持管制运营， 而输电环节的开放式准入和无歧视服务则是竞争性电力市场形成的前提条件从 电力市场的发展来看，通常是首先建立发电侧市场，而后逐步开放用户侧市场。 电力交易则通常采用合同交易和现货拍卖交易两种主要方式。对于电力市场的设 计来讲，市场结构和交易机制是两个核心问题。 1 .2 . 1 电力市场的结构 目 前各国电力市场的相同之处是厂网分开，市场的组成部分都包括买卖双方 和交易机构，发电厂商、发电市场是市场的供给主体，用户和零售商构成市场的 需求主体 1 5 1 ， 但输电网服务的运营机制则各有特点。 输电网服务主要包括5 个要 素 6 1 : . 电力交易中心 ( p x) :主要提供集中的电力现货拍卖交易。 通常 p x交易的 是电力的 “ 半成品” ，不考虑电网的约束。 . 独立系统调度机构 ( i s o) :主要职责是制订系统运行方式、适时调度，实 时均衡 ( r e a l t i m e b a l a n c i n g )和阻塞管理 ( c o n g e s t i o n m a n a g e m e n t ) ，经营辅助 服务。 ， 输电设备拥有者 ( 电网公司，t o) :向所有用户提供输电服务。通常也是 现货拍卖市场的购买者。 ， 辅助服务市场 ( a s ) :辅助服务主要提供有功和无功电源，保证输电系统 安全稳定运行。 辅助服务交易可以在 p x和/ 或 i s o中进行。 调节备用、 旋转备用、 第 i章 绪论 也是近年来学术界研究的热点问题之。本文主要研究发电) ( 或机组)右现货 拍卖市场中的竞价策略问题，这对 于指 导和评估发电企业的竞标行为，指 睁和评 估市场机制的设计都是 t 一 分重要的分析工具 电力市场模拟分析是从市场的角度，综合考虑系统约束和企业策略，研究市 场结果和各方收益以及市场效率。电力市场模拟是市场管理者研究、评估市场状 况和进行市场预期、市场设计 一 的土要工具，对于发电企业评估市场形势也有重要 的作用本文将结合我国电力工业的实际状况，按照顶期市场机制，建立电力i9 场模拟分析的模型。 1 . 2 电力市场结构与交易机制 市场机制是现代社会经济运行的墓本机制，构成市场的基本要素是买卖双方 及其交易，三者并存才能形成市场 1 4 1 。在电力工业中实现市场机制的基本条件， 是解除管制、改变垂直一体化的格局，发电、输电、供电分离，分别由不同的实 体运营，引入竞争机制。由于输电网络具有自然垄断的性质，应保持管制运营， 而输电环节的开放式准入和无歧视服务则是竞争性电力市场形成的前提条件从 电力市场的发展来看，通常是首先建立发电侧市场，而后逐步开放用户侧市场。 电力交易则通常采用合同交易和现货拍卖交易两种主要方式。对于电力市场的设 计来讲，市场结构和交易机制是两个核心问题。 1 .2 . 1 电力市场的结构 目 前各国电力市场的相同之处是厂网分开，市场的组成部分都包括买卖双方 和交易机构，发电厂商、发电市场是市场的供给主体，用户和零售商构成市场的 需求主体 1 5 1 ， 但输电网服务的运营机制则各有特点。 输电网服务主要包括5 个要 素 6 1 : . 电力交易中心 ( p x) :主要提供集中的电力现货拍卖交易。 通常 p x交易的 是电力的 “ 半成品” ，不考虑电网的约束。 . 独立系统调度机构 ( i s o) :主要职责是制订系统运行方式、适时调度，实 时均衡 ( r e a l t i m e b a l a n c i n g )和阻塞管理 ( c o n g e s t i o n m a n a g e m e n t ) ，经营辅助 服务。 ， 输电设备拥有者 ( 电网公司，t o) :向所有用户提供输电服务。通常也是 现货拍卖市场的购买者。 ， 辅助服务市场 ( a s ) :辅助服务主要提供有功和无功电源，保证输电系统 安全稳定运行。 辅助服务交易可以在 p x和/ 或 i s o中进行。 调节备用、 旋转备用、 华北电力人学硕 十学位论 文 非旋转备用以及电能小平衡的消除也可以由输电用厂 自己提供 但无功/ 电几支持 和系统控制/ 再调度必须向 i s o购买。 . 交易协调商 ( s c ) :以分散的方式促进电能供求的 双边)交易。 美国加州电力市场中，卜 述5中职能山5 种类型的机构行使 ( p x己于2 0 0 1 年关闭) 。 不过， 很多电力市场将有il l 职能进行了 组合，如e n g l a n d - w a l e s 电力ii f 场 ， ，p o o l 集中了p x . i s o , t o的职能，由n c c负责运子 j o 我国东北区域电 力市场1 7 i 中， 以仁5 中 职能均山 东北电网公司负责。 东北电 力调度交易中心由东北电网有限公司设立和管理，负责东北区域电力市场的组织 和运作， 为所有交易提供统一交易平台 东北区域电力市场在初期属于试点运行， 系统全年 卜 网电量的 8 0 %不参与市场竞争，机组容量成本也不参 与市场竞争，电 量电价实行竞价上网。初期不开放辅助服务市场。 1 . 2 . 2 电力市场中的交易形式 电力市场中的两种基木交易方式是分散的双边交易和集中的中介交易 8 1双 边市场 ( b i l a t e r a l m a r k e t s )的特点是交易持续、分散进行，每笔交易的价格由双 方约定而可以 各不相同; 中介 市场( m e d i a t e d m a r k e t s ) 如p o o l 和p o w e r e x c h a n g e r , 是定期开市的拍卖市场，中间商购入电力，再转售给用户。通常长期市场 ( 一周 或数年) 是双边交易和中介交易的混合， 交易双方可以自由签订合约 ( f o r w a r d ) . 也可以进入交易中心一期货市场 ( f u t u r e m a r k e t s ) ，采用标准合同交易。而对于 短期市场 ( 发生在实际调度之前 1 日以内、 数小时甚至数分钟) ，由于交易实现的 时间点迫近，寻求双边交易的成本增加，参与中介市场一现货拍卖市场 ( p o o l 或 p x )成为更好的选择。 在电力市场初期， 集中交易 ( 如p o o l 模式)是实现市场竞争的主要方式，合 约交易、现货交易、实时交易和辅助服务交易都在集中的市场中进行，电网公司 是发电市场的买方和用户市场的卖方。在美国加州电力市场运行初期，为了促进 电力市场的发展，鼓励发电商参与现货交易。不过电力市场的实践表明，合约交 易对于降低市场风险有很大的作用。电力市场发展的目标是实现充分、合理的竞 争并规避市场风险，尽可能实行和其它商品市场类似的、主要由双边交易组成的 市场机制可以更好地实现市场的作用。e n g l a n d - w a l e s 电力市场己于2 0 0 1 年3 月 开 始施 行 新的电 力 交易 机制n e t a ( n e w e l e c t r i c i t y t r a d i n g a r r a n g e m e n t ) ， 取 代 原有的集中交易p o o l 模式。 n e t a模式以双边交易为主，发电侧和用户侧市场都 完全开放。 新模式下的市场运行表明， 双边交易已占总交易量的9 7 % - 9 8 %， 系统 运行平稳，电价下降。但一些发电商的竞争压力很大，儿乎难以为继。 我国2 0 0 4 年启动的东北区域电力市场 1 7 1 中，在发电侧引入有限竞争，采用 华北电力人学硕 十学位论 文 非旋转备用以及电能小平衡的消除也可以由输电用厂 自己提供 但无功/ 电几支持 和系统控制/ 再调度必须向 i s o购买。 . 交易协调商 ( s c ) :以分散的方式促进电能供求的 双边)交易。 美国加州电力市场中，卜 述5中职能山5 种类型的机构行使 ( p x己于2 0 0 1 年关闭) 。 不过， 很多电力市场将有il l 职能进行了 组合，如e n g l a n d - w a l e s 电力ii f 场 ， ，p o o l 集中了p x . i s o , t o的职能，由n c c负责运子 j o 我国东北区域电 力市场1 7 i 中， 以仁5 中 职能均山 东北电网公司负责。 东北电 力调度交易中心由东北电网有限公司设立和管理，负责东北区域电力市场的组织 和运作， 为所有交易提供统一交易平台 东北区域电力市场在初期属于试点运行， 系统全年 卜 网电量的 8 0 %不参与市场竞争，机组容量成本也不参 与市场竞争，电 量电价实行竞价上网。初期不开放辅助服务市场。 1 . 2 . 2 电力市场中的交易形式 电力市场中的两种基木交易方式是分散的双边交易和集中的中介交易 8 1双 边市场 ( b i l a t e r a l m a r k e t s )的特点是交易持续、分散进行，每笔交易的价格由双 方约定而可以 各不相同; 中介 市场( m e d i a t e d m a r k e t s ) 如p o o l 和p o w e r e x c h a n g e r , 是定期开市的拍卖市场，中间商购入电力，再转售给用户。通常长期市场 ( 一周 或数年) 是双边交易和中介交易的混合， 交易双方可以自由签订合约 ( f o r w a r d ) . 也可以进入交易中心一期货市场 ( f u t u r e m a r k e t s ) ，采用标准合同交易。而对于 短期市场 ( 发生在实际调度之前 1 日以内、 数小时甚至数分钟) ，由于交易实现的 时间点迫近，寻求双边交易的成本增加，参与中介市场一现货拍卖市场 ( p o o l 或 p x )成为更好的选择。 在电力市场初期， 集中交易 ( 如p o o l 模式)是实现市场竞争的主要方式，合 约交易、现货交易、实时交易和辅助服务交易都在集中的市场中进行，电网公司 是发电市场的买方和用户市场的卖方。在美国加州电力市场运行初期，为了促进 电力市场的发展，鼓励发电商参与现货交易。不过电力市场的实践表明，合约交 易对于降低市场风险有很大的作用。电力市场发展的目标是实现充分、合理的竞 争并规避市场风险，尽可能实行和其它商品市场类似的、主要由双边交易组成的 市场机制可以更好地实现市场的作用。e n g l a n d - w a l e s 电力市场己于2 0 0 1 年3 月 开 始施 行 新的电 力 交易 机制n e t a ( n e w e l e c t r i c i t y t r a d i n g a r r a n g e m e n t ) ， 取 代 原有的集中交易p o o l 模式。 n e t a模式以双边交易为主，发电侧和用户侧市场都 完全开放。 新模式下的市场运行表明， 双边交易已占总交易量的9 7 % - 9 8 %， 系统 运行平稳，电价下降。但一些发电商的竞争压力很大，儿乎难以为继。 我国2 0 0 4 年启动的东北区域电力市场 1 7 1 中，在发电侧引入有限竞争，采用 第i章 绪论 集中交易方式，月合同交易、日前现货交易、实时交易和发电权交易均由调度交 易中心组织、校核和确认。其中发电权交易是经由调度交易中心撮合的发电商之 间的双边交易;月合同交易采用拍卖方式，按发电厂报价确定合同电价 ( p a y a s b i d , p a b ) ;日 前现货交易和实时交易采用第一价格暗标拍卖的方式东北区域 电力市场初期小开放用户侧集中交易市场，但将逐步引入双边交易机制。 1 . 2 . 3 日前现货市场 通过大电网输运的电力商品具有不同于其它商品的自然属性首先，不可能 按特定的路径追踪电能从一个特定的发电商到一个特定的供电商 ( 消费者)的过 程;其次，电能的生产和消费是集成一体化、网络化的，电能不可能大量存储， 必须保持发电与需求的即时平衡。因此，很多电力市场 目 前都开放集中的日前现 货交易市场，并且基本_ l 都采用第一暗标拍卖的交易方式。对于发电商来讲，日 前现货交易市场的价格既影响发电商在该市场中的收益，同时现货市场的价格也 必然影响合同市场的价格 。 日前现货交易在标的实际履行日 ( 小一定是 日历 日)的前一日进行。首先由 市场公布次 i 各个时段的需求预测，而后发电商提交竞标数据，一般以机组为单 位进行竞标，竞标数据通常包括如下几个方面的内容: . 竞标曲线:机组的电量电价一出力曲线，表示该机组在某 一 电价水平 卜 愿 意提供的出力。竞标曲线也就是机组在现货交易市场中供给曲线，按照交易中心 的要求，通常为连续线性、分段线性或分段水平的单调不减曲线。在我国东北区 域电力市场的日 前交易中，机组提交 一 条包括 1 - 1 0 个电价 ( 元/ 万k wh )一出力 ( 万 k w)点的竞标曲线，该曲线用于次日各个时段 ( 1 5分钟为个时段)的竟 价。交易中心按照购电成本最低的原则组织交易，交易计算时考虑网损修正和安 全约束。进入发电计划的系统边际机组的成交报价称为系统边际电价 ( s y s t e m ma r g i n a l p r i c e , s n i p ) 或市场出清电价 ( m a r k e t c l e a r p r i c e , m c p ) 。购电 方对所 有成交电量均在统一的 mc p的基础上进行支付。 . 运行特性:包括最大、最小出力，升、降负荷速率，最小持续开、停机时 间，机组当前状态，机组热、冷启动持续时i h j 等。 . 申明机组的无伸缩性 ( i n fl e x i b i l i t y ) :申明机组在一定时间期限内可以停机 的最多次数;是否需要定负荷运行;是否需要高于某负荷运行。我国东北区域电 力市场的日前交易中，机组可申报是否希望连续 5 天运行。 在我国东北区域电力市场的日前交易中，交易中心将报价进行网损修正之后 计算交易排序， 采用统一的系统边际电价s n i p 支付成交电量。 由于采用两部制电 价，容量支付按照政府核价的方式进行，竞价上网交易中只考虑电量电价。在 第i章 绪论 集中交易方式，月合同交易、日前现货交易、实时交易和发电权交易均由调度交 易中心组织、校核和确认。其中发电权交易是经由调度交易中心撮合的发电商之 间的双边交易;月合同交易采用拍卖方式，按发电厂报价确定合同电价 ( p a y a s b i d , p a b ) ;日 前现货交易和实时交易采用第一价格暗标拍卖的方式东北区域 电力市场初期小开放用户侧集中交易市场，但将逐步引入双边交易机制。 1 . 2 . 3 日前现货市场 通过大电网输运的电力商品具有不同于其它商品的自然属性首先，不可能 按特定的路径追踪电能从一个特定的发电商到一个特定的供电商 ( 消费者)的过 程;其次，电能的生产和消费是集成一体化、网络化的，电能不可能大量存储， 必须保持发电与需求的即时平衡。因此，很多电力市场 目 前都开放集中的日前现 货交易市场，并且基本_ l 都采用第一暗标拍卖的交易方式。对于发电商来讲，日 前现货交易市场的价格既影响发电商在该市场中的收益，同时现货市场的价格也 必然影响合同市场的价格 。 日前现货交易在标的实际履行日 ( 小一定是 日历 日)的前一日进行。首先由 市场公布次 i 各个时段的需求预测，而后发电商提交竞标数据，一般以机组为单 位进行竞标，竞标数据通常包括如下几个方面的内容: . 竞标曲线:机组的电量电价一出力曲线，表示该机组在某 一 电价水平 卜 愿 意提供的出力。竞标曲线也就是机组在现货交易市场中供给曲线，按照交易中心 的要求，通常为连续线性、分段线性或分段水平的单调不减曲线。在我国东北区 域电力市场的日 前交易中，机组提交 一 条包括 1 - 1 0 个电价 ( 元/ 万k wh )一出力 ( 万 k w)点的竞标曲线，该曲线用于次日各个时段 ( 1 5分钟为个时段)的竟 价。交易中心按照购电成本最低的原则组织交易，交易计算时考虑网损修正和安 全约束。进入发电计划的系统边际机组的成交报价称为系统边际电价 ( s y s t e m ma r g i n a l p r i c e , s n i p ) 或市场出清电价 ( m a r k e t c l e a r p r i c e , m c p ) 。购电 方对所 有成交电量均在统一的 mc p的基础上进行支付。 . 运行特性:包括最大、最小出力，升、降负荷速率，最小持续开、停机时 间，机组当前状态，机组热、冷启动持续时i h j 等。 . 申明机组的无伸缩性 ( i n fl e x i b i l i t y ) :申明机组在一定时间期限内可以停机 的最多次数;是否需要定负荷运行;是否需要高于某负荷运行。我国东北区域电 力市场的日前交易中，机组可申报是否希望连续 5 天运行。 在我国东北区域电力市场的日前交易中，交易中心将报价进行网损修正之后 计算交易排序， 采用统一的系统边际电价s n i p 支付成交电量。 由于采用两部制电 价，容量支付按照政府核价的方式进行，竞价上网交易中只考虑电量电价。在 华 比电力人学硕 十1货位论 文 e n g l a n d - w a l e 、 电力市 场 ( p o o l ) 中， 在机组报价的萃n il i 几 形ia 无限制发电计划不 ! 相应的 s mp , p o o l 的购电价格 ( p o o l p u r c h a s e p r i c e , p p p )是在 s mp的基础 冉加上容量 支付。容量支付的计算基于用电需求超过系统内可用发电容量的f i 前 估计概率 ( l o s s o f l o a d p r o b a b i l it y , l o l p ) ，以 及负荷不足的价值 ( v a l u e o f l o s t l o a d , v o l e ) f t e l : p p p 一 s m p + l o l p - ( v o l e 一 m p ) ( 1 一 1 ) 其中后面 一 项为容量支付。从该市场实际运行的情况来看，容量支付在发电 商收益中所占的比例很小。 ， . 3 竞价策略与市场模拟的研究现状 在电力市场条件下，独立发电企业必须主动参与市场，制定最佳竞价策略， 实现企业利益的最大化。微观经济学理论对于企业在两种极端的市场条件下的竞 价原则和市场均衡有比较明确的结论:在完全竞争的市场中，企业实现利润最大 化的市场供给曲线是边际成本曲线:而对于垄断i商，其利润最大化的原则是按 照“ 边际收a等于边际成木” 来决定价格水平和产量水平 1 a l 。 电力市场则是不完 全的垄断竞争市场，发电企业具有一定的市场势力，其收益状况不仅取决于自己 的行动， 也受到其它企业行动的影响， 市场的均衡则取决于所有发电企业的行动。 研究这种复杂条件下的企业对策和市场均衡问题的主要理论工具是博弈论( g a m e t h e o r y ) . 1 . 3 . 1 竞价策略分析 竞价策略也就是企业的定价策略。如果企业以利润最大化为生产目标，则定 价策略总是基于边际成本的。 西方国家的电力市场已经有2 0 余年的历史， 出现了大量的研究策略竞标问题 的文献。尽管有些研究是从企业的角度出发，研究如何获取最大利润的，有些研 究是从市场的角度出发， 分析企业的市场势力， 研究如何提高市场的经济效率的， 但这并不影响策略竞标问题的研究方法。文献 9，1 0 对策略竞标的研究做了一 些总结， 将优化竞标策略的研究大体分为二种类型: 基于市场出清电价 ( mc p ) 预测的策略;基于对手行为估计的竞价策略;基于博弈论的竞价策略。其中 基于预测 mc p的竞价策略假定了企业行为不影响 mc p ，相当于假设发电企业是 完全竞争性的。实际上上述三种类型都可能具有博弈分析的性质，只是第三种类 型更注重研究博弈的均衡结果。基于对手行为估计的方法是发电企业竞价策略研 究中的主要方法。 华 比电力人学硕 十1货位论 文 e n g l a n d - w a l e 、 电力市 场 ( p o o l ) 中， 在机组报价的萃n il i 几 形ia 无限制发电计划不 ! 相应的 s mp , p o o l 的购电价格 ( p o o l p u r c h a s e p r i c e , p p p )是在 s mp的基础 冉加上容量 支付。容量支付的计算基于用电需求超过系统内可用发电容量的f i 前 估计概率 ( l o s s o f l o a d p r o b a b i l it y , l o l p ) ，以 及负荷不足的价值 ( v a l u e o f l o s t l o a d , v o l e ) f t e l : p p p 一 s m p + l o l p - ( v o l e 一 m p ) ( 1 一 1 ) 其中后面 一 项为容量支付。从该市场实际运行的情况来看，容量支付在发电 商收益中所占的比例很小。 ， . 3 竞价策略与市场模拟的研究现状 在电力市场条件下，独立发电企业必须主动参与市场，制定最佳竞价策略， 实现企业利益的最大化。微观经济学理论对于企业在两种极端的市场条件下的竞 价原则和市场均衡有比较明确的结论:在完全竞争的市场中，企业实现