（电力系统及其自动化专业论文）发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立.pdf

上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 t h em e c h a n i s mo ft h ee x c h a n g em o d e lr e s e a r c h i n ga n dt h e c o n s t i t u t eo ft h er i s kd e c i s i o nf o rp o o ip u r c h a s ep r i c e a b s t r a c t n o wt h ed i s c e r p t i o nb e t w e e np l a n t sa n dn e t si sd o n ei no u rc o u n t r y s e l e c t r i c i t ym a r k e t a n dt h ep l a n ts h o u l dm a k et h e i rc o m p e t i t i v ep d c ep l a n s t h e s t r a t e g yt h ep o w e rp l a n t ss e l e c ti sv e r yr a n d o m 嘶a n d r e a lt i m e t h er e l a t i o n b e t w e e nt h es u p p l ya n dd e m a n dd e c i d e st h ep d c eo ft h ee l e c t r i c i t y t h e c o m p e t i u v em a r k e te x p o s e st h ep o w e rp r o d u c e rt on e wu n c e r t a i n t i e s t h e p o w e rp l a n t sw a n tt oq u o t et h eh i g hp r i c et oe a r nt h eh i g hp r o f i t b u t s o m e t i m e st h e yl o s et h ec h a n c eo fa c c e d i n gt h en e ta n ds h o u l df a c et h eh i g h r i s k t h ed s ka f f e c t st h ep r o d u c e r sc a ng e tt h ep r o f i to rn o ta n dt h ea m o u n to f t h ep r o f i t t h ep r o d u c e r ss h o u l dd os o m ea n a l y s i so ft h ed s kb e f o r et h e yq u o t e i no r d e rt os u c c e e di nt h ec o m p e t i t i o n t h i sp a p e ra n a l y s e st h es i t u a t i o no fo u r c o u n t r y sp o w e rs y s t e m ，t h e nr e s e a r c ht h em e c h a n i s mo ft h ee x c h a n g em o d e l a n dg i v ead e c i s i o nm o d e lb a s e do nt h er i s ka n a l y s i s t h ep a p e rf a c et h es t a t u si nq u oo ft h er e f o r m a t i o ni np o w e ri n d u s t r y ， g a v ea ne x c h a n g ef o r n l ：t h ep r i c ed i f f e r e n c ea g r e e m e n t i no r d e rt os e tu pa n e f f i c i e n td e c i s i o nm o d e l 。f i r s t l yt h ep a p e ri d e n t i f i e st h eu n c e r t a i n t i e si nt h e m a r k e t 。a n dt h e ni n t r o d u c e st h ep r o f i ta n dl o s se x p e c t a t i o nr u l e b a s e do nt h i s r u l e 。t h ep a p e ru n d e r s t a n d st h em a t r i xd e c i s i o nm o d e l b u tt h em e s s a g eo ft h e m a r k e ti sn o ta l w a y si n t e g r i t y ，s oi tg i v e sap a r tp r o f i ta n dl o s sd e c i s i o nm o d e l p r a c t i c a l l yt h ea t t i t u d eo ft h ep r o d u c e r sw h e nt h e yf a c et h ed s kw o u l dm a k ea d e e pa f f e c t i o n c o n s i d e rt h ea v a i lo ft h ep r o d u c e r s ，t h ep a p e rp r o v i d e sa n a l g o r i t h mt h a tc a nb eu s e dt oa n a l y z et h er i s kt oh e l pt h ep r o d u c e rm a k ea g o o dc h o i c e b a s e do nt h em o d e la n ds o l u t i o ni nt h i sp a p e r 。m a n ye x a m p l e sa r et e s t e d t h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h ef e a s i b i l i t ya n de f f i c i e n c yo ft h em o d e l k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ，m e c h a n i s mo fe x c h a n g e ， r i s ka n a l y s i s ，t h ep r o f i ta n dl o s se x p e c t a t i o n a v a i lt h e o r y ，d e c i s i o nm o d e l 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密面在互年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“- 7 ”) 学位论文作者 日期j 卯f 年i 月$ 日 曰期：渺年f 硝刊咱 上海交通大学上海父通大罕 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究厦风险决策模型的建立 第一章综述 1 1 国外电力行业市场化改革的背景和趋势 随着世界科技和经济的迅猛发展，世界政治经济格局发生了重大的变化，行 业竞争日益加剧，长期以来一直被各个国家作为垄断经营的电力工业，由于其国 有的产权形式以及实行公共管制，已不适应这种发展的趋势，传统的管理体制和 运作模式面临严峻的挑战。从8 0 年代特别是进入9 0 年代以来，各个国家开始对 电力工业进行改革，虽然由于国情的不同，采用的方式和方法不同，但改革的主 要目的是一致的实现电力工业商业化运营、增加竞争、提高效益。 国际上的电力工业改革始于1 9 8 1 年的智利，从8 0 年代末开始形成了世界性 的潮流。由于国情的不同，各国构建电力市场的具体方式和实施步骤存在一定的 共同点和差异。 1 1 1 各国电力工业改革的状况 英国最初电力工业由国家中央电力局( c e g b ) 独家投资并垄断经营，实现中央 高度集中管理，为此改革是从中央开始，把中央电力局按照电力产供销链条进行 改组在发电领域，把c e g b 的非核电厂重组为英国电力公司( n a t i o n a lp o w e r ) 和英国电能公司( p o w e r g e n ) ，并使两个公司私有化；所有核电站改组为英国核电 ( n u c l e a re l e c t i c ) ；同时鼓励新的发电公司进入在输电环节，成立了国家电 网公司( n g c ) ，逐步的地区供电公司不再拥有国家电网公司的股份，国家电网公 司完全成为一个单纯的电网公司。在配电环节，英格兰和威尔士的配电仍由十二 家地区供电公司负责，供电公司允许购置自己的发电资产，但其在发电公司的持 殷不可超过1 5 。销售逐步开放，大用户可以自己选择电力供应者；地区供电 公司可以从事电力销售业务，但配电业务与其销售业务必须在会计帐面上分开； 支持成立专门的售电公司，允许发电公司进入售电环节电力市场交易中心 ( e l e c t r i c i t yp 0 0 1 ) 是发电公司和电力批发用户( 主要是地区配电公司) 之间 实现交易的场所，由国家电网公司下设的一个独立机构管理和运营。同时成立电 力管制办公室( o f f i c e ) ，负责保证电力供应、维护市场竞争秩序、发放许可证和 确定电价的最高限价此外，垄断和兼并委员会通过执行反托拉斯调查，对电力 工业行使监督权。公平交易委员会负责维护消费者的经济利益和保证公众的利益 不受侵害。 澳大利亚是联邦制国家，其电力工业的运作与发展主要依靠各州政府自己来 第3 页共鹋页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决簧模型的建立 实现，因此从1 9 9 0 年始筹划的改革是从各州开始逐步形成全国性竞争市场全 国竞争性电力市场主要是建立批发电力市场和零售电力市场，批发电力市场只允 许大用户和发电公司、电力市场管理公司、输电和供电公司以及地区性系统运行 者。零售与批发市场是完全断开的，用户只能进入其中一个其中维多利亚是澳 大利亚改革与私有化进程最快的，从1 9 9 3 年1 0 月，维多利亚州电力委员会被垂 直地分割成发电、配电和输电三个部门，一年后实施私有化在供电领域，原来 的2 9 家供电公司重组为5 家公司，并获得其既定地域的垄断供电地位。但从1 9 9 6 年起，大电力用户被允许选择5 家中任何一家作为供电服务商，计划在2 0 0 1 年 起，所有的电力用户都可以选择自己喜欢的供电商成立维多利亚电力交易部， 负责电力交易市场的交易即运行与系统调整。同时成立总管制办公室，负责维护 发电与售电的竞争性秩序和保护消费者的权益 阿根廷的电力开始由三家公司垂直垄断经营，其商业运行职能与政府管制功 能不分。1 9 9 2 年开始改革，发电环节分为大约四十家独立的发电公司，同时要 求单个发电公司的市场份额不得超过l o 电力传输网重组成为一个输电公司 ( 高压网) 和六家地区电网公司( 低压网) 发电公司或供电公司不能控股输电公 司，不允许电网公司直接买卖电力，只能收取过网费。供电部分重组成为三个供 电公司，通过竞争获得政府特许权进行垄断经营，为终端用户提供供电服务，特 许权长达9 5 年电力批发市场由一个非盈利又独立的批发电力市场管理公司管 理，该公司由政府、发电公司、输电公司、供电公司和电力大用户组成，经费来 自政府和发电公司。下设运行中心负责电力市场的调度运行管理。阿根廷联邦管 制的机构有能源大臣、国家能源管制机构e n r e 和阿根廷联邦电力委员会。 新西兰电力市场化改革是从1 9 9 2 年政府放松管制，允许其它投资者投资建 电厂开始到1 9 9 9 年起开始实施完全竞争。在发电领域，建立多个发电公司，任 何一家公司拥有的发电装机容量都不超过3 0 供电方面实现“线能分开”，供 电公司不能同时经营配电和零售业务。零售方面重组为卜8 个电力销售公司， 电力用户可以不受地域限制自由选择电力销售公司供电。输电与配电环节仍然垄 断经营，新西兰输电有限公司主要负责提供输电服务，包括电网安全、稳定，电 网调度，运行维护等。成立电力市场公司，负责提供电力批发市场行政管理、定 价、清算，市场监管委员会秘书以及电力交易系统服务由发电方、购电方、零 售方、服务提供者各推选一名代表，成立市场监管委员会，负责电力市场监管。 政府管制主要集中在具有天然垄断性的输电和配电公司，商业部下设资源与网络 处，具体负责输电和配电公司的监管工作，没有单独或独立的电力管制部门。 美国基本上是多家办电厂、独家管电网的格局，其市场化改革是按照统一的 联邦法规，由各州根据各自实际情况决定改革模式和时间表。从正在进行改革的 第4 页共醯页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决镱模型的建立 几个州的实践来看，基本上是从售电领域引入竞争即用户选择供电开始的，发输 配并没有真正分离，而是成立独立的系统运行者负责电力市场的运作 1 1 2 各国改革异同分析 可以看出国际上电力工业改革的一般做法是将改革前集中在一个单独垂直 垄断企业手中的职能分解到到多个企业中，有些国家将全部和部分的公有资产出 售，有的则建立一种新型市场运行规则。虽然由于国家性质和特点不同而决定了 的各国电力工业改革的方法和方式不同，但其核心内容归纳起来是一致的，即旧 形式电力联营模式到引入市场竞争的新电力联营模式的转变。通过下面新旧两种 联营模式的对比，可以对市场化改革的目标和方式有更深的理解： 在旧电力联营模式中电力的调度是依据核实过或未经核实估计的可变运行 成本进行调度( 即成本调度) ，新电力联营模式中则是依据投标价格进行调度： 前者通常是纵向管理模式的大电力企业组成的封闭组织，而后者则通常是一个开 放组织，其成员既包括集中管理的电力企业，也包括非集中式的电力企业( 发电 公司、输电公司、市场管理及供电、配电公司) ；在旧的模式中电力联营成员必 须通过自己的发电厂或者长期购电协议满足自己的电力需求，而新模式下市场成 员中的零售商或有特权的负荷不一定要通过自己的发电厂或长期购电协议来保 证负荷要求；电力交易在旧的模式中是次要考虑的，一般情况下市场交易的主要 目的是提供紧急事故支援、辅助备用，以提高供电可靠性，而交易在新模式下成 为主要内容，最初的动机是建立竞争性的发电市场；因为可以保证从用户那里收 回固定成本和可变成本，导致旧的联营模式中交易的动力不足，而在新的联营模 式中，因为没人可以担保发电厂商费用的回收，并且交易一般针对几个生产者， 交易的动力就表现的非常强；最后在旧的联营模式体系中，输电服务是针对确定 电力交易的，没有普遍的电网开放，但在新的体系中电网开放至少在某一级是普 遍的。 应该看到，电力工业是世界公认的公用事业，是关系国计民生的重要基础产 业，具有产供销同时完成，规模效益显著，区域垄断性经营等特点，电力企业必 须为社会提供质优价低的电力供应和公平优质的服务为此各国进行电力工业改 革的目的是为了减轻政府的债务负担，扩大投资和贷款源进而吸引投资；提高效 益，降低终端用户电价，减少政府补贴；引入和增强竞争机制，为供电服务引入 商业基础，从而改善服务质量；提高能源的使用效益，减少环境污染，实现可持 续发展这些目标的实现是通过打破独家垄断经营，培育市场竞争主体，也就是 将改革前统一集中在一个单独的垂直垄断企业中的权益与职能分解到由多个企 业来掌握，建立竞争性的电力市场。 第5 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 从我国的国情和电力工业的发展状况来看，我国的电力市场改革应具有以下 两个本质特征，一是国有经济要占主导地位，这是我国社会主义国家的特殊性所 决定的；二是市场的竞争性，这是由市场的共同性所决定的我国电力市场的竞 争性包括竞争、有序、开放三方面的内容，电力市场中的各个主体必须按照共同 的市场规则，无歧视的进行公平、公正、公开的竞争 1 2 发电电力市场的特点与构成 新的市场结构最明显的特点是引入竞争的概念，从最基本的意义上讲，竞争 的市场意味着存在多个卖方与买方。竞争可以发生在投资阶段决定各竞争企 业中哪一个可以建设电厂，也可以发生在运行阶段决定下一单位的电能由谁 来供给。在电力工业改革中引入市场竞争机制，打破了长期垄断经营的模式，如 国家对原有电力公司的发电部分进行重组，实行厂网分开，成立多个独立发电企 业，同时允许新的发电企业进入，通过竞价上网的方式，促进发电企业提高生产 效率，改变成本结构，在满足用户需要增加发电能力的同时，做到增容简化、透 明、低成而又不向现有的用户收取交叉补贴( c r o s s s u b s i d y ) 在建立竞争性电力市场，进行电力工业企业改革中，要搭建合理的工业结构 和市场结构，传统的电力企业通过体制改革可能被分割为新的市场主体与行使管 理职能的部门，这些部门包括可执行所有功能的纵向综合公用企业；发电公司， 包括独立发电商( i p p ) ，热电联产发电商；输电公司，输电与配电公司；独立系 统运营商( i s o ，i n d e p a r t m e n ts y s t e mo p e r a t o r ) ；配电公司；市场管理者；管 制者；交易商；经纪人( p x ，p o w e re x c h a n g e r ) 。 以我国进行电力市场工作试点的某地区所建立的初级发电电力市场( 以下简 称发电市场) 为例对以上定义作简要解释，从而对发电市场有一定的认识： ( 1 ) 现阶段的发电市场定义：根据某地区一定范围的用电需求，该地区电 网经营企业作为单一买方，与电力供应企业按照合同和一定的规则进行买卖的供 需结合体由电力市场兼管委员会在政府经济调控部门的指导下实施对发电市场 的兼管。 ( 2 ) 市场交易主体：由电网经营企业、独立发电企业和跨地区电力经营企 业组成。目前电力公司作为电网经营企业，负责管理、调度及经营输、配电网， 负责向独立发电企业、跨地区电力经营企业购电，并向用户统一销售：独立发电 企业是指具有法人资格，拥有的电厂可并网运行同时输送合格电能的发电企业， 它可以拥有一个或多个发电厂，又可分为一般发电企业和调峰发电企业。 ( 3 ) 发电市场电能交易方式：期货电能交易和现货电能交易期货电能指 电力公司与一般发电企业或跨省电力经营企业在年度合同中协议购进的电能；现 第6 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 货电能交易指参与竟价上网的电能 独立发电企业以发电厂为单位参加市场运作电力公司根据年度用电情况和 实际调峰需要，根据各独立发电企业提供的向电网销售电能( 电力、电量) 的要 求，综合考虑历史原因、发电机组类别、提供辅助服务能力和地区供热需要等因 素确定独立发电企业的年度期货电能，并签订年度交易合同目前装机容量小于 一定标准的发电企业( 如上海地区为5 0 姗) 、资源综合利用发电企业以及可再生 能源发电企业不参加发电市场交易。另外调峰发电厂、跨地区电力经营企业及自 备电厂不参加现货电能竞价交易 现阶段竞争应逐步深入，力度逐渐增强，每年确定适当比例的现货电能交易 量。现货申报电价按峰、腰、谷，分时段设置最高限价，同时某时段成交的最高 现货电价为该时段现货电能的统一结算电价。 1 3 发电市场交易机理与电价理论概述 1 3 1 交易机理 交易前联营中心向各发电厂商发出购电计划，发电厂商向联营交易中心( p x ) 提交指定时段的供电竞标数据，p x 在得到所有竟标者的竟标数据后，对买卖双 方的竞标数据进行汇总，找出同时满足各竞标者要求的价格和电量，这个价格即 市场清价m c p ( n r k e tc l e a n i n gp r i c e ) ，电量为市场需求电量m c q ( m a r k e t c l e a n i n gq u a n t i t y ) 以“h m l r a h e a d ”交易为例，设电力市场中有n 各发电厂 商和购电方，他们提交给p x 某一指定时段的竞标和需求曲线分别为： = 墨( a ) f - 1 , 2 3 ，甩 ( 1 ) 只= f ( k ) ( 2 ) 其中：a 为竞标电价； 只为第f 个发电厂商在价格为五时申报的竞标供应电量； 只为购电方在价格为旯时的买入电量。 则p x 汇总所有的发电厂商的供电竟标曲线和购电方需求曲线： p = s ( a ) = es ，( a ) ( 3 ) p ：只：f ( ：； ( 4 ) 绘出曲线如图1 i 所示： 第7 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 q q 图1 1 发电市场交易机理曲线 图中交点的横坐标即为市场电价，纵坐标即为市场电量。由此可知联营中心 在满足电量需求的情况下，以购电支出最小为原则，确定供电的发电厂商及购电 量，同时公布统一的发电价格。这时的发电价格和各种备用价格为排入购电计划 中所有发电厂商的最高报价 在上述情况下，各发电厂商为能上网供电，同时获得最优的利润，必须掌握 好报价原则和方法，同时保证在其运行的各个环节中达到优化。如果发电厂商报 高价以谋取较大的收益，就可能由于报价过高，没有被列入发电计划，得不到期 望收益；而如果为达到上网运行的目的竞相报出低价，则可能造成恶性竞争，发 电厂商亏本运行，也得不到任何收益。 1 3 2 电力市场电价理论 由于竞争性电力市场的建立打破了一种销售电价的格局，电价分成了上网电 价、电网间互供电价、电网销售电价等几种类型电价体制隐含着厂网之间、网 网之间、网用之间的供需关系，它的制定应该根据客观的标准明确计算，同时接 受政府的监督并保证公平对待用户，而不能由企业任意决定电价理论是电力市 场的核心理论之一电价应当具备以下最基本的功能：正确反映生产成本，以维 持简单再生产；具有筹资和投资功能，以扩大再生产，满足用户发展的需要；具 有调节功能为此电价理论的研究也分为电能成本分析和电价形成机制两部分。 电能的成本分析是电价预测的基础，对电力市场的宏观控制、优化电力资源 配置起决定性影响，从理想市场运行来讲，电力市场出清价( m a r k e tc l e a n i n g p r i c e ) 应与电力系统电能边际成本相对应。电能成本的研究可分为短期电能成 本分析和长期电能成本分析。短期电能成本分析的核心是电力系统优化调度、随 机生产模拟和开停机计划等问题，在进行电能成本分析时，不考虑启停问题就不 可能经济运行，达不到优化资源的目的，不考虑机组带负荷爬坡能力甚至不可能 保证供电可靠性。长期电能成本分析除考虑以上问题外还要考虑电源优化规划与 第8 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 输电系统优化规划 电价的最终形成还要通过一定的市场机制，电价应该在电能生产消费和交换 的各个环节都能起到调控作用，有能力在宏观和微观两个方面引导供求平衡，达 到电力资源的充分利用。归根到底电价是联系供求双方引导电能消费的桥梁，其 调节作用是电力市场运行机制的核心。电价理论正是反映了电能生产消费的价值 规律。 1 4 竞价上网与风险分析 1 4 1 竞价 在发电市场中，电价由市场的供求关系决定。当供电量少而需求多即处于不 完全竞争市场时，发电厂商对制定电价有较大的发言权。在这种情况下，作为购 电商的联营交易中心必须根据“天花板”界限原则，制定统一的电价，以防止发 电厂商形成联盟( 共谋) ，从中牟取“天价”暴利；而当供电量大于需求，即处 于完全竞争时，竞价上网才有了实现的可能，这时在联营交易中心内，电能买卖 采用招投标的方式进行 在竞价上网的竞争中，发电厂商必须考虑通过技术手段降低发电成本，同时 通过一定的估算和分析来确定可行的报价方案获得最大利润。报价高低都存在着 影响其收益与否和收益大小的风险，另外对各发电厂商来说影响报价策略的系统 实时负荷是大是小同样存在风险为此如何在竞争中获胜，就要求发电厂商进行 一定的风险分析，根据系统需求和调度需要，在电能成本分析的基础上，根据发 电成本最小、系统资源最优同时利润最大化的原则，同时考虑市场竞标的问题制 定出合理电价由于市场中的信息中不完整，使得市场竟标变得复杂，现阶段发 电厂商竞价风险的辨识及决策分析成为电力市场领域研究的重要课题。 1 4 2 风险分析概要 风险一般而言是指不利结果或损失出现的可能性，它有两方面含义：其一是 指风险意味着出现了损失或是为实现预期的目标值：其二是指这种损失出现与否 是一种不确定性随机现象，它可用概率表示出现的可能程度，但不能对出现与否 作出确定性判断。风险可表示为事件发生的概率及后果的函数： r = f ( p ，c ) 式中：r 为风险； p 为事件发生的概率； 第9 页麸6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 c 为事件发生的后果 风险是存在于社会经济生活中的普遍现象，具有客观性、突发性、多变性、 无形性等特征由于决定风险存在的各种因素客观存在且不以人的意志为转移， 风险发生的随机性和突发性之中又隐含着一定的必然性，当决定风险的各种因素 以一定量积累，达到某一临界值时，风险的发生就不可避免，为此就必须及时发 现导致风险的因素，并加以消除和规避。与此同时由于风险受各种因素影响，在 风险性质、破坏程度等方面呈现动态变化的特点，例如，企业在生产经营管理中 蕊临的市场风险就是一种处在不断变化过程之中的风险，当市场容量、消费者需 求变化、竞争结构、技术资金等环境要素发生变化时，风险的性质和程度也随之 改变，想要完全避免风险也是不可能的，因此只有认识风险、承认风险，对风险 进行分析和辨识，以采取相应措施处理，尽可能的减小风险，作出合理的决策。 风险分析就是要对风险的辨识、估计和评价作出全面综合的分析，为决策减 少风险损失，提高决策的科学性、安全性和稳定性。风险分析是决策过程的一部 分，是紧密相关。风险分析分为风险辨识、风险估计和风险评价三个部分，一般 从定性和定量两个方面进行，分析中需要用到概率、弹性，模糊等概念和方法进 行界定和估计、测算，需要对产生风险的内外因素进行识别 1 5 风险决策模型与效用决策模型 i 5 i 风险型决策的基本要素 一项决策所产生的后果，取决于两个因素，一个是决策者所选择的行动方案， 一个是决策者无法控制的客观因素，前者称为决策变量，后者称为自然状态。风 险型决策，是决策者根据几种不同自然状态可能发生的概率所进行的决策。决策 者所采用的任何一种行动方案都会遇到一个以上自然状态所引起的不同结果，这 些结果的出现机会是用各种自然状态出现的概率来表示的，不论决策者采用何种 方案都要承担一定的风险。风险型决策所处理的决策问题，一般需具备以下的基 本要素： ( 1 ) 存在决策者希望达到的一个明确决策目标； ( 2 ) 存在着决策者可以主动选择的两个以上的行动方案，即两个以上的决 策变量： ( 3 ) 存在着两种以上的不以决策者主观意志为转移的自然状态，即两个以 上的状态变量； ( 4 ) 不同行动方案在不同自然状态下的损益值可以预先确定； ( 5 ) 各种自然状态出现的概率可根据有关资料预先计算或估算出来。 第l o 页共繇页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决簧模型的建立 1 5 2 风险决策模型的种类 风险决策模型包括增量分析模型、决策树模型、矩阵决策模型和部分期望决 策模型，本文将对矩阵决策模型和部分期望决策模型进行详细的论述。矩阵决策 模型是把一般的随机型决策表的各组成部分，按其内在的联系转化为矩阵的表达 形式，进而通过矩阵计算进行决策的方法。矩阵决策模型一般用于解决特别复杂 而计算量又很大的决策问题。 1 5 3 效用理论 除考虑到不确定情况外发电厂商的竞价在一定程度上还要受到决策者风险 偏好的影响，一般情况下，决策者对行动方案的取舍有以下两种形式：直接取舍； 根据对风险的态度。效用和效用理论是一种能够充分体现上述两种选择形式的理 论依据效用的评价是一个很复杂的问题，它不但与决策者所处的社会、经济地 位及整个社会经济情况和需求有关，而且与决策者本人的品性、心里素质等主观 因素有关。为此使用效用理论进行风险评价，选择的决策模型将具有更好的效果。 效用函数就是与益损值一一对应的一组数据，对发电厂商来讲把收益值的数 学期望值作为效用值的数学期望值来进行评价。效用函数及其评价量具有如下的 性质： 1 每一个评价量都由一个数据所确定： 2 评价量的优劣次序由这些数据所排定； 3 效用函数并不给出事件评价的绝对值，只能给出几种方案相比较时的相对 值，根据这个相对值可定出优劣顺序； 4 关于效用值的评价是随时间和情况而变化的。 由于我国目前电力市场改革刚刚起步，正从计划经济体系向竞争的市场经济 体系迈进，如何看待市场竞争，如何建立良好的竞争秩序，如何防范风险把握时 机，作出正确决策以期获得更大限度的利润，已经成为当前各发电企业关注的重 要问题。本文将从我国目前电力市场发展现状入手，对目前电力市场改革中存在 的问题特别是基础电价构成的分析，正确认识当前上网基础电价改革的趋势和交 易中出现的新模式，为此有针对性的对当前竞争机制引入后，发电侧电力市场影 响电价的各类不确定性因素的进行分析，提出一种考虑主观风险和客观风险的报 价决策模型 第1 i 页共醴页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 第二章我国发电市场现状及基础电价构成分析 我国电力市场改革初期要完成发电分离和竞争市场的建设工作，以“厂网分 开，竞价上网”为主要内容的改革已经正式起步。其中厂网关系直接影响到发电 市场的形成、发展和完善；竟价上网是传统电价体制改革的目标。本章将从华东 地区、浙江省现阶段电网状况的分析入手，通过一台发电机组基础电价构成的算 例，对现阶段发电市场建设中特别是电价体系上存在问题进行研究，根据目前发 电市场交易中电价管理和电价改革目标的要求，对不同交易方式的基础电价构成 进行设计，同时给出考虑可变成本( 本文仅考虑燃料费用) 后运用综合成本方法 和长期边际成本方法定价的模型和算例 2 1 华东地区及浙江省现阶段电网及机组状况分析 华东电力集团公司已经完成了省际电力市场的初步设计华东目前的成员 有：上海市电力公司、浙江省电力公司、安徽省电力公司和江苏省电力公司。华 东电网的电力市场必须从华东电网的实际出发，对华东电网历史遗留问题和现状 进行深入和细致的分析，充分了解华东电网的具体情况及可能遇到的问题和困 难，有目的的寻找对策和措旖。而同时对浙江省电网状况进行分析，可以通过对 比综合，发现省级电网和地区一级电网存在的共性和区别，找出这两级电网工业 结构在构建发电侧电力市场时存在的问题。 2 1 1 机组容量 截至1 9 9 8 年年底，华东电网i o o m w 及以上火电机组和4 0 m w 及以上水电机组 共1 7 5 台，容量为3 3 0 6 6 i v 哪，其中：i o o m w 及以上火电机组共1 3 g 台，容量为 2 9 6 3 0 m w ；4 0 m w 及以上水电机组共3 0 台，容量为2 2 1 9 5 姗；i o o m w 及以上燃汽 轮机组共9 台，容量为9 4 9 7 姗；核电机组1 台，容量为3 0 0 m w 。各类型机组占 总容量比分别为：火电机组占8 9 5 ，水电机组占g 7 ，燃气轮机组占2 9 ， 而核电机组占0 9 从机组投运时间来分：1 9 8 5 年以前投运机组为6 6 台，总容量为8 4 4 7 5 m w ； 1 9 8 g - - 1 9 9 0 年间投运机组为3 3 台，总容量为6 g o o i 哪；1 9 9 1 一1 9 9 5 年间投运机 组为4 l 台，总容量为1 0 6 7 5 姗：1 9 9 g 一1 9 9 8 年问投运机组为3 5 台，总容量为 7 3 7 g 7 姗。不同时间投运的机组容量比为：1 9 8 5 年为2 5 5 ，1 9 8 6 - - - 1 9 9 0 年为 第1 2 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 1 9 9 ，1 9 9 1 - - 1 9 8 5 年为3 2 2 ，1 9 9 6 - - 1 9 9 8 年为2 2 3 ，1 9 9 0 年及以前投 运的机组容量约占4 5 4 2 1 21 9 9 8 年各类型发电机组的利用小时 表2 11 9 9 8 年各类型发电机组的利用小时 按产权关系国家电力公司全资机组其它机组 5 5 5 94 5 9 7 按省市上海市江苏省浙江省 安徽省 壹属 5 3 8 94 9 4 65 2 4 34 2 5 84 0 3 6 按机组类型火电机组水电机组燃汽轮机 核电机组 5 0 0 53 4 7 5 3 6 3 63 6 l o 按机组容量1 2 洲机组2 0 0 m w 机组 3 0 0 m w 机组3 5 0 m w 机组6 0 0 m w 机组 4 9 4 95 8 1 24 8 9 44 6 2 44 5 0 4 为对比分析方便将数据绘制为直方图，见图2 1 量电全资其他机组 i 2 s u l2 0 0 t l l3 0 0 t l l 3 k - 1 6 0 0 l t l 图2 11 9 9 8 年华东地区发电机组利用小时数 由此看出发电机组利用小时数与前几年相比较呈现出逐年下降的趋势，电力 供求紧张的情况已逐渐有所缓和，电力正由买方市场逐步转入卖方市场。由上表 分析可以看出，1 9 9 8 年机组的利用小时数有以下特点： ( 1 ) 国家电力公司全资机组利用小时数明显高于其他机组利用小时数。 ( 2 ) 在不同容量的机组中，6 0 0 m w 机组的利用小时数最低，而2 0 0 m w 机组 的利用小时数最高，出现了随着机组单机容量的增加，机组的利用小时数反而下 降的情况，大容量高效机组的利用小时数低于容量小的机组利用小时数，从整个 第1 3 页共鹋页 舢舢砉|舢|猢伽。 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 电网的经济性来看，不可避免的造成了资源的浪费 2 1 3 机组投资方情况 华东电网目前现有国家电力公司全资机组容量为1 3 0 4 0 姗( 由于资产重组后 数据变化较大，不一定精确) ，地方集资和中外合资电厂机组容量约为2 0 0 6 0 唧。 从华东的情况看，厂网关系的现状非常复杂存在股份制、有限公司、地方集资、 中外合资、国家投资的电厂，不仅存在一厂多制的情况，甚至存在一机多制的情 况。前几年为解决缺电问题，实行集资办电政策带来了电力系统产权多元化的局 面。目前，面对市场经济大局下存在着各方利益分配的客观矛盾，也存在着非电 力公司所属发电厂无法最有效地运行而影响投资环境的一面。此外还可以发现许 多问题，如有时独立电厂的高效率机组亚出力运行或被迫调停，非统调机组的急 剧增加导致电网调度的困难和经济效益的滑坡等等 由此，厂网关系的市场化改革是当前一个比较严峻的课题。因为它的矛头直 指电力系统调度运行及经营管理的整个传统机制，解决问题的关键在于理顺关 系，力求根据经济规律来实现各方利益的平衡 确立厂网关系的基本框架，对电力系统所有资产重新评估和划分，是市场化 改革必须迈出的第一步网厂分开，除保留电网安全稳定运行所必需的电厂外， 将现有的发电厂与电网分离，实行独立核算，自负盈亏；有条件的，可通过置换 产权、与其他出资方组建若干发电有限责任公司，各独立发电企业之间在最高上 网价格下竟价上网，平等竞争。 2 1 4 浙江省电网现状分析 与华东电网发展状况相类似，浙江省通过8 5 年起推行“集资办电”政策， 电力工业发展取得很大发展，1 9 7 9 年1 9 9 7 年，用电量平均年增长速度为1 3 ， 1 9 9 8 年又比上一年同期增长7 1 1 9 9 8 年全省发电装机1 4 3 4 0 m w ，年发电量为 5 2 9 亿千瓦时，年用电量为5 4 9 亿千瓦时；省统一调度机组装机容量为7 1 7 0 m w ， 统一调度的发电量为3 6 8 亿千瓦时，统一调度用电量为4 1 2 亿千瓦时，统一调度 最高负荷为6 9 8 m w ；在所有制结构上国家投资电厂占3 8 3 ，省和地方投资占 4 9 7 ，华能及核电占1 2 。电厂产权结构上出现一厂多制现象较为普遍，象北 伦电厂、东南电力公司、镇海电厂、半山电厂等都有存在两家以上的投资方，而 且有的机组出现多投资方现象。 从电网经营状况来看，浙江省电网由省电力公司及直属的1 0 家地( 市) 电 力( 业) 局经营，而省级而下还有7 4 个县、市、区级供电单位，这7 1 个单位中 第1 4 页共岛页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 1 6 个为省电力公司直共直管，2 1 个为省属单位，还有3 7 个为趸售单位，市场结 构较为复杂。 2 1 5 现行上网基础电价构成分析 从华东电网的实际情况来看，目前华东电网( i o o m w 及以上机组) 平均电价约 为3 1 0 元千千瓦时，其中：由国家电力公司全资建设的机组，发电量约为g 0 0 多亿千瓦时，上网电价平均为2 1 8 元千千瓦时左右；二是集资建设的电厂，发 电量约为8 0 0 多亿千瓦时，上网电价平均为3 7 6 元千千瓦时左右。在上网电价 中，最低约为2 0 0 元千千瓦时，最高为4 3 3 元千千瓦时( 以上电价不计及调峰 调频电厂电价) 。电价差异的产生是由于我国现行上网电价一般采用单一电价制 造成的，主要有以下几种形式： ( 1 ) 独立经营老电厂的上网电价，按定额单位发电成本、发电利润加发电 单位税金的方法核定，一厂一价，一次核定多年有效； ( 2 ) 经营集资电厂、中外合资电厂的上网电价，按还本付息电价的原则制 定，即按该电厂的定额发电电位成本、加发电单位还贷利润、减发电单位折旧还 贷额、加发电单位投资回报和企业留利、加发电单位流转税和所得税等核定电价， 一厂( 或一机) 一价，一年一核定； ( 3 ) 独立的地方小火电、小水电及自备电厂的上网电价，一般按平均成本、 平均利润加税金的方法核定电价除上述三种电价外，还有各电网经营企业( 如 省电力公司) 对所属非独立核算电厂制定的各种内部核算电价等。 我国自1 9 8 5 年实行集资办电以来，新建电厂大部分实行了还本付息定价， 网、省电力公司用自有资金和国家贷款修建的新电厂从1 9 9 3 年开始考虑还本付 息问题，可见还本付息定价是相当普遍的以华东地区某电厂三号机为例，由于 该电厂三号机是三方集资建设的，故其上网电价是按还本付息电价模式进行核定 的，其具体过程如下： 该电厂三号机为一台g o o m w 机组，建设期4 年，静态投资3 2 0 ，0 0 0 万元， 其中注册资本3 2 0 0 0 万元，融资2 8 8 ，0 0 0 万元，利率1 2 2 4 ，还贷期限1 5 年； 流动资金6 3 1 4 6 万元，其中自有流动资金1 8 9 4 4 万元，流动资金借款4 4 2 0 2 万元。投资总额和资金筹措如表2 2 所示；该机组生产指标测算参照同类型的华 能石洞口电厂杌组进行确定，其主要指标如表2 3 所示；进行发电成本计算时所 采用的基础数据如表2 4 所示，其逐年成本测算如表2 5 所示： 第1 5 页共6 8 页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决策模型的建立 表2 2 投资总额和资金筹措表 牟号项酋l 23 4合计 l 投资总额( 万元) 9 2 4 0 6 41 0 1 7 5 8 5 9 6 2 5 5 41 0 8 0 3 7 03 9 8 4 5 7 3 1 1 发电建设投资 o c ，后项 0 ，r q c p c ，可得 大于合约的收入； ( 3 ) 当实发上网电量小于合约电量时，q g q c ，后项 o ，r p r o 的情况下，o g = o ，后项为- - p m q c ，r = q c p c - - p m q c = q e ( p c p m ) ，可获得部分容量电费。 第3 6 页共醯页 上海交通大学研究生学位论文发电侧电力市场交易机制研究及风险决簟模型的建立 3 3 2 差价合约模型的特点 以上分析与第二节中关于单一购电结构中引进竞争机制的状况相吻合，同时 它还具有以下的特点： l 、当前独立电厂和电网之间都有一定的上网协议，用差价合约替代既用合 约方式保证原有协议方式中指定电量电价的交易，又可以引进竞争机制，一定程 度上实行竞价上网： 2 、充分考虑到老机组、低效机组的实际情况和新建高效大机组还本付息的 情况，用差价合约保证发电厂商一定额度的收入； 3 、实现发电厂商间的适度竞争竞争的电力多少可以通过调节差价合约中 的合约电量和合约电价加以控制。未来的市场可以通过修订合约，调节减少合约 电量和合约电价，逐步提高竞争力度。让发电市场稳步过渡到目标电力市场竞争； 4 、实行市场与发电市场主体的实时结算，直接反映市场的供求规律。当用 电少、负荷低时，市场价格低；用电多、负荷高时，市场价格高； 5 、以市场价格作为激励机制，引导市场在适当