（电力系统及其自动化专业论文）多代理技术在电力市场中的应用研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ee s t a b l i s h m e n to fs o c i a l i s me c o n o m i cs y s t e mi no u rc o u n t r y ，t h e r ei sa t r e n d f o rp o w e ri n d u s t r yt oa d o p tm a r k e te c o n o m i cs y s t e m i ti sm o r ec o n c e m e df o rp e o p l et o b u i l dt h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e ti nw h i c h t h e yc a nf r e e l yt r a d ei nf a i rw a y t oc o m ew i t h t h i ss i t u a t i o n ，i nt h i st h e s i s ，w ea n a l y z em a n yb i d d i n ga l g o r i t h m sa n dm o d e l so f p o w e r m a r k e tt h o r o u g h l y , a n da c o n c e p t u a l i n t r o d u c t i o ni s p r o v i d e d f o rt 1 1 e p r i n c i p l e a n d a p p l i c a t i o no f m u l t i a g e n ts y s t e m st e c h n o l o g y t h e n ，i nt h es i x t hc h a p t e r , w eu s ea g e n tt o a c ta se l e c t r i c c o r p o r a t i o na n ds i m u l a t ei t sb e h a v i o ri nm a r k e t ，a n dp r e s e n tab i d d i n g m o d e lo fe l e c t r i cc o r p o r a t i o nb a s e do nt h em u l t i a g e n ts y s t e m s ( m a s ) t h i sm o d e lh a s t h r e e s t e p s ，t h a ti s ：t h ep r e p a r i n gf o ri n f o r m a t i o n ，t h en e g o t i a t i n gf o ra l l i a n c ea n dt h e b i d d i n gi nm a r k e t s w ea n a l y z et h i sm o d e lp r o f o u n d l yi nt h i sc h a p t e r i nt h es e v e n t hc h a p t e r , w ea n a l y z et h e o p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g i e so fg e o e r a t i o n c o m p a n i e s ，a n dp r e s e n tat w i - l a y e ro p t i m a lm e t h o dt od e a lw i t ht h ec o r - c o u n t e r m e a s u r e t h i sm e t h o da s s u r e st h a tt h ea l l i a n c ec a r lo b t a i nt h em a x i m u mt o t a lp a y o f fo nc o n d i t i o n t h a tt h ec o m p e t i t o r so u t s i d et h ea l l i a n c eg e tt h em a x i m u m p a y o f f f i r s t a l s o ，i nt h ef i f t hc h a p t e r , w ep r e s e n tt h ea l t e r n a t e - u n i t e da r r a ym e t h o dt ol a y o u tt h e b i do r d e ri np o w e rm a r k e t s ，a n dp r o p o s et h em a x i m a xa l g o r i t h mt oc a l c u l a t et h ep r o f i to f p o w e rc o m p a n i e s w ea p p l yt h i sp r o p o s e dm e t h o da n da l g o r i t h mt o t h em o d e la n d o b t a i na t t r a c t i v er e s u l t s ，w h i c hi n d i c a t et h a tt h ep r o p o s e dm o d e la n da l g o r i t h mc a l lm o d e l t h eb i d d i n gb e h a v i o ro f t h ee l e c t r i cc o r p o r a t i o nw e l l ， k e y w o r d ：a g e n tm u l t i a g e n ts y s t e m s ( m a s ) m a x i m a x a l g o r i t h m a l t e r n a t e u n i t e da r r a y b i d d i n go p t i m i z a t i o n j j 华中科技大学硕士学位论文 1 1 引言 1 绪论 电力市场是各国电力工业改革的大趋势，电力市场化的目的是打破垄断，促进 竞争。电力工业要面向市场，引进竞争，增强活力，已成为世界各国电力工业发展 的必然趋势。最大限度地在电力系统中引进竞争机制，已被大多数国家所接受。建 立电力市场，本着公正、平等的原则进行电力自由贸易的方式越来越受到人们的重 视。电力市场发展的第一步是开放发电市场，然后逐步开放输电和配电市场。随之 而来的是，一些数量广泛得多的发电公司逐渐成为一个相对独立的主体参与到贸易 竞争中来，形成一种自由竞争的局面。“1 。 电力市场是电价、电力系统运行、负荷管理、电力通信系统的总和，是电力工 业技术与经营管理的综合。电力市场的基本原则是公平竞争。电力生产使用过程可 以分为发电、输电、配电和用电四个环节，对此，电力市场的发展可以分为四个阶 段：发电、输电、配电和用电各环节统一垄断经营；在发电环节引入竞争，而 输电、配电和用电环节仍保持垄断经营；在发电和输电环节引入竞争，而配电和 用电环节继续保持垄断经营；在发电、输电、配电和用电各环节间均引入竞争。 电力的不可储存性要求发电、输电、配电和用电时时刻刻保持平衡，因此，电力市 场既有竞争的一面，又有统一协调的一面。 我国是在现行调度体制的基础上有计划地建立和发展电力市场。因此，它应该 是一种层次结构，开始是树状的，将来各层次之间会出现交叉。这套新的电力贸易 体系与现行模式相比将有根本性的变化，并将与其他商品市场有更多的共同之处， 同时仍然考虑到电力商品的特殊性。官方对新体制的要求是：去除电力市场中的不 合理现象；对电价施加压力( 政府估计批发电价大约可以下降l o ) ；必须保障即时 及长期供电的可靠性；提高价格透明度，使用户参加价格制订过程；进一步促进市 场竞争，尤其是要给各种不同燃料以公平机会：鼓励有利于环境保护的发电项目， 如天然气发电及可再生燃料发电。 国内电力市场的产生是中国改革开放的必然结果，其本质是引入公平竞争机制， 它既是一次体制改革，又是一次技术飞跃。它将引用调度、运行、计划、自动化、 规划和用户等方面的一系列重大变革。随着电力企业公司制改组、商业化运营、法 制化管理的不断推进和电力行政管理职能移交地方政府，政企分开、厂网分开、网 配分开、配售分开等改革举措的逐步实施，电力市场化进程日益加快。在中国加入 华中科技大学硕士学位论文 = ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = ；= = 2 一一 w t o 后，电力工业迫于多方面压力必将是中国最后一个打破垄断的行业。为此，应充 分开展理论研究、做好规约准备，建立模拟系统，优化中国实现电力市场的历史过 渡。 1 2 m u l t i - a g e n ts y s t e m s 技术在电力市场中的应用简介 m s 技术是当今计算机科学技术领域、信息工程领域和网络与通信领域十分活跃 的前沿研究方向之一，其应用范围也越来越广泛。m s 技术的研究历史最早可以追溯 到8 0 年代中期的a c t o r s 模型，接着是d a v i s 和s m i t h 提出的合同网协议，合同网 协议至今仍被认为是关于通信、m a s 协商研究的经典工作嘲，关于m a s 技术将在第三 章做概括性的描述。 m a s 技术是由计算机技术、网络技术和人工智能等多学科交叉而形成的新兴分 支，尽管m a s 技术在电力系统中的应用仍然处于初步阶段，但其在电力系统尤其是 电力巾场有着广阔的应用前景，值得我们进一步研究和探讨。由m a s 的技术特点可 知，凡是具有以下一方面或几方面特点的场合、均可以采用m a s 技术： 1 数据、控制和资源处于分布式环境，需要协调运作； 2 系统中的软件模块相互独立但又相互通信，需要通过合作或者竞争方式实现 某些功能或任务； 3 用不同编程语言或者在不同硬件平台上实现系统需要的相互间协作完成的某 些功能或任务，进而需要将原有的软件进行包装并增加通信功能。 现代电力系统，尤其是在电力市场出现之后，几平具有以上提及的所有特征。 m a s 技术在电力系统计算和设计中的应用开始于2 0 世纪9 0 年代初，也就是m a s 技术 刚付诸的时期。到本世纪末，其应用已经遍及分布式负荷预测计算、电力系统保护 系统设计与仿真、动态环境中的电力系统故障定位以及大型电力系统控制中心分布 式系统等方面。这些方面都会在本论文第三章做相应介绍。 1 3 电力市场竞价算法和竞价模型概述 掌握市场化运营已经成为当今电力工业发展的必然趋势，其目的是引入竞争机 制，激发电力工业的话力。电力市场发展的第一步是开放发电市场，然后逐步开放 输电市场和配电市场。价格是市场配置资源、调节生产与消费的杠杆。在电力市场 中，购电电价由交易中心综合发电方报价与市场需求，同时考虑系统状况得到。它 不再像电力管制时期那样由主管部门核定，而是由电力商品的价值决定，同时受供 求关系影响。因此，电价包含了丰富的信息：上网机组的成本：市场的供需状况以 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = = ；= = = = = = = = = = = = = = = = 一 及系统( 输电网络与发电机等) 的健康状况等等。 竞价算法作为电力市场技术支持系统的核心，在电力市场发展的不同阶段形式 有所不同，但其数学模型是基本一致的，最终日的都是在满足系统安全约束和电能 质量的条件下提高经济性。电力市场的竞价算法有排队法、等报价法、线性规划法、 网络流规划法和动态规划法等，本论文第三章对电力市场竟价算法进行了综述。 发电市场是电力市场中最先开放的市场，也是发展较为成熟的部分。发电市场 中的运作模式分为双边合同模式( b i l a t e r a l ) 和交易中心集中竞价出清模式( p o o l 模式) 两大类。竞价模式有分时竞价模式、简化竞价模式和分段竟价模式等，具体 内容见文献 1 ，2 。针对不同的电力市场，有许多文献提出了不同的电力市场竞价 模型，本文第三章对竞价理论和模型做了简要综述，并具体分析了一种多边贸易中 对策论多a g e n t 的联盟竞价模型。 1 4 课题来源及意义 电力市场化改革涉及的问题非常广泛和深刻，大的方面包括政治、市场经济体 制、市场经济结构、宏观控制策略等问题，深入到电力系统的经济运行、安全可靠 运行诸多方面。1 9 9 9 年我国发电量达到1 2 0 0 0 亿k w h ，但基本上没有形成规范的市 场竞争和市场交易行为。近几年我国一些电网和省电业局在电力市场方面做了一些 有益的尝试。这些做法和最终的电力市场还有相当的差距，有关理论体系也有待完 善。目前电力体制不适应社会主义经济体制的主要弊端表现在： 1 断经营管理的体制性缺陷日益明显； 2 间市场壁垒阻碍电力资源优化配置： 3 现行管理方式不适应发展要求。 促进我国电力市场化发展的还有这几个特殊因素： 1 我国经济发展不平衡，导致了负荷分布的不均匀： 2 近几年来随着电力工业的发展和国民经济结构的调整，我国电力供需形势发 生了新的变化，电力供需矛盾趋于缓和； 3 互联电网的不同区域在不同时间的发电成本有差异，让边际成本低的区域向 成本高的区域供电，不仅可以节约现有资源，还能使参与交易的区域从中获得经济 效益。 因此，为了适应我国电力市场改革的发展，我们建议开展中国电力市场开发的 研究。其中，最主要的是电力市场竞价行为的研究，以及电力市场竞价策略优化问 题的研究。规划和优化竟价市场对我国电力市场改革有非常重要的意义；同时，由 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；2 = = = = = = 于a g e n t 和m a s 技术在电力市场中的应用尚处于初期阶段，但有着广阔的发展前景， 所以本论文顺应这种潮流，对电力市场竟价行为进行了分析，提出了一种基于多代 理技术的竞价模型，同时对竟价策略的优化问题进行了有建设意义的研究。 1 5 本文所做的工作 本文针对中国电力市场改革现状和发展前景，以及多代理技术的特性和应用前 景，将多代理技术应用到电力市场。具体说，本文主要进行来了以下几个方面的工 作： 1 对我国电力市场改革现状进行了概括说明，对电力市场规则进行了扼要的阐 述，并对我国电力市场发展前景进行了分析； 2 对a g e n t 技术和m a s 技术进行了概括说明和分析，并对m a s 技术在电力系统 中的应用进行了综述； 3 对电力市场竞价算法进行了综述和归纳，对竞价模型进行了理论分析，对各 种竟价模型进行了综述，并分析具体的竞价模型； 4 针对电力市场竟价次序，提出一种新的排列法锚合排列，并对该排列进 行了分析； 5 提出一种用于计算利润的新算法村a x i m a x 算法，对该算法进行了数学描 述和示例说明； 6 建立一种基于m a s 技术的发电公司竞价的新模型，该模型用m a x i m a x 算法计 算利润，算例证明了该模型的合理性； 7 对发电公司竞价策略进行了优化分析，提出一种新的优化方法，算例证明了 该优化方法的可行性。 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 一一 2 1 引言 2 我国电力市场改革现状和发展前景 近百年来，电力行业在世界各国都是传统的垄断性行业。随着我国社会主义经 济体制的建立，电力工业要面向市场，引进市场经济体制，已成为大趋势。现在已 经不将发电、输电和分配部门当作一种被捆绑的附属机构来统一定价，而是给他们 提供些个人决策的权力。发电公司电价的确定，一方面要考虑到自身的利益，同 时还要考虑到市场的需求和其它发电公司的竞争。 2 2 电力市场的基本规则 电力市场是应用计算机、测量和通讯设备，以电价为控制信号，进行符合管理、 电力系统运行和促进与用户合作的系统总称。建立电力市场的目的是在电力工业中 引进竞争机制。建立电力市场最根本的原则是公平。通过公平竞争促进经济发长， 给个方面带来巨大的效益。一个健康的市场必须具备五个特征：( 1 ) 价格随需求量 而变化；( 2 ) 价格高低影响需求量；( 3 ) 进行买卖的市场机制；( 4 ) 买方无垄断行 为；( 5 ) 卖方无垄断行为。电力市场目前不具备卖方无垄断行为这一特征，因此必 须通过法规和管理部门的监督以防止暴利行为。 由计划经济走向电力市场是管理体制的重大变化。网调、省调、电厂和用户由 原来的层次型的上下级关系( 父子型) 变为平等的买卖关系( 兄弟型) ，只能按照平 等互利的原则，在自愿而非行政指令的前提下才能实现贸易。电力市场应该是长期 稳定的，任何方的暴利( 短期) 行为都会破坏市场的稳定性。 电力市场给贸易双方带来平等自由的贸易环境，使得不同生产成本的电厂( 或 电网) 能够平等进行贸易以获得规模效益，此外还通过联合备用、协调维修和事故 支援等获得共同利益。目前的统一调度是依靠行政手段强制实现的。随着产权多元化 和利益主体多元化的发展，再靠行政命令就难以坚固各方利益，从而会导致调度的分 散倾向。电力市场利用经济杠杆调节到最大共同利益，在此基础上达到新的境界 自愿的同意调度。 2 1 3 世界电力市场改革概述 从2 0 世纪8 0 年代开始，世界上许多国家陆续进行了电力工业的市场化改革 华中科技大学硕士学位论文 其主要目标是打破传统电力工业垄断运营模式。厂网分开，开放电网，实现竞争， 进而降低发电成本，提高服务质量，促使电力工业健康发展。到目前为止，这种电 力市场的改革还未能建立非常成功的样板，各种模式还处于不断探索、不断完善的 过程中。 2 3 1 英格兰电力市场及其演变1 1 1 2 3 1 1 英格兰电力市场的初期模式 英国的电力市场化改革始于撤切尔时代，其核心是实行私有化和在电力市场引 入竞争。1 9 7 9 年保守党赢得大选，撤切尔夫人坚信”市场万能”，减少政府对经济的 直接干预，廉价出售政府拥有的企业，进行了一系列国有行业私有化改革。并于1 9 8 8 年2 月发表电力市场民营化白皮书，拉开了电力市场化改革的序幕。从1 9 9 0 年 4 月起，英格兰电力市场按以下框架运行，即分解成1 个电网公司，3 个发电公司和 1 2 个地区电力公司，如图2 一l 所示： 图2 1 英格兰电力工业结构 在英格兰现行电力体制下，发、输、供完全分离。电力市场的交易方式分p o o l 交易和直接合同两种，见圉2 2 、图2 - 3 。 图2 - 2p o o l 交易 6 挈蓬引，茧匦要? 堇 熙痧，| 婴。萄 一家一 一区一 鼍。垂 华中科技大学硕士学位论文 图2 - 3 直接交易方式 英格兰电力市场率先采用了实时电价，并采用全国统一定价。为了保证所有电 力市场的参与者可以平等使用电网，防止电网所有者利用其垄断地位限制市场交易， 英格兰电力市场的很显著的特点是将全部高压电网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， 电网承担了大量的运转业务。 2 3 1 2 电力市场模式的改革 英国能源部长于1 9 9 8 年l o 月宣布了推行电力市场根本性变革的总体方案，这 套新的电力贸易体系与原模式相比有根本性变化，并与其他商品市场有更多的共同 之出，同时仍然考虑电力商品的特殊性。官方对新体制的要求是：去除电力市场中 的不合理现象；对电价施加压力；必须保障及时和长期供电的可靠性；提高价格的 透明度，使用户参与价格制定过程；进一步促进市场竞争，尤其是要给各种不同燃 料以公平机会；鼓励有利于环境保护的发电项目。从已发布的有关这次电力市场改 革总体设想的资料来看，新的电力市场模式由“远期合同市场”、相关衍生市场、“短 期双边市场”、“平衡市场”等因素构成。 2 3 1 3 英国电力市场新模式n e t a 模式 当不少国家纷纷效仿英国率先推行的电力库模式的时候，英国却又率先抛弃了 这一模式，取而代之的是一些新的改革措施； 1 _ 从2 0 0 1 年3 月2 7 日起取消强制性电力库，实行新的电力交易规则。新电力 交易规则n e t a 是一个由双边合同形式主导的市场，合约双方包括发电、供电及交易 商和用户；供电商和发电商可就将来任何时候买卖电力订立合同；允许电力合同的 时间跨度从当天到几年以后，合同需要实物交割：国家电网公司作为系统运营商， 接受电力的买卖出价，以平衡1 5 小时以内合同交割中出现的供给和需求的差额， 并解决输电网的堵塞问题；系统运营商调度电力直到满足需求，市场价格为系统平 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = 2 = = = = = # = = = = = t = = = = = = ；= 一一= 衡时最后一个发电单位电价；对合约电量和实际电量不符的市场参与方，将按系统 平衡时接受的电力买卖的价格支付费用，并且支付系统运营商使系统平衡的成本。 2 纵向整合。供电公司购买发电商，实现发电和售电的自我平衡，目前英国五 个晟大的供电公司，发电和售电是基本平衡的。 3 横向整合。供电公司之间将出现相互兼并，平均每个供电公司的用户规模将 由3 0 0 万户提高到5 0 0 万户，实现规模效益。 4 其主要市场行为发生变化主要体现在这三方面：远期合同市场和短期市场、 平衡市场和不平衡结算机制“1 。 这种全新的市场机制实行年多来，取得了显著的效果，主要体现在现在电价 明显下降，系统运行稳定，用户拥有更多的主动权，其利益得到了保证。存在的问 题主要在于，在竞争更加激烈的市场机制下，一些发电企业和电力公司遇到了竞争 的压力而难以为继，市场规则在某些方面还不尽完善。 2 3 2 美国的电力市场化道路 美国的电力工业原来就是依靠多家电力公司进行管理和运营的，在运行机制和 电力市场方面没有统一的标准和原则。但是美国已制定了一系列的法规来促进电力 朝市场化的方向发展。其电力市场设计中的关键闻题是输电和调度的问题，以下主 要介绍其在实行电力市场化过程中面临的主要问题和采取的措施： ( 1 ) 输电开放 美国的市场改革把注意力集中在解决市场参与者所拥有或控制的输变电设施造 成的市场瓶颈问题上。为了激励输电准入和加强电力市场的竞争，1 9 9 2 年布什签署 了电力政策法案e p a ( e n e r g yp o l i c ya c t ) ，该法案取消了原联邦电力法案中繁琐的 保护地方负荷的条纹，从而在一定程度了避免了提高电价等不良后果的发生。 ( 2 ) n o 8 8 8 法令( o r d e rn o 8 8 8 ) e p a 虽然向电网开放迈出了重要一步，但并未完全解决问题。为此，1 9 9 6 年f e r c 发布了n o 8 8 8 法令。该法令主旨在于彻底改变垄断的输电系统控制输电准入的情况， 采用了一种包括网络和点对点的公平开放输电的形式输电费制度。 ( 3 ) 电力联营 为了控制发电及输电，互联系统可分解为几个分开的控制地区，每个地区都有 地理和电气的边界，各地区间可以进行不同形式的电力联营。电力联营在资源优化 配置上有明显的作用，包括减少备用，提高可靠性，错峰效益，降低生产成本等等。 ( 4 ) 独立系统调度机构i s o 华中科技大学硕士学位论文 = ；= = = = = = = = = = = = = = = = 2 = = = = = = = = = = = = = 2 一一 在n o 8 8 8 法令中，f e r c 鼓励形成i s o 去运营整个电力联营的输电系统。i s o 可 以将输电豹控制和输电的拥有权分开，并将发电和配电的控制分开，是一个有效分 解垂直垄断的电力公司的措施。 ( 5 ) 地区输电组织( r t o ) r t o 可以是i s o 、输电公司、网络公司的组合。f e r c 设想的r t o 的几个关键环节 主要体现在独立、规模和权利方面，同时r t o 具备定的可靠性，拥有维持其控制 输电网短期可靠性的独立权力。 ( 6 ) n o 2 0 0 0 法令( o r d e rn o 2 0 0 0 ) 2 f e r c 关于r t o 的最终规则以o r d e rn o 2 0 0 0 的形式于1 9 9 9 年2 月签署，它标志 着把销售电能推向公平竞争方砸又迈出了坚实的一步。f e r c 的目标是把美国所有的 输变电设备置于r t o 的调度控制之下，希望各地区的电力公司形成r t o 。 2 4 中国电力市场改革现状 目前，以打破垄断，引入竞争，提高效率，促进发展，构建公平竞争、开放有 序的电力市场体系为总体目标的新一轮电力体制改革已正式拉开序幕。电力市场的 开放有个逐渐推进的过程，除电网管理和运营外，其他领域和环节将逐步放开。 可以预见，2 0 0 3 年是电力体制改革年、电力资产政策性大重组年，但同时也是电力系 统资本运作年。 2 4 1 中国电力市场改革内容概述 厂网分开，竟价上网，打破垄断，引入竞争，我国电力体制改革将迈出重大步 伐。电力体制改革方案已经得到国务院批准，开始进入实施阶段。根据这一方案， 我国电力体制将实施厂网分开，重组发电和电网企业；实行竞价上网，建立电力市 场运行规则和政府监管体系，初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价 机制；制定发电排放的环境折价标准，形成激励清洁电源发展的新机制；开展发电 企业向大用户直接供电的试点工作，改变电网企业独家购买电力的格局；继续推进 农村电力管理体制的改革。具体说明如下： 1 厂网分开，主要指将国家电力公司管理的资产按照发电和电网两类业务划 分，并分别进行资产重组。厂网分开后，原国家电力公司拥有的发电资产，除华能 集团公司直接改组为独立发电企业外，其余发电资产重组为规模大致相当的3 至4 个全国性的独立发电企业，由国务院分别授权经营。 2 在电网方面，成立国家电网公司和南方电网公司。国家电网公司作为原国家 华中科技大学硕士学位论文 电力公司管理的电网资产出资人代表，按国有独资形式设置，在国家计划中实行单 列。由国家电网公司负责组建华北( 含山东) 、东北( 含内蒙古东部) 、西北、华东( 含 福建) 和华中( 含重庆、四川) 五个区域电网有限责任公司或股份有限公司。西藏电力 企业由国家电网公司代管。 3 南方电网公司由广东、海南和原国家电力公司在云南、贵州、广西的电网资 产组成，按各方面拥有的电网挣资产比例，由控股方负责组建南方电网公司。 4 理顺电价机制是电力体制改革的核心内容，新的电价体系将划分为上网电价， 输、配电价和终端销售电价。首先在发电环节引入竞争机制。对于仍处于垄断经营 地位的电网公司的输、配电价，要在严格的效率原则、成本约束和激励机制的条件 下，由政府确定定价原则，最终形成比较科学、合理的销售电价。 5 电力体制改革将按照积极稳妥的原则精心组织，区别各地区和各电力企业的 不同情况，在总体设计下分阶段推进改革。国务院各相关部门已着手开展改革的各 项工作，预计年内将完成企业重组的各项主要任务。 6 此次电力体制改革的总体目标是：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，推进全国联网，构建政府监管 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。 2 4 。2 中国电力市场的模式和特点 我国电力市场模式必须达到如下六点要求： i 电力市场更贴近于其他相关的商品市场，特别是天然气市场； 2 在市场中，发电商、零售商和用户可以选择他们认为合适的方式进行交易： 3 买方和卖方可以一对一她制订双边合同，并自行确定合同价格和时间； 4 市场成员的报价形式将受到限制，以防止投机行为： 5 市场必须是灵活和透明的，为发电商和供电商提供一个充分竞争的环境； 6 必须确保电力系统的安全性。 对于出现的新的电力市场模式，应该具备的以下几个特点： 1 有一个可以缓冲的合理的时间安排； 2 来自其他商品市场的特点； 3 反映电能商品特殊性的特点； 4 有对付市场投机行为的有效措施； 5 电力市场模式改革的总体方案：新的电力市场主要由远期合同市场、期货市 场、短期双边市场、平衡市场、市场结算等构成。 6 电网调度员在新电力市场模式下的职责：在现行电力市场模式下，电网调度 华中科技大学硕士学位论文 员既是输电网络的所有者，又是系统调度员，同时还具有代表电力联营体利益的市 场操作员的职能( 包括市场结算) 。在新的市场模式下，除了期货市场、远期合同市 场和短期双边市场的市场操作员将由其他的机构担任外，电网调度员将保留余下的 所有职能。 总之，与过去相比，新电力市场模式丰富了电力交易方式，为市场成员特别是 需方成员提供了更多的竞争机会，增加了市场的透明度和稳定性，简化了报价形式， 限制了市场投机行为，向着电力工业全面市场化迈进了一大步。 2 5 中国电力市场改革分析 我国电力体制改革的十年目标是，打算用十年的时间，即到2 0 1 0 年，在全国建 立一个与社会主义市场经济相适应的电力体制框架。改革的内容是：在发电侧，实 行市场经济的办法，让用户有权选择发电厂；在输电侧，有权保持独家经营，形成 适合我国发电现状的若干区域电力市场；政府对电力的管理主要是，电网调度、维 护市场的公平竞争。我国电力体制改革的五年目标是，即到2 0 0 5 年，要全面实行厂 网分开，初步建立发电侧的竞争市场，上网电价由市场竞争来调节，电厂可以向大 用户直接供电，大用户有权选择供电厂商。实行环保排放标准、清洁电源优先的新 机制。 2 5 1 中国电力市场改革的前景分析 未来我国电力市场在总体结构上可能分为三个层次，即国家电网电力市场、区 域电网电力市场、省网电力市场。电力市场改革的近期重点是建立省网电力市场， 而远期目标则是建立全国统一、开放、竞争、有序的大电力市场。我国电力市场将 由上述三个层次的电力市场耦合而成为有机整体。对这三个层次说明如下： 1 国家电网电力市场在实现全国联网的基础上才能形成。其交易主体是区域电 网公司、省电力公司以及特大型电厂( 如三峡电站) 等。由于国家电网电力市场的 空间跨度相当大，因此，它将取得较大的全国性联网效益。 2 区域电网电力市场建立在现已形成的区域电网的基础之上。其交易主体是集 团公司、省电力公司以及直接进入区域电网的独立发电公司。区域电网电力市场的 建立，有可能在一定程度上打破现已存在的省际间交易壁垒。同时，区域电力市场 的建立，涉及到现有电力集团公司的体制改革。区域电力市场采用什么样的模式和 职能，在一定程度上决定着采取什么样的体制与之相适应。 3 省网电力市场的运作和调度由省电力公司本部的市场调度中心负责。其交易 华中科技大学硕士学位论文 主体是省电力公司、独立发电公司、配电公司、直供大用户。省网电力市场是电力 市场中具有重要地位的级电力市场。因为大部分独立发电公司在省网电力市场上 网竞争，中国电力市场首先在省网电力市场通过厂网分开、竞价上网进行创建；并 且，从长远发展看，全国及区域电力市场也只有构筑在省网电力市场的基础之上， 才能成为有源之水，电力零售市场也因此才能成为有本之木。 2 5 1 1 改革的阶段性目标分析 国际电力市场改革的经验告诉我们，电力市场改革必须根据本国电力发展的特 点选择适当的模式，经过研究论证，制定目标明确的计划，并在法律法规的支持下， 逐步有序地实施。就我国目前电力工业发展程度和相关社会经济环节来看，这一目 标必须分阶段逐步来实现。通过在电力生产的不同环节逐步引入竞争，充分考虑已 形成的电力供应特性和电力网络结构，结合电网未来发展格局，分阶段选择电力市 场模式，分级构筑市场结构，选择并制定适当的市场运行机制，同时建立健全市场 管理体系，使电力市场改革平稳地向前发展。分三阶段具体分析如下： 1 第一阶段是发电侧引入竞争机制的模式 这一阶段是中国电力市场的初建阶段。当前，按照国务院韵统一部署、在各级 政府部门的指导和推动下，国家电力公司正在浙江、上海、山东、辽宁、吉林、黑 龙江六省( 市) 进行试点。在这个发电环节竞争的市场中，省电力公司是单一购买 者。独立发电公司在法律上是独立法人，实行自主经营。在股权结构上有三种情况： 与省电力公司完全无关；省电力公司参股；省电力公司控股或拥有。按照市场规则， 电网调度要做到公开、公平、公正。对于违反市场规则的行为，电力管理部门应给 予纠正，使发电侧电力市场逐步走向规范。 在第一阶段中，运作省电网电力市场的省电力公司主要承担职能：输电，调度， 市场运作，单一购买者，控制和掌握骨干电厂和主要的调峰调频电厂及配电公司( 主 要指县级供电公司) 。区域电网电力市场在这一阶段开始进行试点。集团公司改为国 家电力公司的分公司，掌握一定的骨干电厂和调峰、调频电厂，负责省际间的电量 交易。根据我国电网的实际情况，电网经营企业掌握定的调峰调频骨干电厂，对 于电网的安全运行是十分必要的。 处在第一阶段的电力市场是一种有限竞争的市场。部分电量进行竞价，按差价 合同进行价格结算。市场监管形式是政监合一，作为政策制定者的政府管电部门同 时是电力监管机构。各级经贸委是政府管电部门，电力投资和电价由计委和物价部 门管理。这一阶段的改革需要政策和法律法规环境的支持，例如，要制定与单一购 买者市场相适应的电力监管法规；要进行与竞价上网相适应的电价机制改革等：在 一_ _ _ - _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ - _ i _ - - - _ _ _ _ - - 一 1 2 华中科技大学硕士学位论文 电力的规划、投资环节，引入市场导向。 在第一阶段中，国家电网电力市场尚未形成；区域电网电力市场开始起步运作。 输电和配电仍需统一经营和管理。为保证各独立发电公司( 或发电集团) 的平等参 与竞争，电力公司对买、卖的运行操作须坚持公平、公开、公正的原则，电力交易 过程始终要在法律和政府的有效监督之下。 初建阶段的电力市场，各市场要素都不规范、不完善。然而，重要的是，厂网 分开、竟价上网使电力市场建设跨出了重要的一步，引入了竞争机制，走上了市场 经济的道路。 2 第二阶段是发电环节竞争，输电网开放模式 输电运行机构为电量交易提供转运服务；逐步进行配电公司、大用户与发电公 司的双向选择，进行期货交易和现货交易；电网经营企业作为主要购买者，在市场 中发挥主导作用，体现对市场的控制力。发电商和配电公司通过市场直接交易；配 电公司在其专营区对用户提供电力。 市场以区域电网公司、省电力公司、发电公司、配电公司、大用户为主体。发 电资产的重组形成以独立发电公司为主体发电侧电力市场；省电力公司在第二阶段 承担输电、调度、市场运作、配电公司股东、购电者等项职能。区域电网公司承担 输电、调度、市场交易中心等职能。 在第二阶段，大部分电量由买卖双方通过双向选择的竞争方式签订合同进行期 货交易；小部分电量通过市场竞价进行现货交易；这种方式的竞争力度比单一购买 者市场大大增强。市场管理政监分开，将作为政策制定者的政府管电部门与电力监 管机构分开，设立电力监管机构。同时制定与多个购买者市场相适应的电力监管法 规。输电网的开放，需要制定输电价格等配套政策。在第二阶段，国家电网电力市 场初步形成框架；区域电网电力市场的交易量逐步增加。与第一阶段市场不同，市 场更多地允许发电商与供电公司之间的自愿交易，可以现货交易市场上进行交易， 也可以通过合同方式来实现交易。 上述特点表明，这一阶段的电力市场，各市场要素逐步完善，竞争力度增大， 发电环节已展开比较完全的竞争。 3 第三阶段是零售竞争阶段 这一阶段的电力市场配电网开放，配电业务与售电业务分开，零售公司在电力 零售市场展开竞争，用户对零售商有选择权。市场以国家电网经营企业、区域电网 经营企业、省电力公司、配电公司、从事售电业务的公司、用户为主体。零售商向 用户发出告示，用户根据电价及服务质量选择零售商，与零售商签订供用电合同； 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = ；= = = = ；= ；= = = = = = = = = = = ；= = = ；= = = = = = = 一 - = 这一阶段，不仅在发电环节，而且在零售环节。都展开较完全的竞争。 这一阶段的市场应实行集中监管。国家和省两级电力监管机构不仅与政府管电 部门分开，实行政府管电部门领导下的自主监管，而且，把“多头监管”改为“集 中监管”，对电力投资和电价的监管职能也由电力监管机构统一承担。同时制定与 发电环节、零售环节开展完全竞争相适应的电力监管法规。在第二阶段国家电网电 力市场逐步完善；区域电网电力市场逐步与国家电网电力市场融为一体，全国电力 市场的效益得到较好的发挥。 上述三阶段实施步骤，是我国电力市场模式逐步升级、市场开放程度逐步扩大、 市场要素逐步完善、竞争力度逐步增强的过程，也是电力企业改革和政府机构改革 逐步深化的过程。分阶段、有步骤地进行电力市场改革是必需的。同时，电力市场 的建立需要先进的技术条件支持。例如，零售竞争市场需要有坚固的电网结构、先 进的通讯网络、完善的金融系统、法制系统做支持，同时需要更换复杂昂贵的表计 来实现用户的自由选择权。我们可以采取分步放开用户的方法来推进改革，尤其是 一些大用户，可以在第一阶段进行允许发电公司交易的试点。 2 5 1 2 区域电网电力市场的分析 区域电网电力市场是建立国家电网电力市场的基础。区域电网电力市场应该在 电力市场发展的第一阶段通过试点方式得以培育，其主要作用将在第二阶段得以发 挥。具体分析如下； 1 第一阶段的区域电网电力市场 区域电网电力市场主要是负责管理和协调大区内各省之间的电力电量交易。区 域电网电力市场的市场载体是省间联络线。其主要作用是促使区域内电力电量平衡， 实现区域资源的优化配置。第阶段区域电力市场的主要职能是：组织各省之间签 订长期购售电合同和备用协议；向各市场成员公布省间联络线的可用容量：试点区 域电网电力市场将运行现货竞争交易市场，接收和处理市场成员( 各省单一购电机 构) 的报价，计算价格并排序选择；同区域调度协调编制目联络线潮流计划，同时 向各市场成员公布市场确定的各联络线上送受电计划和相应的价格；负责联络线上 电力电量交易的结算，并收取过网费。区域的调度中心的职能是：运行和管理省间 联络线的运行；根据日联络线潮流计划管理潮流；负责全网的安全运行( 电压和频 率稳定) ，主要通过考核联络线潮流来保持系统的稳定；系统出现紧急事故时，作为 大区内最高调度级，直接向各级调度下达指令。 第一阶段电力市场的主要特点是输电和供配电领域仍为统一管理的结构。尽管 在这一阶段还不需要将输电和配电价格长度分离开来，但需要考虑省间联络线的定 华中科技大学硕士学位论文 价原则和对发电厂征收网络费的问题。联络线的定价问题将影响到省之间的电力交 易以及联网工程的进一步发展。 存在三种可能的定价方式：一种是根据联络线的建设成本、运行维护和线损费 用计算每条线路按传输电量定价的过网费。这种方法的缺点是所有电网建设费用都 通过联络线传输电量来回收，过网费高，影响省间互送电力的竞争能力，不易于联 网的发展。第二种方法是联络线的所有成本由相邻两省分摊，成为省单一购电机构 的联网成本。这种方法可能导致联络线的建设与其省间互送电力的需求相分离，也 不利与联网的发展。第三种方法是按照联络线资源互补和互为备用以及增加电网稳 定性的功能来分配联络线年总成本，分为各省按互为备用的比例交纳联网周定费用 和按照传输电量交纳的过网费两部分。通过这种方式可以寻找一种促进省阗联络线 建设的成本分配方式，从而加强统一市场的构建。 是否对发电厂征收网络费的问题是在引进了报价市场竞争后出现的争议。目前 许多国家在已引入竞争的电力市场中都采用对发电厂征收网络费的方法。其主要目 的是通过对不同地理位置的电厂征收不同的网络费，以体现其与负荷中心位置的远 近而对电网带来的线损和其他费用支出。这是和在竞争市场中不考虑地区差别采用 全网统一市场价格的交易机制相对应的。我国在改革中也可以参考这一定价原则来 考虑调度不同的地区电厂给电网带来不同线损的问题，以避免复杂的规则给市场竞 争带来的障碍。 2 第二阶段的区域电网电力市场 输电网的开放意味着各省间贸易壁垒被打破。该阶段的电力市场交易中心是组 织市场成员进行交易的管理机构，究竟设在哪一级，如何设置，有多种选择。 选择一：建立省级电力交易市场 在各省分别建立电力交易市场的基础上，市场的准入原则对发电厂和供电公司 的地域工作要求。只要具有通过开放的传输线转运服务，就可以进入本省电网进行 交易能力的发电厂和供电公司都可以成为市场成员。市场监管机构根据市场准入原 则向这些市场交易者颁发准入许可证。 交易程序是发电公司和供电公司向省电力交易中心报价；同时将其根据长期合 同制定的发购电计划通知给交易中心，并有责任保持实际电量与合同电量的平 衡。交易中心将发电公司的报价综合成系统的电力供应曲线，将供电公司的报价综 合成系统的电力需求曲线，两条曲线交叉点所对应的是系统市场成交价格。交易中 心根据供需匹配制定初步的调度计划，提交给区域调度中心和省级调度中心。区域 调度中心根据省间联络线可用容量，审查各省报来的调度计划，批准计划或提出修 华中科技大学硕士学位论文 改意见；省级调度中心对交易中心提交的调度计划进行系统安全评价和考核，并提 出修改意见；交易中心根据网级和省级的意见制定调度计划，由网级、省级调度验 收后公布给市场参与者，并转给结算系统。此阶段下的现货交易市场设计为提前一 天确定的以小时为时段的交易。 平衡结算是该电力交易中心的个重要职能。单一购电模式下的交易市场是个 相对封闭的市场，所有交易都通过单一购电机构完成，调度计划易于制定和执行。 而在第二阶段的竞争市场中，买卖双方交易自由，电网只提供传输服务，因此交易 中心需要通过平衡结算约束计划电量的执行。首先买卖双方在每天应将合同交易的 计划通知省电力交易中心，其次买卖双方应与省电力交易中心签订平衡阶段责任合 同。交易中心负责计算各交易者计划电量和实际电量的差