（电力系统及其自动化专业论文）电力市场中网损分摊与发电报价修正问题的研究.pdf

p h d d i s s e r t a t i o no fn c e p u a b s t r a c t t h em e t h o do fn e tl o s sa l l o c a t i o no nt h ep o o lm o d e li sp r o p o s e do nt h eb a s i so ft h e p o w e rd e c o m p o s i t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h i sm o d e l ，t h en e tl o s sw i l lb e s h a r e dt ot h ee l e c t r i c a ls o u r c e s t h ec h o i c eo fs l a c kb u sw i l ln o ta f f e c tt h i sm e t h o da n dt h e s l a c kb u sa l s ob ea l l o c a t e dt h en e tl o s s t i l i sp a p e rd e f i n e st h eb i l a t e r a lt r a d em a t r i xo nt h e b i l a t e r a lm o d e l ，a n di ti st r a n s f o r m e dt ot h ec u r r e n tc o l u m nv e c t o r s ，t h e s ev e c t o r st h e na r e i n t r o d u c e dt ot h en o d ev o l t a g ee q u a t i o n s ，d e d u c i n gt h ed i s t r i b u t i o no fn e tl o s s i tp o i n t so u t t h a tb i l a t e r a lt r a d ei so n l yap o w e rt r a d e ，w h i c hw i l ln e i t h e rc h a n g et h ep h y s i c a lf l o wn o rt h e n e tl o s s t h e nt h ep o w e rs o u r c e s s u p p l i e dd i s t r i b u t i o nm a t r i xi sd e f i n e do nt h em i x e d - m o d e l ， a c c o r d i n gt ot h i sm a t r i x ，t h i sp a p e rp o i n t so u tt h a tt h ep o w e rt r a d ei sc o n s t r a i n e db yt h e p h y s i c a lf l o w t h et r a n s a c t i o n st h a td i s o b e yt h er e s t r i c t i o ns h o u l db ec o r r e c t e d ，t h e nt h e s o l u t i o n sa r ep r o p o s e d ，t h r o u g hm o d i f y i n gt h eb i l a t e r a lt r a d em a t r i x ，t h ep r o b l e mt h a tb i l a t e r a l p o w e rt r a d ei sn o tc o i n c i d e n tw i t ht h ea c t u a lf l o wi ss o l v e d t h ec o r r e c t e db i l a t e r a lt r a d e m a t r i xc o u l de f f e c t i v e l ys h a r et h en e tl o s st ot h ep o o lb a r g a i n i n ga n db i l a t e r a lb a r g a i n i n g t h e m i x e ds t r a t e g yc o u l dm e e tt h er e q u i r e m e n t so fm a r k e tc o m p e t i t o r s ，w h i c hw i l lb et h eu l t i m a t e b u s i n e s sm o d e l ，n l ec o n c e p to fv a r i a b l ec o s t sf l o wi sd e f i n e d ，i tp o i n t so u tt h a tt h ev a r i a b l ec o s t sf l o wi s c o n s i s t e n tw i t ht h ep h y s i c a lf l o w , w h i c hc o u l db eu n i f i e db yt h i sc o n c e p t v a r i a b l ec o s tf l o w c o n s e r v a t i o np r i n c i p l ei st h e np r o p o s e d ，i ti st h a tb r a n c hc o s tc o n s e r v a t i o np r i n c i p l ea n dt h e n o d e sc o s tc o n s e r v a t i o np r i n c i p l e b a s e do nt h ev a r i a b l ec o s t sf l o wc o n s e r v a t i o np r i n c i p l e ，t h e n o d ep r i c em o d e li sc o n s t r u c t e d t h ew e i g h t e da v e r a g eo fa l ll o a d n o d e sp r i c e ，w h i c hi s p r o v i d e db yo n eo fg e n e r a t i o n s ，c o u l db ea st h eq u o t e dp r i c eo ft h i sg e n e r a t i o nc o r r e c t e db y n e tl o s s c o r r e c t i n gq u o t e dp r i c ei sn o to n l ya s s o c i a t e dw i t ht h em e t h o do fn e tl o s sa l l o c a t i o n ， b u ta l s oa s s o c i a t e dw i t ht h ec o r r e c t e dm o d e l t h em o d e lp r o p o s e db yt h i sp a p e rf u l l y c o n s i d e r st h el o c a t i o no fs o u r c e s ，t h ep a t ho ft r a n s m i s s i o na n dt h ec h a n g eo fv a r i a b l ec o s t c a u s e db yn e tl o s s i tc a np r o v i d et h er i g h te c o n o m i cs i g n a l s ，w h i c hc o u l de f f e c t i v e l yg u i d e m a r k e tp a r t i c i p a n t st oa l l o c a t et h er e s o u r c e s r a t i o n a l l y t h i sp a p e rp r o p o s e sas t r a t e g yo fp r i c ec o m p e t i t i o n ，w h i c hc o n t a i n st w op a n s ，o n ei st h a t t h ed a y - t i m eb i d d i n gb a s e so nt h eq u o t e dp r i c ec o r r e c t e db yn e tl o s s ，i td e t e r m i n e sh o wm u c h e l e c t r i ce n e r g ys h o u l db eo ng r i d ，a n da n o t h e ri st h a tt h eb a l a n c es h o u l db a s eo nb i d d i n g i m p r o v e db i d d i n gs t r a t e g yi sf a i rt ot h ec o m p e t i t o r s ，t h e r ei sn or e s e r v e dc a p a c i t y , i tc a n e f f e c t i v e l yi n h i b i tm a r k e tf o r c e a n dt h em a r k e tp r i c ef l u c t u a t i o n sa r el e s sr i s k t h i sp a p e r t h i n k st h a t e l e c t r i cs o u r c e sb i d d i n gs h o u l db ed o n eb yp o w e rp l a n t su n i tr a t h e rt h a n i i i a b s t r a c t g e n e r a t i o n su n i t ，a n dt h eb i d d i n gs h o u l dt a k ei n t ot h eg e n e r a t i o n sw h e t h e rw o r ko rn o ta n d t h e i rc o s t ，t h a tc o u l ds t i m u l a t et h ep o w e rp l a n t st or e d u c ec o s t sa n di m p r o v ec o m p e t i t i v e p o s i t i o n ，t h a tc o u l dm a k ep l a n t ss c h e d u l i n ge c o n o m i c a l l yt og e tm a x i m u mo fe c o n o m i c i n t e r e s t s ，i tu l t i m a t e l yc o n t r i b u t e st ot h ei n t e r e s t so ft h ew h o l ec o m m u n i t yt om a x i m i z e i nt h i s w a y , o n ec a ns i m p l i f yt h eb i d d i n gm o d e l ；o nt h eo t h e rh a n de n h a n c et h ec o m p e t i t i v e a w a r e n e s so ft h ep l a n t sa n di n t e n s i t yi nt h em a r k e t l a s t ，t h ed a y - t i m et r a d i n gm o d e li s c o n s t r u c t e d ，w h i c hi ss o l v e db yi m p r o v e dm e t h o do fp a r t i c l es w a r mo p t i m i z a t i o nu n i t i n gt h e p e n a l t yf u n c t i o n k e y w o r d ：p o w e rd e c o m p o s i t i o n ，l o s s e sa l l o c a t i o n ，l o s sm o d i f i c a t i o n ，g e n e r a t i o nb i d d i n g , e l e c t r i c i t ym a r k e t i v 声明尸叫 本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文电力市场中网损分摊与发电报价修 正问题的研究，是本人在华北电力大学攻读博士学位期间，在导师指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研 究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其 他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 签名：星主旦硅日期：至翌星：笸二! 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：型注= 左：f 7 导师签名：主塑竖l 包 日 期：7 壁垒星。j 华北电力人学博士学位论文 1 1 论文背景 第一章绪论弟一早珀下匕 传统电力工业的生产关系是在垄断的模式下，通过计划的手段实现电力资源的优化 配置，在历史上有力地促进了电力工业的稳步发展和壮大。然而，随着电力供应的相对 过剩，电力工业传统生产关系的弊端就不可避免地暴露出来，如电力系统的各个环节缺 乏降低成本的积极性，对新技术不敏感，资源浪费严重，服务质量差等等，整个电力工 业显得效率低下而缺乏活力。这一系列问题是电力工业长期处于垄断情况下的必然结 果，也是促进其加速市场化的主要原斟1 1 。 自从二十世纪八十年代末以来，许多国家的电力工业都在进行打破垄断、解除管制、 引入竞争、建立电力市场的电力体制改革，目的在于更合理地配置资源，提高资源利用 率，促进电力工业与社会、经济、环境的协调发展。电力工业在近十多年来在全世界范 围内发生着深刻的变化，尽管目前仍处于不断研究探索和完善之中，但放松管制、引入 竞争、实现电力工业市场化已经是不可逆转的历史趋势。在我国，电力工业快速发展的 同时，电力体制改革也逐步深入，电力工业以“公司制改组、商业化运营、法制化管理” 为改革目标的基本取向，从上世纪末起到2 1 世纪初，在发电领域将逐步引入竞争机制， 逐步形成开放发电侧的经营模式，即各发电公司按电价竞争上网的市场机制，形成了初 步的电力市场。 从1 9 9 8 年开始，我国连续在浙江、上海、山东、辽宁、吉林和黑龙江六个电网进 行电力市场试点。六个试点单位的方案有一些共同的特点，也有一些自己的特色，总结 如下： ( 一) 共同特点： 1 、实行部分电量竞价上网。在试点阶段，各单位实行竞价电量的比例在5 1 5 之 间。 2 、交易方式相同，都是采用省( 市) 电力公司作为单一购买者的交易方式，电力 交易中心与电网调度合在一起。 3 、采用单一制电量电价进行竞价。在试点初期，有些单位曾设想过采用两部制电 价方式，但考虑到具体实施操作上将会存在遇到如何对容量电费及电度电费进行分解、 调整，不同类型电厂机组如何区别对待等十分复杂的问题，最后都放弃了。 4 、一般都设最高限价。 ( 二) 不同之处： 1 、竞价模式不同 第一章绪论 1 ) 一般都采用在线竞价操作，但吉林采用离线操作； 2 ) 对实际发电量达不到合约电量的电厂处理方式不同，浙江对此用差价合约的方 式进行了补偿，其它试点单位没有补偿； 3 ) 辅助服务费结算问题处理方式不同。有的对提供辅助服务的电厂由电网向其支 付费用，经费来源于竞价后的电价差额收入。有的由电力交易中心每月向所有发电商收 取辅助服务费，然后，再分配给向电网提供辅助服务的发电商，做到当月收支平衡。有 的单位将辅助服务不作为一个费用项目单独考虑，而作为电厂的义务进行分担。 2 、结算电价依据不同。按边际机组电价统一结算的单位有浙江、辽宁、吉林、上 海初期。按各机组在该时段的报价进行结算的单位有山东、黑龙江和上海后期。 3 、竞价损益资金处理方式各异。有的由政府“三电办负责管理，部分用于减轻 用户负担，部分列入专用缓冲帐户，有的按电厂在各竞价时段的可竞容量分配返还给电 厂等。 。 ( 三) 存在的主要问题： 1 、尚有一定的省间壁垒。省电力公司是唯一的省间交易商，对外省电力可买可不 买。 2 、对省电电力公司有一定的风险。由于电力需求侧市场尚未开放，省电力公司作 为单一购买者必须无条件按市场价格买进电能满足社会用电需求，再无条件地按规定的 销售电价出售给用户，承担了一定的市场风险。 3 、市场易受操纵。由于省市场容量有限，一个电厂的容量在市场中份额超过2 0 。 4 、竞价损益处理缺乏规范。各单位普遍反映竞价损益的处理问题缺乏规范统一的 方法，由于这里面牵涉到税务、财政及地方政府等很多部门，需要协调解决。 根据国务院关于电力体制改革的5 号文精神，我国电力市场建设的指导思想是：从 国情出发，借鉴国外电力市场建设的经验，遵循社会主义市场经济规律和电力工业发展 规律，以厂网分开、竞价上网为基础，以区域电力市场建设为重点，打破市场壁垒，充 分发挥市场配置资源的基础性作用，优化电力资源配置，促进电力工业持续健康发展， 满足国民经济发展和人民生活水平提高对电力的需要。 电力市场建设的基本原则是：统筹规划，合理布局，总体设计，分步实施，因地因 网制宜。电力市场建设要有利于电力系统安全稳定运行；有利于促进电力工业持续健康 发展；有利于消除市场壁垒，实现电力资源的优化配置；有利于促进电力企业公平竞争， 降低成本，提高效率。 。建立电力市场的目的不是降低电价而是建立有效的市场竞争环境，即怎样高效使用 资源，怎样协调发电与用电之间关系，怎样保持高质量的电力供应。因此，电力工业的 改革应首先建立法规和监督机制对电力工业管制方式进行改革，然后建立合适的电力市 2 华北电力人学博十学位论文 场运营机制，对电力生产的发、输、供等环节部分地引入市场竞争机制，采用经济手段 协调、控制电力生产。然而哪些环节引入竞争? 如何构建公正、平等的竞争环境是确保 电力市场安全、稳定、有序运营，实现社会效益最大化的核心问题。 1 2 电力市场简介 电力市场包括广义和狭义两种含义。广义电力市场是电价、电力系统运行、负荷管 理、供电用电合作、通信和计算机系统的总和，是电力工业经营( 包括运行与发展、内 部与社会) 管理与技术的综合体。电力市场具有交换和买卖电力，提供信息，融通资金 的功能。采用法律、法规、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统 中发电、输电、配电、用户等各成员进行协调运行的管理机制和执行系统的总和【2 ，3 】。狭 义电力市场是指电力商品交易的总和，包括市场主体、市场价格、市场规则和市场交易 等一系列相关问题。电力市场基本构成要素：市场主体、客体、载体、价格、监管机构 及其规则、技术支持系统。由于电力的不可存储性、电力系统本身缺乏需求弹性，且无 替代品、合同路径与潮流路径不一致( 点对点传输无法实现) 、电力工业存在规模经济 等很强的外部特性，所以电力市场不同于一般意义上的商品市场。 电力市场的竞价模式有两部制电价、差价合约、“长期合约+ 竞争电量”、分段竞价、 限量竞价等多种模式【4 】。两部制电价模式是指上网电价分成容量电价和电量电价两部分， 容量电价主要反映以投资成本为主的固定成本，按政府核准的电价执行，容量电价的实 质是对发电机组能够向电网提供发电的能力付费，因此其结算与发电机组的可用率密切 相关。电量电价主要反映以燃料成本为主的变动成本，按现货市场竞争形成的电价执行。 容量电价以区域电力市场或电力调度交易中心范围内参与竞争的各类发电机组平均投 资成本为基础制定【5 j 。该模式的优点是：理论上比较公平，实现了市场的适度竞争，主 要问题是：与单一制电价相比，两部制电价实施的技术难度较大。差价合约竞价模式已 在国内外部分国家和地区成功应用。所谓差价合约是一种保价不保量的金融合同，其实 质是双方为减少交易风险而签定的一种金融合刚6 】。当实际市场价格小于合约规定的价 格时，按价差补偿电厂；反之，电厂弥付价差。该模式特点：实现了发电企业的适度竞 争，容易为政府、电厂、电网公司各方所接受，当然也存在难点，难点在差价合约的设 计上，而且对技术要求较高。“长期合约+ 竞争电量”竞价模式( 7 1 将电厂上网电量分成 二部分，一部分电量( 一般8 0 左右) 签定长期合同，价格由双方协商确定或由政府核 定；另一部分电量按市场价格结算。该模式的优点：反映了市场价格信号，有利于实际 操作；缺点：当长期合同的电价是政府制定的电价时，此方法竞争力度较弱。两部制电 价模式在西班牙等少数国家采用，差价合约竞价模式在澳大利亚等部分国家采用。 目前有两种电价结算的模式，一种是按照机组报价即“一机一价”的原则进行电价 结算，另外一种是根据机组边际价格即“全网统一电价”进行电价结算【8 4o 】，这两种电 3 第一章绪论 价结算模式各有优点，同时也存在不足。按机组报价方法，根据其出力范围和申报电价 曲线，确定参与电力交易的机组的出力点和电价，机组分别按各自电价进行结算。机组 边际价格方法，将机组按照申报价格从低到高排序，结算价格为系统中满足负荷的最后 一台机组的报价，所有交易者按此统一价格结算【l 。在考虑系统约束条件的时候，采用 机组边际价格方法，无法在电价上体现出系统内部不同地区之间电力供求关系的差别。 采用机组边际价格方法进行结算，只会加剧市场投机现象的出现，因为输电能力受到限 制时，会出现相对较高的电价，而输电能力或电力供应区间分布的合理改变( 从用户角 度来看) 会降低电价，所以，采用机组边际价格方法进行电价结算时，电厂为了维持对 市场价格的控制并追求更高的利润，会维持资源分布不合理现象的存在，例如限制输电 能力的提高等。采用机组报价方法，就可以避免机组边际价格方法结算带来的以上问题， 此时，系统的平均电价必然比“统一电价”结算时低，而且电力供应紧张的地区电价较 高，发电者为追求高利润，必须在电力紧张的地区增加供电量，或提高输电能力，以争 夺更多市场份额，从而使系统的电力分布趋于合理。机组报价方法可以体现出不同报价 机组之间结算电价的差别，并实现购电费用的最小化，机组边际价格方法结算方式能够 更好的满足市场公平性的要求，其结算价格同时还能反映系统中资源的真实成本价格， 提供供电成本的信息。 市场力是一种是市场价格偏离竞争价格水平从而获益的能力【1 2 1 。在电力市场中，电 力企业之间采用的竞争方式有：价格竞争，这是电力市场最希望出现的情况；显性勾结， 如众所周知的托拉斯( t r u s t ) 和卡特尔( c a r t e l ) 。这种勾结一般是通过相互之间进行商 讨、签订协议和支付暗盘( s i d ep a y m e n t ) 来形成和维持的。由于参与勾结的各成员间 存在协议约束，这种勾结往往具有很高的可维持性，但这种竞争方式通常被电力市场法 规予以禁止；隐性( 暗中) 勾结，也成为心照不宣的勾结或默契合谋，这是电力市场中 最可能出现的情况，在这种形式的勾结中，各成员之间并不签订协议，而是通过长期的 “交流 来形成默契。由于这种勾结缺乏协议约束，其可维持性较差，同时也难以识别， 且无法采用法律手段予以禁止，需要对市场力进行控n t l3 1 。平抑市场力措施【1 4 椰】主要有： 价格封顶，期货和长期双边合同，加强电网建设，实现网络互联效益，加强市场监管力 度，规范各市场主体的行为。价格封顶是削弱市场势力的常用手段，但存在负面影响， 不能真实反映资源稀缺的情况，不鼓励投资，往往会造成长期的资源短缺。因此在设定 封顶价格时，必须考虑对市场力削弱的程度和对稀缺情况的反映。期货和双边合同应该 说对市场的稳定很有好处，但相应地也削弱了市场的竞争力度。从长远来看，加强电网 建设是抑制市场力的根本方法，但是这又需考虑资金的筹措。要解决这些问题，还需要 做很多工作，同时也需要参与市场的各方共同努力、多方协调才可能建立真正意义上的 竞争的电力市场。 4 华北电力大学博士学何论文 1 3 典型电力市场运营模式介绍 由于世界各国的国情、电网结构不同，各国电力市场的运营模式不尽相同，有的国 家开放发电侧，有的国家开放供电侧，有的国家开放所有环节，有的国家逐步开放所有 环节。总结国外的电力市场运营模式，主要有以下几种。 1 3 1 垄断运营模式 传统的电力工业通常是按地域建立垄断性的发电、输电、供电一体的垂直管理体系。 最典型的是在一个电网所及的广泛地域内只有一个拥有发电、输电以及配电的“电力公 司”，负责该地域的电力生产、输送、分配和销售，然后通过公共电价体系，用一个包 括所有服务成本的集中式电价销售给用户。这种模式在实行电力市场前是世界范围内普 遍采用的形式，目前世界上还有不少国家采用这种形式。如：中国、日本、法国等至今 还用这种模式。 1 3 2 联营体运营模式 2 0 0 1 年以前英国的p o o l 模式，智利、阿根廷以及美国的p j m 电力市场、澳大利亚 v i c t o r i a 电力市场都属于这一类市场模式。我国六个试点省市的发电侧电力市场均采取 该交易模式。该模式有以下主要特点：只要求“厂网分开”；在交易形式上，只有发电 厂商报价，由电力交易中心接受报价并按最小成本收购电力；交易计划通常在日前进行， 属于电力现货批发交易【l8 1 。该模式的优点是：工业结构的变动小、利于平稳过渡；发电 厂商仍服从集中计划和调度，各种辅助服务一般也在日前市场上同时计划，利于系统的 安全可靠运行，作为电力市场初级阶段的交易模式将长期存在；缺点是：电力交易中心 是唯一的买方，对发电厂商而言又是唯一的卖方，可能操纵市场，英国电力市场就曾经 出现过计及输电和辅助服务的价格提升项( u p l i f t ) 居高不下的情况，而且用户没有选 择权，市场竞争有限，必须加以有力的监管【1 9 挪】。 该模式只在发电领域引入竞争，输、配电环节仍然垄断经营，各发电商以竞争性报 价将电力销售给电力交易中心( p o w e re x c h a n g e ，p x ) ，而供电商以一个被管制的电价 从电力交易中心批量购买电力，然后再零售给用户。这种模式也称为n + i 模式( n 个卖 主，1 个买主) 。电网与交易中心、调度可分、可合。配电公司有两种运营模式，一种是 北爱尔兰模式，其特点是：在同一供电区域，允许有多家配电公司参与竞争，但这些配 电公司只能从同一家卖电机构以相同的批发价买电。另一种是美国模式，其特点是每个 供电区域只允许有一家配电公司，即对区域供电垄断专营。电网之间的电力交易只能在 电网运营管理机构( 交易中心) 之间进行。 1 3 3 双边多边交易运营模式 5 第一章绪论 该模式进一步扩大了用户的选择权，表现在：第一，现货市场采用经纪人系统 ( b r o k e r a g es y s t e m ) ，这是一类多边交易( m u l t i l a t e r a lt r a n s a c t i o n ) ，它的主要特点是同时 接受发电厂商和用户的报价，以最小成本实现最大效用为原则进行购售匹配【2 l j ；其次， 该模式要求购售分开，允许更多的用户，包括一些不具备配电网的电力零售商参与经纪 人系统的报价和竞争；第三，多边交易的形式可用于电力远期和期货交易，这些交易可 直接由多个交易方谈判达成，也可通过经纪人撮合成交，因此交易形式最为自由。然而， 由于发、输、配、售完全解捆，该模式下系统的安全可靠运行需要复杂的协调机制。英 国自2 0 0 1 年3 月起实施新的电力交易组织方案( n e a t ) 2 2 , 2 3 1 ，就是从强制型p o o l 模 式改为采用“双边+ 多边交易”模式。在这种模式的市场中，双边交易与经纪人式现货 交易的比例不尽相同，英国n e a t 体制下双边交易超过9 7 ，北欧n o r dp o o l 中约占7 1 ， 新西兰小于2 5 ；美国加州则是一个特例，1 9 9 8 年加州进行电力改革时，规定所有交 易须在经纪人式的现货市场上进行，由于缺乏能平抑现货市场高电价的远期合同交易， 2 0 0 1 、2 0 0 2 年加，h 发生了电力短缺、电价飞升的电力危机【2 4 乃】。 1 3 4 混合运营模式 该模式在联营体( p 0 0 1 ) 模式之外，允许配电商和大、中电力用户直接与发电厂商 进行双边交易( b i l a t e r a lt r a d e s ) ；相应的，要求在厂网分开的基础上进行“输配分开”， 至少输电和配电独立核算，输电网的运营者为双边交易提供“过网 服务、并收取过网 费。双边交易通常采取远期合同交易的方式，它给用户以选择权，起到增进市场竞争性、 平抑电价的作用【2 6 1 。根据国务院国发 2 0 0 2 1 5 号文，我国将逐步开放大用户和发电厂商 问的双边交易。我国的电力市场正处于改革的初步阶段，电网较为薄弱，而双边交易和 多边交易模式会使电网的运行方式灵活多变，对于电网薄弱的地区，双边交易和多边交 易的份额不宜很大。 1 4 国内外研究现状 1 4 1网损分摊的研究现状 输电损耗分摊是一个十分复杂的问题，其中影响输电损耗分摊的因素是该问题中的 一个重要方面。系统的输电损耗与潮流状态密切相关，而系统的潮流状态取决于每个发 电用户功率的接入位置、输出功率和每个用电用户的接出位置和取用功率。注意到每个 用户对系统整个输龟损耗的影响是在所有用户共同营造的潮流状态下实现的，这意味着 每个用户对系统整个输电损耗的影响不仅取决于该用户的电气位置和功率量( 总量影 响) ，还取决于时下的系统运行状态( 边际影响) 。在市场环境下用户的经济行为也影响 着系统的潮流状态( 物理状态) 。如：双边交易中不同对手的选择将改变发电用户的接 入位置、输出功率量或用电用户的接出位置和取用功率量；再如：转运交易的取舍也通 6 华北电力大学博士学位论文 过联络线出入口功率的变化影响系统整体的运行状态。除此之外，市场模式和交易用户 ( 联营、双多边和转运交易用户) 的多样性也是一个影响因素。 因此，系统损耗的大小不仅与输送容量和接网位置以及系统运行状态等物理因素相 关，也受交易模式等经济因素的影响。故在损耗分摊问题中应该综合考虑物理和经济两 方面的因素。因此，将市场框架、输电用户类型与分摊算法联系起来，进而提出相对公 平与合理的损耗分摊方法是可行的思路。任何损耗分摊方法都是基于某种原则，使电力 交易的所有参与者能够接受的近似方法，因此其分摊结果不是唯一的【2 1 7 1 。虽然损耗分摊 结果不是唯一的，但是损耗分摊方法一般应满足以下基本要求【2 8 】： 公平合理：其原则是对于使用了输电网络的用户就应承担相应的损耗： 计算简单：采用方法易于理解和计算，便于实现； 过程透明：整个过程要易于用户接受，各用户可清晰地掌握自身和其他用户承担损 耗量的额度： 收支平衡：损耗分摊数量总和与实际网损量相等。 关于损耗分摊，目前己提出许多方法，它们主要从两个思路出发，一个思路是利用 经济学中边际成本理论( m a r g i n a lc o s tt h e o r y ) 进行定价所得到的节点电价进行损耗分 摊，提出基于边际成本价格网损成本分摊法【2 9 ，3 0 1 。由于节点电价反映了节点间的地域差 异，所以可以利用双边交易对电能出点和进点的电价差来一揽子反映输电费用，这其中 当然包含输电损耗。这样做可引导输电用户，使电网效益得到充分的发挥。然而研究表 吲3 1 2 1 ，该方法的应用出现很多问题，其中最主要的有以下两点。其一是按照边际成本 理论制定的价格进行收费难以收回投资成本，由于输电系统固定投资份额很大，所以很 难为输电公司所接受；其二是按该理论所制定的价格只是向用户提供了合理的经济信 号，而向输电公司提供的信号正相反，如：输电公司提供的服务愈差，( 如：线路阻塞 等) 则其收益愈多。这样就不能引导输电公司积极进行电网维护与扩建，这对电力系统 的安全稳定运行、保持电力市场的稳定与繁荣是极其不利的。此外，这类方法还有对系 统数据过于敏感和数据结果缺少可行性和透明性等实际应用问题。而传统定价的嵌入成 本法p 引( e m b e d d e dc o s tm e t h o d ) ，虽能保证收支平衡，但是其价格中没有完全经济信号， 不能引导输电用户对电网资源的充分与合理利用。对于上述问题有很多解决方法。因为 直接修改电价的方法计算量大，且基于许多不确定的数据，如负荷预测、电价预测等， 计算结果往往不准确，所以目前较多采用的是综合边际成本法与嵌入成本法的优点，这 样既可保留向用户提供合理经济信号的优点，又可使输电公司收回投资成本。具体做法 是在边际成本定价的基础上，增加一个附加项来平衡收支 3 1 , 3 2 , 3 4 】。由于该附加项最多可 达整个输电费用的7 0 【3 ，故合理分摊是一个关键问题。附加费用分摊既是关键，也是 难点，是如何确定每个输电服务用户对网络的使用程度。因为处理不好会损害原边际价 格中所蕴含的经济信号，顾此失彼。因此，很多研究者认为从另一个思路来考虑网损分 一7 第一章绪论 摊问题，即输电网络损耗应该单独进行分摊来考虑。 近年来，有研究者从经济学理论出发提出了基于合作博弈论网损成本分摊方法 3 5 - 3 7 1 ，该类方法是利用合作博弈论理论建立输电损耗分摊模型，运用a u m a n n s h a p l e y 方法对输电损耗进行合理分摊，克服了直接利用边际成本的输电损耗费用收支不一致 性，但是采用该类方法的计算量随交易数增加呈指数级增长，对于交易较多的电力系统 而言计算工作量较大。此外，文 3 8 将经济学边际原理和方法论相结合，建立了一种新 的数学模型，根据参与分摊的损耗构成要素不同，提出负荷分摊的网损与各自电流大小 的一次方成比例的整体分摊原则以及负荷用户间的附加损耗与各自电流大小一次方成 比例其余部分与各自电流大小二次方成比例的局部分摊原则，当采用局部分摊原则时， 存在大负荷用户可以将自己负荷拆分成多个小负荷上报电网公司申请输电服务，这样在 总服务量不变的情况下所承担的网络损耗却少了很多的问题，仍需进一步研究。 1 4 2 发电报价修正的研究现状 电力市场的开放为电力工业带来了巨大的变化，电力市场的运营要建立在“公正、 公平、公开”的基础上。发电报价网损修正问题就是电力市场的一个公平性问题。输电 损耗占总发电量的4 8 ，而且增加了电能的输送费用【3 引。英国电力市场的运行实践 表明，不同的网损分摊方法可能对结算电价的影响可达到1 0 4 0 】。发电机散布在电力网 络中位置各不相同，所以每个发电机输出功率所引起的功率损耗是不一样的。而发电厂 输出功率的计量点是在发电机的出口，这就意味着根据实际发电报价进行交易没有考虑 各发电机输出功率所引起的功率损耗的差异，即认为各发电机输出功率所引起的功率损 耗是相同的，这对引起系统功率损耗小的发电机而言是不公平的。一般而言，坑口电厂 发电成本较低，但其远离负荷中心，引起输电功率损耗较大。若直接根据发电报价进行 交易，则可能会造成较多远距离电厂中标，可能会造成输电损耗增加的费用大于购电费 用的节省，从而降低系统整体运行的经济性。因此，有必要在交易前对发电报价进行网 损修正【4 1 1 ，在保证各电厂公平竞价的同时，兼顾系统整体运行的经济性。 在电力市场条件下，对于给定的负荷水平，各发电厂向系统调度或市场交易机构 ( i s o p x ) 提供报价信息。i s o p x 一般是直接按各发电厂的报价从低到高进行排序， 得到全系统合成的报价曲线，之后再根据负荷预报得出的系统总负荷大小确定统一的市 场清算价格( m a r k e tc l e a r i n gp r i c e ，m c p ) 或者直接根据发电厂投标价格进行竞价，进 而确定各发电厂的上网电量。由于所处地理位置的不同，各电厂向电网提供功率的实际 利用率也将有所不同。例如，对于远离负荷中心的发电厂，由于将其发出的功率输送到 负荷中心需要经过长距离的输电线路，因而将产生较大的网损；而位于负荷中心的发电 厂，其发出功率不需要经过远距离传输，将产生较小的网损，为了体现竞价公平性，竞 价时应该把网损作为一项指标。因此，在进行发电竞价时，网损是一项不可忽略的因素。 华北电力大学博十学位论文 网损微增率和网损修j 下因子可反映在系统某一运行点处，增加单位发电出力时引起网损 的微增量，实际为该运行点的边际发电一网损微增率，主要适用于在某一运行方式基础 上的经济负荷分配等问题。对于交易计划中的发电竞价问题，需要考虑单位发电出力产 生的网损，即总发电出力对网损的平均值而不是微增率，显然网损微增率和网损修正因 子不适用于发电竞价问题。文献 8 在优先次序法的基础上，通过最优潮流得出的节点电 价信息，对统一的市场清算价格在各节点分别进行了修正，从而考虑了网损和网络阻塞 的影响。不过，该修正方法为一种事后结算方法，并没有改变优先次序竞价法所决定的 系统发电调度结果。 文献 4 2 4 4 提出的考虑网损发电报价修正方法是：发电机发出的功率与发电机发出 的功率扣除该发电机在输电网中产生的网损的比值做为发电报价的网损修正系数，如下 式所示： 枷彘( 1 - 1 ) 式1 1 中： 如为发电机i 的网损修正系数； 圪为发电机f 的输出功率； ，为发电机f 的输出功率岛在网络中产生的损耗( t g 就是分摊给发电机f 的 损耗) 。 修正后的发电报价比为： 砧= x p 6 i ( 1 - 2 ) 式1 2 中： 如为发电机f 的发电报价。 上述模型考虑了各发电厂向电网注入的功率在电网中产生的损耗，在一定程度上体 现了电力市场竞价的公平性。特别是，当处于不同地理位置的发电厂的报价相差不大时， 各发电厂的发电功率在电网中的网损水平将变得尤为重要，有可能对发电竞价结果产生 较大的影响，关系着各发电厂的经济利益。 1 4 3日前市场电力交易情况 现有电力市场中存在着两种不同的电价结算方式：按照统一的市场出清价格结算 ( 系统的边际价格) 和按照机组投标价格结算【4 5 1 。系统边际价格( s m p ) 是在满足一定 的约束( 如系统约束、机组约束、交易约束等) 条件下，按发电商( 或机组) 报价由低 到高的顺序分配发电负荷( 即公平性准则) ，最后一台满足系统负荷平衡的发电商( 或 机组) 的报价即为系统边际价格。在系统边际价格结算机制下，所有成交交易统一按系 9 第一章绪论 统边际价格结算。投标价格结算机制( p a b ) 是在满足一定的约束( 如系统约束、机组 约束、交易约束等) 条件下，按发电商( 或机组) 投标价格由低到高的顺序分配发电负 荷，并按实际报价进行交易结算，直至满足系统负荷平衡。 文献【1 1 】指出，当出现网络阻塞现象时，必然会导致系统中局部地区电力供应紧张， 局部地区出现较高的电价。此时，全网出清电价已经无法反映系统电力的整体供求关系， 如果仍然按照统一电价对系统内所有机组进行结算，会导致某些发电商获得超额利润。 在考虑系统约束条件的时候，采用统一电价对所有发电商的电价进行结算，将无法在电 价上体现出系统内部不同地区之间电力供求关系的差别。采用统一电价进行结算，只会 加剧市场投机现象的出现。因为输电能力受到限制时，会出现相对较高的电价，而输电 能力或电力供应区间分布的合理改变( 从用户角度来看) 会降低电价。所以，采用统一 电价进行电价结算时，电厂为了维持对市场价格的控制并追求更高的利润，会维持资源 分布不合理现象的存在，例如限制输电能力的提高等。采用按投标价格的结算原则，就 可以避免统一电价结算带来的以上问题。此时，系统的平均电价必然比统一电价结算时 低，而且电力供应紧张的地区电价较高。发电者为追求高利润，必然在电力紧张的地区 增加供电量；或提高输电能力，以争夺更多市场份额，从而使系统的电力分布趋于合理。 文献 4 6 1 认为无论在何种交易形式下，始终有按投标价格结算的购电费用低于按统一电 价结算的购电费用。按统一电价结算，当系统供应紧张时，具有市场力的发电厂商可以 通过持留发电容量，使高成本的发电机组进入发电序列，从而抬高市场出清电价，当高 电价带来的利润大于因持留容量而少发电的损失时，就可获取超额利润【47 1 。一项研究表 吲4 引，当负荷占总可用发电容量的8 0 以下时，发电商通常会按成本报价；当负荷占总 可用发电容量的8 0 8 5 时，发电商的报价至少会比成本高6 0 ；当负荷占总可用发 电容量的8 5 以上时，发电商的报价可高达其成本的3 8 倍。2 0 0 0 年开始的美国加州电 力危机很大程度上就是由于发电厂商的持留容量策略引起的【4 引。但是，按统一电价结算 具有较好的经济学信号。按投标价格结算不存在持留发电容量的问题，而且在相同发电 报价下，可节省系统购电总成本，缺乏足够的经济学理论基础，不能体现“同网、同质、 同价”的市场竞争公平性，不能提供有效的引导投资、生产和消费的市场经济信号【4 9 1 。 而文献4 7 却提出在p a b 机制下，发电商有报更高价格的倾向。因为在p a b 机制下，发 电商的清算电价完全由自身报价决定，其报价除了要考虑能否成交外，还需考虑自己的 目标利润要求，因而有更直接而强烈的报高价倾向，这可能使得p a b 在总体水平上高 于