（电力系统及其自动化专业论文）电力市场中电价的相关研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ee s t a b l i s h i n go fe l e c t r i cp o w e rm a r k e t sp l a y sa n i m p o r t a n tr o l ei n t h e r e s t r u c t u r i n go fw o r l d w i d ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r y e l e c t r i c i t yp r i c ei sak e yf a c t o ri n e l e c t r i cp o w e rm a r k e t s ，w h i c hc o n t r i b u t e st ot h er e g u l a t i o no fe l e c t r i c i t ys u p p l ya n d d e m a n dr e l a t i o n ，t h eg u i d a n c eo fe l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o na n dt h eo p t i m i z a t i o no f r e s o u r c ea l l o c a t i o n t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ho ne l e c t r i c i t yp r i c ei so f g r e a ts i g n i f i c a n c e i nt h eh e a l t h y , s t e a d ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r yi n c h i n a i nt h i sp a p e r , t h er e s e a r c hi sf o c u s e do nt h ef o l l o w i n gi s s u e s b a s e do nt h eh i s t o r i c a ld a t ao fz h e j i a n ge l e c t r i cp o w e rm a r k e t ，s y s t e ms u r p l u s c a p a c i t yp e r c e n t ( s o p ) i si n t r o d u c e di n t h i sp a p e r f i r s t l y ，an o v e lm e t h o do f m e d i u m - t e r ma n dl o n g - t e r mf o r e c a s t i n go f e l e c t r i c i t yp r i c ei sp r o p o s e d a p p l y i n gt h i s m e t h o d ，s of a ra st h es y s t e mb i d d i n gl o a da n dt h ea v a i l a b l ec a p a c i t yi nac e r t a i n p e r i o do ft i m ea r eo b t a i n e d ，t h ee l e c t r i c i t yp r i c eo ft h a tp e r i o do ft i m ec a nb e f o r e e a s t e d s e c o n d l bt h er e l a t i o no fs u p p l ya n dd e m a n dc o n d i t i o no fe l e c t r i c i t y , p r i c ec a p a n dt o t a la v e r a g eg e n e r a t i o np r i c ei sa n a l y z e d ，a n dan e wm o d e l o f p r i c ec a ps e t t i n gi s p r o p o s e d a p p l y i n gt h em o d e l ar e a s o n a b l ep r i c ec a pc a nb es e ta c c o r d i n gt ot h e f u n c t i o no fp r i c ec a pa n dt o t a la v e r a g eg e n e r a t i o np r i c e t h i si s i m p o r t a n ti nt h e s t e a d yo p e r a t i o no f e l e c t r i cp o w e rm a r k e t s t h i r d l y , t h ei m p a c t so fg e n e r a t i n gc o s to ng e n e r a t i o np r i c ei ne l e c t r i cp o w e r m a r k e t sa r ca n a l y z e d am o d e lb e t w e e ng e n e r a t i n gc o s ta n da v e r a g eg e n e r a t i o np r i c e i sp r o p o s e d i ti sc o n c l u d e dt h a tw h e ng e n e r a t i n gc o s ti n c r e a s e si nac e r t a i nr a t e ，t h e c h a n g eo fp r i c ec a pd e t e r m i n e st h ec h a n g eo fa v e r a g eg e n e r a t i o np r i c ea n dt h e p e r c e n t a g eg e n e r a t i o nc o m p a n i e sa r et ou n d e r t a k eo f t h eg r o w t hi ng e n e r a t i n gc o s t k e yw o r d s ：e l e c t r i cp o w e rm a r k e t ；e l e c t r i c i t yp r i c e ；s y s t e ms u r p l u sc a p a c i t y p e r c e n t ( s c p ) ；e l e c t r i c i t yp r i c ef o r e c a s t ；t o t a la v e r a g eg e n e r a t i o np r i c e ；p r i c ec a p ； g e n e r a t i n gc o s t 浙江大学硕士学住论文 第一章前言 多年来，电力行业在世界各国都是传统的垄断性行业，电力市场化的目的是 打破垄断，促进竞争，电力工业实施市场化改革是当今全球的发展趋势。本章首 先回顾了世界各国电力市场和我国电力市场的发展情况【1 】【3 】，然后阐明了电力市 场的概念与模式4 】- 【7 】，最后通过对电力市场中的电价理论的介绍【s 】，说明了电价 的作用和研究意义。 1 1 电力市场的发展 1 1 1 世界各国电力市场的发展情况 世界各国电力市场化改革大致可以分为以下三个阶段： ( 1 ) 2 0 世纪8 0 年代：电力市场化改革的酝酿启动阶段 近百年来，电力行业在世界各国都是传统的垄断性行业。2 0 世纪8 0 年代， 世界电力工业体制改革浪潮开始席卷全球，电力行业中开始引入竞争性力量，其 天然垄断的概念得到部分消除，世界上二十多个国家和地区开始解除电力行业的 垄断局面： 现代意义上的电力工业改革的起始于智利。1 9 8 2 年，智利颁布电力服务法， 为电力工业结构重组、私有化以及自由竞争制定法律框架。1 9 8 3 ，智利开始对 e n d e s a 和c h i | e c t r a 进行结构重组。前者分离成9 个配电公司，4 个发电公司和1 个发输电公司；后者分离成2 个配电公司，1 个发电公司和1 个发输电公司。 1 9 8 5 年，智利成立发电库。对所有发电厂实施集中的、以各电厂发电成本为基 础的调度方案。实行按边际成本确定趸售价格的管制方式。 以新自由主义经济理论为导向的英国的电力企业民营化计划对以后的电力 改革产生重大的影响。英国的电力市场化改革开始于撤切尔时代，1 9 8 8 年2 月 发表了电力市场民营化白皮书，拉开了电力市场化改革的序幕。其显著特点 是将电力系统的发、输、配、售电分离，分别采取不同的管理方式，对发电和售 电的限制逐步取消，并在这两者中更多地引入竞争机制，而在输配电环节则继续 保留管制。1 9 8 9 年，英国议会通过了关于苏格兰、威尔士、英格兰电力企业民 浙江大学硕士学位论文 营化计划，并批准了掰的电气法。英国电力市场改革全面启动。 此外，在2 0 世纪8 0 年代，新西兰、阿根廷、荷兰和澳大利亚等国家也相继 颁布了适应各自国情的电力法规，开始了电力体制改革。 ( 2 ) 2 0 世纪9 0 年代：电力市场的建立和探索阶段 1 9 9 0 年，挪威颁布新能源法，为电力工业的改革提供了法律框架。 1 9 9 1 年1 月1 日，挪威实施国家新能源法，其主导思想是：引进市场调 节机制，各电力公司、供电机构直接面向市场，各用户可以自由选择供电商。电 力局改组为挪威能源公司( s t a tk r a f t ) 和挪威电网公司( s t a tn e t ) 。为数众多的 供电公司在自愿基础上进行清理与购并，以减少供电公司的数目。供电公司可以 跨地区经营。发电量进入电力市场，电价随行就市。 1 9 9 1 年，挪威开放现有发电库。供电商和用户进入发电库。 1 9 9 2 年，美国能源政策法案出台，要求在电力批发市场引入竞争，原则上 同意开放输电网，但仅限于数量大的买方和卖方，不允许个人消费者进入。 1 9 9 2 年，俄罗斯电力经历了一次激进式改革，“一夜之间”实现了股份制， 成立了俄罗斯统一电力公司( r a o ) 。 1 9 9 3 年1 月，北欧电力交易市场( n o r dp 0 0 1 ) 建立，这是世界上第一个竞 争性的跨国电力市场，设立北欧电力交易所，市场范围包括挪威、瑞典、丹麦、 芬兰和冰岛。 1 9 9 3 年，澳大利皿制定了“国家电力市场试行要点”，之后新南威尔士州和 维多利亚州各自推出了不同的市场方案。 1 9 9 6 年1 2 月，欧盟1 5 个成员国达成了建立内部统一电力市场的协议。随 后，欧盟委员会颁布了9 6 9 2 e c 指令，对各国放开电力市场，进行改革提出要求。 但是，法国对此持抵制态度，并一直缺乏实质性的举动。 1 9 9 8 年4 月，德国颁布了电力和天然气行业自由化法，宣布废除“区域划 定契约”和“独占特许契约”，取消限制竞争的条令。由此开始了电力市场化工 作，从而促进了“第三方介入”的进展。5 月，德国允许更多的用户可自由选择 供电商。 1 9 9 9 年7 月，英国的天然气和电力市场办公室( o f g e m ) 正式提出“新电力 交易制度”的详细文件。 2 浙江大学硕士学位论文 ( 3 ) 2 l 世纪初期：电力市场的总结、普及阶段 进入了2 1 世纪后，电力市场的发展呈现了一些新的特点。 2 0 0 0 年2 月1 0 日，在欧盟的一再督促下，法国颁布了“电力自由化法”。 允许法国电力公司( e d f ) 保持现有的国有垂直一贯型体制，但设分管发电、送 电和配电的部门经理。电力调度部门虽在e d f 内，但为保持中立，可在送电调 度部门( r t e ) 的名义下作为独立部门运作。 2 0 0 0 年6 月到2 0 0 1 年3 月，美国加州能源紧张逐渐严重，爆发了空前的电 力危机，当地两家最大的电力公司太平洋煤气及电力公司( p g & e ) 和南加州爱 迪生公司( s c e ) 出现高达1 3 0 亿美元的巨额损失，濒临破产边缘。 2 0 0 1 年3 月2 7 日，英国正式实施新的电力交易制度( n e l a ) ，电力市场的 二次改革开始。 2 0 0 1 年4 月，美国联邦能源管制委员会( f e r c ) 采取强制措施制止了加州 电价的急剧上升，并通过控制发电厂抑制了市场操纵力。同年7 月，f e r c 采纳 了在美国建立四个地区输电管理机构( r t o ) 的建议，即东北部地区输电管理机 构、东南部地区输电管理机构、中西部地区输电管理机构和西部地区输电管理机 构。 2 0 0 3 年6 月，欧洲议会在法国斯特拉斯堡举行会议，通过了有关能源市场 自由化的一揽子议案。议案对欧盟现行的电力、天然气和跨界电力运输条例进行 了修正，要求各成员国在2 0 0 4 年之前放开电力和天然气的商业用户市场，在2 0 0 7 年之前放开个人用户市场，以改变目前欧盟能源市场的分割现象。 表1 1 对世界部分国家电力市场建设基本情况进行了归纳。 表1 1 世界部分国家电力市场建设基本情况 t a b l e1 - 1d e v e l o p m e n to f e l e c t r i cp o w 目m a r k e t si i ls o m ec o t m t r i 浙江大学硕士学位论文 1 1 2 中国电力市场的发展情况 建立电力市场是我国当前电力工业改革的必然方向，电力改革具有探索性、 艰巨性和长期性的特点，必须从我国实际情况出发，总体规划，分布实施。近十 年来我国经济增长迅速，带动电力工业取得了超常规发展，每年新增装机容量超 过1 0 0 0 万千瓦，截止到2 0 0 6 年底，全国发电装机容量达到6 2 2 0 0 万千瓦，同比 增长2 0 3 ，电力市场发展前景广阔；在电网方面，各级电网建设有了长足发展， 已基本形成与电源布局相适应的现代化区域电网结构，为实现更大范围的资源优 化配置和建设竞争、有序、规范、开放的市场体系奠定了物质基础；中国的改革 开放使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，对缓和电力供需矛盾起到积极的作用，而且形成了电源投 资主体多元化的格局，电力企业产权结构比较清晰，组织形式比较规范，为引入 竞争机制提供了必要的体制条件；此外，在美国等西方国家，各种权力结构特别 是电网产权结构复杂【9 】，由此引起的电磁环网交错( l o o pf l o w ) ，输电服务等等 问题使得市场改革难以达到预期目标，而我国权力结构特别是电网产权结构简单 得多。上述这些客观因素为电力市场化改革在我国的顺利推进提供了有利条件。 我国电力市场化改革可以分为三个阶段： ( 1 ) 改革起步阶段( 二十世纪八十年代开始) 4 浙江大学硕士学位论文 按照多家办电、多渠道筹资办电和利用外资办电的政策，我国的发电领域投 资主体多元化，上网电价的电价形成制度以还本付息为主要特征，按个别建设成 本核定。1 9 9 2 年，引入电力市场的概念，我国开始开展电力市场相关理论的研 究。1 9 9 5 年中国出台第一部电力法。 ( 2 ) 改革推进阶段( 二十世纪九十年代后期) 这一时期，以政企分开为主要特征的电力体制改革逐步推进。1 9 9 7 年1 月， 国家电力公司成立，电力工业部行使政府电力管理职能，国家电力公司依法经营 国有电力资产，电力体制改革开始进入实施阶段。1 9 9 7 年1 1 月，国家电力公司 正式启动内部模拟电力市场。1 9 9 8 年撤消电力工业部，政府管理职能移交国家 综合经济管理部门，标志着电力工业基本上实现了政企分开。1 9 9 8 年年底，国 家有关部门出台了“厂网分开，竞价上网”的改革试点方案，并确定山东、上海、 浙江、辽宁、吉林、黑龙江等地为试点单位，这标志着我国电力市场的正式起步。 2 0 0 0 年1 月，山东、上海、浙江的发电侧电力市场正式投入商业化运行，东北 三省电力市场则在同年4 月正式投入运行。通过各试点单位的市场化运作，为在 发电侧引入电力市场机制，实行竞价上网积累了宝贵的经验。 ( 3 ) 改革深化阶段( 2 0 0 2 年以来) 各试点电力市场的运行，为进一步开展区域电力市场建设积累了宝贵的经 验。为进一步深化改革，2 0 0 2 年3 月，国务院印发电力体制改革方案( 国发 【2 0 0 2 】5 号) 1 1 0 | ，对新一轮的电力改革进行了整体部署，明确新一轮改革的总体 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，该文件确立了建立区域电力市场，是我国 的电力市场化改革进入一个新阶段的里程碑。 2 0 0 2 年1 2 月2 9 曰，电力行业新组建的1 l 家公司和电力监管委员会在北京 挂牌成立。根据国务院批准的发电资产重组划分方案，这1 l 家公司分别为2 家电网公司，5 家发电集团公司和4 家辅业集团公司，电网公司和发电集团公司 的成立，标志着发、输电环节的正式分开。2 0 0 4 年3 月，中国颁布电力用户 向发电企业直接购电试点暂行办法，拟开展大用户直购电的试点。2 0 0 4 年1 月 1 5 日，我国首个区域电力市场东北区域电力市场模拟运行在沈阳正式启动。 浙江大学硕士学位论文 2 0 0 4 年5 月1 8 日，华东电力市场开始模拟运行，2 0 0 5 年l o 月2 8 日，启动包括 日前竞争的综合模拟。发电资产的重组和挂牌成立，以及区域电力市场的试运行， 标志着我国的电力市场化改革进入了新的发展阶段。 1 2 电力市场的概念与模式 1 2 1 电力市场的基本概念与特征 电力市场是采用法律、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、售电等各环节成员组织协调运行的管理机制和执行 系统的总和，是电力的买方和卖方相互作用以决定其电价和电量的过程，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。 电力市场的基本特征是：开放性、竞争性、计划性和协调性。与传统的电力 系统相比，电力市场最大的特征是具有开放性和竞争性。与普通的商品市场相比， 电力市场则具有计划性和协作性。 1 2 2 电力市场的交易模式 目前世界各国的电力市场交易模式主要可分为两个基本类型：联营( p 0 0 1 ) 模式和双边交易模式( b i l m e r a lt r a d e sm o d e l ) 。从这两种基本模式可以派生出 p + b 模式( 即：联营模式和双边交易模式的有机结合模式) 和多边交易模式。 1 2 2 1 电力联营体( p 0 0 1 ) 模式 电力联营体( p 0 0 1 ) 模型也叫总量市场化模型。它为电力商品交换提供了一 个自由竞争的场所。在这种模式下，一切电力交易必须在p o o l 内进行，同时， 允许参与者签订纯金融性差价合同，以降低市场风险。在p o o l 模式中，整个电 力系统被划分为发电、输电、供电环节。竞争在发电侧和供电侧分别展开( 电力 市场改革初期也可能只开放发电侧市场的竞争) 。同时，输电网必须向所有用户 开放，保证所有用户都能自由参与。p o o l 负责输电网的统一管理，并确定系统电 价和实现输电交易。联营体市场上的电价变化直接反映出电力供求关系的变化， 发、配电公司为了保证电价的稳定可以同p o o l 签订避险合同。智利、阿根廷、 美国p j m 电力市场以及澳大利亚的v i c t o r i a 电力市场都采用了这种市场模式。 1 2 2 2 双边交易模式 浙江大学硕士学位论文 双边交易模式也, q q l ! 管制型电力联营体( p 0 0 1 ) 模型或净量市场化模型，一 般不单独存在，而是与p o o l 模式并存，且双边交易市场占的份额较大。因此， 准确的讲，目前实际应用的双边交易模式都应该称为p + b 模式。在这种模式下， p o o l 外为双边合同市场和期货市场，p o o l 内则是小时市场、日前市场和平衡市 场。 双边交易模式同p o o l 模式的重要区别在于，该模式下输电系统被分为“市 场”和“安全运行”两部分。其中，“市场”部分由多个独立的能量市场组成， 包括由电能交易中心p x ( p o w e r e x c h a n g e ) 主持的p o o l 市场、由计划协调员s c ( s c h e d u l i n gc o o r d i n a t o r ) 主持的双边市场；在“安全运行”部分，由独立调度 i s o ( i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e r a t o r ) 负责调度运行职能，保证系统的安全可靠运 行，同时还负责辅助服务市场的运行，并制定输电价格和辅助服务价格。与p o o l 模式相比，双边交易模式下的竞争更充分。加州电力市场是这种模型的典型代表， 另外挪威、瑞典和新西兰的电力市场也可以归入此类。 i 2 2 3 多边交易模式 多边交易是在双边交易模式的基础上发展起来的一种更为广泛的、基于分布 式协调的市场模式，可以看作是双边交易模式和p o o l 模式的组合，它是由经纪 人安排，有两方以上参与者达成合同的交易。 在多边交易模式中完全不存在p o o l 市场或p x 机构，由s c 负责能量市场的 管理。i s o 的功能仅限于维护运行和监测系统安全，在系统安全不受到威胁的情 况下并不干涉能量市场的结算。因此，多边市场上的经济性和安全性是分开决策 的，发电公司和配电公司或大用户按照经济性原则制定供需计划，i s o 负责系统 的安全决策，传统的集中调度功能被设计到信息结构之中。 多边市场的特点是竞争更加自由、充分，能为市场参与者带来新的商机，它 作为双边交易的高级形式，从理论上讲是比较完美，但只适用于充分竞争的市场 环境。 1 2 3 电力市场的竞价模式 本节对目前三种主要的电力市场竞价模式进行简要的介绍，其中限量竞争模 式与限价竞争模式较为适合我国目前的情况。 1 2 3 1 限量竞争模式 浙江大学硕士学位论文 限量竞争模式就是上网电量的一部分由购电合同包销，价格仍执行政府批准 的上网电价；其余部分电量由发电公司报价，实行竞价上网。限量竞争模式又分 为两种： ( 1 ) 余量竞争模式：制定计划合同电量，机组通过报价竞争剩余负荷。上海 电力市场采用这种竞价模式。 ( 2 ) 差价合约竞争模式：机组竞价上网发电，竞争所得的电量分解为合约电 量和竞价电量两部分。浙江电力市场采用这种竞价模式。 1 2 3 2 限价竞争模式 限价竞争是有限竞争的一种方式。在电力市场建立初期，为解决好新老电厂、 还本付息的电价差异，减少市场初期各发电企业在收益上的风险，又不失竞争的 环境，限价竞争是一种可供选择的模式。 ( 1 ) 最高、最低限价：对上网电价的绝对值进行限制，防止电价失控。分为 统一限价( 竞争空间加大，综合上网电价上升) 和分组限价( 按照燃料类型或还 贷任务分组限价，可降低综合上网电价) 。 ( 2 ) 最高、最低涨跌幅度限制：对电价的变化速度、变化范围进行限制。但 在电力供应长期紧张或富裕时，作用不大。 ( 3 ) 两种限价方式的协调：最大涨跌幅度限制的限价模式是一种有效的联动 机制，限制价格波动幅度和速度；最高、最低价格限制价格的波动范围：在需要 限价的环境中两种限价方式可协调使用。 1 2 3 3 基于两部制电价的竞价模式 两部制电价模式，即把电厂的电价分为容量电价和电量电价两部分。其中容 量电价不参与竞争，按机组可用率和容量成本支付，即反映电厂的固定费用；电 量电价在市场的竞争中产生，反映变动费用，即为实际发电的增量成本。它解决 了目前电力市场由于在不同历史时期的发展过程中由于各方面原因而造成的电 力成本差异。 该模式的优点是：理论上比较公平，实现了市场的适度竞争，但其存在的主 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。 1 3 电力市场中的电价 浙江大学硕士学住论文 1 3 1 电价理论简述 电价理论是电力市场核心理论之一。国外电力市场的理论研究起源于2 0 世 纪8 0 年代末期学着者对实时电价的研究【”1 ，从理论上证明了实时电价对合理配 置资源的有效性。在电力市场中，电价是一个理论体系，从功能上划分包括电能 电价、备用电价、各类辅助服务的电价、输电电价等；从时间上划分有远期合同 电价、中长期合同电价、日前市场的定价以及实时电价等；从制定的过程划分有 事先定价和事后定价、一部制电价和两部制电价等。 电价理论的研究可以分为两个部分，即电能成本分析( 电价预测) 及电力市 场中的电价形成机制。电能成本分析是制定电价的基础，从理想市场运行来看， 电力市场中的出清电价应与电力系统电能的边际成本相对应。电能成本的研究可 分为电能短期成本分析和电能长期成本分析：电能短期成本分析的核心是电力系 统优化调度、随机生产模拟以及开停机计划的问题；电能长期成本分析除了运行 方式及开停机计划优化之外，还要考虑电源的优化规划与输电系统的优化规划。 电价的确定最终要通过市场机制形成，从而涉及到市场的规则，市场参与者 在市场中的影响力，市场的开发程度等。一个优秀的市场机制应能够促进最终形 成的电价接近于生产和输送电能的边际成本。 1 3 2 影响电价的因素 电价作为电能商品的货币表现，其形成贯穿于电力系统的始终。电价的高低 受到多种因素的制约和影响，主要有以下几个方面f 1 2 卜 1 4 】： ( 1 ) 电力成本 电力成本可以分为发电成本、输送成本和交易成本三部分。具体来说，它包 括发电所需的燃料费；在输电、配电过程中的损失费；从事电力生产所需的人工 费用和管理费用；发电、输电、配电所需的维修费用；设备老化折旧的费用以及 更新所需的费用；随着电力负荷的不断增长，还要考虑发电、输电、配电所需的 发展和还贷费用。 ( 2 ) 市场供求情况 市场供求关系的变动，直接影响产品价格的波动，这是市场价值规律的必然。 在电力市场中，电价的高低主要取决于系统的供求情况。当系统的总需求很大， 浙江大学硕士学位论文 而电力供应紧张时，电价便会升高；当系统的总需求很小，而电力供应充足时， 电价便会降低。 ( 3 ) 市场参与者的市场力 电力市场是寡头垄断市场，特别是在发电侧，参与竞争的发电商数目极其有 限，发电公司通过对市场需求和其他发电厂商的估计，进行策略性报价，在负荷 高峰期或一些特殊气候条件下，通过持留发电容量或抬高价格等非正常手段报出 偏离生产成本的电力价格。 ( 4 ) 国家经济政策 国家通过制定最低限价来保护电力生产者的利益，或通过制定最高限价来保 护消费者的利益。例如华东电力市场月度模拟竞价期间，分高峰和低谷两类电量 分别竞价，采取对发、购电双方执行市场最高限价( 含增值税) ，最高限价暂定为 按华东电网竟价机组计划内平均上网电价的1 2 5 倍执行，即高峰时段4 8 2 元 ( m w h ) ，低谷时段3 2 1 元“m w h ) t ”1 ，从而有效的顾及了发购电双方的利益。 此外，电价还受到如电力市场体制结构、社会经济形势和电力系统运行方式， 消费者的心理预期等因素的影响。 1 3 3 电价的作用与研究意义 电价在电能生产消费交换的各个环节都能起到间接调控的作用。在电力市场 中，发挥好电价的作用，对我国电力工业健康稳定可持续发展是有重要作用的。 具体地说，其作用在于以下几点： ( 1 ) 能吸引社会资金向电力工业流动，满足电力用户发展的需要，保证电力 工业的可持续发展。 ( 2 ) 能优化资源配置，使电能生产结构更合理。避免了重复投资，充分开发 和利用各种再生能源和新能源，降低电力成本，节约人类有限的资源。 ( 3 ) 增强企业活力、加快电力工业的发展。由市场决定电价，能促进电力企 业之间的竞争，促使电力企业不断提高自我积累、自我改造、自我发展的能力。 ( 4 ) 引导用户合理用电。由市场决定电价，可促使电力消费者采用调荷节电 措施，自动的削峰填谷，使电力消费结构趋于合理，减少浪费。 在电力市场环境下，电价是市场机制的核心，它直接关系到各市场参与者最 直接和最敏感的经济利益因素，能起到联系供用电双方和引导电力消费的桥梁作 浙江大学硕士学位论文 用。利用电价在市场环境中的经济信号作用，调整电力的供求关系，能够引导电 力消费，调动各方面投资办电的积极性，提高电力企业的经济效益，从而达到优 化资源配置，合理组织生产，提高社会经济效益的目的。 1 3 4 目前电价研究的热点 国内外对电价都做了不少的研究，目前电价研究的热点问题主要有以下这些 方面： ( 1 ) 电价形成机制的研究，包括电能成本分析、发电厂上网电价的设定、输 电和配电环节的费用，以及销售电价的设定等。 ( 2 ) 电价预测，根据不同的分类标准，电价预测有不同的分类方式和研究方 法。 ( 3 ) 电力市场中电价金融风险的研究，例如对发电商报价行为的分析和监控、 电价上限设定的研究，以及利用电力合约交易规避电价金融风险等。 ( 4 ) 电力需求侧管理中对需求侧电价的研究，利用电价信号，引导合理用电 结构和方式，从而提高电力资源的利用效率并节约电力生产投资，研究的热点有 峰谷分时电价的制定、大用户直购电等。 1 4 本文所做的工作 本文基于浙江电力市场的实际运行数据，引入系统剩余容量百分比( s c p ) 这一指标，首先提出了一种利用s c p 与平均上网电价的关系曲线来预测中长期 电价的新方法，并给出实际算例，验证了该预测方法的可行性。 第二，本文分析了电力供求状况、电价上限和总平均上网电价之间的关系， 并由此进一步提出了设定电力市场电价上限的新模型，并结合算例分析，说明在 电力供求状况变化时，如何根据总平均上网电价设定合理电价上限。 第三，本文研究了电力市场中发电成本对上网电价的影响，提出发电成本与 平均上网电价的关系模型，当发电成本以一定的比例上升时，电价上限的变化决 定了平均上网电价的变化以及发电企业自身承担的发电成本上升百分比，并通过 实际算例做出分析。 浙江大学硕士学位论文 1 5 本章小结 电力市场化改革是当今全球电力改革的趋势，电价理论是电力市场的核心理 论之一。本章首先回顾了世界各国电力市场和我国电力市场的发展过程，接着阐 述了电力市场的概念及其交易模式和竞价模式，然后通过对电价理论的介绍，说 明了研究电价的作用和意义，最后介绍了本文主要的研究工作。 浙江大学硕士学位论文 第二章基于s c p 的中长期电价预测 在电力市场环境下，电价是市场机制的核心、是联系供用电双方的经济纽带， 能起到调整电力供求关系、引导电力消费、提高电力企业经济效益的作用。 电价预测对电力市场的各参与者都有重要意义：通过对一定区域中一段时间 的电价进行预测，发电方可以把握市场走向，构造最优的电量、电价投标策略， 以期获得最大利润；用电方可根据电价情况调整自身用电情况，例如工厂可将生 产安排在电价较低时进行，以降低用电成本；对电力市场的监管方而言，电价预 测有助其把握电价的总体发展变化趋势，为制定各种电价政策提供了科学依据； 对于整个电力系统，电价预测通过引导供用电双方的发电和用电行为，能够减小 系统峰谷差，提高系统负荷率。所以，电价预测对提高供用电双方的经济效益、 保证电力系统的稳定运行、促进电力市场健康有序地竞争和发展有十分重要的作 用。 电价预测可以根据预测时间的长短、预测点的类型、预测的内容等不同标准 进行相应的分类。根据预测时间的长短，电价预测可以分为短期、中期以及长期 电价预测。短期电价预测的周期为1 5 m i n 、3 0 m i n 、l h 到1 周【m 】，中期电价预测 和长期电价预测与前者的区别主要在于前者的预测时间较短，而后两者的预测时 间较长，可以为几周、几个月到几年，是对今后较长一段时间的电价走势进行预 测，后两者在实现方法上并没有本质的不同，故可合并讨论【1 7 】。 目前，短期电价预测已经有不少的研究 1 8 2 3 ，其预测方法主要有时间序列 法、神经网络预测法、基于小波变换理论的预测方法以及组合预测方法等。而对 于中长期电价预测，由于影响电价水平的因素较多，除了市场本身的电能需求外， 还受到诸如容量造价、折旧率、燃料购进价格，系统负荷率、国有资本的份额、 汇率及科技与管理水平等经济、技术、政策性因素的影响，而且，中长期电 价预测的预测周期较长，所以，中长期电价预测的难度相当大，现有的相关研究 也远少于短期电价预测，比较常用的是将模糊方法和回归方法相结合以用于中长 期的电价预测。文献【2 5 】结合模糊理论与传统回归方法预测了长期电价，给出电 价分布的最小区间，但预测精度有待提高；文献【2 6 】同样地将模糊推理和回归方 法相结合，讨论了长期电价的p 分布情况；文献 2 7 】先通过神经网络优化模糊回 归模型参数，再利用线性规划方法对模型进行求解，从而估计了电价分布的最小 浙江大学硕士学位论文 区间。 在中长期电价预测的过程中，应注重分析可能影响电价的中长期因素，将系 统的中长期供求状况和电价有机结合起来。在本章中，首先引入了能够很好反映 市场电力供求状况的系统剩余容量百分比( s c p ) 这一指标，基于浙江电力市场 2 0 0 1 年至2 0 0 3 年的l o 分钟实际运行数据，得到不同年份的s c p 与平均上网电 价的关系曲线。利用这三年该曲线基本一致的特征，得出在同一电力市场中，s c p 与电价的对应关系在不同的年份( 或时期) 有较好的普遍适用性的结论，并由此 结论提出一种利用s c p 与平均上网电价的关系曲线来预测中长期电价的新方法， 应用该方法，通过预测某一段时期的竞价负荷和可用容量，就可以预测出该时期 的电价。并给出应用该方法，由浙江电力市场2 0 0 1 年的s c p 与平均上网电价的 关系曲线预测2 0 0 2 年和2 0 0 3 年上半年的总平均上网电价的实际算例，验证了该 预测方法的可行性。 2 1s c p 与平均上网电价的统计学关系 2 1 1s c p 介绍 在文献【2 8 】中，提出了系统剩余容量百分比s c p ( s y s t e ms u r p l u sc a p a c i t y p e r c e n t ) 的概念，其定义如式( 2 - 1 ) 所示： s c p ：鱼坐型堋( 2 - 1 ) l w 式中，c 0 是参与到电力市场中的竞价机组的可用容量；三。是预测负荷； c 。是华东售电：c 。则为非竟价机组的固定出力。 为了简化公式，并方便下文的分析，提出竞价负荷，由式( 2 2 ) 定义： = k 一一一 ( 2 - 2 ) 那么，。一就代表系统的剩余容量，它占竞价机组可用容量c 0 的百分比 就是s c p 。由式( 2 - 1 ) 、( 2 2 ) ，可以推得下式( 2 3 ) ，即将s c p 直接由竞价负荷工与 可用容量c 。来表示： 1 4 浙江大学硕士学位论文 s c p = c 鼍手o o 址。一旁 2 1 2s c p 与平均上网电价的统计学关系 ( 2 - 3 ) 浙江电力市场从2 0 0 0 年1 月开始进行市场试运行，直到2 0 0 3 年6 月，该电 力市场基本上平稳地运行了超过3 年的时间。在2 0 0 0 年，由于市场刚刚开始试 运行，市场不够规范，一些运行数据不是很稳定，故在此不采用该年的运行数据， 本章采用的是2 0 0 1 年至2 0 0 3 年的运行数据。考虑到在2 0 0 3 年，浙江电力市场 只运行到6 月份便停止了运行，所以在此对2 0 0 3 年，用于计算的是其1 月至6 月，即上半年的运行数据。 基于浙江电力市场2 0 0 1 年全年、2 0 0 2 年全年以及2 0 0 3 年上半年的l o 分钟 实际运行数据，由系统可用容量和竞价负荷根据式( 2 1 ) 计算出各年份相应的1 0 分钟s c p 值，并统计每一年份的s c p 和平均上网电价的关系，得到结果如图 2 - l ( a ) 、( b ) 、( c ) 所示。 半珂上时电 o r ( 元唧h ) 丽 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 删一1 001 02 03 04 05 06 0 s c p “) ( a ) 2 0 0 1 年s c p 和平均上网电价的统计关系 ( a ) s t a t i s t i c a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e ns c pa n da v e r a g eg e n e r a t i o np r i c ei n2 0 0 1 浙江大学硕士学住论文 丽 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 3 椰 2 0 0 1 0 0 - 2 0- 1 0 01 02 03 0 4 0 5 06 0 s o p ( 帅 ( b ) 2 0 0 2 年s c p 和平均上网电价的统计关系 c o ) s t a t i s t i c a lr e l a t i o n s h i pb g t w e g ns c pa n da v e r a g eg e n e r a t i o np r i c ei n2 0 0 2 8 0 0 7 0 0 印0 5 0 0 4 0 0 3 2 0 0 1 0 0 - 2 u- i uui u跚硼蛐5 0o o s c p “) ( c ) 2 0 0 3 年上半年s c p 和平均上网电价的统计关系 ( c ) s t a t i s t i c a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e ns c pa n da v e r a g eg e n e r a t i o np r i c ei nt h ef i r s th a l f y e a r o f 2 0 0 3 图2 - 12 0 0 1 至2 0 0 3 年s c p 和平均上网电价的统计关系 f i g 2 - 1 s t a t i s t i c a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e ns c pa n da v e r a g eg e n 廿a t i o np 帏f i o m2 0 0 1t o 2 0 0 3 从图2 - l ( a ) 、( b ) 、( c ) 可以看出，在不同的年份，随着s c p 的减小，平均上 网电价都呈非线性的上升，而且在不同年份中，s c p 和平均上网电价的关系曲线 形状十分相似。当s c p 小于0 时，系统剩余容量为负值，市场成为卖方市场， 平均上网电价达到其最高值，即电价上限，浙江电力市场的电价上限为8 2 0 元 m w h ；当s c p 处在0 到约1 3 之间时，市场中供求关系比较紧张，平均上网电 价随s c p 的减少而飞速上升；当s c p 处在约1 3 到5 0 之间时，随着s c p 的 浙江大学硕士学位论文 减少，电价缓慢上升，对应的市场供求关系较为宽松；当s c p 大于5 0 时，电 价明显偏低，电力供大于求，市场成为买方市场。 2 1 3 对不同年份s c p 和平均上网电价统计关系的比较 为了更进一步地了解2 0 0 1 至2 0 0 3 年这三个不同的年份中s c p 与平均上网 电价关系曲线之间的联系，将这三个年份内的统计数据画在同一张图中，如图 2 2 所示。 图2 - 22 0 0 1 至2 0 0 3 年s c p 和平均上同电价统计关系的比较 f i 孚2 - 2c 弧叩积蛳o f s t a t i s t i c a l 阳b i i l s h j p s b e t w e e n s c i a n d a v e r a g e g e 艇x a t i o n 廊 f r o m2 0 0 1t o2 0 0 3 图2 - 2 中，蓝色、紫色及绿色曲线分别为2 0 0 1 年全年、2 0 0 2 年全年以及2 0 0 3 年上半年的s c p 与平均上网电价的关系曲线。由该图可见，在绝大部分范围内， 这三条曲线都基本重合，只是在s c p 大于约4 5 以后才稍有些分离，但由于在 该范围内电价偏低，实际的运行点相当少，所以可以得到这样一个结论：浙江电 力市场在这三个不同的年份中，s c p 与平均上网电价的关系曲线较为吻合，基 本一致。对此分析如下： 1 ) 在s c p 小于0 的范围内，属于负荷极高，电力供不应求的情况，电价达 到了其上限值。丽浙江电力市场在运行期间，电价上限一直设定在8 2 0 元m 、h ， 所以这三条曲线在该范围内完全重合。 ( 2 ) 当s c p 处在0 到1 3 的范围内，市场上的剩余容量较少，电力供求较为 紧张，负荷处在高峰期，用户对电力的需求很有可能进入高价段，发电商报高价 浙江大学硕士学位论文 承受的风险较小，为了获取尽可能大的利润，发电商的报价往往会随着剩余容量 的减少而急速升高，当市场上的剩余容量接近0 时，报价就会十分接近电价上限。 所以，平均上网电价随着s c p 的减小而飞速上升。 ( 3 ) 当s c p 大于1 3 时，系统的电力供给相对比较的充裕，剩余容量较为充 足，市场大部分正常运行是在该段，电厂的主要利润是通过该段获取。此时，发 电商如果报较高的价格将极有可能使成交电量大幅减少，甚至无法收回发电成 本，故为了收回发电成本，获得尽可能多的成交电量，发电商会随着市场上剩余 容量的增多而逐步降低报价，所以，平均上网电价随着s c p 的增大而逐步下降， 这很好地反映了市场上的供求关系。 影响电价的主要因素之一是市场中的电力供求状况，浙江电力市场在其运行 的2 0 0 1 至2 0 0 3 年，每一年中s c p 与平均上网电价的关系曲线基本一致，证明 了s c p 能够较好地反映一段时期