（电力系统及其自动化专业论文）电力系统商业化运营优化模式的分析与研究.pdf

电力系统商业化运营优化模式的分析与研究 省内综合资源的优化配置，降低发电总成本，降低用户电价，降低“电荒”对工 农业经济的影响，为国民经济的快速发展和经济的腾飞提供切实可行的保障。 关键词：电力系统：、商业化运营：发电权：输电权：用龟权；期权；金融衍生工 具 硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e td e v e l o p i n gf o r w a r dc o n t i n u o u s l y ，t h ee l e c t r i c i n d u s t r yr e f o r m a t i o ni sb e i n gp u s h e df o r w a r dc o n t i n u o u s l y t h eo p e r a t i n gm o d eo f e l e c t r i cp o w e rs y s t e mi su n d e r g o i n gag r e a tr e f o r m a t i o n t h ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r y i sc h a n g i n gi t so p e r m i n gm o d ef r o mm o n o p o l i s t i cm o d et oc o m m e r c i a lo p e r a t i n g m o d eb yi n t r o d u c i n gt h ec o m p e t i t i o nm e c h a n i s ma n dr e g a r d i n ge c o n o m i cr u l e sa s b a s i cp r i n c i p l e s h o wt or e a l i z et h es u p e r i o rp e r f o r m a n c eo ft h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e m c o m m e r c i a lo p e r a t i o na n dh o wt oo p t i m i z et h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e mo p e r a t i o n p e r f o r m a n c eb a s e do nt h ep o w e rs y s t e ms a f e t y a n dc r e d i b i l i t y , a l la r e m a i n l y d e p e n d e do nt h ec h o i c eo ft h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e mo p e r a t i n gm o d e s s ot h ea n a l y s i s f o rt h eb e s te l e c t r i cp o w e rs y s t e mm e c h a n i s mo p e r a t i o nm o d eh a sb e e nb e c a m et h e i m p o r t a n ta n df o c u sa s p e c ti ne l e c t r i cp o w e rs y s t e mr e s e a r c h t h i n k i n ga b o u tt h et a r g e tt h a to p t i m i z ec o l l o c a t i o no fs o c i e t ys y n t h e s i z er e s o u r c e s ， l o o k i n ga f t e rt h ep r o f i to fa l le l e c t r i cp o w e rs y s t e mc o m m e r c i a lo p e r a t o r sa tt h es a m e t i m e ，t h ep a p e ri n t r o d u c ef i n a n c i a ld e r i v a t i v e sj u s tl i k eo p t i o nt oe l e c t r i cp o w e r s y s t e mc o m m e r c i a lo p e r a t i o n t h ep a p e rp r e s e n t e dt h e3d i f f e r e n tk i n d so fo p t i m i s t i c c o m m e r c i a lo p e r a t i n gm o d ef o rp o w e rs y s t e mg e n e r a t i o ns i d ea n dt r a n s m i s s i o na n d d e m a n ds i d eb a s e do nf i n a n c i a ld e r i v a t i v e s a l lk i n d so fm o d er e g a r d e dt h ej u s t i c ea s t h e i rb a s i cp r i n c i p l e t h e o p t i m i s t i co p e r a t i n gm o d e o fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m c o m m e r c i a lo p e r a t i o nc a nb en a m e da s “g e n e r a t i o nr i g h t s + t r a n s m i s s i o nr i g h t s + c o n s u m p t i o nr i g h t s f i n a n c i a ld e r i v a t i v e st r a d em o d e ”t h em o d ec a nb et h e s u g g e s t i o nf o re l e c t r i cp o w e ri n d u s t r yc o m m e r c i a lr e f o r m a t i o n f i r s t ，f r o mt h ev i e w p o i n to fo v e r a l le l e c t r i cp o w e rs y s t e m ，t h ea r t i c l es t u d i e dt h e t a r g e ta n dd i r e c t i o no fp o w e rs y s t e mc o m m e r c i a lr e f o r m a t i o ni nd e t a i l t h ep a p e rg o t t h er e s u l tt h a t p o w e rs y s t e m c o m m e r c i a lo p e r a t i o ni st h et a r g e ta n dd i r e c t i o no f e l e c t r i cp o w e rs y s t e mr e f o r m a t i o n f i n a n c i a ld e r i v a t i v e si st h ed e r i v a t i v e so ft h em a r k e tc o m m e r c i a lo p e r a t i n gm o d e d e v e l o p e di ns e n i o rp h a s e s t h e ya r en o to n l yb eu s e dt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo f p o w e rs y s t e mc o m m e r c i a lo p e r a t i o n ，b u ta l s ob et o o l st h a tc a nd e c r e a s et h eo p e r a t i o n r i s k l o tk i n d so ff i n a n c i a ld e r i v a t i v e sju s tl i k et h eo p t i o nh a v eb e e nu s e di nm a n y a r e ao fs o c i e t y i ti sag o o dt r yt h a ti n t r o d u c i n gf i n a n c i a ld e r i v a t i v e st oo p t i m i z et h e e l e c t r i c a lp o w e rc o m m e r c i a lo p e r a t i n gm o d e 电力系统丽业化运营优化模式的分析与研究 f r o mt h ev i e w p o i n to fp h y s i c a l ，t h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e mc a nb ep a r t e di n t o3 s m a l l e rp a r t s t h e ya r eg e n e r a t i o ns i d ea n dt r a n s m i s s i o ns i d ea n dd e m a n ds i d e 3 d i f f e r e n tp a r t sh a v ed i f f e r e n to p e r a t i o ne n v i r o n m e n t ，s ow ec a n n o tu s et h es a m em o d e t oo p t i m i z ep e r f o r m a n c eo f3d i f f e r e n tp a r t s g e n e r a t i o nr i g h t st r a d e ”i sf o c u so n t h eg e n e r a t i o ns i d e t r a n s m i s s i o nr i g h t st r a d e ”i sf o c u so nt h et r a n s m i s s i o ns i d e “c o n s u m p t i o nr i g h t s t r a d e ”i sf o c u so nd e m a n ds i d e f r o mt h ev i e w p o i n to f m a t h e m a t i c sa n de c o n o m i c s ，t h i sp a p e rp r e s e n t e dt r a d ep r i n c i p l ea n dm a t h e m a t i c s m o d ea n de c o n o m i ca n a l y s i sa n dr i s ka n a l y s i sa n dt r a d ee q u i l i b r i u mc a l c u l 醯i o ni n3 d i f f e r e n tc o m m e r c i a lo p e r a t i n gm o d e s f i n a l l y , a c c o r d i n gt o t h eh u n a np r o v i n c ep o w e rs y s t e mc o n d i t i o n ，t h ep a p e r p r e s e n t e dt h eh u n a np r o v i n c ep o w e rs y s t e mo p t i m i s t i cc o m m e r c i a lo p e r a t i n gm o d e a s g e n e r a t i o nr i g h t s + t r a n s m i s s i o nr i g h t s + c o n s u m p t i o nr i g h t s ”i nd e t a i l b y a n a l y z i n gt h ea s s e s s m e n ta n df e a s i b i l i t yo ft h i sm o d e ，t h ep a p e rp r o v e dt h ep o s s i b i l i t y a n ds u p e r i o rp e r f o r m a n c eo ft h i sm o d e ，b ya c t u a lc a l c u l a t i o no ft h em o d e ，t h em o d e 4 s h o w e dt h a ti ti ss o l i da n dd e p e n d e n c e b yo p e r a t i n gt h i sm o d e ，t h ec o u n t r ya n d p r o v i n c e ss y n t h e s i sr e s o u r c ec a nb eo p t i m i s t i cc o l l o c a t i o n ，t h ec o s to fg e n e r a t i o nc a n b ec u td o w nl a r g e l y , t h ep o w e rp r i c ei nt h ed e m a n ds i d ec a nb er e d u c e d ，t h ea f f e c t i o n t h a ts h o r t a g eo fe l e c t r i cp o w e rt os o c i e t yb u s i n e s sc a nb ew e a k e n t h em o d eh a sb e e n p r o v e dt h a ti to f f e rs o l i dv i a b l eg u a r a n t e et os o c i e t yc o n t i n u o u sd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：p o w e rs y s t e m ；m e c h a n i s mo p e r a t i o n ；g e n e r a t i o nr i g h t s ； t r a n s m i s s i o nr i g h t s ；c o n s u m p t i o nr i g h t s ；o p t i o n ；f i n a n c i a ld e r i v a t i v e s 扩 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果 由本人承担。 作者签名：庐婚毛 日期：知町年f 月f 日 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。本人授权湖南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。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密圉。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：知万年j _ 月盯日 e t 期：u d i 年，月t y 日 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 电力商业化趋势的背景分析 世界政治经济不断发展变化，传统的电力工业在不断地发展过程中r ，正逐步 走向了市场化。传统的电力工业管理体制正在经历一次重要的变革。这次变革有 着深刻的社会背景和原因，其主要包括以下几个方露： l 、世界经济全球化和自由化趋势增强，全球的生产和消费行为趋同，这在很 大程度上促使各国在发展经济上调整其发展策略，如大经济的开放程度，从两融 入国际经济一体化。电力工业作为国家重要的经济发展基础工业，其电力市场的 开放是势在必行的【i 1 “。 2 、电力工业长期以来都是实行国有化和垄断经营，给各国的经济造成了不同 程度的影响。其弊端主要表现在：电力工业的生产效率低下，发电资源配置不合 理，由此导致的电价过高的问题始终存在；电力行业为国民经济服务的基础性作 用体现不充分，电力行业普遍存在服务意识淡薄，服务质量不高。严重影响国家 经济的竞争力：国家的财政负担过重，电力的建设和发展与电力负荷的需求增长 速度不协调。电力工业引入商业化运营，降低电价、提高服务质量和效率已经成 为一种世界性的潮流【l “l 】。 3 、随着科学技术的不断向前发展，新技术和新设备的开发与应用，给电力工 业的市场化控制带来了实用的物质技术基础。新的控制技术、信息技术、保护装 置等已经有了实质性的突破，现在电力系统的运营比以前更加稳定和可靠。从各 国的电力改革实践可以看到，在市场化条件下的电力系统仍然能够很好的保证其 稳定性和可靠性，在技术上是可行的【卜1 1 】。 1 2 电力系统商业化运营 1 2 1 电力系统商业化运营概述 传统的电力工业通常是按照地域建立垄断的发电、输电、供电一体的垂直管 理体系，最典型的是在电网所及的广泛地域只有一个拥有发电、输电以及配电的 “电力公司”，它有一个或一套控制中心以实现运营调度，完成诸如负荷预测、状 态估计、发电调度、无功控制、自动发电控制、机组启停计划、事故预想和紧急 安全控制等功能。简而言之，一个垄断的电力工业，垄断了一个甚至数个地域的 电力的生产、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 电力系统丽业化运营优化模式的分析与研究 成本的集总式电价销售给用户【i2 1 。 现代意义的电力市场是相对与传统的垄断性电力工业而言的，是实现电力工 业结构性重组而引入商业竞争机制后的一大类新型电力工业资产结构、经营管理 和运行管理模式的总称【l ”，商业化运营是其主要特点，从某种角度上讲，电力商 业化运营就是电力市场。当电力系统实现商业化运营后，新型的电力市场与传统 的电力工业就有了显著的区别。 电力商业化运营( 电力市场) 使得电力系统中，电厂与电网，电翱与用户之 间的原有的供i 用电关系，转变成为以价格为基础的买、卖电能的关系。它是电价、， 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综合，是电力工 业经营的综合体。电力商业化运营的本质是在电力工业内部引入竞争机制，促使 电力公司的生产和发展良性循环。 1 2 2 电力系统商业化运营基本条件 从传统的电力工业过渡到电力商业化运营( 电力市场) 需要对传统的电力工 业进行重组，建立适合市场要求的电力工业环境。主要方式有两种：一种方式是 集总式电力公司横向解捆；一种是集总式电力公司纵向解捆。 集总式电力公司横向解捆，即传统集总式的电力工业分解为可以按市场要素 和规则平等竞争并可获利的独立法人实体，形成电力市场中的竞争主体，这就是 横向重组的系统结构【1 2 】。 集总式的电力公司纵向解捆，或者称之为合作性的功能解捆。即发电、输电、 配电和销售分离为竞争性的独立化实体，。形成电力市场中的竞争主体，他们之间 设置必要的界限以防利益上的冲突【坦】。 通过上述横向和纵向的解捆，形成电力市场中互相竞争又互相合作的利益主 体，另外还需要有为保证电力市场的正常运营而建立的非赢利的特殊主体，即电 力交易中心和电力系统调度中心。 1 2 _ 3 电力系统商业化运营基本原则和运行机制 电力系统商业化运营( 电力市场) 的基本原则就是公平竞争。这种公平竞争 可从多方面来说。 首先是发电厂之间的公平竞争，包括上网电价，电能质量的竞争。其次就是 用户用电的公平，当然这种公平并不仅仅从电价的高低体现出来，对于完全平等 的任何商品的市场，商品价格不仅仅从电价的高低体现出来，对于完全平等的任 何商品的市场，商品价格不仅仅取决于其成本，与交易中的商品数量也很有关系， 对于电能这种特殊商品，也应该有这个特点。 然后是电力市场要保证其公开性。没有公开性就没有监督，没有监督也就谈 坝士学位论文 不上公平，要使电力市场的参与者了解其运作，能够做出合理的选择，从而保证 公平竞争的原则。 电力市场中，应该扩大参与者的自由选择的权裂和能力。所谓权承j 是电力市 场中的参与者可以根据自己的意愿自由选择，所谓能力是指电力市场的参与者必 须有实现自己自出选择的物资条件。 由于电力商品的特殊性，要求电力市场在进行供、求匹配交易的同时，还要 负责电网的安全和稳定运行，所以。要求电力市场中的运行必须有法雉的保障。 另外在进行贸易时，有关价格、信用，也应做到有法可依。 总结上述观点，电力市场的基本特征：开放性、竞争性、计划牲和协调性。 与传统的垄断电力系统相比，电力市场具有开放新和竞争性。与普通的商品市场 相比。电力市场具有计划性与协调性。 电力系统的经营模式：从竞争和选择的角度来看，电力系统可以有以下4 种 经营模式【1 1 ： ( 1 ) 垄断模式：发电、输电、配电、用电各环节垄断经营； ( 2 ) 发电竞争模式：发电分离，竞价上网，输电、配电、用电仍保持垄断经营； ( 3 ) 输电网开放模式：发电竞争，输电开放，配电垄断经营，大用户获选择权， 也称批发市场； ( 4 ) 配电网开放模式：发电竞争，输配电开放，大小用户获选择权，也称零售 市场。 以上四种模式除了传统的垄断经营模式外，后三种即为电力市场逐渐深入的 过程。 电力商业化运营发挥的重要作用【1 1 ： ( i ) 引入竞争机制，通过公平竞争达到提高系统运行效率，降低生产成本的目 的： ( 2 ) 为电力用户提供合理的电价与高质量的服务； ( 3 ) 区域经济协调与利益的公平分配； ( 4 ) 促进电力设计与规划的良性循环。 1 2 4 国外电力商业化运营分析 自2 0 世纪8 0 年代后期开始，世界上许多国家开始改革电力经营体制。虽然 各个国家改革方式各异，但是目标是一致的：开放市场，打破垄断，引入竞争， 以提高经济效益为目标，最终实现社会资源的合理分配，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。 以英国为首的主要发达国家和些发展中国家不同程度地着手进行电力体制 改革，已经获得了一定的成功。其先进经验为世界许多国家借鉴。1 9 8 9 年，英国 碗士学位论文 不上公平，要使电力市场的参与者了解其运作，能够做出合理的选择，从而保证 公平竞争的原则。 电力市场中，应该扩大参与者的自由选择的权利和能力。所谓权利是电力市 场中的参与者可以根据自己的意愿自由选择，所谓能力是指电力市场的参与者必 须有实现自己自由选择的物资条件。 由于电力商品的特殊性，要求电力市场在进行供、求匹配交易的同时，还要 负责电网的安全和稳定运行，所以。要求电力市场中的运行必须有法律的保障。 另外在进行贸易时，有关价格、信用，也应做到有法可依。， 总结上述观点，电力市场的基本特征：开放性、竞争性、计划 生和协调性。 与传统的垄断电力系统相比，电力市场具有开放新和竞争性。与普通的商品市场 相比，电力市场具有计划性与协调性。 电力系统的经营模式：从竞争和选择的角度来看，电力系统可以有以下4 种 经营模式【l l ： ( 1 ) 垄断模式；发电、输电、配电、用电各环节垄断经营： ( 2 ) 发电竞争模式：发电分离，竞价上网，输电、配电、用电仍保持垄断经营； ( 3 ) 输电网开放模式：发电竞争，输电开放，配电垄断经营，大用户获选择权， 也称批发市场； ( 4 ) 配电网开放模式：发电竞争，输配电开放，大小用户获选择权，也称零售 市场。 以上四种模式除了传统的垄断经营模式外，后三种即为电力市场逐渐深入的 过程。 电力商业化运营发挥的重要作用t l l ： ( 1 ) 引入竞争机制，通过公平竞争达到提高系统运行效率，降低生产成本的目 的； ( 2 ) 为电力用户提供合理的电价与高质量的服务； ( 3 ) 区域绎济协调与利益的公平分配； ( 4 ) 促进电力设计与规划的良性循环。 1 2 4 国外电力商业化运营分析 自2 0 世纪8 0 年代后期玎始，世界上许多国家开始改革电力经营体制。虽然 各个国家改革方式各异，但是目标是一致的：开放市场，打破垄断引入竞争， 咀提高经济效益为目标，最终实现社会资源的台理分配，提高资源利用牢，促进 电力工业与社会、经济、环境的协调发展。 以英国为首的主要发达国家和一些发展中国家小嗣程度地着手进行电力体制 改革，已经获得了一定的成功。其先进经验为世界许多国家借鉴。19 8 9 年，英围 改革，已经获得了一定的成功。其先进经验为世界许多国家借鉴。19 8 9 年，英围 电力系统商业化远营优化模式的分析与研究 议会通过了关于发电企业私有化计划，决定将发电、输配电分开。输配电网仍然 采用国家垄断，发电侧企业开始实行民营私有化。原中央发电局( c e g b ) 被分 成三家公司，即国家电力公司( n a t i o n a l p o w e r ) ，核电公司( n u c l e a r e l e c t r i c ) 和发电 公司( p o w e r g e n ) ，并成立一个电网公司( n g c ) 。同时，设立电力管制办公室 ( o f f e r ) ，负责电力市场的执法和监督，对市场的竞价销售进行监管，在全国统 一的电力交易市场( e l e c t r i c i t yp 0 0 1 ) 中保证市场中各方的公平竞争和交易从而确 保电力市场的正常运营 5 1 。 从1 9 7 8 年开始，美国开始了对电力工业实施商业化运营的探索，出台了公共 事业管理政策条例( p u r l ) a ) ，虽然对独立电厂( i p p ) 或非电力公司电厂( n u g ) 的投 建设定了一定的限制条件，但是该条例的出台还是极大的促进了电力投资商对电 力建设的热情，为以后的电力改革奠定了基础。1 9 9 2 年9 月，美国国会通过了国 家能源政策条例( e p a ) ，该条例的出台确定了i p p 和n u g 在发电侧公平发电竞争 的地位，美国电力改革进入一个新的时期。1 9 9 6 年，联邦能源管理委员会( f e r c ) 又颁布了条例8 8 8 和8 8 9 ，其实质是在电力工业运营中全面引入竞争，输电网开 放经营( o p e na c c e s s ) 和需求侧管理开放是其具体表现，即让电力用户可以自由选择 供电商，在电力输送过程中输电公司只能以同一价格收取转运费( w h e e l i n gf e e ) 。 在许多发展中国家的电力改革中，也有很多改革成功的实践经验。在南美的 阿根廷于1 9 9 1 年开始电力市场商业化运营改革，首先在1 9 9 2 年制定了电力改革 的法律体系，对电力市场实施纵向解捆，即发电、输电、配电三方面分开，实施 公司化改组。在发电侧对发电企业实施私有化改造，把垄断的国家电力资产以招 标的形式对外出售，其电力商业化运营改革是在国际上都是比较彻底的。其商业 化运营改革打破了原有的电力生产的垂直管理的关系，建立起一套全新的管理体 制和运营机制。 各国电力商业化运营改革在一定程度上促进了本国电力工业的稳定发展，主 要表现在： 1 ) 劳动生产率提高。激烈的市场竞争力为电力企业加强管理、精简人员、降 低成本提供了动力，使劳动生产率不断提高。阿根廷改革以来电力产业员工人数 减少了5 0 左右。 ( 2 ) 电力价格降低。阿根廷从1 9 9 2 年居民电价的9 8 美分千瓦时下降到1 9 9 7 年的7 , 6 美分，千瓦时；澳大利亚新南威尔士太平洋公司在市场化重组前后 ( 1 9 8 8 1 9 9 5 ) 的7 年间，电力销售的平均价格降低了2 6 0 3 。 ( 3 ) 服务质量得到改善竞争的引入为各国电力企业改进服务质量- 、提高服务 水平提供了激励，使用户满意程度不断提高，投诉人数逐年减少。 ( 4 ) 政府财政负担减轻改革一方面改变了政府独家办电的格局，使政府能够 减少对电j 产业的直接投入：另一方而使政h ：_ 取消对特殊产业的电价补贴成为可 硕士学位论文 能。 当然，由于电力市场改革和商业化运营没有通用的成功模式可以借鉴，都是 在探索中前进当然不可避免地会碰到一些挫折，如美国加州的电力市场从2 0 0 0 年6 月起在相当长构一段时间内出现了批发电价飞涨，分区轮流停电，公用电力公 司申请破产的现象，致使政府不得不出面干预。英国从1 9 9 0 年在英格兰、威尔士 开始执行单一购买机构电力库的方案，由于存在着缺乏竞争、易受操纵等问题， 在英国实旌电力工业私有化改革以来，发电成本下降了2 5 4 0 ，但终端用户电 价并没有下降，是一种不成功的改革方案。可见，各国的电力市场化、商业化运 营改革并不是一帆风顺的，但是电力市场化、商业化运营改革作为世界电力工业 改革的潮流和趋势己经不可逆转，在电力工业中实施商业化运营已经在电力工业 形成共识。 1 2 5 我国电力商业化运营概述 1 9 9 7 年n 月，国家电力公司召开会议，正式启动内部模拟电力市场，模拟电 力市场的内容主要包括：实行网、省电力公司与各发电厂签订并网调度协议、电 力购销合同和经营责任制协议，对各下属企业实行内部价格、内部利润、内部核 算、内部分配与指标考核相结合的经营责任制办法，发电厂竞价上网，对供电局 按内部电价结算，以内部利润的高低来评价发、供电企业的业续。从1 9 9 4 年至今， 我国已有近三分之一的网、省电力公司启动了内部模拟市场，其基本形式是：把 电力公司分为发电、供电和调度三个环节，调度充当经纪人的角色。省电力公司 对所属每个发电厂核定一个上网电价，电网按上网电价向发电厂购电，增收部分 费用之后，以统一的价格向供电企业售电【3 】【4 1 【7 1 。 从1 9 9 8 年开始，我国确定在电力工业实行“厂网分开，竞价上网”的政策，并 确定浙江、上海、山东和东北的辽宁、吉林、黑龙江六个电网作为试点单位。几 年来的实践表明，六个试点单位的电力市场技术支持系统的建设和运行都取得了 较大进展，模拟电力市场的运营也取得了一定的成绩，主要表现在以下几个方面： 一是经济效益显著上升，一系列的运行指标如发供电企业的等效可用系数、非计 划停运次数，供电企业的线损率、供电可靠性等达到了新水平；企业的成本和费 用增长得到控制。二是电网调度能力增强，调度自动化水平和各项专业管理水平 得到提高。三是企业内部管理得到加强，使发供电企业开始将思路转为向管理要 效益，通过加强管理、降低成本，获取最大的效益。更重要的是：人的观念发生 了变化，竞争意识、市场意识得到加强。 2 0 0 2 年底，国家电力公司解体，两家电网公司和五大发电集团正式成立，其 中两家电网公司包括国家电网公司、中国南方电网有限责任公司，五大发电集团 包括中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团 电力系统商业化运营优化模式的分析与研究 公司和中国电力投资集团公司，从而标志著中国电力工业出现了实质性的体制变 革，中央电力资产在产权关系上实现了真正意义上的“厂网分开”。新成立的国家 电网公司按照维护出资人权益、兼顾各方利益，成熟一个，组建一个的原则，会 陆续组建华北、东北、华东、华中和西北5 大跨区域电网公司和各省级电网公司。 2 0 0 3 年，华东、东北区域电网公司成立，2 0 0 4 年开始试点运行，开始了我国电力 改革的第二步，从而将构筑国家、跨区域和省级三级电力市场。 同时，我国甫方互联电网的商业化运营也为我国电力市场的实施提供了宝贵 的经验：南方电力联营公司是中央和广东、广西、贵州、云南四省( 区) 联合办电， 由国家电力公司归口领导，进行独立核算、自负盈亏、自主经营的经济实体。公 司成立之初的首要任务就是根据广东、广西、贵州、云南四省( 区) 经济发展和能 源资源分布不平衡的状况，按照国家重点开发中西部地区的经济发展战略、能源 政策及区域协调发展的政策，联合开发我国西南地区丰富的电力资源；实现西电 东送、优化资源配置的目标，促进四省( 区) 优势互补及经济协调发展。 由于南方联营公司与4 省( 区) 电力公司之间没有其它网省局之间的上下级关 系，而只有利益关系，担当各省区之间的电力贸易任务，这就为电力市场的形成 提供了客观条件。几年来，随着运行经验的不断积累以及相关政策的不断完善， 一整套电网商业化运营机制已逐渐成熟，南方电网商业化运营的具体内容包括： 交易合同与交易计划的制订；采集与计量：交易结算等【3 】【4 】【7 】。 但是在电力工业快速发展，电力体制改革已经积累了许多宝贵经验的同时， 我们也要看到我国目前在发电侧引入竞争还有许多不利影响。例如：竞争性的发 电市场不利于水电、核电这类投资大、建设周期长、社会效益( 水电综合利用效 益与核电没有温室效应气体排放的效益) 大的电源建设与发展；不利于目前还不 具竞争力的可再生能源( 如风能、太阳能发电等) 的开发和利用；在一个装机容 量不足，电网结构薄弱的电网内实行发电竞价上网可能影响电网供电的安全性， 即供电可靠率和设备可用率可能下降。同时中国作为一个发展中国家，与发达国 家的电力改革背景和推动力有着很大区别：发达国家是在发电装机容量充足和过 剩，电网输送能力富裕和供电质量稳定和安全可靠性较高的条件进行的；其电力 体制改革是在已经实行了上百年的成熟的市场经济环境下进行的，市场经济的整 套法律、规则、制度和价格制定、市场监管体系都是现存和透明的；发达国家的 技术和资金积累都过剩，一些新的高效率的发电技术，主要是小型燃气发电技术 和中小型用户自建的热电联产技术已经成熟1 5 】。而我国面临的局面是在很长一段 时期里发电容量还不足，高压输电网脆弱，配电设备陈旧老化，配电网薄弱、线 损高，可靠性较低。所以改革初期的焦点是电力设施的扩建和更新，改革的首要 目标是吸引电力投资，建设充足的发电容量，扩建和升级基础设施，提高系统的 安全性和可靠性。而降低电价、提高效牢和为用户提供更多的选择则成为改革的 硕士学位论文 次要目标。所以我们要在电力商业化进程中，结合我国的实际情况，谨慎地探索 厂网分开和竞价上网的利弊，认真分析电力体制改革中可能出现的风险，稳步推 进改革进程【3 l 【4 】【7 l 。 发电、输电、配电、售电四个环节，输、配电具有物理网的特性，带有自然 垄断性，而发电和售电这两个环节是竞争的环节。回顾国外电力体制的改革，基 本上采取这样一个方式：把这四个产业链分开，在发、售电环节引入市场机制， 而在输配电环节实行有限范围的政府管制。从改革的结果看发售两个环节引入竞 争是缺一不可的，特别是在售电市场引入竞争，是电力行业竞争机制的形成中特 别重要的一环，才能使终端的用户真正能够获得改革带来的好处，达到电力体制 改革的最终目的。如果仅在发电侧引入竞争，就会形成一个单一买方和单一卖方 的市场结构，也就是说针对各个发电企业来讲，只有一个买家，就是电网公司； 对终端用户来讲，电网公司又是唯一的卖家。 1 3 选题的背景和主要内容 随着电力工业不断向前发展，电力市场化程度逐渐提高，电力工业改革作用 初见成效，但是由于电力改革是逐步进行的，由于各种因数的存在，导致了电力 工业改革的作用并没有完全发挥出来，在电力商业化运营中依然存在许多不合理， 运营不经济的现象，需要进一步探索新的电力商业化运营模式，提高电力运营安 全可靠性、经济性。 2 0 0 3 年国家电监会在下发的关于建立东北区域电力市场的意见中勾勒出 东北区域电力市场的远期目标：在售电端引入竞争机制，实现所有市场主体参与 的全面竞争，建立电力期货、期权等电力金融市场。这是对电力市场改革的有益 探索。电监会指出，东北区域电力市场作为电力改革的试点，其期货、期权市场 建设的成功与否将在很大程度上影响今后全国电力金融市场的建设进度。这是我 国推进区域电力市场的第一个指导性意见，意味着东北电力市场整合的开始，也 是我国未来竞争机制下电力体制市场化架构的初步构想。可以预见，随着电力市 场的成熟，运用电力期货、期权市场优化电力系统商业化运营已经是大势所趋l l 7 1 。 由于电力商业化运营的优化问题存在于系统规划和发展、稳定运行、电力生 产、交易、消费等全部环节，所以本文在研究我国电力系统商业化运营的基本情 况与现实条件的基础上，借鉴国外电力商业化运营的经验和教训基础上，提出了 引入期权等金融衍生工具作为辅助工具优化电力系统商业化运营的模型，用以提 高商业化运营的在资源配置、风险保障等多方面的综合效率。文中主要按照电力 系统的自然特性，从发电侧、输配电环节以及电力需求侧的管理中提出了各个环 节的优化模型，并总结为“发电权+ 输电权+ 用电权”的金融衍生工具交易优化模 电力系统商业化运营优化模式的分析与研究 型，从数学和经济学的角度给出了其数学模型以及经济性和风险分析，为采用优 化模型辅助优化电力系统商业化运营提供参考。文章具体研究主要由以下几个部 分组成。 ， 第一章：绪论，该部分简单介绍一下与本课题相关的问题来源，相关的背景 材料分析以及本文的主要工作。 第二章：金融衍生工具，主要对金融衍生工具基本概念和风险保障作用进行 了分析与说明，并对国内外电力市场应用金融衍生工具的经验和成果进行了总结。 第三章：发电权期权交易机制和数学模型，经济性、风险性分析，交易方式， 利益平衡计算等。 第四章：输电权期权交易机制和数学模型，经济性、风险性分析，交易方式， 利益平衡计算等。 第五章：用电权转让交易机制和数学模型，经济性、风险性分析，交易方式， 利益平衡计算等。 第六章：，针对湖南的电力特点，提出了其适合的电力商业化运营的优化模型。 硕士学位论文 第2 章金融衍生工具 2 1 金融衍生工具概述 金融衍生工具的产生是伴随着2 0 世纪7 0 年代开始的新一轮金融创新而兴起 和发展起来的。此后，各种金融衍生工具产品异军突起，供给技术不断刨新，金 融衍生产品市场由美洲、欧洲向亚太地区乃至全球不断拓展，对国际金融市场产 生了深刻的影响。通过金融衍生产品市场，可以将各种风险从正常的利润中分离 出来，并量化为具体的风险价格，使无限风险有限化。最常见、最基本的金融衍 生产品有远期合约、期货、期权等 1 4 1 。 2 1 1 远期合约 远期合约是远期交易的法律协议，交易双方在合约中规定在某一确定的时间 以约定的价格购买或出售一定数量的某种资产。该约定中的价格称为交割价格， 该确定时间称为交割日。远期合约是最简单的一种金融衍生产品，是一种场外交 易的产品( o v e rt h ec o u n t e r ) ，是一种应用比较广泛的交易方式。 远期合约中同意以约定的价格购买资产的一方称为多头，同意以同样价格出 售资产的一方称为空头。在合约到期时，双方必须进行交割，即空方付给多方和 约规定数量的资产，多方付给空方按约定交割价格计算出来的现金。当然，还有 其他的交割方式，如双方可就交割价格与到期时市场价格比较，进行净额交割。 2 1 2 期货合约 期货合约是一种标准化合约，交易双方分别向对方承诺在合约中规定的未来 某一确定的时间以约定的价格购买或出售一定数量的某种资产的协议。交易双方 在合约中规定在某一确定的时间以约定价格购买或出售一定数量的某种资产。期 货合约的交易在交易所内完成，期货交易所的组织结构、运作机制与股票交易所 类似。它与远期合约相比的特点，期货合约在交易所中交易，而且期货合约在交 割之前可以在交易所中自由交易。同时，交易所提供( 经济) 机制保证合约交易的 双方不会违约。 期货合约的说明： ( 1 ) 投资者购买或出售期货合约成为“开仓”，同远期合约一样，买方成为多头， 卖方称为空头。投资者想要结束其在期货市场中所开的仓位，可以有两种选择： 一是到期进行实际资产交割：二是在期货合约到期之前在市场上买卖与自己合约 电力系统商业化运营优化模式的分析与研究 品种相同数量但方向相反的期货，通过对冲交易( r e v e r s i n g t r a n s i t i o n ) 来结清其在 交易中的权利和义务。 ( 2 ) 期货头寸c 可以理解为交易者手中持有的交割b 期相同鲍期货的慈和。 ( 3 ) 期货的套期保值：由于期货价格的波动与现货价格的波动是不同的，所 以利用期货价格的波动所导致的受益，来补偿现货价格过高( 或者过低) 所带来豹 损失。这是期货合约最主要的金融功能之一。 2 1 1 3 期权合约 期权交易很早就出现了，是一种权利合约，给予其持有者在约定的时间内， 或在此时间之前的任何交易时亥4 ，按约定价格购买或出售一定数量的某神资产的 权利。这种资产称为基础资产，在期权合约中所规定的购买或出售基础资产的价 格称为期权的执行价格，期权的最后有效日期称为期权的到期日，期权的买卖双 方购买或出售期权合约的价格称为期权权利金。 每份期权合约都有买方和卖方，但是买卖双方的权利和义务并不相等。期权 的购买者在付给出售者一定数量的期权权利金，即以该价格买入期权以后，就获 得了买入或者卖出合约基础资产的权利，但是到期时购买者并没有必须履行该权 利的义务，如果市场变化向有利于购买者的方向发展，购买者可以放弃而不行使 该权利；对于期权的出售者来说，则只有义务而无自由选择的权利，这与远期合 约和期货台约中买卖双方到期都必须履约是完全不同的，期权合约中的买方有权 利而无义务，卖方则只有义务而无权利。 期权的基本类型：期权可以分为看涨期权和看跌期权。前者又称为买入期权， 其持有者享有以履行价购买某种资产的权利。后者又称为卖出期权，其持有者享 有以履行价出售某种资产的权利。如期权合约中规定其持有者只能在到