（电力系统及其自动化专业论文）水电参与电力市场的风险及其应对措施的研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h em o d eo fp o w e rg e n e r a t i o n ，t r a d ea n dc o n s u m p t i o nh a sc h a n g e dr a d i c a l l y a l o n gw i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no fs e p a r a t i n gp o w e rp l a n t sf r o mp o w e rn e t w o r k sa n d g e n e r a t i o nb i d d i n gi ne l e c t r i cp o w e rm a r k e t i nt h ee l e c t r i c i t ym a r k e t , t h ev a r i a b i l i t y o fe l e c t r i c i t yp r i c em a k e se v e r ym a r k e tp a r t i c i p a n t sf a c eg r e a tr i s ko fi n t e r e s tl o s s e s p e c i a l l yh y d r a u l i cp o w e rp l a n t , w h i c hi m p a c t sb ym a n yu n c e r t a i n t i e s f a c e sm o r e r i s kt h a nt h e r m a lp o w e rp l a n t s oi ti si m p o r t a n tf o rh y d r a u l i cp o w e rp l a n tt ok n o w t h ec h a n g e so fi n t e r e s tu n d e rp o s s i b l er i s k sa n dt a k ep r e v e n t i v em e a s u r e si no r d e rt o a v o i de c o n o m i cl o s s e s i nt h i sp a p e r , t h eh y d r a u l i ce l e c t r i c i t yp a r t i c i p a t e de l e c t r i c i t ym a r k e ti st h e r e s e a r c ho b j e c t w ea n a l y z e dt h em a r k e tr i s kb a s e do nt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e n h y d r a u l i ce l e c t r i c i t ya n dt h e r m a lp o w e r , w h i c hi n c l u d e se l e c t r i c i t yp r i c er i s k ，p r i c e b i d d i n gr i s k , e n e r g y - u n c e r t a i n t yr i s k , a n dm a r k e tp o w e rr i s ka n d5 0o n w eb r o u g h t f o r t hd i f f e r e n tm e t h o d so fr i s kd i v e r s i f i c a t i o na n dr i s ka v e r s i o nw h i c hf o c u s e do n e l e c t r i c i t yp r i c er i s k , p r i c eb i d d i n gr i s k , e n e r g y - u n c e r t a i n t yr i s k f i r s t ，w h e nd e a l i n g w i t he l e c t r i c i t yp r i c er i s k ，w ea n a l y z e dt h el i m i t a t i o n so fe x i s t i n gt r a n s a c t i o n a lm o d e l o fe l e c t r i c i t ym a r k e t , s e tu pn e wt r a n s a c t i o n a lm o d e lb a s e do no p t i o n t h r o u g h m a k i n gb i l a t e r a lc o n t r a c ta n dt w oe l e c t r i c i t yo p t i o n s 、i t ht h ed i s p a t c h i n gc e n t r ea s t h eb r o k e rt oc o m b i n et h eh y d r a u l i cp o w e rp l a n ta n dt h e r m a lp o w e rp l a n tt o g e t h e rt o s h a r ee l e c t r i c i t yp r i c er i s k , t h ec o o p e r a t i o no ft h et h r e es i d e sw i l le f f i c i e n t l ya v o i d e l e c t r i c i t yp r i c er i s k ；s e c o n d ，w h e nd e a l i n gw i t he n e r g y - u n c e r t a i n t yr i s k ，i n s u r a n c e m e c h a n i s mw a su s e da n dw ei n t r o d u c e da ni n d e p e n d e n ti n s u r a n c ec a t e g o r yc a l l e d e l e c t r i cq u a n t i t yi n s u r a n c e t h r o u g hd r a f t i n gp r o p e ri n s u r a n c ep r e m i u m , w i t ha c o n c r e t ee x a m p l e ，i tc a r l b ep r o v e dt h a tt h eh y d r a u l i cp o w e rp l a n tc o u l dr e d u c e e n e r g y u n c e r t a i n t yr i s kb yb u y i n gt h i si n s u r a n c e ，w h i c he a r la l s ok e e pg u a r a n t e e d m i n i m u mi n c o m eo fh y d r a u l i cp o w e rp l a n t ；t h i r a , w h e nd e a l i n gw i t hp r i c eb i d d i n g r i s k , t h r o u g ha n a l y z i n gd i f f e r e n tf u n c t i o n a lh y d r a u l i cp o w e rp l a n t ，w ef o u n dt h a t c o n t r a c tf o rd i f f e r e n c es h o u l db eu s e di nt h eb e g i n n i n go fh y d r a u l i cp o w e rp l a n t p a r t i c i p a t i n gt h ee l e c t r i c i t ym a r k e t i no r d e rt op r o v et h e r i s k - a v e r s ea b i l i t yo f i i i a b s t r a c t c o n t r a c tf o rd i f f e r e n c e ，v a r , u s e dt om e a s u r i n gr j s l ( ，w a su s e dt o 溉c a s tt h es h o r t t i m ef i n a n c i a lr i s ka s s e s s m e n to fh y d r a u l i cp o w e rp l a n t ，i n c o m e sw i t hc o n t r a c tf o r d i f f e r e n c ea n dw i t h o u tc o n t r a c tf o rd i f f e r e n c e t h e s ee x a m p l e ss h o w st h a tc o n t r a c tf o r d i f f e r e n c ec a nw e l tr e d u c et h ef i n 丑n c i a tr i s kb r o u g h tb yp r i c ef l u c t u a t i o n , w h i c h p o i n t st op r i c eb i d d i n gr i s kb e t w e e nh y d r a u l i cp o w e rp l a n ta n dt h e r m a lp o w e rp l a n t i nt h el a s tp a r to ft h i sp a p e r , w ed i s c u s ss o m ep r o b l e m so fq i n g h a ie l e c t r i cs y s t e m w h e r eh y d r a u l i cp o w e rp l a n ta c c o u n t e df o r8 0 ，a n dw ea l s oa n a l y z e do t h e rr i s k s w h i c hh y d r a u l i cp o w e rp l a n tp a r t i c i p a t e de l e c t r i c i t ym a r k e tw i l lf a c e k e y w o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ；h y d r a u l i ce l e c t r i c i t yr i s k ；i n s u r a n c e ；e l e c t r i c i t yo p t i o n ； c o n t r a c tf o rd i f f e r e n c e 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌大堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：套娴签字日期：胪7 年2 月易日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌太堂可以将学位论文的全 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、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：套蜩 签字日期：年i 上月男日 导师签名：乙1 签字日期：如年f 2 月2 ；日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 电力市场的发展 1 1 1 国外电力改革的现行情况 长期以来，电力工业基本上都采取发电、输电、配电、售电一体化的组织 结构进行垄断经营，这种垄断经营在资金调度、统一规划建设方面的优势有力 地促进了电力行业的发展。但随着社会经济的发展和技术水平的提高，出现了 许多严重制约电力产业发展的问题，例如：企业缺乏活力，经济效率不高；服 务质量低；电力建设资金缺乏等问题。形成这些问题的原因是多方面的，但最 主要的原因在于电力行业的垄断结构。因此自2 0 世纪8 0 年代后期开始，以英 国为首的主要发达国家和一些发展中国家不同程度地着手进行电力体制改革， 以期达到打破垄断，引入竞争和提高经济效益的目标，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【l 】。除 美国佛罗里达电力联合集团属于区域性的电力交易以外，其他几个国家的电力 企业均是明确划分出发电、输电、和供电三个环节，并形成相应的发电市场、 输电市场和供电市场，鼓励发电市场及供电市场开展竞争，促进电力工业的发 展。电网公司是电力市场交易的中心，受市场监督机构的约束。 在电力市场改革过程中，各国根据本国的国情和市场竞争的需要采用了不 同的模式【2 l ，主要有以下四种：垂直垄断模式，发电、输电、配电、售电垂直 一体化。发电市场竞争模式，仅开放发电市场，由单一买方向多家发电企业 买电，但地区内输电与配电仍然垄断。批发市场竞争模式，在开放发电领域 的同时，允许配电公司选择供电伙伴，但地区内配售电网络依然垄断。零售 模式，在批发市场竞争的基础上，进一步允许电力用户自由选择供电商，输电 和配电线路开放，配电业务与零售业务分离，零售业务是竞争性的。 综观各国的电力市场改革，不少国家获得了一定的成功。其主要表现为【3 1 ： ( 1 ) 电力价格降低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 ，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。 ( 2 ) 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 第1 章引言 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。 ( 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 府能够减少对电力产业的直接投入；另一方面使政府取消对特殊产业的电价补 贴成为可能。 当然，由于各国的电力市场化改革时间比较短，没有通用的，成功模式可 以借鉴，都是在摸索中前进，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 月起在相当长的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1 4 1 。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，在英国实施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，英国在2 0 0 1 年宣布实行以期货交易为主的新市场交易方案。可见，各国的电力市场化改革 并不是一帆风顺的，但可以肯定的是改革己在不同程度上改善了这些国家电力 行业的发展建设，电力市场化将成为全球电力行业的发展趋势。 1 1 2 国内电力改革的发展进程 早在2 0 世纪8 0 年代，我国一些网、省电力局开始对统一核算成本进行改 革，对其下属的发电厂和供电局实行内部承包，一些省电力局在承包中将对发 电量的考核变为峰谷考核，有的电力局还采取了以峰谷电价来考核发电厂和供 电局的方式，这就形成了模拟电力市场的雏形。 1 9 9 7 年1 1 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、 建立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 供电后按内部电价结算，以内部利润的高低来评价发、供电企业的业绩。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 2 第1 章引言 电，增收部分费用之后，以统一的价格向供电企业售电。 从1 9 9 8 年开始，我国确定在电力工业实行“厂网分开，竟价上网”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。 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。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【5 1 。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，大力 开发水电等可再生能源项目，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、提高效率和为用户提供更多的选择则 成为改革的次要目标。所以我们要在电力市场化进程中，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不同电力市 场环境下可能出现的风险是很有现实意义的。 3 第1 章引言 1 2 国内外电力市场风险研究现状及分析 在电力工业的市场化改革中，由于竞争机制的引入，电力工业体系正在发 生重大的变化。与此同时，各方参与者也积极地创造条件，以适应新的形势。 然而，正是由于竞争的出现，市场化的电力系统中充满了不确定因素 6 1 。不确定 性必将导致风险。风险的存在即意味着损失【刀口因此，在电力工业市场化的同时， 也必须关注系统中的风险因素，并加以识别，从而防范风险，减小损失。目前， 国内外很多专家都从不同方面对电力市场化中可能出现的风险进行了一定的研 究，主要集中在市场模式、系统稳定、系统规划、价格变化、交易风险、投资 风险、整合风险、辅助服务风险等方面。 各种风险管理的分析方法综合考虑了事件发生的概率及其经济后果，在多 个领域已得到广泛的应用，国内不少专家将风险管理引入电力系统和电力市场 为风险的分析和识别奠定了基础。文献【8 】认为电力市场中的金融风险主要源于 电力市场中的电价波动，所以采用金融市场中的v a r ( 风险价值) 方法分析电价 波动，从而实现电力市场金融风险的分析计算。文献( 9 】讨论了电力市场中风险 管理的分类、程序及意义，给出了相应的风险管理方法。文献【1 0 】对电力市场的 风险因素进行了分析，并按照不同的划分标准进行分类，从而通过认知风险和 分析风险对风险进行识别。文献 1 1 】针对现有电力市场中各种交易途径及相应的 风险，提出了一个用于发电公司电力交易的分层的风险管理框架。该框架包括 目标及条件确认、风险控制和风险评估。通过该框架的建立，实现风险管理的 目的利润最大化和风险最小化。 电力市场化的很多不确定因素使电力系统的稳定运行及各方参与者承受着 更大的风险，文献【1 2 】通过研究我国目前电力改革中遇到的问题和综合国际上的 解决方法后，提出了整合风险分析的预调度模块来保证电力市场环境下电网安 全性和经济性之间的和谐调控。文献【1 3 】指出只有基于风险的分析方法才能满足 经济性的要求，提出了基于风险的电力市场稳定量化分析来实现稳定性和经济 性的优化均衡。文献 1 4 1 以火电厂为研究对象，针对电厂在电力销售过程中面临 的风险展开研究，进行分析并提出规避方法：最后，提出通过控制价格波动率 来规避风险的方法，同时针对新出现的电厂直供大用户所面临的风险也进行了 研究，提出通过优化购电量来防范预测误差造成的利益损失风险。文献【1 5 】通过 对电力工程项目融资可能面临的风险，如信用风险、完工风险、市场风险、管 理风险等进行了阐述，并提出了相应的风险识别和规避措施。文献 1 6 1 提出可以 4 第1 章引言 通过制度创新让市场成员能更好地管理风险，从而提高电力市场的经济效益。 而且对于无法克服的风险，需要在市场成员间进行合理分配即通过引入专门市 场、建立监管机制与提供保险服务等办法进行风险安排。 在电力市场中，电价的易变性使市场的参与者面临巨大的利益损失风险， 价格波动是电力市场中研究最广泛的风险。文献【1 7 】对我国当前电力市场化中可 能出现的一些风险进行了分析，包括市场力风险、缺电风险、电价风险、信息 风险、系统风险等方面。文献【1 8 】结合我国当前电力市场化改革的实际情况，提 出了一种基于远期合约的“电力远期期权合约模型”，经过分析，该模型可以提高 对交易的可控性，而且能很好的分散电力市场中由于电价、负荷等众多不确定 因素所产生的电价风险。文献 1 9 1 对竞争市场中电价风险的成因进行了分析，给 出了电价关于电力供应量和电力需求量的敏感系数的定义，并举例说明了它们 在电价估测中的应用。 在分析电力市场的风险问题时，许多金融手段也被广泛应用其中，例如远 期合约、期货合约、资产组合等，这些金融衍生物在规避、减少和转移现货交 易的高风险性和电价可能出现强烈的跳跃和尖峰上有明显的作用。文献 2 0 1 针对 期货市场在电力市场发展中的功能和地位，通过分析电力工业的经济特性和期 货市场的运行机制，对在现行电力和金融管理体制下的电力期货所存在的风险 进行了分析，提出了以建立区域电力市场、提高竞争水平、完善现货市场体系、 建立有效的监管手段为基础的风险管理机制。文献 2 1 1 针对电力市场不同阶段的 特点，基于期货和远期合约的基本原理，建立了不同的风险规避模型，并分析 了其在电力交易中的功能。文献 2 2 2 4 综述了多种电力期权交易模型的研究， 指出了电力期权交易具有良好的灵活性和多样性，不但能使参与者回避不利情 况下的利益损失风险，而且可以保留在有利情况下的获利机会，并得出电力期 权作为电力现货交易与电力期货交易的补充与价格缓冲，引入电力市场进行交 易具有重要意义的结论。文献【2 5 】用风险效用取代购电费用最小作为区域阻塞管 理的目标函数，提出了基于风险的区域阻塞管理算法。电力市场阻塞管理与风 险评估相结合符合市场化运营规律，有利于协调安全性与经济性的矛盾。文献 2 6 1 针对传统发电规划方法难以处理对决策有灵活性要求的问题，文中提出将发电 投资项目的灵活性表示为一种有价值的实物期权，运用b l a c k s c h o o l s ( b s ) 期 权定价模型对发电项目的延迟投资决策进行估价。文献 2 7 】引入了一种用于不确 定环境下金融资产投资管理的实物期权思想，在电量价格、备用价格和燃料价 5 第1 章引言 格等市场运行条件不确定的情况下建立了考虑旋转备用的发电商运行资产价值 的实物期权模型。 保险和基金是交易市场中实现风险转移的有效手段。文献【2 8 】从公共物品理 论出发，针对发电商收入损失风险的特点，采用收入保险的方式规避风险。并 用实例论证了发电企业购买收入保险降低经营风险的可实现性和良好前景。文 献【2 9 】引入实物期权思想，建立简单的考虑合同电量的实物期权模型。为了使发 电商避免由于燃料价格上涨、燃料供应和电价波动等不确定性因素所带来的利 润损失风险，借鉴财产保险中的利润损失保险，引入适合电力企业的利润损失 保险。文献 3 0 1 采用基本电价叠加电能质量保险费的价格形成机制，提出一种基 于质量保险的多质量等级电能定价方法。引入了最高不合格率和最高违约次数 两个重要的概念对基本电能进行约束，规定供电方必须对所有违反用电合同的 电能进行赔偿，赔偿单价与保险单价成正比，保险单价由电力用户自由选取。 文献 3 1 】认为由于开放发电市场、冻结零售市场使得正常的价格传导机制无法建 立，从而可能导致电价体系相互脱节甚至崩溃，为了避免这种风险，提出了电 价风险基金的基本思想，并建立了其运作的数学模型。 1 3 论文主要做的工作 本文从水电开发的角度出发，依照水电开发的特点、电力市场发育程度， 分析了水电参与电力市场所面临的风险，并对影响较大的电价风险、竞价风险 和来水不确定性风险提出了合理的规避方法，并用实例说明所提出的风险规避 方法是切实可行的，为水电进入市场竞争做好充分的准备。具体研究内容如下： ( 1 ) 水电参与电力市场的风险分析 分析了水电参与电力市场后面对的主要风险，包括电价风险、竞价风险、 来水不确定性风险、市场力风险、系统风险等。其中重点分析了由于水电自身 运行的特点而引起的电价风险、上网竟价风险和来水不确定性风险。 ( 2 ) 基于期权的新型电力交易模式分散电价风险 作为独立的市场主体，水电厂需要自己承担电价风险，而目前发电企业还 没有比较系统的风险规避机制。为此制定了一种基于期权的新型电力交易模式， 通过一个电力双边合同和两个电力期权加上调度中心的撮合交易，将水电厂、 火电厂及电力公司结为风险同盟，共同分担了现货市场的电价波动，三方的合 6 第1 章引言 作有效规避了水电厂参与市场带来的电价风险。 ( 3 ) 水电厂来水不确定性风险的规避 水电厂参与电力市场竞争，来水不确定性是对其影响较大的风险，而保险 机制的引入是水电厂规避市场风险、减少经济损失的最好途径之一。所以针对 水电厂的来水不确定性风险，提出了适合水电厂的电量损失保险，承保的是投 保水电厂的发电量由于受到自然影响造成企业生产停顿或营业中断而引起的间 接的经济损失。此险种既不会考虑发电商的成本，又不受电力市场电价的影响， 具有更适合水电厂的优点。 ( 4 ) 水电参与电力市场的竞价风险的规避 不同类型的水电站在参与市场竞争时需要充分考虑各自的特点，参与的竞 价类型以及参与竟价的方式应该区别对待。对于在水电参与电力市场的起步阶 段，本文建议采用差价合约的竞价模式，为了验证差价合约规避风险的能力， 本文以浙江电力市场为例，利用v a r 的历史模拟法对电力市场中引入差价合约 交易前后的金融风险情况进行了实证分析。通过实例验证了差价合约可以很好 地减少由于电价波动所带来的金融风险，即规避了水火电同台竞争时的竞价风 险。 ( 5 ) 青海省电力行业现状及风险分析 论述分析了青海省的河流水文情况、一部制上网电价制度和供需不平衡等 问题可能引发的水情预测风险、上网电价制度风险和运营风险问题。 7 第2 章水电参与电力市场的风险分析 第2 章水电参与电力市场的风险分析 2 1 水电参与电力市场面临的新问题 2 1 1 水电的特点 水电与火电相比，具有不同的特点： ( 1 ) 水电的发电量是受限的，而火电可按照其额定的容量发电i ( 2 ) 水电的成本主要为固定成本，变动成本所占比例较小，而火电成本中 固定成本与变动成本的比重相当； ( 3 ) 水电的可用水量一定，其发电出力的大小与水库的储库流量及水头( 水 头等于上游水位与下游水位之差) 有关； ( 4 ) 水电启停机速度快、快跟踪负荷能力强：水电机组启停方便、启停费 用可以忽略；水电机组有良好的调节性能，可调节容量范围大，升降处理速度 快，能有效地跟踪负荷的变化，因此，水电参与电网辅助服务市场的优势大： ( 5 ) 水电发电量、发电出力受限，受水库库容和来水情况的影响； ( 6 ) 水电发电能力受天气因素影响大，存在一定的发电量不稳定风险( 特 别对调节能力较低的径流式电站，受气候影响大，存在很大的发电量不稳定风 险) ，亦即：很难准确预测中长期的发电能力，在确定中长期发电量时，要考虑 预报水电厂来水的风险； ( 7 ) 水电存在社会效益与经济效益冲突风险，对具有“防洪、航运、灌溉、 发电”等功能的水电站，前三个都是社会职能，不产生直接经济效益，而如果发 电是唯一经济来源，两者发生冲突，将对发电效益产生一定的影响。 2 1 2 电力市场对水电厂的影响 在发电侧电力市场环境下，发电企业通过申报电能量电价曲线参与市场竞 争。由于实行了“厂网分开、竞价上网”，水电厂面临的环境发生了以下变化【3 2 】； ( 1 ) 水电厂生产目标发生了改变。由原来的追求发电量最大转变为追求收 益最大化，在关心发电量的同时还需要关心电价。 ( 2 ) 水电厂的运行由原来的以计划为中心转变为以市场为中心。在建立市 场化交易体系后，电能、容量、辅助服务等都成为商品，打破了传统的计划运 8 第2 章水电参与电力市场的风险分析 行模式，市场交易结果决定电力系统的运行状态，市场交易计划决定调度计划， 市场价格决定电厂的结算价格，电厂能通过报价主动参与市场交易，并影响市 场价格。 ( 3 ) 运行环境发生变化，一切与生产相关的工作都能够用市场交易收益来 衡量。例如机组升、降出力速率高，市场收入多；机组安装自动发电控制 ( a u t o m a t i cg e n e r a t ec o n t r o l ，简称a g c ) 设备，可以获得a g c 辅助服务收入； 机组减少检修时间，发电时间增加，增加电能销售收入；机组可靠性提高，减 少临时检修，减少违约赔偿；电厂员工能够明确了解提高生产效率、减少事故 的价值。 ( 4 ) 水电厂获取效益的关键是控制生产成本、提高效率。只有降低成本， 才能在市场中获得价格优势，进而获得发电量优势，最终取得最大收益。 ( 5 ) 由于水电厂电能的最终交易需要电网公司提供输电服务，所以输电服 务的公平性影响电力市场交易结果。电厂分摊的网络费用差异影响其市场竞争 力，因此强化了输电服务的重要性。 ( 6 ) 水电厂地理位置的差异影响输电价格，进而影响电力市场交易结果。 所以，电厂的规划和选址直接影响电厂的最终收入。 2 1 3 水电参与电力市场面临的新问题 ( 1 ) 如何使上网电价机制更符合水电特性的问题。 由于水火电成本构成差异以及水电地域分布等因素，某些区域电网中水电 的平均上网电价只有火电的5 0 左右。如果水电与火电采取统一标准在同一个 平台排序竞价，在充分竞争( 供大于求) 的市场环境下，水电较火电有更强的竞争 力，水火电的上网电价将趋近于两者的平均价格，整体电价水平将下降；但在 目前缺电( 供不应求) 和未来一定时期内电力供需基本平衡的情况下，必然会导致 水电的上网电价上涨到与火电相当的水平，最终引起销售电价的整体上涨，从 而影响区域经济的协调发展。 在市场起步阶段，为了防止市场化改革对当前水火电利益格局产生较大调 整( 水电牟取暴利) ，规避电价大幅上涨风险，确保电价水平的基本稳定和平稳过 渡，设计水火电竞争模式及相应的市场竞争电价形成机制时，要重点考虑水电 的技术经济特性。首先水电前期建设的一次性投入大，后期发电的变动成本较 小，如果水火电统一标准竞价，可能对水、火电利益格局产生较大调整。因此， 9 第2 章水电参与电力市场的风险分析 市场初期要尽量避免利益上大的变化。其次火电的调节性能优于水电，水电由 于区域水资源的来水情况、库容情况和季节时令的差异，其调节性能也大相径 庭，参与市场竞争的方式也应各取所长。方案的拟定应根据水电、火电调节性 能的特点，开发出多种市场交易品种，使不同电力资源优势充分发挥。 ( 2 ) 如何解决成本差异，使新、老电厂在公平的基础上进行竞价的问题。 单独对于水电而言，由于水电厂建设时间、资源开发条件等各方面的差异， 水电个体之间投资差别也很大，这必然引起国家核定上网电价时个体差别也较 大。老水电厂由于没有还贷任务等原因，其上网电价较低，在市场中处于绝对 优势；而新建水电厂由于还贷期短、税赋较重等原因，其上网电价居高不下， 一些新建水电厂的上网电价甚至比火电厂还高，根本无法与老水电厂竞争，在 市场中根本不具备任何竞争力。如降价参与竞争，就无法完成还贷任务；如不 降价，面对无情的市场只能被逐渐淘汰，新建水电厂处于两难的窘境。因此， 单独对于水电而言，在目前的价格状况和形成机制下，可以采取类似解决水火 电差异的思路解决这个问题。 不管是在水火电之间还是新老水电之问的解决方案，其实都是人为设置价 格修正系数，降低了优势市场主体水电( 水火电比较) 和老水电厂( 新老水电比较) 的市场竞争力，避免了对当前利益分配格局产生较大调整。当然，从长远讲， 随着我国电力体制改革的逐步深入和电价改革的逐步到位，应逐步缩小甚至取 消价格修正系数，最终过渡到“同网同质同价”的公平竞争平台。 ( 3 ) 如何协调综合利用职能和市场机制问题 水电站按综合利用情况可分为单一发电水电站、以发电为主兼顾综合利用 功能的水电站( 某些综合利用功能具有时间区间性，如防洪：有些具有连续性， 如航运对下泄流量的约束) 、以综合利用为主兼顾发电的水电站。大部分水库不 仅具有发电功能，还兼有防洪、供水、航运、养殖等任务，在综合利用的过程 中，它们可能会与发电产生矛盾。例如在汛期，对防洪而言，希望洪峰后仍然 启用泄洪设施放水，以使库水位尽快消落到汛限水位；而发电部门却希望充分 利用这部分水量，使其变为发电效益。在非汛期，据下游航运的要求，水库任 何时间应以不小于某一流量放水，且尽量均匀放水；而对水电站来说，只希望 各时段以竞价上网的出力发电放水，这样，就会出现在出力为0 的时段( 或竞价 上网不成功时1 不放水，而在出力较大的时段放水较多，使得放水过程很不均匀。 为充分利用水资源和满足水库综合利用的要求，国家有关部门给予水电上 1 0 第2 章水电参与电力市场的风险分析 网一些特殊的政策，如制定特殊电量计划以及公平、合理的电价政策和补偿政 策。例如，在汛期来水量较大时，水电站发电能力大于竞价上网电量，为协调 充分利用水资源与公平竞价原则的矛盾，制定特殊的发电计划和补偿政策，调 度员可据此实时安排水电站并网发电，在竞价上网电量以外，把多发的电量以 合理的、较低的价格上网。在结算中，可把这部分效益与那些竞价成功但由此 而停发的电厂按合理的比例共享。在非汛期，为解决航运、下游供水等综合利 用要求的最小流量问题与竞价上网中有些时段发电引用流量过小( 竞价不成功 时，流量甚至为o ) 的矛盾，制定一些特殊的电价政策和补偿政策，在竞价上网 电量以外，对那些不满足综合利用要求的最小流量的时段，额外分配一定的负 荷。这部分电量的上网价格，应综合考虑用水各方的情况，由国家有关部门核 准后确定。 2 2 水电参与电力市场的风险分类 水电参与竞争时，虽然从表而上看，水电在成本、价格上更有优势( 水电 上网电价整体较火电偏低) ，但由于水电来水不确定性高，受自然条件的影响较 大，因此很大概率上会受到“超发”和“欠发”的双重限制( 超发电量低价纳入电网， 欠发电量高价购买补偿电网) ，水电在市场竞争中承担的风险要远远高于火电。 基于水电的特殊性，水电在参与电力市场时可能面临以下风险。 2 2 1 电价风险 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 大的电源建设与发展，也不利于可再生能源( 如风能、太阳能) 的开发和利用。 而电价作为电力市场的支点，是电力工业市场化改革的核心。电价强烈的波动 性正是其区别于其它市场价格波动的最主要特点，它使市场的参与者面临着巨 大的金融风险。特别是在发电侧单边开放的电力市场运营中，电价强烈的波动 和尖峰特性将使作为水电厂等发电公司面临巨大的电价风险，如果不能有效的 加以防范和规避，将会带来灾难性的后果。 由于电能不同于一般商品，不能大规模的有效存储，供需之间必须时刻保 持平衡，因此电价波动呈现出类似于负荷变化的随机性；由于电力的需求价格 弹性几乎为零，需求侧缺乏有效的价格传导机制，使得电价波动表现出强烈的 跳跃和尖峰特性；同时，其他与供求相关的风险因素( 如网络制约、市场力作 第2 章水电参与电力市场的风险分析 用) 也会使电价发生更加复杂的变化。2 0 0 1 年加州电力市场的失败是一个很好 的例子，它直接导致了当地两家最大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 ) 负债累累，入不敷出，出现高达1 3 0 亿美元的巨额 损失，濒临破产边裂3 3 ，3 4 1 。图2 1 是美国加州2 0 0 1 年9 月下旬的电价波动图。 ： 毒 o 鑫 誓 l t 0 o j 丸l i k缸l l 1 y m 肌几 俐醐擗删哥蚪 _ - - _ - - l e e ：- l * qm m 口w 时闭( 2 0 0 1 年9 月2 1 日一2 0 0 1 年9 胃3 0 b ) 图2 - 1 加州电力市场2 0 0 1 年9 月下旬电价波动图 电价的高度波动性使得电力市场参与者面临着巨大的利益损失风险1 3 5 1 。发 电企业如果得不到足够而且稳定的投资回报率，将会严重打击国内外投资者的 积极性，从而导致电源建设不足，容易引发严重的电力市场金融风险。 2 2 2 竞价风险 电力市场化改革就是在电力系统中引入市场机制，通过价格、供求、竞争 的优胜劣汰来实现资源的优化配置，从而带动社会的可持续发展。对于有水电 参与的电力市场，由于水电要和火电同时参与市场竞价上网，会使电价发生更 加复杂的变化。 由于水、火电成本构成差异以及水电地域分布等因素，某些区域电网中水 电的平均上网电价只有火电的5 0 左右。如果水电与火电采取统一标准在同一 个平台排序竞价，在充分竞争( 供大于求) 的市场环境下，水电较火电有更强 的竞争力，水、火电的上网电价将趋近于两者的平均价格，整体电价水平将下 降；但在目前缺电( 供不应求) 和未来一定时期内电力供需基本平衡的情况下， 必然会导致水电的上网电价上涨到与火电相当的水平，最终引起销售电价的整 体上涨，从而影响区域经济的协调发展。另外，对于水电而言，由于水电厂建 设时间、资源开发条件等各方而的差异，水电个体之间投资差别也很大，这必 然引起国家核定上网电价时个体差别也较大。老水电厂由于没有还贷任务等原 1 2 第2 章水电参与电力市场的风险分析 因，其上网电价较低，在市场中处于绝对优势；而新建水电厂由于还贷期短、 税赋较重等原因，其上网电价居高不下，些新建水电厂的上网电价甚至比火 电厂还高，根本无法与老水电厂竞争，在市场中根本不具备任何竞争力。如降 价参与竞争，就无法完成还贷任务；如不降价，而对无情的市场只能被逐渐淘 汰，新建水电厂处于两难的窘境。 我国目前正逐步实行竟价上网的电价政策，该政策一旦执行，在进入市场 时，就可根据当时的电价情况和对将来电价的预测来考虑电站上网后的电价风 险问题。在上网竞价过程中，电力供求关系必须时刻保持平衡，而负荷需求的 波动性却很大。由于缺乏科学合理的价格传导机制和电价机制使需求侧对价格 弹性反映不敏感。而实行竞价上网后，发电公司的利润空间被压缩，由于电厂 的沉淀成本巨大，不确定因素很多，国内民营投资者和国外投资者将会感到较 大的投资风险。如果出现电力供应不足，则市场实时电价肯定上涨。尽管电力 是垄断市场，但毕竟是市场，决定价格和服务的关键因素是供求关系。而作为 电力生产企业的电站。生产的电能是需要通过电网销售的，销售电价不仅受终 端用户电能需求量的影响，还要受电网运营商的控制。为此，尽管有售电协议， 售电价格还是有风险的，尤其是在经济欠发达地区。 2 2 3 来水不确定性风险 水电站的来水具有很大的随机性，即具有很大的不确定性，其中，年间主 要表现为丰水年和枯水年；年内主要表现为丰水期和枯水期，且同一时期内各 时段的河流径流量呈随机性变化。该情况所导致的出力受其影响较大的水电站 在履行发电任务时可能存在风险。如果在丰水期，水电同处于大发、满发阶段， 由于我国水电调节性较差，因此相互之间难以配合运行，相互竞争势必会产生 大量弃水，这不能体现充分利用水电资源、尽量不弃水或少弃水的原则。如梯 级水电站参与市场竞价，由于同一流域( 河流) 的梯级水电站之间存在着紧密 的水利联系，若上游水电站竞价成功，而下游水电站竞价失败，可能会导致下 游水电站开闸弃水；而如果下游水电站竞价成功而上游水电站竞价失败，可能 会导致下游水电站无水可发电。而如果在枯水期，如果河流来水量不足，可能 造成电站长期处于低水压下工作或年利用小时很低，从而造成发电量少，风险 是很大的。即使水电厂竞价成功，也有可能由于水电厂来水不足导致水电厂违 约，产生更大的风险。 1 3 第2 章水电参与电力市场的风险分析 水电企业的开发和运营模式的改进