（电力系统及其自动化专业论文）电力市场定价方式及发电商投标对策的研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to f e l e c t r i c i t ym a r k e t s ，e s t a b l i s h i n gar e a s o n a b l ep n 。c i n g s y s t e mb e c o m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n tt ok e e pm a r k e t sw e l lr u n n i n g e s p e c i a l l y a f t e rt h ef a i l i n go fc a l i f o r n i ae l e c t r i c i t ym a r k e t ，t h eu n i f o r mm a r k e tc l e a r i n gp r i c i n g s y s t e m i sd o u b t e d f i r s t ，t h eb a c k g r o u n do fr e s t r u c t u r i n go ft h ep o w e ri n d u s t r ya n dt h ec u r r e n t d e v e l o p m e n t so fe l e c t r i c i t ym a r k e t si nm a n yc o u n t r i e sa r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r a n dt h ef u n d a m e n t a lc o n c e p t sa n dt h e o r i e so fe c o n o m i c s ，t h es t r a t e g i e so f b i d d i n g a n ds e v e r a lp r i c i n gs y s t e m sa r ed e s c r i b e d t h e nt h ed i f f e r e n c eo fg e n e r a t o rb e n e f i t ，p a y m e n to fp xa n d p r i e eo fm a r g i n a l g e n e r a t o ru n d e rt w op r i c i n gs y s t e m si e i nc a l i f o r n i aa n di ne n g l a n da r ea n a l y z e d b ym a t h e m a t i cr e a s o n i n ga n dd o i n gq u a n t i t yo fe x p e r i m e n t s a n ds o m ei m p o r t a n t a n dv a l u a b l ec o n c l u s i o n sa r eg o tb a s e d o nc o m p u t e rs i m u l a t i o nr e s u l t s a t1 a s tt h e p a p e rd i s c u s s e st h ed e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g ys u p p o r ts y s t e mo f e l e c t r i c i t ym a r k e t k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t p r i c i n gb i d d i n gs t r a t e g ym a r k e tc l e a r i n gp r i c e t e c h n o l o g ys u p p o r ts y s t e m 塑堡奎兰堡圭兰簦丝l 一 第一章导言 1 1 电力市场发展的简要背景 电力工业实施改革( 即解除管制引入竞争，实现商业化运营) 已经成为 全球发展趋势“i 。 电力行业在世界各国都是传统的垄断性行业，垄断式的经营管理有其自身 的些特点： 1 、政府为发电、输电和配电等基础设施建设提供资金，并拥有输电网和配 电嘲的所有权和使用权。 2 、电力供应是一项公共事业，电力公司必须满足其所在地区所有用户的用 电需求，而不能只向那些能从中获利的用户提供电能。 3 、政府对电力公司制定的价格进行控制和监管，并通过控制电价来保证电 力公司获得公平合理的利润。 4 、电力工业的垄断能够取得经济上的规模效益，有利于社会效益最大化， 政府的宏观调控，利于电力工业长期安全，平稳的发展。 随着全球经济的迅速增长，电力工业面临着前所未有的挑战，电力工业高 度垄断经济的负面影响逐步体现出来，如：对新建电厂和输电网和配电网等基 础设施的巨大投资为政府带来巨大的经济负担，电费居高不下。服务质量不 好等问题，严重阻碍了电力工业的进一步发展。为增加电力工业的活力，提高 效益、降低电价，许多国家都相继进行了电力工业改革，打破电力行业垄断， 建立有利于公平竞争的电力市场。用户在电力市场的环境下拥有选择权，获取 更好的电力服务1 2 - ”。 智利和英国早在八十年代就开始了电力工业改革，是世界上最早进行电力 工业市场化的国家。随后阿根廷等拉丁美洲国家也加入这个行列。到九十年代 电力市场得到了更加广泛和迅速的发展，美国，澳大利亚，北欧等国家和亚洲 一些国家都分别建立不同模式的电力市场。 各个国家进行电力工业改革的动力主要来自以下几个方面： 】、各国政府都认识到在电力供应商之间引入竞争和提供用户更自由的选 择权会给整个社会带来更大的利益。 2 、二十世纪八十年代电力生产的规模效应的改变是一个重要的因素。由于 汽轮机技术的发展，小型发电机( 尤其是那些使用天然气的发电机) 的 效率获得了很大的改善并接近以往大机组才有的性能，从面逐渐出现了 大量的独立发电厂a 电力市场的出现可以提供给这些独立发电厂参与发 塑垩查兰堕主兰垡堡壅一一 电市场竞争的机会。 3 、虽然私有化并不是电力工业改革的必要条件，但是改革促进了电力工业 的私有化进程。这是困为一些西方国家认为私营企业有较高的效率和较 低的成本，因此私有化对电力工业有利。 4 、竞争可以促迸新的技术和经营模式的应用，加速电力工业技术革新并改 善服务质蹙。相反地，传统的垄断电力企业的利润有政府保证，导致企 业没有自我改革的动力，不能积极降低生产成本和提高服务质量汽”。 在电力工业的重构中，各个国家的做法也并不完全相同”o | ： i 、一般是通过横向和级向的分解，横向分解是指打破原来的一体化电力公 司的垄断地位，在市场中形成多个可以平等竞争并可获利的发电公司， 从而建立超市场化的价格体系。级向分解是指改革体化的电力服务， 将发电、输电和配电分别独立开来并建立提供这些独立服务的竞争实体。 2 、输电网具有天然的垄断特征，为了保证输电网公司实现公平的传输服务 和管理，一般输电网公司由独立的系统运行员( i s o ) 进行操作，同时政 府对其进行监控。另外电力市场还需要建立一个交易机构( p x ) 以竞 投的方式确定电能交易，然后交给i s o 来调整并实现相应的交易。 3 、国有资产私有化，即将国有的电力工业资产通过售股、协商出售等方式 变为私有。 4 、允许原有的私有电厂参与电力市场竞争。例如娅洲一些国家引入 b o o b o t 项目而出现受限制的私有发电厂，改革后允许这部分公司直 接参与市场，原有的国有工业依然存在。 5 、实现供、配电分离，允许不拥有配电网的供电商加入，打破原先只有配 电公司才有权供电的垄断做法，允许用户选择供电商，在零售市场引入 竞争。 6 、合并重组，减少政治干预和腐败行为，吸引外来投资。 电力市场作为一种新兴的市场，目前对其范围和一些概念还没有一个统一 的定义”。一般认为，电力市场的参与者包括发电、输电、配电、用户、经纪 人等各方，市场由一个统一的管理机构进行管理并由i s o 和p x 负责电网运行 和实现交易，电力市场中交易的商品是电能和为电能交易而必须的各种系统服 务( 输电服务、配电服务、辅助服务等) ，电能的交易方式般有联营模式。双 边合同模式和多边合同模式三种。电力市场的种类通常有长期合同市场、短期 合同市场( 一天或几天) 、实时市场( - - , j 、时或半小时) 、电力期货和期权市场 等等。 塑至查兰堡主兰垡笙塞 一 i 2 世界各国电力市场的发展 本节将简要介绍目前世界上几个具有代表性的电力市场的发展状况。 1 2 1 英格兰和威尔士( e & w ) 电力市场 英国的电力工业从1 9 8 7 年开始进行私有化，1 9 8 9 年的电力法更为电 力工业的私有化提供了法律依据。在英国政府的领导下。英国电力工业有计划、 全面地推行电力工业体制改革。于1 9 9 0 年建立了采用联营模式的英格兰和威尔 士电力市场，引入发电厂的竞争，形成了以国家电网公司( n g c ) 为核一t l , 的电 力联营机制。尽管英国的电力市场开展的较早，但英国的电力改革还是引来了 不少的争议：英国最大的两个发电公司占据了很大的市场份额，基本上垄断了 发电市场。市场力经常出现，表现在高峰缺电时撤回部分机组，将低效发电机 排入发电计划，抬高电价增加利润i 配电服务没有从零售中分离出来，为地方 电力公司垄断限制了其他供应商的进入；用户的选择权较小，只有大用户 ( 1 m w 及以上) 允许选择供电商。经过从1 9 9 0 到1 9 9 9 年这一段过渡期，到 1 9 9 9 年底上述情况获得较大的改善，市场已基本成熟1 1 2 , 1 3 1 。 1 、的两家电力公司在联营市场中的份额已降低了一半，新进入市场的参与 者大大增加，核电输电增加7 5 。 2 、低于1 0 0 k w 用电量的两千多万用户已允许自由选择供电商，同时配电 服务和供电服务已经分开，零售市场上的垄断已完全打破。 3 、用户在价格和服务质量等方面获得较大的受益，系统的稳定性也得到完 善， 英国在1 9 9 9 年4 月完成电力工业改革的过渡后，其市场的大致结构如图 1 1 所示。尽管如此，英国电力工业的改革仍有许多地方需要改善，现有的市场 设计和市场规则需要进一步改进，以增加市场的效率；市场力仍然存在，因为 目前联营体市场中的价格主要有几个主要的发电公司决定，应增加发电公司的 数量：市场价格宏观管理i a - j 题，例如，如何设立售电价格上限一宜存在很大的 争议。 浙江大学硕士学位论文 图1 - 1 英国e & w 结构 1 9 9 8 年英国提出了新的以双边合同为主体的市场模式，以期引入更多的竞 争4 1 。同年英国政府在电力政策白皮书中确认了这个改革方向，并制定了详细 的实施计划这个新的市场模式自2 0 0 0 年开始正式使用，其大致的市场流程如 图1 - 2 所示： 图1 - 2 英国新市场模式的交易流程 4 浙江大学硕士学位论文 竞争的发电公司 上1 l 辅助服务 b b 一 。 l电能交易所( p x )系统调度员 0tt 卖电 f 负荷预测监测结果控制 jffi l配电公司 输电系统 图1 - 3e w 市场n g c 结构 英格兰和威尔士电力市场采用电力联营体模式进行电力交易，n g c 做为市 场的管理者负责整个市场的运营。2 0 0 1 年4 月份之前p o o l 中的交易价格是根据 “最后成交竞投( l a s ta c c e p t e db i d ) 价格”修正得到的统一市场价格。p o o l 将所有的发电厂和用户的竟投数据分别按照价格上升和下降的次序排列并累计 画出相应的供需曲线，供需曲线的交点就是市场的定价价格( m a r k e tc i e a r i n g p c e m c p ) ，如图l 4 所示，所有的供需曲线交点左边的竟投都以统一的 m c p 实现交易。这种定价方式和加州的定价方式一样。 投标曲线 标曲线 图i - 4 市场清除份的形成 图中所确定的市场成交价格是没有考虑系统的运行约束，称为无约束调度。 有些交易可能无法宠成。j 习此m c p 还需要进行修正力能确定最后的市场交易价 格。 2 0 0 1 年4 月英格兰和威尔士电力市场的定价方式发生变化，不再按照统一 的市场清除价进行定价，而是按照发电公司竞投多少价格就按多少价格定价， 塑垩查竺堕圭茎垡丝壅 一一 p o o i 在考虑各种运行约束的条件下满足买电量花费最小的原则进行调度。这种 情况将在以后详细讨论。 1 2 2 美国加州电力市场 美国加州电力市场建立于1 9 9 9 年，目的是在电力供应中引入激烈的竞争， 允许用户有选择权，建立i s o 和p x 并通过实时市场、双边贸易和差价合同 ( c o n t r a c t f o r d i f f e r e n c e ，c f d ) 等形式提供电力贸易。其市场结构如图1 5 所示， 市场参与者包括发电厂、电力交易所( p x ) 、计划协调者( s o ) 、独立系统运行 员( i s o ) 、配电公司、零售商和用户。 i s o 和p x 是最重要的两个电力市场部门。i s o 负责调度、电网运行提供输 电服务和拥挤管理、购买和提供辅助服务、通过一个实时市场平衡电网的实时 供需关系等任务。p x 是一个提供电力交易场所的非盈利性公司，主要包括未来 2 4 小时和未来1 小时的市场以及双边贸易和差价贸易市场，其采用的定价方式 是采用统一的市场清除价 1 5 , 1 6 1 ，和英国2 0 0 1 年4 月份以前采用的方式是一样的。 p x 属于s c 的一种，也需要把最后确定的交易提供给i s o 审核。i s o 可以根据 需要对这些交易再做一些修改以消除网络拥挤。 美国加州电力市场对辅助服务设立了专门的市场，由i s o 负责市场运作。 在辅助服务市场中进行交易的有a g c 、各种系统备用容量、无功功率支持、事 故恢复等服务。其中无功功率支持和事故恢复通过长期合同交易：其他的a g c 和备用服务则以小时为单位交易，由i s o 确定需求量并根据提供服务的公司的 报价曲线决定a g c 和备用服务价格。 图1 - 5 加州电力市场l s o 结构 6 塑翌查兰堕主兰焦塑 加州电力市场危机 加州是美国首先实行电力市场的大经济区之一，2 0 0 1 年1 月下旬，由于系 统备用容量只有1 5 左右，加州经历了二次世界大战以来首次性分区轮流停 电，经过连续1 0 个月的电灾”或电力危机的侵害后，已发展到电力市场完全 崩溃、电力系统连续定期停电的空前恶劣局面。加州电力市场的失败，给我们 留下许多的经验教训。同时结合各国的电力市场的运营，有一些共同的经验教 训是值得注意的： 1 、应该分开经营( 可采取财务会计分开、管理分开、所有权分开等不同层 次的分离) ，以保证公平竞争，避免利益冲突； 2 、有足够的发电公司参与竞争，不允许操纵控制市场( m a n i p u l a t i o n ) ，根 据实际情况适度加大发电投资力度； 3 、由于安全稳定运行的要求及电能不能存贮、要求实时平衡等特点，电网 运行仍需集中管理； 4 、在制定电价机制时，应尽量采用简单实用、透明度大的方法，并逐步向 原理先进但可能比较复杂的方法过渡： 5 、妥善处理已有的长期交易合同，使得有关的合同双方能积极支持市场运 行： 6 、各国电力设备的所有权和运行体制不同，技术经济基础也不同，因此不 能照搬别国的、即使是运行非常成功的模式，所设计的电力市场模式应 该适应本国国情与技术、经济条件，并应注意平稳过渡； 7 、就国际上电力市场的发展趋势来看，在可能的情况下电力市场应该在大 范围内进行优化调度，北欧电力市场的扩展、欧共体电力市场的提出， 澳大利亚国家电力市场的形成以及美国的大洲和跨洲电力市场的建设 等，都充分说明较大规模电力市场所具有的优势已成为国际同行所共 识： 8 、电力市场的参与者不能太少( 容易引起寡头垄断) ，也不能太多( 交易 额小，难以管理) ： 9 、利用用户的用电弹性； 加州电力市场虽然初步失败了，但我们不能藉此否定电力市场化。在众多 的电力市场中，到目前为止只有加州市场出现了较大的阀题，而英国、北欧、 澳大利亚等其他国家的电力市场运行稳定，而且取得了一定的成绩。加州市场 的失败是多种原因造成的，只要在机制、政策、规则等方面多加改进是完全可 以避免的 1 7 , 1 s l 。 7 塑望查兰堡主兰堡堡苎 一 1 2 3 澳大利亚的电力市场 澳大利亚的国家电力市场( n a t i o n a le n e r g ym a r k e t ，简称n e m ) ，于1 9 9 8 年 开始运行。在此之前的三个州电力市场v i c p o o l ( 于1 9 9 4 年成立) 、s e m ( 1 9 9 6 年成立) 和q u e e n s l a n de l e c t r i c i t ym a r k e t ( 1 9 9 8 年成立) 已经建立，前两个州已 成功运作较长时问。国家电力市场成立，在供电和零售领域引入竞争机制。国 家电力市场如图1 6 所示，国家电力市场是个联营体管理下的电力批发市场， 直接在批发市场上交易的发电公司、供电商和批发用户必须满足定的条件 i 1 9 , 2 0 j 。 澳大利亚的电力市场的特点是： 1 、输、配分离，在发电侧引入竞争，在输、配电方面是受管制的垄断经营。 2 、基于实时电价( s p o t p f e e ) 。这种电价模式要求发电厂和用户都向电网 提交各自的竞价曲线，然后电网调度通过优化得到最后的调度安排，而 电价根据优化结果中的边际成本得到 3 、在电厂调度中考虑了区域互联约束，在定价系统中引入区域价格，即在 出现系统输电约束时，n e m 根据联络线的情况将整个电网分成若干区 域，在每个区域内取一个参考节点代表该区域。然后n e m 需要确定各 个区域间的传输损耗系数，并根据这个系数调整相应区域的发电机和用 户竞投曲线。 4 、在n e m 中，报价虽然是预先提交的，但允许机组重新报价，重新报价 也是非常灵活的，并且可以在任何时间内进行。 5 、在n e m 中的辅助服务可以通过签订合同或市场途径获得。辅助服务的 合同和报价通过市场进行调节，各电力公司可以在辅助服务市场上报 价，而n e m 是辅助服务的唯一买主，他按照最经济的原则进行购买， 并计算调度辅助服务的价格。 6 、在批发市场上，市场成员主要参与现货交易，有时也参与实时交易、辅 助服务交易等，同时在p o o l 之外为了减少价格风险交易双方也通过 签订差价和约、参加期货市场交易等方式减少风险，这类交易不会影响 联营体交易中心的供求平衡关系。规模较小的发电厂和用户全部进入零 售市场交易。 8 塑坚茎兰堡主兰垡兰兰一 发电物理漉向 图1 6 澳大利亚n e m 结构 图i t 7 澳大利亚n e m 电力交易方式 l 。2 4 ：1 1 ：欧的电力市场 北欧各主要成员国间能源结构差异很大，其中的挪威、瑞典、芬兰和丹麦四 国多年前已形成了互联网，挪威主要是电能输出国，芬兰和丹麦是电能输入国， 而瑞典则是转运国。1 9 9 1 年挪威根据本国的电力法对发电和电力交易进行改革， 开放发电市场。1 9 9 3 年挪威电力交易所成立，1 9 9 6 年八月瑞典假如该市场成立 北欧电力市场交易中心( n o r dp 0 0 1 ) ，这就是第一个国际性的电力市场 2 1 - 2 3 | ， 其后芬兰和丹麦的西部也加入n o r dp o o l ，形成了统一的北欧电力市场。 北欧电网的电力交易类型可概括为市场成员的直接双边交易和通过n o r d p o o l 的交易。n o r dp o o l 代表了一个真正的电力交易市场，允许所有的厂商和用 9 塑望奎篓堡主堂焦兰兰 一 p ：报f f r ，价格由供求平衡决定。n o r dp o o l 设有现货交易市场、期货交易市场和 实时电力交易市场。北欧电网实时调度运行由北欧各国调度中心实旄，各调度 中心牧到现货市场交易结果后，安排控制区域内的枫组发电计划和调度计划a 三个市场的大致情况是： i 、现货时常是提前一天的电力买卖市场，参与者提交第二天某时愿以多少 价格，买( 卖) 多少m w h 电力。n o r dp o o l 根据所有成员( 买卖双方) 的报价构成供求曲线，可以得到每小时供需平衡点即所谓的市场清算价 格m c p 作为市场最终的交易价格。m c p 同时作为现货市场和其他市场 价格参考指标。在发生输电阻塞或其它情况不能实现交易时，实时价格 会按一套价格机制作出相应变化。 2 、n o r dp o o l 允许电力像其它的一般商品一样在标准的期货市场上市。市 场成员可以在期货市场上签订电力期货合同，在未来特定时间以约定的 价格和电量买卖。期货交易可以帮助市场成员避免价格波动带来的风险 和对未来运营进行预算安排。 3 、由于在实时调度中很难做到精确的供需平衡调度中心必须有足够手段 对偏差进行调整，调度员可以在实时市场“购买”电量以维护系统平衡， 通过市场机制获取供需平衡。 n o r d p o o l 是一个比较成功的电力市场，无论是其市场规则设计还是管理经 营都有许多地方值得别的国家借鉴。 1 2 5 其他国家的电力市场 在南美洲，阿根廷于1 9 9 2 年开始着手进行电力工业的私有化进程并进行电 力工业的结构调整。巴西、智利和哥伦比亚等国家也进行了类似的改革。在亚 洲，1 9 9 5 年日本开放发电侧市场，允许i i p 在市场参与竞争。1 9 9 5 年韩国和泰 国也开始进行发电侧市场的建设。中国台湾省与1 9 9 6 年批准了第一个独立发电 厂上网。新加坡在1 9 9 5 年初开始将垂直垄断的电力工业分解成两个发电公司和 一个输配电公司，在开放本国的发电市场，但保留本国的输配电的垄断经营并 加强监督a 印尼、马来西亚和菲律宾2 4 1 主要通过b o o 、b o t 项目以及国际融资 等途径兴建一批技术较先进的独立发电厂来发展本国的电力工业。 1 2 6 中国的电力市场”强2 6 1 我国“电力法”于1 9 9 4 年颁布，使中国电力企业有法可依，并且明确了电 网经营企业的性质。要求实现同网、同质、同价。从法律的角度确定电的经营 具有企业性质。“电网调度管理条例”于1 9 9 3 年正式颁布，要求上网的发电厂 必须签订并网协议、购电协议、调度协议，强调了电网运行必须实行统一调度。 l o 塑垩查兰堕主堂堡兰壅一 1 9 9 8 年3 月九届人大次会议，决定撤消电力工业部，标志着电力部已从 政府的一个部门过渡到政府监管下的电力企业阶段的完成。随之，各个分公司、 子公司将取消电力管理局的职能标志着政企分开时期的正式开始。集资办电 政策执行十几年来，独立发电企业( i p p ) 已经大量出现，其所拥有的装机容量 和发电量均已占多数，这已为电力市场的形成提供了客观基础。中国电网的建 设和电力的发展达到了一定的历史阶段，基本摆脱了长期严重缺电的局面，大 部分区域网的电力供应已略有赢余。以大区电网为主的六大电网已经形成，开 展电力市场的时机已经或b p 将来临。 十五大确定了社会主义市场经济建设的步骤，电力市场作为其中的重要组 成部分，具有一定的社会推动力。而且，政府和社会对于电价的治理、“三公调 度”、竞争发电、竞价上网等方面提出了新的要求。 1 9 9 8 年6 月，国家电力公司提出了“实行网厂分开建立发电侧电力市场的 实施方案框架”，明确了山东、上海、浙江三省( 市) 为第一批“网厂分开、竞 价上网”试点单位：1 9 9 8 年“月，国务院国办【1 9 9 8 】1 4 6 号文件转发了国家经 贸委关于深化电力工业体制改革有关问题的意见“，并将辽宁、吉林、黑龙江 三省与山东、上海、浙江同时列为网厂分开、竞价上网的试点单位。这标志着 政府积极推进建立发电侧电力市场工作的正式启动和电力工业继续深化改革， 以期打破垄断，形成同意、开放、有序的电力市场的开始。 经过年的前期准各，1 9 9 9 年底，山东、上海、浙江三个试点单位的“网 厂分开、竞价上网“改革方案相继报国家经贸委审批。2 0 0 0 年1 月，山东、上 海、浙江三个试点单位的发电侧电力市场正式投入商业化运行。东北三省的改 革方案与2 0 0 0 年上半年报国家经贸委。辽宁、吉林、黑龙江三省的发电侧电力 市场在2 0 0 0 年4 月至9 月相继投入运行( 试运行) 。 我国电力市场的特点 特点一：发电侧电力市场 目前我国电力市场的改革趋向是“网厂分开、竟价上网”，即将电网经营 企业拥有的发电厂与电网分开，建立规范的、具有独立法人地位的发电实体， 市场也只对发电侧开放。 发电侧电力市场的市场主体是各独立发电企业与电网经营企业，电网经营 企业负责组织各发电公司间的竞争，政府负责对电力市场进行监督管理。发电 侧电力市场现以省级电力市场为主，各省电力公司是其省内电力市场竞争的组 织者。区域级( 跨省间) 电力市场的模式正在探索当中特点二：网厂分开 网厂分开，就是将电网经营企业( 国家电力公司) 原拥用的发电厂变为独 塑坚冬兰堡主兰笙丝苎一 立的发电实体，单独经营核算，承担法人义务 在网厂分开的初期有三个特点： 阏厂分开只是一种经营权的转移，并不改变产权隶属关系，电网仍根据其 所占产权的多少享受投资者的权益及相应的回报； 经营企业仍可保留部分调峰、调频性能好的发电机组以保证电网的运行安 全： 水电、核电、新能源、热电联产机组不参加市场竞争； 特点三：市场购买者模式 我国现行发电侧电力市场的模式是以单一购买者形式为主，即参与市场竞 争的各个独立发电企业将电能提供给电网经营企业，用户不能与发电厂签订购 电台同，只能由电网经营企业采用趸售或零售的方式供电。 为了防范供电不足或购电电价过高的风险电网经营企业与发电公司签订 一定数量的长期合同。部分大用户已经开始与独立发电企业签订直接的购受电 合同，电网收取一定的过网费。 特点四：部分电量竞价上网 原有的购售电合同的处理。由于前几年为鼓励投资者建设电厂，出台了一 系列包括保证祝组年利用小时数和上网电价的优惠政策，这种合同般有效期 限较长。在电力市场建立的初期，采用了部分电量竟价上网的方式，一般安排 当年市场用电需求的i 0 2 0 作为竞争电蚕，其余作为基本电量( 合同电量) 。 对于合同电量的处理，采用了两种形式，一是必须首先保证这部分电量 的完成，然后再考虑竞价电量：二是在市场中安排全部电量参与竟价，但在定 价时考虑对这一部分电量的补偿。 特点五：双轨制竞价体系 对于市场竞争，采用了“差价合约( c f d ) ”骞勺定价方式，即基本电量部分 按国家批准的合同电价定价，竞争电量部分按竟价电价定价，未完成的原合同 电量部分给予一定的经济补偿。这一体系基本上解决了原有的合同问题。 对于竞价电价，各试点单位大多采用了按满足负荷预测的最后台机组出 力对应的报价作为定价的竟价电价，这种方法具有简便易行、促进竞争、提供 信息清晰的特点，比较适合刚刚起步的中国电力市场。 为规范市场行为- 防止购电费用过高和恶性竞争。对发电公司的报价设置 1 2 塑堡查兰堡主堂垡兰壅一 了最高、最低限价。 特点六：交易方式 电力市场的交易，一般分为期货交易、现货交易、实时交易、辅助服务交 易和输电权交易五种形式。 各试点单位主要采用了前三种交易方式，辅助服务交易和输电权交易仍未 开展。 期货交易 期货交易以长期合同的形式存在，各发电公司保留原有8 0 - - 9 0 左右的舍 同电量，作为电力市场的长期合同。这种长期合同是原先合同的延续，随着市 场的发展与完善，其比例将逐渐减小，并最终由市场决定的长期交易台同所取 代。 长期合同电量按一定的负荷率分解至每一天，作为该交易日的基本电量部 分，并滚动检查执行完成情况。 现货交易：f 了前市场方式 按照发电机组的报价，提前一天确定第二天的发电计划。 各试点单位的现货交易主要采用了两种方式 是将长期合同看作是一个经济合同雨非物理合同，在编制第二天的发电 计划时，按照各发电厂的申报数据，编制交易计划，如果现货市场的发电计划 与长期合同不一致，采用经济手段进行补偿( 浙江、辽宁) 。 二是将长期合同看作是物理合同，长期合同确定的电量，在现货市场首先 安排，其余部分作为交易电量安排竟价机组发电( 山东、上海) 。 实时交易 由于存在负荷预测的误差及系统运行状况的变化，提前天编制的发电计 划与实际的负荷需求间存在差别，需要实时调整发电计划。 实时交易的作用有两个方面，一是作为长期合同和现货交易的补充，在负 荷预测与实际负荷出现偏差后，达到发电与负荷平衡的目的。另方面，实时 交易可以提高竞争的力度。 一般由调度员实时迸行调整，按市场运行规则的规定进行定价。 辅助服务交易 辅助服务交易是电力市场中重要的交易方式之一，主要包括调频、调峰、 浙江大学硕士学位论文 无功与黑启动。 目前，辅助服务指标的量化、辅助服务成本的计算以及付费等，难以计算。 在我国现有的电网结构比较薄弱的条件下，为保证电网运行安全，各试点 单位基本上未考虑辅助服务交易，均采用了由调度指定、无偿提供的方式。 输电权的交易尚未出现。 特点七：调度与交易一体化 目前国际上电力市场的运行有两种方式，一种是美国加州i s o 与p x 形式， 即电网运行调度与市场交易分立：另一种是英国电力市场所采用的调度与市场 交易一体化的形式。我国由于电网本身的特点，各试点单位大多采用了后一种 市场运作形式。 特点八：垂直监管模式 政府对电力市场的监管由国家电力主管部门授权各地方电力主管部门对电 力市场进行监管。监管机构一般由政府和电网经营企业、独立发电企业、用户、 中立机构的代表以及社会专家、学者组成 1 3 电力市场的特征- l 、有限数目的发电公司 2 、输配电系统具有自然的垄断特征： 3 、大的投资规模( 市场进入壁垒) ： 4 、很低的用电需求弹性； 5 、很高的存储成本； 6 、严格的发电容量约束； 7 、存在输电约束有些交易可能因此无法实现，从而限制用户选择发电 公司： 8 、存在输电损耗在一定程度和范围上打击大用户远距离购售电的积 极性： 1 4 电力市场的交易模式 在世界范围内，电力改革的隔绝按电力交易方法可分为三类：p o o l ，双边与多 边模型 1 2 l 。 1 4 1 电力联营体( p 0 0 1 ) 从理论上讲，对于有许多买主和卖主的同类质商品，集中的商品交换是最 有效的时常模式。这也是其在现有的电力市场中用的最多的原因。电力联营体 1 4 塑婆查堂堡主兰垡丝兰一 ( p o w e rp 0 0 1 ) 市场为电力商品交换提供了一个的自由竞争场所a 在联营体市 场中，输电网向所有用户开放，保证所有用户都能自己参与其中。p o o l 负责管 理输电网，并确定系统电价和实现输电交易。联营体市场上的价格变化直接反 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 签定 一些避险合同。 联营体市场的结构如图1 8 所示，发电商卖电、配电商买电都必须通过电 力联营体，在电力联营体开始之处，一般是先开放发电市场，发电公司之间进 行竞争，到了一定时间逐步开放配电侧市场，零售供电业务从配电业务中分离出 来，逐步允许用户选择供电商。英国，澳大利亚、智利、阿根廷等国家采用这 种市场模式。 !发电公司 少l pool、 1 输电网 。 1 广t 配电网大用户 ut 用户 发电公司 掣 输电网 l 。 奄孵司 用户 ：二二今能量交易流向_ _ 能量物理流向 i卜计划协调 璺 i 8p o o l 的市场结构模型 1 4 2 p o o l + 双边交易 p o o l + 双边模型包括一个联营体市场和一个双边交易市场如图1 - 9 所示，这 个模型同p o o l 模型的一个重要区别在于输电系统分成一个负责“市场”部分和 一个负责“安全运行”部分。在市场部分有多个独立的能量市场，包括p x 主持的p o o l 市场，有计划协调员( s c ) 主持的双边市场。在“安全运行”部分 s o 监督系统运行，保证系统的安全。在有些国家，输电网的产权同监管权分 开a i s o 不拥有输电网，它只负责输电网的运行和安全监测，同时监督输电公 堑望查茎堡主兰堡丝兰一 司公平、公证的开放输电网。输电公司拥有输电网，但不负责具体的运行、监 控、它向用户提供输电服务并收取使用费。 在这个模型中市场参与者既可以参加p o o l 交易，也可以和其他参与者签订 双边合同。双边合同是由发、配电公司或大用户直接签订的送电合同。由此， p o o i + 双边模式比纯p o o l 模式更具灵活性。双边市场的协调由计划协调员负责， 当某个( 些) 双边合同威胁到系统安全时，i s o 将双边合同返回给s c ，s c 重 新调整合同计划并再次交给i s o 调度，直到可行为止。加州电力市场是这种模 型的典型代表，另外挪威和新西兰的电力市场也可以归入此类。 亡：今能量交易漉向l i 能量物理漉商 1 一计划协调 图l - 9p o o l + 双边交易的市场结构模型 1 4 3 双j 盔，多边交易模型 文献【2 8 】发展了一种比p o o l 和双边交易更自由的模型，称为可协调多边交 易模型。多边交易是由经纪人安排的两方以上达成的合同交易。在有些情况下， 为了降低交易风险，发电公司和配电公司或大用户会选择通过经纪人签订合同， 而不是直接自己找买主。多边交易可以看作是双边交易和p o o l 的组合。文献7 ， 4 7 1 进一步发展了种多边双边交易共存的模型如图1 1 0 所示。在双i 彭多边市 场上，发电公司和配电公司必须通过签订合约贸易，两方以上的交易由电力经 纪人安排n 在这个市场模型中没有p o o l 和p x 的概念，有一个计划协调员( 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运行，i s o 不干涉能量市场的定价，只有在系统安全受到威胁时能量市场才会受到i s o 的 调度影响。实质上- 双边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。 堂坚奎兰堡主兰堡兰兰 一一 双边多边市场上的特点是竞争更加自由、充分、为市场参与者带来新韵商 计。例如，s c 作为中介可以将用户集中起来便于更好的交易和管理t 市场投机 商会转手侄i 卖供电合同，经纪入将会进入市场为买卖双方安排交易。这些中间 商在市场中会促进竞争，具有积极的意义。有些公司在这种环境中还可以扮演 不止一个角色，铆如发电公司也可以是经纪人或是投机商。 为保证真正的开放输电网，同p o o l + 双边模式的情况一样，电网由i s o 独 立监管，输电公司向用户收取一定费用。 l i发电公司 土 j f s c 。 一 i s o既：输电网公司一卜 土。j l 零售商 一 配电公司 叭 ， 1 7 j j用户 = 今能量交易流向_ l l i 能量物理流向+ - 计划协调 图1 1 0 双边，多边交易的市场结构模型 尽管在现有的电力市场中，联营体( p 0 0 1 ) 模式是普遍采用的，但就美国来说 通过它进行的交易量仅占总交易量的1 0 左右，双边合同约占有很高的份额。 这主要是由于联营体市场的电价波动大，特别是在负荷高峰或是系统出现紧急 状况时，这是用户所不希望看到的。此外，建立一些长期合同还有利于发电公 司的长远规划和投资。所以，很多发电公司和用户签订双边合同。 1 5 本文的工作 通过对近二十年来中外发表的学术文献的研究及对现有的电力市场的分析 基础上本文做了如下工作： l 、 介绍电力市场发展的背景和世界各国电力市场的发展状况，并概述 了电力市场的特征和电力市场的交易模式。 2 、 介绍经济学中与电力市场相关的基本概念和理论。如：供给和需求、 市场均衡和价格确定、生产成本、利润最大化、微观经济学中的几 种市场模型等。 塑堡盔兰堡主堂堡垒茎一 3 、讨论了电力市场的投标策略和几种上网电价体制。电力市场的投标 策略中介绍了投标规约、投标曲线、构造投标策略的三种方法、主 要介绍了文福拴教授构造的利用m o n t ec a r l o 算法来求解的竞标模 型。上网电价介绍了单一电价、英国电价、两部制电价、实时电价 等。这些内容都是本文研究的基础。 4 、提出在采用加，j l 投标规约，构造的投标策略在加卅i 和英国两种定价 方式下投标者收益、p x 购电的总支付、边际机组的价格等方面的区 别和随着投标策略的不同，系统负荷的变化而发生的变化。进行了 较多的仿真计算，得到了具有实际指导意义的重要结论。 5 、 讨论了电力市场技术支持系统的发展，介绍了浙江省和辽宁省电力 市场技术支持系统的总体框架和各模块功能。 塑垩奎兰堡主兰垡兰兰一 第二章电力市场的经济学基础 2 1 供给和需求o i 2 1 1 需求，需求量和需求曲线 经济学中的需求( d e m a n d ) 包含两层含义：需求一方面来自消费者的嗜好 或偏好( p e r f e r e n e e ：) ，是一种纯粹主观上的需要：另一方面，需求也受到消费 者收入预算上的约束，需求必须是有支付或购买能力的需求。 在经济学中，需求和需求量( q u a n t i t yd e m a n d e d ) 是两个相互联系、又相互区 别的概念。需求量是指在某一时期内消费者愿意购买的商品和服务的数量，而 需求是指商品需求量与该商品价格之间的一种关系，它反映了在不同价格水平 下商品的需求量。 需求代表了整个需求量和价格之间的关系，也就是整个需求曲线如图2 - i 所示。 通常我们说需求曲线表示了在不同价格下的需求量，我们也可以用另外一种等 价的说法，即曲线代表了对某一商品的市场投放量消费者愿意支付的价格。 价格 图2 l 需求曲线 2 1 2 供给，供给量和供给曲线 在市场的卖方这一边，厂商愿意生产和出售多少商品取决于许多因素，如 技术发展水平、原材料供应状况、劳资关系、厂商对今后市场走向的预期等。 与需求样，我们从经验法则中知道，该商品的价格是一个最决定性的因素。 其次，我们要注意供给和供给量的区别，这与需求和需求量的区别是完全相似 的。在经济分析中，供给量( q u a n t i t ys u p p l i e d ) 是指在某一时期内生产者愿意 向市场提供的商品和服务的数量，而供给( s u p p l y ) 是指商品供给量与该商品 价格之间的一种关系，它反映了在不同价格水平下商品的供给量。供给曲线是 价格和该价格对应下的生产者愿提供的商品总量的所有组合情况，如图2 2 所 示这样供给通过供给曲线表达出来。一般说来，价格越高，生产者的供给量越 大，反之则反t 这就是“供给法则”( l a w o f s u p p l y ) ，也就是说，供给曲线斜率 1 9 塑坚查兰堡圭兰些丝兰一 为正。 价 图2 - 2 供给曲线 2 2 市场均衡和价格确定 当市场的供给和需求两方面相互作用在某一点达到平衡之后，商品的价格 就随之确定了。也就是说，商品的价格取决于市场的均衡状态( e q u i l i b r i u m ) 。 市场的均衡是指市场供需双方处于一种稳定的状态，没有任何改变的趋势，它 发生在供给和需求达到平衡的价格和数量上。在这点上，商品的需求数量正好 等于商品的供给数量。只要其它条件保持相同，价格和商品的交易量将趋于稳 定。从另外一个角度说，处于市场均衡中的商品均衡价格是稳定的，它在一定 的时间内不会变化：而任何不在均衡状态中的价格无法保持稳定。 市场的均衡状态和均衡价格可以从供给曲线和需求曲线中得到。供给曲线和需 求曲线的焦点就是市场均衡点，所确定的价格就是均衡价格如图2 3 所示。 价格 均衡价格 豳2 - 3 市场均衡 2 3 生产成本 在经济学理论中，各类成本一般都认为是某种机会成本( o p p o r t u n i t y c o s t ) 。 比如对企业来说t 一种生产资源的成本就等于这种资源转用作其它用途时的最 高价值。由于资源是有限的。因而我们每作出一个选择就必然会放弃其它的可 能性，或者说我们付出的代价是做其它事情的机会，其可能获利就称为机会成 妻一錾 塑垩查堂堡主望垡篓兰一 本。 企业总的生产成本包含两种成本，即显性成本和隐性成本。显性成本是通 常的会计成本，包括工资、原材料费用等等。隐性成本这是企业所拥有的资产 的成本，比如固定资产的折1 日以及资本的投资机会成本。对企业来说，正确核 算其隐性成本是非常重要的，否则将导致严重的偏差，影响企业作出正确的生 产决策。 经济学通常采用企业的成本曲线来分析企业的生产成本，也即产量与成本 的关系曲线。成本曲线的种类包括总可变成本，总固定成本、总成本、平均固 定成本、平均可变成本、平均总成本、边际成本等， 2 4 利润最大化，3 2 | 经济学上，利润被定义为厂商的收益与成本之差。厂商的收益g ( a ，口。) 和成本c ( a ，吒) 都要依赖于厂商开展的活动( q ，口) 。对厂商行为的多 数经济分析是基于这样的一个假设：即最大化其利润，这在微观经济学中是经 常用到的行为假定，在电力市场中，这一行为假设也是合理的。 模型可以表示为：m a x r ( a ，吒) 一c ( a ，口。) 】 利润最大化的两个基本条件； 第一个是，一个最优行动集口= ( 口：，口：) ，必然满足条件： o r i a ) ；箜盟 ，：1 厶疗 a 0 。0 n 。 即边际成本等于边际收益。这说明，如果边际收益大于边际成本，增大该活动 的水乎是有利的：如果边际收益小于边际成本，减少该活动的水平是有利的， 这其实是最大化规则的一阶条件。 如果用产出价格p 和厂商的生产函数厂( 力的乘积( 工) 表示收益，用要素 价