（电力系统及其自动化专业论文）电力市场中输电权机制及监管研究.pdf

a bs t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h er e v o l u t i o no fp o w e r i n d u s t r ya n dd e v e l o p m e n to fp o w e rs y s t e m , t r a n s m i s s i o no p e na c c e s sw i l lb et h en e c e s s a r yp e r i o do ft h ed e v e l o p m e n to fp o w e r m a r k e t h o w e v e r , t r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o ni nt h et r a n s m i s s i o nm a r k e tw i l lb e c o m ea c r u c i a lf a c t o rw h i c h s e r i o u s l yi m p a c t st h es a f e t yo fn e t w o r ka n dt h ei n v a r i a b i l i t yo ft h e s a l e sp r i c e a sat o o lo fe v a d i n gm a r k e tr i s k ，t r a n s m i s s i o nr i g h to f f e r sa r e s o l v e n ta n d m a r k e tt o o lt ot r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o nf r o mab r a n n e wa n g l ea n db e c o m e sr o u e s t h i sp a p e rs u m m a r i z e sr e s e a r c ha n dp r a c t i c eo f f o r e i g nr e g u l a t i o no ft r a n s m i s s i o n r i g h t s ，s y s t e m a t i c a l l yi n t r o d u c e sc o n c e p ta n dc a t e g o r i e so ft r a n s m i s s i o nr i g h t s a n a l y s e s t h em e c h a n i s mo fi t sr i s ke v a d i n g i nt h i s p a p e r , p o i n tt op o i n tf i n a n c i a lt r a n s m i s s i o n r i g h ta n df l o w g a t e t r a n s m i s s i o nr i g h ta r ei l l u m i n a t e dd e t a i l ，a u c t i o na n dc o m p e n s a t i o na n dd i s a d v a n t a g e s a l ep r e s e n t e d i nt h i s s i t u a t i o n ，ah y b r i dt r a n s m i s s i o nr i g h ti n t r o d u c i n gi n s u r a n c e p r i n c i p l ei sp r e s e n t e d i ta v o i d sr i s k sf r o mt r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o nb y b u y i n gi n s u r a n c e o fe n e r g yc o n t r a c t ，d o e s n th a v et h er i g h tt ou s et r a n s m i s s i o nl i n e sa n dh a v en oi m p a c t o nm a r k e tp o w e r 、v h e nm a r k e tp a r t i c i p a n t sh a v eb o u g h tt h i st r a n s m i s s i o n f i g h t a c c o r d i n gt op r e m i u mr a t e ，t h e yw o u l dr e c e i v ec o m p e n s a t i o na ss o o na st r a n s m i s s i o n c o n g e s t i o nt o o kp l a c e m e a n t i m e , t h i sp a p e ra l s oa n a l y s e st r a n s m i s s i o nr i g h t s i n f l u e n c ea tt h ef i e l do f m a r k e tp o w e ra n dt r a n s m i s s i o ni n v e s t m e n ti ne l e c t r i c i t ym a r k e t , m a i n l y a tg e n e r a t i o n c o m p a n ya n dg r i dc o r p o r a t i o n t h e yw h oh a v et h et r a n s m i s s i o nr i g h t sw o u l di m p a c t o nt h ep r i c e , c a u s ec o n g e s t i o na n dg a i nh i g hp r o f i t sb yu s i n gm a r k e tp o w e r , w h i c h i m p a c t ss e r i o u s l yo nt h et r a n s m i s s i o nf i g h tm a r k e t t h e r e f o r e ，r e g u l a t i o ni n d e xs y s t e m a r es e tu pb a s e do nt h ef e a t u r eo fg e n e r a t i o nc o m p a n ya n dg r i dc o r p o r a t i o n t h e r e g u l a t i o ni n d e x e so fg e n e r a t i o nc o m p a n ya r ei d e n t i f i e df r o mr e s p e c t so fp r i c e ，c a p a c i t y a n di n f o r m a t i o no ft r a n s m i s s i o nr i g h tw h i l et h er e g u l a t i o ni n d e x e so f g r i dc o r p o m t i o n a r ei d e n t i f i e df r o mr e s p e c t so fr a t e so ft r a n s m i s s i o nr i g h tw h i c ht h e yh a v ea n dr e t u r n p e r i o do ft r a n s m i s s i o nr i g h t t h e nr e g u l a t i o nm e n ui sd e s i g n e d t h eb e h a v i o ro f g e n e r a t i o nc o m p a n ya n dg r i dc o r p o r a t i o nc o u l db em o n i t o r e d e f f e c t i v e l yb y m o n i t o r i n gt h ei n d e xa n dt h em a r k e tw o u l db er u nn o r m a l l y k e y w o r d s ：p o w e rm a r k e t ；t r a n s m i s s i o nm a r k e t ；t r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o n ；p o i n tt o p o i n tf i n a n c i a lt r a n s m i s s i o n r i g h t ；f l o w g a t et r a n s m i s s i o n r i g h t ；t r a n s m i s s i o n v 北京交通大学硕士学位论文a b s t r a c t r i g h t i n t r o d u c i n gi n s u r a n c ep r i n c i p l e ；r e g u l a t i o n c l a s s n o - f 4 2 6 61 ：t m 7 2 8 3 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交 通大学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，并采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：1 寸慧绞 导师签名： f 都碰 n 一 签字日期：勘略年6 月p 日 签字日期：川年f 月，0 日 独创性声明 独创性声明 本人声明所星交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除 了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京交通大学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了谢意。 学位论文作者签名：签字日期： 年月日 9 1 北京交通大学硕士学位论文 致谢 致谢 本论文的工作是在我的导师周渝慧教授的悉心指导下完成的，周渝慧教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来 周老师对我的关心和指导。 周渝慧教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向周老师表示衷心的谢意。 周渝慧教授对于我的科研工作提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，5 0 6 室的全体同学对我论文中的研究工作给予 了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的父母，感谢他们对我的养育之恩，感谢他们对我无微不至的 照顾，同时他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 绪论 1 绪论 1 1电力市场环境下的输电市场 从2 0 世纪8 0 年代中期开始，世界上许多国家和地区，如英国、澳大利亚、 新西兰、阿根廷、智利、美国、欧洲等，都开始电力工业的改革和建立电力市场 的工作，主要措施是打破传统电力工业一体化管理模式，试行厂网分开、输配分 开，打破垄断，竞价上网，以达到降低成本、提高效率、改善服务质量的目的。 1 1 1输电市场定义 电力市场包括广义和狭义两种含义。广义的电力市场是指电力生产、传输、 使用和销售关系的总和。狭义的电力市场指竞争性的电力市场，使电能生产者和 使用者通过协商、竞价等方式就电能及其相关产品进行交易，通过市场竞争确定 价格和数量的机制l l j 。 从电力产业的整体结构看，可将电力市场分为发电市场、输电市场、配电市 场和电力用户市场。 输电市场是以输电网为载体，为向电网供电的发电企业、电力公司等和从电 网购电的供电企业、电力公司、大用户等提供输电服务而形成的市场1 2 一j 。 输电市场提供的输电服务是将电能从电能点固定的输电服务生产者安全、经 济、优质的输送到电能使用者的过程。输电服务的类型如下所示： 管理服务 ： 提供容量 ： 辅助服务 _ 一潮流和频率控制f - i 安捧所需服务卜_ 一叫提供输电容量h 提供附加设施| h - ,一瓣 _ 1 监视、测鼍 1 服务结果 i - - t 系统安全控制卜_ 庀习 图1 1 输电服务类型 f i 9 1 1t y p e so f 位a n s m i s s i o ns a v i c c s 北京交通大学硕士学位论文 对于特定的输电服务，应首先确定其交易量、持续时间、送出和接收点、时 间特性、损失责任等属性。根据这些属性把一次输电服务分解为一些基本的输电 服务项目，再把这些项目与不同的服务提供者联系起来。一次输电服务可能包括 不同的服务项目。例如，管理服务、提供容量与设备服务、功率控制服务、与安 全可靠运行有关的服务、各项辅助服务以及监控服务等。最后针对不同的服务项 目进行成本计算【4 j 。 输电服务的流程图如下所示： 输入数据 i 输电框架 i 电网运营 和成本信息 、 选择定价 模型和算法 穗嚣嚣簪。移谬麓群锶i 霹琵 t i 曩? 糍嚣躲毋豢 ；褫别籀曦瘩辫g 4 d ：, y mv - 十 ；，一v 一# p 数据输出 具体费用项 霎萎霉鬟副输电费用 i 努配输魄爨麟；纩r l ”。 t 一，：二一，r ov ，“ t ，o ，0 硼i 图1 2 输电服务流程图 f i 9 1 2t h ef l o wc h a r to f t r a n s m i s s i o ns e r v i c e s 输电市场是电网经营企业提供输电服务的市场，应保证实现以下指标【2 3 j ： ( 1 ) 安全。包括输电网的安全可靠，故障时间尽可能短； ( 2 ) 经济。输电损耗小，输电价格合理； ( 3 ) 优质。包括稳定的频率、电压以及其他辅助服务； ( 4 ) 灵活。满足各种运行方式和输电需求； ( 5 ) 服务。随时提供输电通道的拥挤情况以及输电网的未来的发展趋势等。 1 1 2 输电市场特性 ( 1 ) 规模经济性 规模经济是指在既定的技术水平下，由于生产规模的扩大而引起的企业产量 的增加或收益的增加。在存在规模经济时，企业的长期平均成本随着产量的增加 而递减。如果产量的扩大是由所有投入同比例扩大而实现的，那么规模经济表现 为规模收益递增。产生规模经济的主要原因是各种要素的生产专业化水平提高， 从而促使企业的单位成本下降。 2 绪论 输电网的特点是一次性投资大，而运行成本相对较小，这样输电网一旦建成， 随着输送电量的增长，单位平均成本越来越小，表现为一种典型的规模经济性。 固定成本不发生变化，可变成本的变化也很小。因此，输电市场也具有明显的规 模经济特性。但是随着输送电量显著增长，现有输电设施无法满足要求，就要进 行电网扩建，引起固定成本和可变成本发生变化，平均总成本上升。然而，只要 电网规划合理并具有一定的超前性，正常情况下扩建和更新改造的速度是平缓的、 渐变的，就能满足输电量增长的要求。因此，一般认为输电市场是一种具有广泛 规模经济性的市场p j 。 ( 2 ) 自然垄断性 自然垄断是指由于一个企业能以低于两个或更多企业的成本向整个市场供给 一种物品或劳务而产生的垄断。 由于输电网的规模经济性，输电网经营企业是自然垄断的，一般只能由一个 企业独家经营。因为是独家经营，输电费用无法通过竞争形成。因此，输电市场 是一种自然垄断市场。 开放的输电市场以公平竞争为原则，但是垄断造成输电市场公平机制失灵， 影响市场机制的发挥。同时由于这种垄断性，若单纯依靠市场竞争定价，会造成 重复投资，引起输电价格上涨，降低输电网使用效率，不利于输电市场的健康发 展，引起社会资源的浪费。因此，输电市场的这种垄断必须受到严格监督，以抑 制垄断力量，提高市场效率。输电网应对所有的发电商和供电商开放，凡是依法 连接到输电网上的独立经营者，包括发电企业、供电企业、大用户、都有公平使 用电网的权利，也就是说输电网的使用是开放的，电力市场是竞争的【3 1 。 1 1 3输电市场对电力市场的影响 输电市场决定电力市场的模式。电网经营企业的经营模式对电力市场模式有 重要影响。输电市场是相对垄断的，即一个地区电网经营企业提供的输电服务是 唯一的。然而电网经营企业对电力市场有着特殊的作用。根据世界上发达国家电 力市场运营的经验和我国的实际，电网经营企业在电监会的监督下负有电力市场 运营的职责。因此即使在相对垄断的情况下，输电网的经营模式也可以有多种。 输电市场中电网经营企业的市场行为决定了本级电力市场的模式，电网经营企业 是以指定的电价按计划接受独立发电公司的上网电量还是按上网电价的高低选择 性的接受独立发电公司的上网电量，将导致发电侧不同的市场行为。后者将促使 发电侧降低成本，竞争上网。电网经营企业是按计划向供电公司分配电量还是按 供电公司电力电量的有效需求及报价情况组织发电侧的生产、从而确定购电合同， 3 北京交通大学硕士学位论文 将导致购电侧不同的市场行为。后者将促使购电侧加强对电能需求的管理和电价 的分析，从而指导客户更科学、合理的用电，满足电力市场对电能的有效需求4 1 。 1 1 4不同发展阶段下的输电市场 各国电力工业从垂直一体化垄断经营模式开始，正在向全方位竞争的电力市 场模式转变。在市场环境下，由于电力商品的自由买卖及各成员出于自身经济利 益的考虑，使得输电网络的使用方式已不同于传统垂直型电力工业模式下的网络 使用方式。 ( 1 ) 输电垄断下的输电网运行方式 在发电市场放开、输电市场垄断阶段，输、配电市场仍为垄断经营。图1 3 显 示了仅发电市场放开下的输电网运行方式。 图1 3 输电垄断下的输电网运行方式 f i 9 1 3t y e so f t r a n s m i s s i o nn e t w o r kr u n n i n gw i t l lm o n o p o l yt r a n s m i s s i o n 与传垂直垄断模式相比，发电市场放开的重要特征是在发电侧引入了竞争， 在这种模式下，发电企业的产权多元化，允许发电企业竞争。但是在这种模式下， 输电、配电、售电环节仍为垄断经营，拥有输电网的电网公司是电力市场中唯一 的电力购买者和销售者，单一买方有选择发电企业的权利，但是电力用户并没有 选择的权利【5 j 。 ( 2 ) 输电放开下的输电网运行方式 在发电竞争阶段的基础上，输电服务进步开放，大用户和配电商参与市场 竞争。在这一发展阶段下，输电企业提供输电服务，输电网络成为电力交易的载 体，并向各类输电用户( 发电企业、配电企业、大用户) 平等开放，输电服务费 由政府或监管机构确定。这时发电企业与配电企业、大用户可直接进行交易，大 大增加电力市场的竞争程度【5 】。如图1 4 所示。 4 绪论 图1 a 输电放开下的输电网运行方式 f i 9 1 4t y e so f t r a n s m i s s i o nn e t w o r kr u n n i n gw i t h o u tm o n o p o l yt r a n s m i s s i o n 我国电力体制改革进展到现今，已实现厂网分开，并在发电市场引入了竞争， 但输配电市场仍然维持高度垄断经营，电网公司凭借其垄断地位获取垄断利润， 影响了社会福利的提高。 我国的远期电力体制改革目标之一是输电和配电环节分开，这也是本文研究 的立足点。 1 1 5输电市场中存在的阻塞问题 输电网的全面开放和输配分开是电力工业改革的趋势。但是在实际中也会存 在一些问题，输电阻塞就是其中之一。 输电阻塞是指输电系统由于本身网络的容量限制，不能满足所希望的输电计划 的状态，它严重影响了系统的安全稳定运行，是电力系统运行部门面临的一个十 分重要的问题。它通常指输电系统在正常运行或进行事故安全检查时出现的输电 线路潮流超过允许极限和节点电压越限两种情况。 输电网开放或自由上网将使输电量多变，从而导致网络阻塞成本陡升，电价冲 击等现象发生。图1 5 为美国电力市场中阻塞成本逐年变化的情况【5 l 。 图1 5 输电阻塞成本增加情况 f i 9 1 5i n c r e a s i n gc o n g e s t i o nc o s t s 同时，在电力市场中，有些市场参与者会利用自身的市场力，通过申报高价 5 北京交通大学硕士学位论文 和保留输电容量等方法，人为造成阻塞，来获取高额利润。这也成为阻塞发生的 一个重要原因。因此，有效消除和预防阻塞的发生意义重大。 1 1 6输电市场中阻塞管理问题 针对输电市场中的阻塞问题，设计在技术上可行、经济上合理的阻塞管理措 施以缓解或消除阻塞并提供适当的经济信号，以实现促进电力资源的合理配置、 输电系统的发展，具有重要的理论和现实意义。 为此，各国电力市场研究人员都在研究消除输电阻塞的方法。阻塞管理指消 除输电阻塞的管理和控制措施以及阻塞费用的分摊等【1 1 ，当电网发生阻塞时，应进 行阻塞管理以维持电网的正常运行。现有的阻塞管理方法很多j 如调整机组出力、 负荷参与报价、实行可中断负荷等 6 4 1 。在电力市场环境下，利用输电权来规避阻 寒风险已成为近年来的研究热点和主要发展趋势【9 】。输电权是一种规避阻塞带来的 风险的金融工具，购买了输电权的市场参与者在发生阻塞时可获得一定的补偿【l o 】， 并在美国、英国等多国和地区的电力市场中采用，日益成为国内外学术界研究的 重点和发展趋势。 1 2国内外输电市场 1 2 1国外输电市场发展现状 目前国外有些国家的电力市场发展比较成熟，本文简要介绍英国、美国和澳 大利亚的电力市场。 ( 1 ) 英国输电市场发展现状 英国是最早开始全面取消对电力公司管制的国家之一。将垄断的中央发电局 分成三部分：国家电力公司、发电公司、国家电网公司( n g c ) 和1 2 个地区电力 公司，并建立了趸售电力市场。改革后得英国电力工业体系如图1 6 所示。 改革后中央发电局( c e g b ) 分解为四个部分： 国家电网公司( n g c ) ：拥有所有的高压输电系统，主要是2 7 5 k v 和4 0 0 k v 的输电网。同时，国家电网公司还控制与法国和苏格兰的互联工程； 国家电力公司：拥有约占总装机容量5 0 的火力发电厂； 国家发电公司：拥有约占总装机容量3 0 的火力发电厂； 国家核电公司：拥有约占总装机容量2 0 的核电站。 6 绪论 田家电力公司li 法田电一ll 援电公司ii 苏格兰电舟ll 田家发电公司 回l 。星舅囊昙荟君， = ：警 地区电力公司li 地区电力公司il 地区电力公司 图1 6 改革后的英国电力工业体系 f i 9 1 6p o w e rm d u s t r ys y s t e mi ne n g l a n da f r o r e s t r u c t i o n 其中，国家电网公司、国家电力公司和国家发电公司为私营股份公司，由政 府发行电力股票，将国有资产半数以上出售，进行独立核算，自负盈亏。国家核 电公司由于成本较高，由国家所有。同时建立了一个电力市场交易机构( p o o l ) ， 由国家电网公司负责运行。 十二个地区供电局完全私有化( 地区电力公司) ，地区电力公司拥有1 3 2 k v 以 下输电网络，并负责将电能卖给终端用户。 体制改革后推行了电力企业私有化，实现了发、输、配电完全分离，在发电 环节实行竞争，输配电环节实行价格管制和统一经营。售电市场逐步开放，在收 取合理的过网费的同时，允许大用户和发电商直接签订购电合同，允许零售商经 营购售电业务，从而打破了电力垄断经营的格局1 3 1 。 英国电网公司把输电市场的输电费用分为两部分：即接网费和使用费。 接网费与用户的上网和下网点有关，接入系统的费用向发电公司收取、而接 出系统的费用向地区电力公司和大用户收取。接网费计算的基础是接网资产，接 网资产主要包括专用线路和接网点所在的变电站。接网费按年费用方式收取。 英国电网公司的电网使用费是与输电系统的建设、运行和维护有关的费用。 电网使用费收取对象是发电公司、地区电力公司和大用户。电网使用费对发电公 司按注册最大发电容量收取，对地区电力公司和大用户则按系统高峰时段的需求 量计取。 ( 2 ) 美国输电市场发展现状 目前美国已经形成的有组织的电力市场的区域包括：新英格兰i s o 、纽约i s o 、 p j m ，德州e r c o t 和加州i s o 。正在酝酿或发展，但尚未形成有组织的电力市场 的区域包括：美国的东南部，佛罗里达州，中西部，中南部，西南部和西北部。 图1 7 显示了目前美国电力市场的发展情况【1 2 】。 美国在改革之前，全国分为若干个独立电网，电网之间只进行少量的电量交 7 北京交通人学硕_ 学位论文 换，备城市由一个或几个经过联邦或地方政府授权的公用f u 力公r l j 供电，每个r 乜 ) 公司都仃自己的发电设备，所发i 乜能彳i 能丈给其他公用电力公州，这样电力公 刊为7 ，确保不出现i _ h l i j m 故，努力增加自己的发f l l 能力以满足j fj 、4 的要求，因而 导致了大量的容量l 木j 置。 图1 7 荚固电力1 j 场区域分布图 f i g 1 7d i s t r i b u t i o no fp o w e rm a r k e ti nu s a l9 9 6 年1 2 月，宾西法尼哑州州k 签署了取消f 乜力管制的法律，f 式展丌了电 j 小，纠。n 改j p 。依照陔法律，用，、i t j 以白山选择发电商，fl _ 输电和配电仍由受控 的电力公司来完成。应当指出的足，该法律并没有弛浦i j 电力公一j 出售它们的电j ， 允y f ：电力公司出售它们的发电设备或对公r , - j 进jj 。亟组，但电力公司的服务j 、v 分类 j 芒价( 服务分离，例如发电与配电的分离) 。与此同时，宾州通过i j j 场模型和刈f i j 场 的预测，确定了一个电力标准m 售价，该标准 _ f 售价并不足个有利十现有电力 公丌j 的较低的标准出售价。宾州从1 9 9 9 年1 月，f ：始逐步取消电力市场的管制，到 2 0 0 0 年1j 的时候，宾州所有的用户都i i j j 以自i t i 选择他们的电力供应商了【3 1 2j 。 图1 8 天国l 乜力市场乡，1 i f ， - j f i 9 1 8s t r u c t u r eo f p o w e rm a r k e ti nu s a 绪论 改革后的美国电力市场结构如图1 8 所示。美国联邦能源管制委员会( f e r c ) 要求各输电公司放开输电服务的同时，出现了很多的能源商( p o w e rm a r k e t ) ， 他们自己不发电，而是从发电商处购买批发的电力，然后卖给零售终端用户，赚 取差价。为使系统安全运行，还出现了独立系统运行商。 ( 3 ) 澳大利亚输电市场发展现状 目前，澳大利亚国家电力市场通过互联电网向4 州和l 区的7 7 0 万用户提供 电力供应。 国家电力市场管理公司( n e m m c o ) ( n a t i o ne l e c t r i c i t ym a r k e tm a n a g e m e n t c o m p a n y ) 负责全国互联电网的调度和电力市场交易管理。n e c a 负责国家电力市 场规则的管理和全国电力市场的监管，包括：规则修改的审批、规则的实施和违 规的处罚。 、 国家电力市场以发电商、网络服务商、购电商、消费者( 含零售商和终端用 户) 、特殊成员为主体，通过电网这个载体进行运作。国家电力市场又分为电力批 发市场和电力零售市场，实行现货交易和金融合约交易( 差价合约) 。发电商通过 竞争把发出的电力卖给电力批发市场，市场把电力批发给零售商。终端用户也可 以通过合约形式从电力市场的发电商直接购电，而不通过零售商，称为购电商。 在零售市场上，零售商把批发到的电力卖给大小不等的终端用户。市场规则规定， 超过3 0 m w 的发电厂必须加入批发市场【】。澳大利亚电力市场结构如图1 9 所示。 6 磊丽压瓦丽庀嚣雨 输电公司 匝巫卫 用户li用户ii用户 大 用 户 图1 9 澳大利亚电力市场结构 f i 9 1 9s t r u c t u r eo f p o w e rm a r k e ti na u s t r a l i a 1 2 2我国输电市场发展展望 展望我国的电力工业改革发展之路，根据国务院制定的电力体制改革方案 ( 2 0 0 2 1 5 号文件) ，核心是打破“两个垄断，即电力行业垄断和区域垄断，要求 实行“厂网分开、竞价上网；输配分开、竞争供电”，建立一个更有效率、更为公 9 北京交通大学硕士学位论文 正的以竞争、开放的区域电力市场为主的统一、开放、多主体、多区域、多层次、 规范化的有序竞争的社会主义的电力市场体裂”】。 根据文件的指导，我国建成了跨省的区域性电网，拆分了国家电力公司，成 立了5 家发电公司、2 家电网公司和4 家辅业集团公司，真正在发电端引入了竞争 机制，实现了“厂网分开”。 输配分开电力市场作为一个电力市场的新发展阶段，打破了电网公司作为单 一购买者的垄断地位。在这种市场中，各大用户以及作为所在地区用户代表的各 供电公司参与市场竞争购电，不但可以形成发电公司“竞价上网 的竞争格局， 还可以形成供电公司和大用户“竞价购电的竞争关系，优化用户的用电行为， 使电力市场的竞争更有活力，更好的优化市场资源配置。 英国、美国、澳大利亚等国电力市场的运作模式在打破发、输、配、售垄断， 开放电网等方面为我们提供了宝贵的经验。但应该看到，中国输配分开方面还有 许多特殊问题需要解决【1 3 】： ( 1 ) 在划分产权和管理权限时容易导致责任不清和产权不明。随着我国电力 负荷的快速增长，在未来一段时间内，我国大部分地区1 1 0 k v 、2 2 0 k v 网络逐渐成 为配电网的一部分，因此，输电网和配电网的划分界限不是静态的、绝对的，而 是随着经济发展、负荷增长在动态变化的。如果实施输配分开，就在某一个时间 断而e ，将输配电网络重组，分别划分给输电公司和配电公司，会给输电、配电 管理体制带来极大的难题和困惑。同时，电网运行要求紧密协调、相互协作，在 事故情况下，上下级电网相互配合，重组电网资产，可能会导致安全风险。 ( 2 ) 降低电网经营的规模效益。输配电是资金密集、技术密集行业。在以省 为基本单位的情况下，省级公司具有较强的融资能力推动电网建设，并能在电网 运行中较好的发挥大电网的规模效益。但是以一个或若干个地级市组成的配电公 司，融资能力被大幅度削弱，一些必要的大工程将被推迟，尤其是导致部分欠发 达地区电网建设资金匮乏，陷入缺电的困境。电网的规模效益被削弱。我国经济 发展迅速，负荷增长迅速，未来一段时间需要大规模建设电网，降低电网规模不 利于推动电网建设； ( 3 ) 输配分开将增加监管成本和输配电企业的管理成本。输配分开后，将增 加很多配电企业，显然会增加管理成本。而且，在我国目前情况下，上一级企业 对下级企业的约束力，要比政府监管部门对被监管企业的约束力强。实施输配分 开后，配电企业缺乏必要的约束，成本管理的压力和动力减弱。 ( 4 ) 我国地区发展不平衡也给输配分开带来困难。我国不同的配电网电压等 级不同，同时某一个地区的同一电压等级可能部分设备履行输电网功能，部分履 行配电网功能。在实施输配分开方案时，确定输配的边界应按电压等级、功能、 1 0 绪论 发展趋势等方面加以区分，在不同的地区采用不同的边界标准。 综上所述，我国实现输配分开还有很长的一段路要走。我们总结和借鉴国内 外电力体制改革的经验和教训，从国情出发，遵循电力工业发展规律，充分发挥 市场配置资源的基础性作用，加快完善现代企业制度，建立与社会主义市场经济 体制相适应的电力体制。 1 3选题意义 本文是主要针对输电市场中经常出现的输电阻塞现象，研究为规避阻塞风险 而产生的输电权机制。 。” 电力市场环境下输电阻塞对电力市场的短期运营和长期发展的影响主要表现 在以下几个方面【1 0 】： ( 1 ) 输电阻塞将削弱电力市场竞争机制。阻塞在一定程度上限制了区域外的 发电商进入本地电力市场，减少了本地发电企业的竞争对手，从而电力市场的竞 争体制得不到真正的体现； ( 2 ) 无法建立新的输电合同，而且会使一些固有的输电合同无法执行、出现 意外的被迫停运，传输网络中各节点的交易量发生改变，系统调度员需要重新安 排调度发电计划，增加了调度的难度； ( 3 ) 产生阻塞成本，从而增加运营成本，提高了电价进而影响到用户的利益； ( 4 ) 妨碍了电价的界定，可能会导致电价扭曲，造成区域性电价垄断； ( 5 ) 影响电力资源的优化配置和利用，使局部市场力滥用。 因而，对输电阻塞管理方法进行研究，对整个社会而言，具有以下重要的意 义： ( 1 ) 确保输电网络的安全可靠运行； ( 2 ) 实现在输电阻塞时社会利益的最大化； ( 3 ) 塑造公开、公平、公正的竞争环境。 我国区域电力市场正在不断推进，向前发展之中，如何利用市场机制缓解和 消除阻塞现象将是今后研究的重点。因此，有必要进一步研究输电权机制，为我 国电力市场的进一步改革提供理论基础。与此同时，现有输电权机制还有待进一 步的完善，在执行过程中经常会出现某些购买了输电权的市场参与者人为造成输 电阻塞，获取非法利润的现象。这时就需要对输电权机制的实施进行监管，保证 其正常运行。而且，输电权机制中产生的盈余如何分配，输电权拍卖者i s o 的 非营利性如何体现也将成为输电权机制监管的重中之重。 北京交通大学硕士学位论文 1 4国内外研究现状 1 4 1国外研究现状 输电容量权的概念由h o g a n 于1 9 9 2 年在合同路径模型基础上提出，其主要观点 是采用输电容量权来分配阻塞成本，同时对节点间的电价之差进行一定程度的补 偿，为市场参与者提供了一个规避价格风险的工具【1 4 】；1 9 9 7 年他又提出了输电阻 塞合同( t r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o nc o n t r a c t s ，t c c ) 的概念，认为只能定义点到点的输 电权。1 9 9 6 年h u n g p oc h a o 等提出了基于潮流( f l o w b a s e d ) 的关键路径( f l o w g a t e ) 输电权，认为基于潮流的设计可以不受电网拓扑的影响，输电权的容量值在长时 间内保持稳定，而且计算简单，清晰易懂；只有受阻塞影响的部分线路才会进入 经济补偿程序，大大减少电网运营者的操作量；同时还可以计算临近区域由于环 流带来的经济影响【1 5 】。1 9 9 9 年，s h i j i ed e n g 提出了基于保险原理的输电权，效仿经 济学上的保险制度，让输电用户对传输的电力进行投保，当节点电价的变动超出 一定范围时，可以获得相应投保水平的补偿【l6 。 表1 1 美国的金融输电权市场 t l b l e1 1f t rm a r k e ti nu s a 目前，美国电力市场对输电权机制的研究比较完善，并将其运用到金融市场 1 2 绪论 中，对于输电阻塞起到了很好的风险规避作用。表1 一l 为美国各电力市场实施金融 输电权机制的情况： 1 4 2国内研究现状 国内文献对于输电权的研究也比较多。文献【1 7 】提出将输电权与阻塞成本分摊 相结合来缓解阻塞问题或规避阻塞带来的风险，同时文献【1 8 】和【1 9 】也提出了将输 电权与差价合同、基金池组合起来，都达到了很好的效果。但是，大多数相关文 献都是针对输电权的风险规避功能，而对于输电权拍卖机制的研究则较少。文献 2 0 】 提出了输电权的拍卖采用双方叫价的双边拍卖，但只考虑基本的线路容量约束和 输电权交易容量约束，仍有许多不足之处。文献 2 1 1 进而提出将电能与输电权结合 的统一拍卖模型，可以降低电力交易成本及交易风险。近年来，有学者研究将各 种不同类型的输电权结合组成混合输电权，例如文献 2 2 将点对点金融输电权和关 口金融输电权结合起来，文献 2 3 】将责任型输电权和权利型输电权结合起来，都有 其优越性。 总之，输电权越来越成为国内的研究的重点，对于机制中存在的许多问题， 也有待研究、完善。 1 5本论文的主要内容 本文主要研究了电力市场环境下输电市场放开下的输电权机制及其监管问 题，主要思路如下： j 囫亟口穹 j 画亟口 亟刁 图1 1 0 本论文思路 f i 9 1 1 0m a i nl i n eo f t h i sp a p e r 1 3 北京交通大学硕士学位论文 具体内容如下： ( 1 ) 输电权的基本概念及其分类 结合输电权的概念，类型，简单介绍各种输电权机制的过程和各自的 特点，并对比了各种不同类型输电权机制的异同点； ( 2 ) 点对点金融输电权机制研究 主要内容包括点对点金融输电权拍卖原则的介绍、拍卖模型的建立以 及经济补偿模型的建立及求解，同时分析这种输电权存在的问题； ( 3 ) 关口金融输电权机制研究 针对关口金融输电权的特点，提出了考虑潮流分布因子的双边拍卖模 型，并建立了基于线路约束的影子价格的经济补偿模型，同时分析了这种 输电权存在的问题； ( 4 ) 引入保险原理的输电权机制研究 本文将保险精算学中的基本原理引入输电权的补偿机制中，创新点在 于应用统计理论来确定输电权的价格，研究了保险费率厘定的模型及求解 方法，最后分析了购买输电权的市场参与者的收益情况； ( 5 ) 输电权市场监管研究 针对输电权机制中存在的问题，本文将监管理论和方法创新地引入到 了输电权市场中，建立了一系列的指标分别对发电商和电网公司进行监管， 并设计了监管界面。 1 4 输电权概念及其分类 2 输电权概念及其分类 2 1引言 在输电市场中，市场参与者关心的是如何预防输电阻塞带来的风险。输电权 的概念正是针对市场参与者提出的，旨在为市场参与者规避阻塞带来的风险。由 第一章论述可知，输电权的概念源于合同路径模型，后来又发展为输电阻塞合同， 定义了点对点的输电权。随着输电权理论的不断发展，基于潮流的关键路径输电 权产生，对于只有受阻塞影响的部分线路才会进入经济补偿程序，减少了电网运 营者处理的数据量。近年来，很多学者又研究了基于保险原理的输电权机制，取 得了一定的成果。 本章介绍了输电权的概念及其分类，并对目前研究较多的三种主要的输电权 进行了详细介绍。 2 2 输电权的概念 输电权是指允许输送一定容量的权利，它赋予其所有者使用相应输电容量的 权利或者取得与其相关的经济利益的权利。它具有锁定输电费用或保证电力传输 的功能，即电力交易者在购买了输电权之后，可以保证以既定的输电价格实现电 能的传输，即使电网实际运行中发生阻塞，也能获得相应的经济补偿【1 1 。 2 3 输电权的分类 输电权通常可分为物理输电权( p h y s i c a lt r a n s m i s s i o nr i g h t ，p t r ) 和金融输电 权( f i n a n c i a lt r a n s m i s s i o nr i g h t ，f t r ) 两大类，但是随着输电权理论的不断发展， 一种新的保险制输电权应运而生，效仿经济学中的保险原理，不以单个输电线路 为依据，复杂程度降低。 按照输电容量定义的不同，金融输电权又进一步可分为点对点金融输电权 ( p o i n tt op o i n tf i n a n c i a lt r a n s m i s s i o nr i g h t ，p o pf t r ) 和关口金融输电权( f l o w g a t e r i g h t ，f g r ) 【l 】，又称基于潮流的输电权；按照经济补偿方案设计的不同，点对点 金融输电权又可分为责任( o b l i g a t i o n ) 型点对点输电权和权益( o p t i o n ) 型点对点输 电权。具体分类如下图所示： 1 5 北京交通大学硕士学位论文 2 3 1物理输电权 图2 i 输电权分类图 f i 9 2 is o r to ft r a n s m i s s i o nr i 曲t 物理输电权是指其所有者具有实际使用该输电容量的权利。物理输电权一般 不允许转让，也不提供经济补偿。物理输电权可以通过竞标获得【l 】。 物理输电权是类似于输电线路的股份制所有权，该输电权拥有者具有在相关 电网上排外的权利。所谓排外是指对输电容量绝对的独享性，即使在阻塞期间也 不允许其他输电交易占用空置的容量。这种类型的输电权在设计上是为了鼓励新 电网投资者的，但其独享性也造成市场力的现象，而且阻碍社会利益的最大化。 因而该输电权为大多数专家、学者的否定，相关的研究也比较少。除了在辐射状 输电系缔中，物理输电权已经很少被使用【2 3 1 。 2 3 2金融输电权 金融输电权是从经济补偿原理出发，同输电网络物理使用权分离，当网络阻 塞时其所有者获得经济补偿，从而获得节点价格的相对稳定性，是输电网络使用 者规避价格波动的风险的金融工具。 金融输电权定义了区域之间m w 数量级的传输容量。不过f t r 并没有赋予它 的拥有者有唯一使用这条线路的权利。相反，金融输电权存在于一个允许所有市 场参与者进入输电系统的环境中，而不论他是不是拥有输电权。这种线路所有权 的权利也会激励市场参与者投资电网；作为回报市场参与者可以得到输电权，并 且可以交易和定价。这种可以规避风险的功能使其成为在推动建设合理的市场中 一个有效的工具。 金融输电权由于同实际电网潮流分离，具有实现容易、控制方便的特点；同 时，还可以通过输电权的实施来分配阻塞费用和确定潮流削减规则。因而，金融 输电权获得了广泛的认同与应用。金融输电权与物理输电权的比较如下表所示： 1 6 输电权概