（电力系统及其自动化专业论文）电力现货市场中两种市场模式下社会福利的比较.pdf

华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第一章 绪论 第一节 问题的提出 在目前现行的电力现货市场中，对于发电商来说，所有机组在同一市场中共同 竞价， 形成统一的系统边际价格， 然后进行结算; 而对于用户来说，电价并未开放， 即并没有充分考虑需求侧各类需求的不同。 然而现行市场模式下的这种结算方式是 否合理呢? 先看电力供给方面，在一个典型的电力系统中，存在各种类型的机组，从规划 时开始他们的规划目的、机组性能、成本结构就并不相同。有些机组的运行成本很 低而固定成本很高，比如核电厂，因此，它们更适合提供基础负荷，尽可能多的发 电;而另一些机组的运行成本很高而固定成本很低，比如燃气轮机，因此，它们更 适合提供峰时负荷，每年只运行几个小时。对于基荷机组来说，因为他们有较大的 固定成本和较小的运行成本，因此，其平均成本大于边际成本，为了收回成本， 需 要按其平均成本来确定其供给曲线，进行均衡;而对于峰荷机组来说，因为他们有 较大的运行成本和较小的固定成本，因此，其边际成本大于平均成本。为了收回成 本，需要按其边际成本来确定其供给曲线，进行均衡. 再看电能需求方面，有一部分电能是消费者所必需的，因此其需求量是比较稳 定的，波动比较小的:而另一部分电能并不是消费者所必需的，因此其需求量并不 稳定，波动比较大。 综合上述两方面来看，现行的市场模式并没有充分考虑到电力市场供给和需求 的具体情况。不同类型的机组放在同一市场中共同竞价，是以整个系统的成本回收 为目的来确定供给曲线的，并没有考虑到不同类型机组各自成本结构的具体情况; 而需求侧的电价未完全开放，也没有充分考虑到需求侧各类需求的不同。显然，这 种市场模式下形成的均衡价格是低于峰荷机组的边际价格且高于基荷机组的平均 价格的，因此，整个电力系统出现了搭配销售，降低了市场机制的效率。对基荷部 分来说，过高的价格抑制了需求量，造成了生产效率的降低及社会福利的净损失; 同时，对峰荷部分来说，过低的价格造成了机组回报的不足，也会造成社会福利的 净损失。 因此，更充分的考虑到电力市场供给和需求两方面的具体情况，找到一种更完 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 善的市场模式，将会使电能的生产效率及社会福利有很大的提高。 第二节 研究思路 本文是以提高整个电力现货市场中的社会福利为目 标的，因此我们需要寻求一 种新的市场模式，并通过理论分析及数值仿真，求证在这种新的市场模式下确定的 结算价格，是否能够达到提高社会福利的目的。 那么，所寻求的能够提高社会福利的新的电力现货市场，应该是什么样的一种 模式呢?我们上面己经提到，在目 前现行的市场模式下，由于没有充分考虑到不同 类型机组的不同的成本结构以及不同类型需求的不同，导致了搭配销售，造成了整 个市场中社会福利的净损失。那么，我们是否可以把这两种不同类型的机组分开来 竞价呢?即发电成本低的基荷机组和需求侧必需的波动不大的需求组成基荷市场; 而发电成本高的峰荷机组和需求侧不必需的波动比较大的需求组成峰荷市场，然后 两个市场分别确定结算价格。在这种模式下，基荷市场的结算价格较低，能够使基 荷机组得到更高的利用效率;而峰荷市场的价格较高，能够使峰荷机组得到更合理 的回报。通过理论分析及实际数据的数值仿真，我们可以看到，在这种新的市场模 式下，基荷机组的利用效率和峰荷机组的投资回报，是可以得到提高的。 因此，充分考虑不同类型机组的不同成本结构以 及不同类型需求的不同，从而 构建新的更加适合的电力现货市场，是本文研究的主要思路。 第三节 论文的主要内容 第一部分 ( 第二章) ， 电力市场中的社会福利。 对社会福利的概念进行简单的介 绍，指出电力现货市场现行的市场模式可能造成的社会福利的净损失，并提出能够 提高电力现货市场社会福利的市场模式的寻求方向。 5 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第二部分 ( 第三章) ，基荷市场+ 峰荷市场模式。将电力现货市场按发电机组的 不同类型，分为基荷市场和峰荷市场两部分，即发电成本低的基荷机组和需求侧必 需的波动不大的需求组成基荷市场;而发电成本高的峰荷机组和需求侧不必需的波 动比较大的需求组成峰荷市场。并分别给出各自 的供需曲线和交易模型，推导出这 种新的市场模式下的社会福利。 第三部分 ( 第四章) ， 两种市场模式下社会福利的比较。 利用构造的基荷、 峰荷 供给曲线、需求曲线，合成整个市场中合计的供给曲线和需求曲线，并推导出现行 市场模式下的社会福利，并与基荷市场十 峰荷市场模式下的社会福利加以比较。 第四部分 ( 第五章) ，数值仿真及结果分析。根据实际电力市场中的竞价数据， 描绘出电力现货市场中的供给曲线和需求曲线，并将其各参数带入到数学模型当中 去，分别计算得出现行市场模式下和基荷市场十 峰荷市场模式下的社会福利值，并 对结果进行分析比较。最后得出结论，基荷市场十 峰荷市场模式下的社会福利是否 高于现行市场模式下的社会福利。 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 第二章 电力市场中的社会福利 第一节 社会福利 呀 qt 图 2 . 1 . 1 消费者剩余、生产者剩余及社会福利 首先， ( d e m a n d 让我们来看市场中的均衡图。如图 2 . 1 . 1所示，d为消费者需求曲线 c u r v e ) , s为生产者供给曲线 ( s u p p l y c u r v e ) ( e q u i l i b r i u m ) ， 相应的， p e , q 。 分别为均衡价格和均衡产量， p e 为市场均衡点 即为市场价格水 平线。 消费者剩余是消费者在购买一定数里的某种商品时，愿意支付的总支出和实际 支付的总支出之间的差额。可以 用消费者需求曲线以下、市场价格水平线以上的面 积 来 表示， 如图2 . 1 . 1 中a e p 。 所围 面 积c s ( c o n s u m e r s s u r p l u s ) 所示。 生产者剩余是生产者在提供一定数童的某种产品时，实际接受的总支付和愿意 接受的总支付之间的差额。可以用市场价格水平线以下、生产者供给曲线以上的面 积 来 表 示， 如图2 . 1 . 1 中b e p 。 所围 面 积p s ( p r o d u c e r s s u r p l u s ) 所示。 社 会 福利 状况 通常 用消费 者 剩 余 和生 产 者 剩 余来 度 量。 市 场 所产生的 社 会 福 利， 为消费者剩余和生产者剩余之和，即s w ( s o c i a l w e l f a r e ) = c s + p s ， 如图2 . 1 . 1 中 a b e 所围面积所示。 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 第二节 现行市场模式导致的电力现货市场中的社会福利净损失 s rmc 一j 摆l 诀 b + 3 g q o q 图 2 .2 . k k 电力现货市场中社会福利的净损失 如图2 . 2 . 1 所示，让我们通过一个简化的模型，分析一下电力现货市场的现行 市场模式下造成的社会福利净损失。 s r m c 为短期边际成本曲线 ( s h o r t - r u n m a r g i n a l c o s t ) ，它是衡量现有发电厂 运行是否最优的标准， 即均衡价格与s r m c 相交时， 现有发电厂运行是最优的; l r m c 为长期边际成本曲线 ( l o n g - r u n m a r g i n a l c o s t ) ，它是衡量现有容量规模是否最 优的标准， 即均衡价格与l r m c 相交时， 现有容量规模是最优的， l r m c 的价格值b + b 表示 的 是 多 提 供一 单 位的 发电 容 量 所需的 边际 成 本。 水 平线p 即 为 现行电 力 现货 市 场中的均衡价格曲线。两条右下倾斜的斜线分别为基荷需求曲线b d ( b a s e d e m a n d ) 和峰荷需求曲线p d ( p e a k d e m a n d ) . 首先，看现行市场模式下的均衡价格对基荷部分造成的社会福利损失。因为短 期边际成本曲线 s r m c是衡量现有发电厂运行是否最优的标准，所以图 2 . 2 . 1中基 荷 需 求 曲 线b d 与 短 期 边 际 成 本曲 线s r m c 相 交 的 均 衡 产 量q 即 为 现 有 发电 厂 运 行 的 最优发电量，此时的市场中的社会福利为基荷需求曲线 b d以下，水平线 b以上的 部分。但由于现行电力现货市场中的均衡价格，使得最终的均衡产量为基荷需求曲 线b d 与 结 算 价格曲 线p 相 交 所 确定 的q o 点， q a k ，市场所确定的容量规模 超过了最优容量规模。由于长期边际成本曲线 l r m c的价格值 b + b表示的是多提供 一单位的发电容量所需的边际成本，因此，峰荷机组提供这部分超过最优容量的发 电量，所需要的成本为矩形e f k o k 的面积，而其得到的回报却只有峰荷需求曲线p d 以下的部分，即梯形e g k o k 的面积，显然，图2 . 2 . 1 中三角形e f g的面积即为现行 市场模式下峰荷机组提供这部分负荷所造成的回报不足。 因此， 对于峰荷部分来说， 现行的市场模式，使得提供峰时负荷的峰荷机组没有得到足够的回报， 这也必将抑 制对峰荷基组的投资，导致峰时容量的不足。 综合上述两方面来看，现行的市场模式并没有充分考虑到电力市场供给和需求 的具体情况。因此，整个电力系统出现了搭配销售，降低了市场机制的效率。对基 荷部分来说，过高的价格抑制了发电量，造成了生产效率的降低及社会福利的净损 失:同时，对峰荷部分来说，过低的价格造成了机组回报的不足，也会造成社会福 利的净损失。因此，更充分的考虑到电力市场供给和需求两方面的具体情况，找至 一种更完善的市场机制，将会使电能的生产效率及社会福利有很大的提高。 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 第三节 寻求提高电力现货市场中社会福利的新的市场模式 如上一节所述， 目前电力现货市场中， 由于各机组在同一市场下进行竞价结算， 出现了搭配销售的现象，导致了市场机制效率的降低和社会福利的净损失。因此， 我们所要寻求的新的市场模式，应该力求达到以下几个目标: 一、能够使基荷机组得到更高的利用效率。由于基荷机组的发电成本比较低， 而在电力现货市场现行的市场模式下形成的均衡价格，一般是高于基荷机组的发电 成本的，这抑制了消费者对基荷电量的需求，导致了基荷机组发电效率的降低，并 造成了市场中社会福利的损失。因此，我们所要寻求的新的市场模式，应该是可以 有效的降低基荷机组的结算价格， 提高基荷机组的利用效率，从而提高市场中的社 会福利。 二、能够使峰荷机组得到更合理的回报。由于峰荷机组的发电成本比较高，而 在电力现货市场现行的市场模式下形成的均衡价格，一般是低于峰荷机组的发电成 本的，这导致了峰荷机组的发电成本没有得到有效的回收，造成了市场中的社会福 利的损失。因此，我们所要寻求的新的市场模式，应该是可以有效的提高峰荷机组 的结算价格，从而提高峰荷机组的发电回报。 三、能够使整个市场中的社会福利有所提高。基于上述两点，我们所要寻求的 新 的 市 场 模 式 ， 应 该 是 力 求 提 高 基 荷 机 组 和 峰 荷 机 组 两 部 分 所 带 来 的 社 会 福 利 ， 从 而提高整个市场中的社会福利。 第四节 小结 本章给出了经济学中消费者剩余、 生产者剩余、社会福利的概念，并指出现行 的电力现货市场，由于没有充分考虑到不同类型机组的成本结构的不同以 及不同类 型 需 求 的 不 同 ， 而 导 致 了 基 荷 机 组 发 电 效 率 的 降 低 ， 峰 荷 机 组 投 资 回 报 的 不 足 ， 以 及社会福利的净损失.因此，本文试图寻求一种新的市场模式，能够更加充分的考 虑到机组和需求的不同类型，从而达到提高基荷机组发电效率，提高峰荷机组投资 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 回报，进而提高整个市场社会福利的目的。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第三章 基荷市场+ 峰荷市场模式 第一节 市场的大体构想 从提高电力现货市场中的社会福利的角度出发，我们设想一种新的市场模式， 并希望在这种新的市场模式下，能够使基荷机组得到更高的利用效率，能够使峰荷 机组得到更合理的回报，并最终能够使整个市场中的社会福利有所提高，这种新的 市场模式，即下面所要提出的基荷市场+ 峰荷市场模式。 在前述章节中我们己经提到，造成目 前电力现货市场中社会福利损失的最根本 原因是，现行的市场模式并没有充分考虑到电力市场供给和需求的具体情况，把从 规划时开始就有着不同的规划目的、机组性能、成本结构的基荷和峰荷两类性质完 全不同的机组放在同一市场中进行竟价结算，造成了市场中的搭配销售，降低了市 场机制的效率，一方面使得基荷机组没有得到充分的利用，另一方面使得峰荷机组 没有得到足够的回报，最终导致了市场中的社会福利的损失。因此在所构想的新的 市场模式中， 千脆将基荷机组和峰荷机组两类性质不同的机组各自 分开来， 分别 在 两个市场中结算，形成各自的均衡价格和均衡产量，以此来避免在同一市场中进行 竞价结算所带来的搭配销售现象，从而提高了市场机制的效率，并最终提高了市场 中的社会福利。 在基荷市场中，供给方是基荷机组，它们拥有较低的运行成本和较高的固定成 本，它们更适合提供基础负荷，尽可能多的发电;需求方是基荷需求，即这部分电 能是消费者所必需的，其需求量是比较稳定的，波动比较小的。运行成本较低的基 荷 机 组 和 需 求 比 较 稳 定 的 基 荷 需 求 在 基 荷 市 场 中 进 行 均 衡 结 算 ， 降 低 了 基 荷 电 量 的 电价，提高了基荷电量的需求量，提高了基荷机组的利用效率，从而提高了市场中 的社会福利。 在峰荷市场中，供给方是峰荷机组，它们拥有较高的运行成本和较低的固定成 本 ， 它 们 更 适 合 提 供 峰 时 负 荷 ， 发 电 时 间 比 较 短 ; 需 求 方 是 峰 荷 需 求 ， 即 这 部 分 电 能并不是消费者所必需的，其需求量并不稳定，波动比较大。运行成本较高的峰荷 机组和需求波动较大的峰荷需求在峰 荷市场中 进行均衡结算， 提高了 峰荷电 量的电 价，使得峰荷机组得到了更合理的回报。 以上就是本文所提出的提高电力现货市场中社会福利的新的市场模式，即基荷 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 市场十 峰荷市场模式。由上述可知，从理论上，基荷市场+ 峰荷市场能够达到我们所 要寻求的新的市场模式的要求，即能够使基荷机组得到更高的利用效率，能够使峰 荷机组得到更合理的回报，并最终能够使整个市场中的社会福利有所提高。 下面文章将通过数学模型，将这种新的基荷市场+ 峰荷市场模式下的社会福利 与现行市场模式下的社会福利进行计算比较，并最后通过数值仿真来验证这种新的 市场模式是否能够提高电力现货市场中的社会福利。 第二节 市场的交易模型 首先， 给出市场中基荷供给曲 线、 基荷需求曲线、 峰荷供给曲线、峰荷需求曲 线的 基本图形及其数学公式。 p o l - - - - - - - - - q o q q m q 图 3 . 2 . 1基荷供给曲 线 q s i = k s i p + q i ( 0 p ( q o - q . , ) / k : , ) 图 3 .2 . 2基荷需求曲 线 仇i 0 q a i - 构 i p ( p p p o ) 图 3 . 2 . i表示基荷市场中的供给曲线，q o 为基荷机组的容量上限;图 3 . 2 . 2 表示基荷市场中的需求曲线，p 。 为市场中的价格上限. 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 p o l - - - - - - - - - - - - - - - q a 2 q 图 3 . 2 .3峰荷供给曲 线 q 2 二 k s 2 p + % 2 ( 0 p p o ) 图 3 . 2 .4峰荷需求曲线 q a 2 = q a 2 - k a 2 p ( 0 p g a 2 / k a 2 ) 图 3 . 2 . 3 表示峰荷市场中的供给曲 线， 氏为市场中的价格上限: 图 3 . 2 . 4 表示 峰荷市场中的需求曲线。 随后，再分别来看基荷市场和峰荷市场中供给需求双方的均衡情况 0 q 1 q 图 3 .2 . 5基荷市场的均衡情况 图 3 . 2 . 5所示为基荷市场的均衡情况。其中 e ; 为均衡点，p ， 为均衡价格， q 为均衡产量，由基荷供给曲线和需求曲线的数学公式可以得到: 9 d l 一9 ., i 1 + k , , ( 3 . 1 ) 气k . i + q , , k , k d , + k , , pes一一 q !、lwelest 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 图 3 .2 .6峰荷市场的均衡情况 图 3 . 2 . 6 为均衡产量， 所示为峰荷市场的均衡情况。其中 e 2 为均衡点，p 2 为均衡价格，q 2 由峰荷供给曲线和需求曲线的数学公式可以得到: 千 。 q d 2 一 q .2 i r, = 1 k d 2 + k ,.2 a= g d z k 于2 + q .2 k d 2 t 一 k d 2 + k .2 ( 3 . 2 ) 第三节 市场的社会福利 上一节我们给出了基荷市场+ 峰荷市场模式下的基荷供给曲线、基荷需求曲线、 峰荷供给曲线、 峰荷需求曲线的基本图形及其数学公式， 并分别给出了基荷市场和峰 荷市场下的均衡情况。本节将在此基础上，分别推导出基荷市场和峰荷市场中的消 费者剩余、生产者剩余、社会福利，并最终推导出在这种新的基荷市场+ 峰荷市场 模式下的电力现货市场中总的消费者剩余、生产者剩余、社会福利。 首先来看基荷市场中的消费者剩余、生产者剩余、社会福利。 华北电 力大学 ( 北京) 硕士学位论文 p o l - - - - - - - - - - - - - - b i , 一一 q ; 9 图3 .3 . 1 基荷 刁市 场中的消费者剩 余、生产者剩余、社会福利。 在图3 . 3 . 1 中， 各 点 坐标 为:a , ( 4 s ; ,o ) ; b ; ( 4 a ; - k d i p a , p a ) 。 由 此 推 导出 基 荷 市 场 中的消费者剩余、生产者剩余、社会福利分别为: s p . b , e , p , l = 告 (。 一 : )(4 a:-k a;p o ) + q ,l = s o a , e , p , 一 合 p (9 ,; + 。 ) s w ., = c s b , (0 ,弩 ， 。由此推导出峰荷市场中的消 费者剩余、生产者剩余、社会福利分别为 c s = s b 2 e , p 2 = . 4 d 2n、 n 、 万 一 一一几 ) 甘2 k d 2 二 ， 二 s o a 2e ,p 2 = 告 p 2 (9 12 + q 2) ( 3 . 4 ) s w m ak= c s c + p s p . - t 其中，下标p e a k 表示峰荷市场。 第四节 小结 基于提高电力现货市场中，基荷机组的发电效率，峰荷机组的投资回报，以及 市场中的社会福利的目的，本章提出了一种新的市场模式，即基荷市场+峰荷市场 模式。从理论上给出了提出这种新的市场模式的原因，并证明了这种新的市场模式 是可以提高基荷机组的发电效率， 峰荷机组的投资回报， 以及市场中的社会福利的。 进而给出了在基荷市场+峰荷市场模式下，各条供需曲线的数学模型、各个市场中 的均衡情况，并最终计算推导出了基荷市场+峰荷市场中的社会福利。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 第四章 两种市场模式下社会福利的比较 第一节 现行市场模式下的社会福利 上一章我们给出了基荷市场+ 峰荷市场模式下的消费者剩余、 生产者剩余、 社会 福利。本章我们将给出基于所给交易模型的，在现行市场模式下的消费者剩余、生 产者剩余、社会福利，并对基荷市场+ 峰荷市场模式和现行市场模式， 两种市场条 件下的消费者剩余、生产者剩余、社会福利进行比较。 首先，给出在现行市场模式下的供给曲线和需求曲线。 由图 3 . 2 . 1基荷供给曲线和图 3 . 2 . 3峰荷供给曲线可以合成得到整个市场下的 供给曲线。 如图 4 . 1 . 1所示。 、 : 匕 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ g s- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 . , + q . 2 q c s 9 图 4 . 1 . 1整个市场中的供给曲 ( ( k _ 图 中 分 段 曲 线 表 示 为 q . = + k s )p + ( 9 9, + 9 gz ) ( u p 毛)( 4 . 1 ) k , 2 p + q , , + q o ( p g s p p i ) 其中，p g s 二 q 。 一 9 , k . , ( 4 . 2 ) q g s = ( k , + k , z ) q o , + ( k , r , : 一 k * z g s i ) ( 4 . 3 ) 由图 3 . 2 . 2 k 5 , 基荷需求曲线和图 3 . 2 . 4峰荷需求曲线可以合成得到整个市场下的 需求曲 线。如图 4 . 1 . 2所示。 华北电 力大学 ( 北京) 硕士学位论文 p ol _ _ _ _ p c d 图 4 . 1 .2 图 中 分 段 曲 线 表 示 为 : 。 一 l g d l q g d g d l + q d 2 q 整个市场中的需求曲线 q d ， 一 k d l p ( p i , p p o ) + q d 2 一 ( 勺 ， + k d 2 ) p ( 0 p 0 ，陌 0 ，船矽 0 , a p s 0 , o s w o , a p s o , a s w o ，这表示，相对于现行 市场模式来说，基荷市场+峰荷市场模式下的消费者剩余有所提高，而生产者剩余 有所降低，但整个市场中的社会福利是有所降低的。 对消费者剩余来说，在基荷市场中，均衡价格低于现行市场的均衡价格，如前 所述，电价的下降，提高了这部分电能的需求量，提高了市场中的社会福利;而在 峰荷市场中， 均衡价格高于现行市场的均衡价格， 因此， 降低了峰荷电能的需求量， 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 也降低了这部分市场中的消费者剩余。但由于基荷市场中的供给曲线的斜率要比峰 荷市场中的供给曲线的斜率小的多，因此，在基荷市场中价格的变化对电能需求量 的影响要比峰荷市场中的大的多，也就是说， 在基荷市场中，表示消费者剩余的那 一部分面积的增加，与在峰荷市场中，表示消费者剩余的那一部分面积的减少，相 比要大的多。所以，对消费者剩余来说，基荷市场+峰荷市场模式要比现行市场模 式下有所提高。 对生产者剩余来说，基荷市场+峰荷市场模式要比现行市场模式下有所降低， 这主要是由于基荷市场十峰荷市场模式的特殊价格情况，造成了电能供给者违背价 格歧视的利润最大化原则，而造成了生产者剩余的降低。具体的说，因为，基荷市 场中消费者的需求是必需的，需求稳定且波动不大，不管电价多少，这部分电能都 是必须的。因此，生产者为了获得更大的利益，应该提高这部分电价，来获得更多 得利润;而峰荷市场中消费者的需求不是必需的，需求不稳定且波动较大，价格高 了，需求量就会大幅降低，而价格低了，需求量就会大幅提高。因此，生产者为了 获得更大的利益，应该降低这部分电价，以提高电能需求量来获得更多的利润。但 是，由于电能商品的特殊性，基荷部分的电能成本远低于峰荷部分的电能成本，因 此在基荷市场+峰荷市场模式下，反而是基荷市场中的电价较低，而峰荷市场中的 电价较高，这种违背利润最大化原则的定价，降低了生产者的利润。所以，对生产 者剩余来说，基荷市场十峰荷市场模式要比现行市场模式下有所降低。 从整个市场中的社会福利来看， 在表 5 . 2 . 3 中， 由于市场中消费者剩余的增加， 小于生产者剩余的减少，因此，整个市场中的社会福利是有所降低的，这是我们所 不希望看到的。造成这种情况的原因，从数据上来看，是因为在基荷市场+峰荷市 场模式下，对电力生产者来说，基荷机组在基荷市场中由于电价降低而损失的生产 者剩余，大于峰荷机组在峰荷市场中由于电价升高而增加的生产者剩余，因此，整 个市场中的生产者剩余， 与现行市场模式相比，是降低了的;而基荷市场+ 峰荷市 场模式相比 于现行市场模式来说，生产者剩余的减少，又大于消费者剩余的增加， 因此，整个市场中的社会福利是有所降低的。 总的来说，对于我们构造新的市场模式时所提出的三个目标:能够使基荷机组 得到更高的利用效率、 能够使峰荷机组得到更合理的回报、 能够使整个市场中的社会 福利有所提高，这种新的基荷市场十峰荷市场模式达到了前两个目 标，而并不能满 足第三个目 标的要求。即 基荷市场+峰荷市 场模式提高了消费者的利益，却损害了 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 生产者的利益，而对于整个市场来说，降低了社会福利。 再来看各参数的调节对市场中社会福利的影响。 在表 5 . 3 . 1中可以看到，随着基荷供给曲线的斜率 k的增大，市场中的社会 福利差值的绝对值是增大的，即基荷市场十峰荷市场模式比现行市场模式下的社会 福利降低值是增大的。 在表 5 . 3 . 2中可以看到， 随着基荷需求曲线的斜率k d 、 的增大， 市场中的社会福 利差值的绝对值是增大的，即基荷市场+峰荷市场模式比现行市场模式下的社会福 利降低值是增大的。 在表 5 . 3 . 3中可以看到， 随着峰荷供给曲线的斜率k . : 的增大， 市场中的社会福 利差值的绝对值是减小的，即基荷市场十峰荷市场模式比现行市场模式下的社会福 利降低值是减小的。 在表 5 . 3 . 4中可以看到， 随着峰荷需求曲 线的斜率k d 的增大， 市场中的社会福 利差值的绝对值是减小的，即基荷市场十峰荷市场模式比现行市场模式下的社会福 利降低值是减小的。 在表 5 . 3 . 5中可以看到， 随着基荷需求曲 线的需求量终点y d ， 的增大， 市场中的 社会福利差值的绝对值是减小的，即基荷市场十峰荷市场模式比现行市场模式下的 社会福利降低值是减小的。 在表 5 . 3 . 6中可以看到， 随着峰荷需求曲 线的需求量终点q 。 的增大， 市场中的 社会福利差值的绝对值是增大的，即基荷市场+峰荷市场模式比现行市场模式下的 社会福利降低值是增大的。 在表 5 . 3 . 7中可以看到， 随着基荷供给曲 线的供给量起点4 . ， 的增大， 市场中的 社会福利差值的绝对值是增大的，即 基荷市场+ 峰荷市场模式比 现行市场模式下的 社会福利降低值是增大的。 在表 5 . 3 . 8中可以看到， 随着峰荷供给曲 线的 供给量起点q .， 的增大， 市场中的 社会福利差值的绝对值是减小的，即基荷市场+峰荷市场模式比现行市场模式下的 社会福利降低值是减小的。 具体各参数调节对市场中社会福利差值的影响，总结在下表中: 参数的调节 ( 增大)i k . , i k d i k . 2 k d s 1 9 d i i g d s 1 4 . l 1 4 .2 华北电力大学 ( 北京) 硕士学位论文 m t i * t隔不拣杯不丽社会福利差值的变化 ( a s w 的绝对值) 增大 ! 增大 减小 表 5 . 4 . 1调节各参数对市场中社会福利差值的影响 第五节 小结 本章采用 u c e i 提供的实际数据，结合前述章节的数学模型，分别计算了基荷 市场+ 峰 荷市场模式和现行市场模式 下的 消费 者剩余、 生产者剩余、社 会福利， 并 加以比较。可以看到基荷市场+峰荷市场模式提高了市场中的消费者剩余，降低了 生产者剩余，但对整个市场中的社会福利还是有所降低的。对于我们构造新的市场 模式时所提出的三个目 标:能够使基荷机组得到更高的利用效率、能够使峰荷机组 得 到 更 合 理的 回 报、 能够使整个市场中的社会福利有所提高， 这种新的 基荷市场+ 峰荷市场模式达到了前两个目 标，而并不能满足第三个目 标的要求。因此，我们所 构造的这种新的市场模式，即基荷市场+峰荷市场模式，提高了基荷机组的发电效 率，提高了峰荷机组的投资回报，但却降低了市场中的社会福利。 华北电 力大学 ( 北京) 硕士学位论文 第六章 结论 第一节 基荷市场+ 峰荷市场模式对社会福利的影响 目 前现行的市场模式，并没有充分考虑到电力市场供给和需求的具体情况，使 整个电力系统出现了搭配销售，降低了市场机制的效率，抑制了基荷机组的发电效 率， 导 致了 峰荷机组的回 报不足， 造成了 市场中的 社会福利净损失。 针对这些问 题， 本文力求寻找一种新的市场模式，使其能够达到了三个目标:能够使基荷机组得到 更高的利用效率、能够使峰荷机组得到更合理的回报、能够使整个市场中的社会福利 有所提高。以这个目标为出发点，构造了基荷市场+峰荷市场模式。 通过数学模型的公式推导以及实际数据的数值仿真，最后我们得到结论:在这 种新的基荷市场+峰荷市场模式下，对于基荷机组来说，降低了均衡价格，提高了 均衡产量， 从而提高了基荷机组的利用效率; 对于峰荷机组来说， 提高了均衡价格， 从而提高了峰荷机组得到的回报;对于整个市场来说，在这种新的市场模式下，消 费者剩余有所提高，生产者剩余有所降低，但总的社会福利有所降低。因此， 基荷 市场+峰荷市场模式，能够达到我们所提出的前两个目 标，而并不能满足第三个目 标的要求，即基荷市场+峰荷市场模式，能够使基荷机组得到更高的利用效率，能 够使峰荷机组得到更合理的回 报， 但却不能够使整个市场中的社会福利有所提高。 第二节 理论分析的意义 在现行的电力现货市场中，由于不同类型的机组在同一个市场中竞价上网进行 均衡结算，造成搭配销售是客观存在的事实，既抑制了基荷市场中的需求量，降低 了基荷机组的发电效率，又导致了高运行成本的峰荷机组没有得到应有的投资回 报。而本文中所提出的基荷市场+峰荷市场模式可以很好的解决上述两个问题，降 低了基荷市场的均衡价格，提高了基荷机组的发电效率，同时提高了峰荷市场的均 衡价格，提高了基荷机组的投资回报。在这两个问题上，基荷市场+峰荷市场模式 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 比现行市场模式更加有效，更加合理。 但从数值仿真的结果来看， 对于整个市场中的社会福利来说，基荷市场+峰荷 市场模式与现行市场模式相比较，是有所降低的。不过，考虑到数据采集的局限性 以及实际报价的复杂性，对于两种市场模式下社会福利比较的问题，还是有待进一 步分析实践的。首先，所能采集到的数据，也都还是现行市场模式下的报价数据， 而基荷市场+峰荷市场模式下的报价数据必然是有所不同的，这种报价变化所会造 成的 结果差异，是目 前理论 研究 所无法考虑到的; 其次，由 于实际 数据的非 线性和 离散性，在近似模拟的时候所造成的误差，也是无法避免的。这些都可能对最后社 会福利比较的结果产生影响，因此说， 对于两种市场模式下社会福利比较的问 题， 还是有待进一步分析实践的。 所以，总的来说，基荷市场十峰荷市场模式是一种既有优点也有缺点的新的市 场模式，是寻求更合理的市场模式的一个探索方向，可以被用来对市场效率和社会 福利方面的研究进行近一步分析和探讨。 一- 一一一 一* r 型)q l ( i l a ) r t lk r il lz 一 一 一一 一一一 致谢 本论文是在香港大学吴复立教授的指导下完成的。吴教授高尚的人格、 博大的 胸怀、渊博的知识、无私奉献的精神、严谨的治学作风以及对科学事业的执着追求 使我深受熏陶，并将受益终生，在此向吴教授表示我最衷心的感谢! 在论文完成的过程中，始终得到了我的导师张粒子教授的悉心的关注、耐心的 指导和热心的帮助，同样，在此向张老师致以我最诚挚的谢意! 在论文完成过程中，深圳清华大学研究院、清华港大电力系统国家重点实验室 为本课题创造了良好的工作环境，提供了分析、解决问题所需要的充足的资料和指 导。论文同时得到了浙江大学文福栓老师的悉心指导和帮助，在此向文老师表示我 最诚挚的谢意! 同时对在清华港大电力系统国家重点实验室内的老师和同学们，在学习和生活上给 予我的关心和帮助一并表示感谢。 华北电力大学 ( 北京)硕士学位论文 1 王锡凡 1 2期 2 郭熙保， 参考文献 分段竟价的电力市场.中国电机工程学报. 2 0 0 1 年 1 2 月 第2 1 卷 第 何玲编著.微观经济学.中国社会科学出版社.2 0 0 2 年9 月 3 j e f f r e y h g r o b m a n , j a n i s m c a r e y . p r i c e c a p s a n d i n v e s t m e n t : l o n g - r u n e f f e c t s i n t h e e l e c t r i c g e n e r a t i o n i n d u s t r y . e n e r g y p o l i c y . v o l u m e : 2 9 i s s u e : 7 . j u n e 2 0 0 1 . p p . 5 4 5 - 5 5 2 4 w e n f u s h u a n ，a k d a v i d . o p t i m a l b i d d i n g s t r a t e g i e s f o r c o m p e t i t i v e g e n e r a t o r s a n d l a r g e c o n s u m e r s . i n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o f e l e c t r i c a l p o w e r a n d e n e r g y s y s t e m s . v o l u m e :2 3 i s s u e : 1 . j a n u a r y 2 0 0 1 . p p . 3 7 - 4 3 5 j i n n - t s a i r t e n g ，m a w - s h e n g c h e m ，k i - h e e k i m . e n t r y s t r a t e g i e s f o r m u l t i n a t i o n a l e n t e r p r i s e s a n d h o s t c o u n t r i e s . e u r o p e a n j o u r n a l o f o p e r a t i o n a l r e s e a r c h . v o l u m e : 1 3 3 i s s u e : 1 . a u g u s t 2 0 0 1 . p p . 6 2 - 6 8 6 p e a k - l o a d p r i c i n g . n a t u r a l m o n o p o l y r e g u l a t i o n a n d e l e c t r i c p o w e r . c h a p t e r 1 2 . p p . 3 7 9 - 3 8 6 7 3 a t i q u r r a h m