（电力系统及其自动化专业论文）基于pool模式的中长期电力合约交易策略及风险建模.pdf

西南交通大攀硕士研究生学位论文 第2 页 a b s t r a c t t h ew o r l d w i d er e s t r u c t u r i n ga n dd e r e g u l a t i o n o fe l e c t r i c p o w e r i n d u s t r yh a sl e dt o a na c t i v ee l e c t r i c i t ym a r k e tw i t hm u c hm o r er i s k st o m a r k e tp a r t i c i p a n t st h a tt h e yd i dn o th a v et of a c ed u r i n gt h er e g u l a t e d e r a ，f o r w a r dc o n t r a c t sa n do p t i o n a l f o r w a r dc o n t r a c t sh a v eb e c o m e e f f e c t i v et o o l sf o r r i s k m a n a g e m e n t a n db i l a t e r a lt r a n s a c t i o ni n e l e c t r i c i t ym a r k e t s 。r i s km o d e l l i n go fe l e c t r i c f o r w a r dc o n t r a c t sa n d s t r a t e g i e so fe l e c t r i cc o n t r a c t st r a n s a c t i o nu n d e rp o w e r m a r k e tb a s e do n p o o lo p e r a t i o na r em a i n l ys t u d i e di nt h i sp a p e r ，i np r i m a r ys t a g eo f e l e c t r i c i t ym a r k e t ，t h e i s s u eo fh o wt o a s s i g nt h ev o l u m eo fe l e c t r i c f o r w a r dc o n t r a c t sf o ri p pi no r d e rt og a i nt h em i n i m u mr i s ka n ds t a b l e p r o f i t sw i t hc o n d i t i o no f e l e c t r i cc o n t r a c t s ，w h i c hc a n n o tb ef r e e l ys o l d o r b o u g h t ，i s d i s c u s s e d f i r s t l y a f t e r c o m p a r i n ge l e c t r i c i t y m a r k e t d i f f e r e n ts t r u c t u r e s t h e ni tp r e s e n t sas o l u t i o nt oo p t i m i s ev o l u m eo f e l e c t r i cc o n t r a c t su n d e rc o n d i t i o no fc o n t r a c t sc a nb es o l do rb o u g h t f r e e l y ，p u r c h a s e r ss t r a t e g i e s o ft r a n s a c t i o ni ne a c h s p o ts c h e d u l i n g u n d e rt h es a m ec o n d i t i o ni s g i v e n a n u m e r i c a l e x a m p l e b a s e do n m a t l a bs h o w se f f i c i e n c yo ft h ep r o p o s e da p p r o a c h ，t h et h e s i sf o c u s e s o nt h e o r e t i c a ls t u d i e so fr i s km o d e l l i n go ff o r w a r dc o n t r a c t si nc h a p t e r 5 t h ec a s eo fe l e c t r i c i t yi no u rc o u n t r yi st h a tt h e r ea r es t i l ls o m ea r e a s w i t hp o w e rm a r k e to l i g o p o l yb yl o c a lu t i l i t i e sa n dt h ee l e c t r i cp r i c ei s d e t e r m i n e db ym a r g i n a lc o s to fg e n e r a t i o n ，s om o d e l l i n gm a r g i n a lc o s t o f p o w e rg e n e r a t i o nu n c e r t a i n t yi ne l e c t r i c i t yf o r w a r dc o n t r a c t sb e t w e e n i p pa n du t i l i t i e sa sw e l la sc o n s u m e r sa n du t i l i t i e sa r e d e s i g n e d t h e m e t h o do fp r i c i n gw i t ho p t i o ni d e a sf o ri n t e r r u p t i b l ee l e c t r i cp o w e ri s d i s c u s s e db e t w e e ni p p sa n du t i l i t i e sc o n s i d e r i n gm a x i m i z a t i o n p r o f i t so f i p pa s t a r g e t f u n c t i o n 。t h ea p p r o a c hi su s e df o r a n a l y s i n gb e t w e e n c o n s u m e r sa n du t i l i t i e s t h e nm o d e l l i n gc o n s u m e r sd e m a n d u n c e r t a i n t y i n e l e c t r i c i t y f o r w a r dc o n t r a c t si s d e v e l o p e d a d e t a i l e dc a l c u l a t i o n e x a m p l eb a s e do nm a t t a bi sg i v e nt os h o wt h em o d e l a p p l i c a b l e c h e l i ：g d u2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 k e y w o r d s ：p o o li n d e p e n d e n tp o w e r p r o v i d e rr i s km o d e l l i n g i n t e r r u p t i b l ep r i c i n gt a r g e tf u n c t i o n c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第一章绪论 1 1 国内外电力市场发展简况 1 1 1 背景介绍 电力市场化改革在国外已经历了1 0 年多的实践，目前仍处在不断 研究探索和完善之中。英国的电力市场在运行了8 年之后，针对因发 电公司市场控制力太强而出现的投机报价问题，已经进行了第二阶段 的改革，新的电力市场规则于2 0 0 1 年制定实旌：美国加州电力市场 因为不恰当地管死了销售电价而放开发电批发电价，从而导致供不应 求，电价急剧上升，造成了两个电网公司破产，出现了第二次世界大 战后的第一次分区停电，发生了严重危机。美国联邦政府正在研究补 救措施，并修改竞价模式和规则。我国是发展中国家，正在进行社 会主义市场经济改革，电力工业作为基础产业，既要实现快速发展， 又要推进市场化改革，情况复杂，任务艰巨。相应地，我国的电力市 场竞价规则必须立足于自身特点，而不能照搬照抄。电力市场不仅 是一个体制与技术相结合的课题，也是电力企业与整个国家受益的必 然趋势。 1 1 2 国外电力市场发展简况 1 ) 美国佛罗晕达电力联合集团 美国电力市场的发展过程，以佛罗里达电力联合集团的较为典型。 美国佛罗里达电力联合集团的形成是电力市场的自然发展过程，它的 发展和形成经历了下述4 个阶段： 一 2 0 世纪4 0 5 0 年代为紧急功率交换阶段。在这一阶段，互联 电网之间紧急功率交换，重要目的是为了提高供电可靠性。 1 9 5 9 年1 9 7 2 年为制定联合运行政策阶段。联合运行政策包 括运行计划、旋转备用、检修和紧急功率交换等，为形成电力 市场建立法规保障。 1 9 7 4 年1 9 7 6 年为经济功率交换阶段。这个阶段主要是进行 经济运行和经济功率交换，获得巨大的联合效益。 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 9 7 8 年以来，采用先进的自动化技术，从计算机硬件及软件、 测量和通信等方面建立和完善电力经纪人系统，形成电力市 场。在电力市场中，各个电力公司提出每小时报价及欲买、卖 的电量，由电力经纪人系统在全局最优的基础上，进行贸易匹 配。 2 ) 英国的电力市场 在1 9 9 0 年3 月3 1 日私有化前的英国中央发电局实行电力统管， 所有发电厂均上网到统一的国家电网，由中央发电局经4 0 0 k v 及 2 7 5 k v 电网给1 2 个地区供电局批发电力，地区供电局经1 3 2 k v 以下配 电网将电力送到用户。中央发电局向1 2 个地区供电局颁布统一的“批 发电价”，而地区供电局在加入自己的配电费用后，颁布本地区的电 价，各地区的电价是互不相同的。1 9 9 0 年3 月3 i 同私有化后的英国 电力行业将整个电力生产、销售和使用各环节都引入市场竞争机制。 新的格局是将发电部门转变为发电公司，原来的1 2 个地区供电局相 应划分为1 2 个地区供电公司，同时成立的相应机构有：国家电力公 司、国家发电公司、国家核电公司和国家电网公司。前两个公司已改 为私营股份制公司，由政府发行电力股票，将国有资产半数以上出售， 进行独力核算，自负盈亏。国家核电公司由于成本较高，不具备竞争 能力，为国家所有。同时建立一个电力市场联营机构( p o o l ) ，由国 家电力网公司负责运行。1 2 个地区供电局完全私有化，成为地区配电 公司。确定全网的电力价格是电力市场联营机构全部工作的核心。改 革后的主要特点是：供电公司不再实行营业区垄断制，用户可以跨越 供电区购买电能，甚至可以直接同发电公司订立长期购电合同，但必 须交过网费用：由联营机构负责管理和日常经营，其任务之一是按负 荷需求向各发电公司订购电力电量，向各配电公司销售，并负责调度 运营和财务结算，制定电价时考虑可靠性指标的影响n 。1 。 ： ) 澳大利亚的电力市场 澳大利亚自1 9 9 0 年开始对电力工业进行改革，予1 9 9 1 年5 月成 立了国家电网管理委员会n a t i o n a lg r i d m a n a g e m e n t c o m m i t t e e ( n g m c ) 。由国家电网管理委员会负责制定国家电力市场的原则，原则 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 是在发电和电力供应中引进竞争机制，开放国家电网，允许私营发电 厂、国有公司及公有、私有用户在电力市场中进行公开交易。澳大利 亚电力市场的管理机构由国家电力市场管理公司、系统运行部门和国 家运行规约管理协会组成。运行规约是电力市场管理的核心和依据， 所有参加电力市场交易的成员在电力市场中一视同仁，必须服从运行 规约。与英国电力市场管理方式相比有很大不同，澳大利亚电力市场 管理部门与系统运行部门是相互独力、相互制约的两套系统，系统运 行部门不参与市场的交易和结算，但是为了维持系统的安全，有权否 决市场管理部门制定的交易计划”1 。 4 ) 挪威的电力市场 1 9 9 1 年1 月1 日，挪威实行新的能源法案，在管理上的政策主要 是将电网从可以开展竞争的运行中分离出来，由政府部门对电网进行 管理，并保证对所有成员开放。挪威进行了电力体制改革，主要是在 发电市场和用户市场开展竞争，但并未进行电力工业的私有化。这是 与英国电力体制改革不同的地方。改革后，将原国家电力局分为：国 家能源联合公司和国家电网公司。国家能源联合公司拥有原国家电力 局所有的、占全国发电容量3 0 的发电机组。电网公司拥有原国家电 力局所有的输电网，约占全国8 0 的主要输电网。国家电网公司还成 立了一个下属机构一一电力市场公司，执行与电力市场运行及交易有 关的任务。挪威的总发电量中，国家拥有3 0 ，市政拥有5 5 ，私 人公司拥有1 5 。 5 ) 阿根廷的电力批发市场 南美各国( 阿根廷、智利、巴西、哥伦比亚等) 随着经济发展和 负荷增长，对电能的需求量急剧增加，为了吸引资金，引进竞争，所 以，纷纷建立电力市场，其中以阿根廷最为积极。阿根廷在1 9 9 1 年 以前的电力工业全部是国有的，其中许多电厂是与外国合建的。1 9 9 1 年4 月2 1 目，阿根廷政府颁布了关于发电、输电、配电系统私有化 的命令，并建立了电力批发市场。所有发电公司，可以给出任意百分 比的输出t 参与中央调度，但是该发电公司需装备国家调度单元，以 接受国家调度中心的命令。如果发电公司不希望向电网卖出电能，亦 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 可通过合同直接向终端用户供电。同样，也可以把一部分电能卖给电 网，其余部分卖给用户。电力批发市场不仅对发电开放市场，而且对 输电和大用户也开放市场。新的电能转送法规定：允许工业、商业和 企业在外地建设自己的发电厂，并将自己发电厂生产的电能输送回工 厂、商店或企业。另外，用户只需付一定的转送费即可从第三方( 即 非本地电力供应方) 购买电能“。 6 ) 日本一一首先放开发电侧市场的竞争 闩本政府为了在电力工业中引入竞争机制，开始研究电力市场的 改革。首先，部分放开发电市场的竞争，对于用户仍由各电力公司负 责营业区域的供电，用户无权选择供电方。日本任意电力公司需要新 建发电厂时，必须投标。若中标公司是独力发电厂或其他不相邻的电 力公司，需要使用某公司的输电设备，该电力公司必须提供转运业务。 从以上几个国家的电力市场模式来看，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。 1 1 3 国内电力市场现状及发展 ( i ) 建立电力市场是电力工业的发展方向 a 电厂产权多元化需要电力市场 改革开放以来，我国电力工业发展很快，形成了由国家、外资、 地方、公司等多家办电的局面，这对缓和电力供求矛盾起了很大的作 用。但是，由于产权多元化而造成利益主体多元化，在这种情况下如 何协调好投资各方的利益就成为一个非常重要的问题。为此，必须建 立电力市场，给每个参与投资的成员以平等竞争的机会，创造一种平 等竞争的环境。 b 引进竞争，增强活力 在电力市场中，参与投资的成员是平等关系。通过竞争，挖掘潜 力，提高效益；通过竞争，精简机构，增强活力。 c 平等竞争，吸引外资 o h e r i g d u 2 0 0 3 西南交遗大学磺士磷究生学位论文第5 页 由予电力繁场可以创造一种平等筑竞争环境，在允许参与投资成 员承捏风险熬薅掇下获褥一定豹利润，这拷合一个健康的投资环境的 要求。根擐我国情况，由国家独家办电有困难，通过建立电力市场， 刨造一葶孛平等竞争豹环境，吸引外资妓社会资金办电是有必要的e d 能获得可观的经济效箍 在电力市场中，卖方可以高于边际成本的价格出售电能从而取得 效益，漂方由于从网外购买低于边际成本的电能，以降低商成本机组 负荷的成本而取得效益。此外，系统间紧急功率交换可提高电网运行 的稳定性和供电可靠住；备用分配、联合维修可减少系统装机容蹙和 节省投资。 从上述情况看，建立电力市场是我雷电力工监改革的必然方离。 但逶，由于我匿实行了4 0 多年的计鲻经济，要淘市场经济转交，将 涉及到电力工垃静麓划、建设、运行萃拜管理等各个方瑟，露鼗，建立 窀力市场的任务将是长麓瑟艰蓬载。 。 ( 2 ) 国内惫力零场现状 照蔫我国社会主义市场经济体制的建立，电力工业要弓l 进竞争机 制，走向南场他，已成为大势所趋。近几年来，我嗣已开始了电力市 场的准备工作，例如，建立电费计量系统、实行峰谷分时魄价和建立 模拟电力市场，积极开展“厂网分开，竞争上网”改革试点工作。在 浙江、上海、山东、黑龙江、吉林、辽宁六个省开展了试点工作。实 践表明，试点工作成绩显著，对进一步深化改革起了积极的推动作用。 南方电力联营公司根据所属电嘲产权独力的特征，采用经济手段歼展 了省网问交易的协调管理劳提供转运业务，同时在联网的各省和地区 之间进行备用分配，为开展电力公司间的电力交易及转运载务积鬃了 经验。 a 浙江电力市场 渐滚省于1 9 9 4 年7 月建立了模拟魄力市场，1 9 9 5 年1 月羿始进 避入模拟枣场运镎，予2 0 0 1 年1 月发毫常场开始了运作。省邀力公 司分为发电、供奄、中心调发3 令鄄节。鸯省电力公司授权孛心调度 所代表省电力公司向发电厂购电，向供电局售电。孛心调度所依据日 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 负荷预测数据及各发电厂的上网电价，编制各发电厂的发电计划和各 供电局的用电计划，事后根据实际运行情况，对各发电厂和供电局进 行考核结算。各发电厂的上网电价及上网峰谷电价是由省财务处根据 各发电厂的具体情况制定的，因此，各发电厂的上网电价是不一样的。 对于供电局是实行统一购网电价。并根据各供电地区用电结构的不 同，分别核定各地区购网峰谷电价。 b 中国电力改革备忘录 l9 9 5 年，由于电力短缺未能缓解，“独家办电”的垄断体制弊端 同益显露。我国开始实行多家办电，允许外商投资电力项目，电力市 场形成多元化投资主体。这个阶段被称为第一轮电力改革。 1 9 9 7 年1 月1 6 日为了贯彻中央关于政企分开的原则，由国家 宅力工业部改制而来的国家电力公司挂牌。 1 9 9 8 年3 月，电力部正式被国务院撤销，原电力部管电的职责移 交给国家经贸委电力司。 1 9 9 8 年8 月，国家电力公司推出以“政企分开，省为实体”和“厂 同分开，竞价上网”为内容的改革方略。 2 0 0 0 年6 月1 6 同，在国务院的一次会议上，由国电公司主导的 电力改革方案遭到高层否定。会议决定由国家纪委牵头，会同国家经 贸委等七部委组成电力体制改革协调领导小组负责制定新的改革方 案。 2 0 0 1 年4 月3 0 日，国家纪委将一份综合了各方意见的电力改革 方案上报国务院，同年6 月中旬，该方案由于反垄断的力度不够而被 国务院驳回。 2 0 0 1 年1 2 月，国家纪委经过几个月的调研论证后，踅新上报了 新的电力体制改革方案。 2 0 0 2 年3 月15 日。电力体制改革工作小组成立， 2 0 0 2 年4 月l 1 日。由电力体制改革工作小组起草的电力改革方 案在几易其稿之后，终获国务院批准。 2 0 0 2 年1 0 月l 5 日，电力体制改革工作小组第四次会议召开。国 家纪委上报的关于发电资产重组划分的请示获国务院批复。 o h e n g d u 2 0 0 3 麟零交遴大擎强士磷舞生学镶谂交筹? 擞 2 0 0 2 颦i 2 曩2 9 爨，中罄魄力毅缌建熬11 象公司同时接牌成立， 两本旋恣当翅戏立纳遣数会龆没驻“如期”挂牌，电监会“三定”方 察( 驳能设嚣、痰设枫橡鄹人员编制) 也没商公布。 我黧泡力体制敬孳的总体目标魑建立企国统、竞争开放、藏范 裔岸靛邀力甫场。我颡能源资源分猫的不平衡性，决定了必须程金西 范匿魂挽纯电力资源戴嚣，加快电阚建设，推进全霞联黼。我霞磁在 经历丈电网的嚣联通稔，随着西毫东遴南托甄供形斌的发装，2 0 0 5 年来将基本形成全强联精。全嚣联黼，西窀零送、鬻l e 萎供，这怒鬣 泌赘_ 黼发震的穷离。这鬣楚毽莽奄力笈震酌蘩阉魏祷，嚣楚鼗藩缝漂 资滚鞫受蓠串一势耀静褥熹繇决定豹。漆对，我嚣疆煲辽娲，羚了嫠 奄耀靛警瑾、隶糖瓣警蘧与电鬻瓣调爱薰魏有效，毅鳇，鍪簇实粒绕 调菠下嚣努缀罄疆，鑫受翼囊。瓤蠢蹩髂熬统一蝰，叉蠢管联上趣 分鼷瞧，这救愚我鬻电瓣、毫隧溪凌粒逛力帮场熬警理撰竭。 ，2 本课题壹哿擒出、研究现状及讲究意义 2 。 本课越豹提逃及研究意义 彀力枣壤理论熟一个戆兴的研究领域，涉及到电力工业的务个宵 强，灏盖电力王业的整个市场经济环境，给传统蘩断方式下各个方筒 鲍概念赋予了全新的涵义。总的喾来，魄力市场理论研究的童要方向 大致分为九个方颟“：政策环境和市场缩构；电价体系；变赫 机制：技术支撩系统； 市场环境下的调度和控稍； 市场梳制下 电力系统安全稳定分桥方法藕控错策略i 电力市场经济稳定髋及隰 塞繁壤橇蒂l ；魄力泰瑶串安垒雉经济糯协调游着予赣大霪论溺题及 痖潜磷究；泰场繇境下懿输窀蠲络管毽。 冀孛，蠢予发嘏辕璐黢务定徐嚣输聚毫服务定徐慧系统安全惠崽 穗关，透嚣娥鸯熬杰醭究瓣罨。麓努，常弱繇壤下黔耀户蟪痿，在邀 力枣臻条俘下或梵实嚣窀羚翅霹：控利豹蘸婺繇繁，选塞受割裂究尝 的关i = i = 。侮为双边交易模姣串最馕褥关注黪转避( w h e e l i n g ) 翊题， 毽楚联究鼢热熹。逐毒，荚予艇豢也有不少熬戮究“”1 。总之，从 髫内懿理论磺究来豢，鬓内电力枣场谚究工馋已经取提7 丰顼的成 o h e n 列u2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 萸 果，但是偏重予宏残、总体的磷究，挖其在政策强境葶鞋市场模式、电 价体系以及技术支持系统方面的研究居多。 然瑟，为努醢垄叛、鼓惑竞争、挺裹效率瑟迸霉熬毽要葱霭熬奄 力工业结构重组和解除管制，在引导电力工业市场化运营的同时，也 使得各个市场主俸嚣临着前所未有的市场藏险，特瑟是市场价掊波动 的风险。电能不同于一般商品，不能大规模的有效储存，并鼠要求供 需之闯瓣时平衡，由于需求的变化不能通过存储采平衡，困渐电力市 场均餐价格呈现出类似于负荷变化的髓机性；由予有限的机缀发电容 量和输电容量，以及较低的需求弹性，电力价格表现出强烈的跳越和 尖峰特性；由予电力衷场嬲寡头垄叛( 0 l i g o p o l y ) 特性，郏分发瞧 商利用其市场力( m a r k e tp o w e r ) 操纵电价也使得电价的变化更加复 杂。叁跌电力工选索场化运营竣届，电力鑫成为价格最易变的一季申商 品“。电力市场中电价的易交性使得各个市场参与者都面临巨大 稔莘鼙益损失风黢，热莱不撩戳有效薅藏，将会导致灾难性后莱稚“1 。 电力市场体制下的电力交易行为邋常有两种，即现货交易和中长 期合约交易。电力市场的台约交易机制可减少电力交易者因市场价格 波动丽带来的利蕴风险，势能促避供鬻双方的信息交溅，体瑗了电力 市场环境中电力生产与消费的计划性和经济性。从而有利于电力市场 的健康有序发展。窀能不能大规模的有效镶存，这是锚约电力枣场健 康、有序发展的主要因素之一。通过电力中长期合约交易电能可以 被“虚毅”琏赣存，这说弱电鸯审长麓会约泰殛霹爨撬供类纭子箕德 可储存商品的某种事前保护。除了能为各参与者提供选择机会以满足 x 在价硌彝风险方蘑豹特定要求，并有利于供需双方信息交流外，龟力 中长期合豹由于减少了发电商可以操纵的现货电擞，从而降低了它在 ，现货市场串的份额，邵降低了其市场力，从而减少了其操纵蕊货电价 的兴趣，有利予市场公平竞争，形成离效的市场电价。适当的中长期 合约交易机制的引入还有利于维持电力市场的稳定性。在我国电力工 业枣场化改革黪甥期，孛长期台约褥裂了广泛懿采惩，瓢且令试点豹 发电侧市场运营来看，接近8 0 以上的电量交易是通过含约市场来谶 行的“”1 。电力辛长期舍约，包括结合蠲投交易思想静电力中长期 c h e n 鲥u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 合约，作为一种有效的风险管理工具和交易手段，在电力市场的发展 过程中，将起到十分重要的作用。随着电力市场的全面开放和竞争供 电的加剧，研究电力市场中各参与方的电力交易策略及电力中长期合 约的风险建模问题也将具有重要的实际意义。本论文的选题正是基于 以上的背景。 1 2 2 研究现状 现有的国内外有关电力中长期合约的理论研究主要集中在电力合 约市场中的博弈行为及其对现货市场的影响机制研究。带有期权思想 的远期电力合约理论也有一些关注。文献 1 9 讨论了电力市场风险规 避模型的建立原理，给出了一个电力市场初级阶段的发电公司的风险 规避模型。该模型基于发电侧市场为寡头垄断性的市场，采取的是假 设发电公司在决策中把其他发电公司的产出作为固定对待的古诺模 型。其中的合约电价不是完全由市场决定，而是由发电公司与电力市 场经营企业共同商定，经政府机构权衡后做出的。该模型中的电价考 虑了不同类型电厂的特点，充分计入容量成本，因此，实际维护了当 前已经建立的电源结构。从某种意义上讲，这种模式并不完善，但却 是一个必不可少的过渡阶段。文献 2 0 鉴于我国金融资本市场还不完 善，介绍了一种适合于电力市场初级阶段的授权差价合约+ 单一购买 者模式。该模式中合约电价和电量是由授权部门负责制订，而不需要 发电公司自身进行决策。省电力公司是购买各发电公司的上网电量的 唯一购买方。因为合约电量是由授权部门根据预测报告年的系统负荷 作为基数，按预先设定的合约比例来确定的，所以，理论上讲对于发 电公司可能并不是最优的选择，但因为合约电价中考虑了容量成本， 一般会高于现货电价，所以发电公司还是乐于接受的。虽然回避风险 能力不是最优，但作为过渡阶段，其作用仍不可忽视。关于电力远期 合约理论也有一些关注。文献 2 1 对电力市场中的远期合约功能做了 论述。文献 2 2 基于电力远期价格的变化服从几何布朗运动( 即对数 正态分布) 的假设，给出了一种在交货前可提前通知期权是否履行的 定价模型。总的来看，对合约到期交货前的转让交易策略问题研究甚 少。 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 1 3 本文所做的主要工作 本论文选题来源于四川启明星公司电力市场课题组。主要研究了 电力市场体制下，基于电力联营体( p o o l ) 模式的中长期电力合约交易 策略和风险建模问题。在参阅国内外研究成果的基础上，首先进行了 电力市场模式的分析与比较。接着在第三章讨论了在电力市场初级阶 段，即单边开放阶段，发电侧中长期电力合约的制定策略问题，给出 了独立电厂i n d e p e n d e n tp o w e rp r o v i d e r( i p p ) 进行合约电量决 策的算法。该算法是以合约的持有者不可以随意抛售手中的电力合约 为条件，以i p p 的利润稳定、风险最小为目标函数，最后确定出i p p 在某一时段投入到合约市场上进行交易的合约电量的份额。接下来在 第四章进一步研究了在电力合约可以转让的情况下，在双边开放阶 段。i p p 如何决策每一交易时段的最优电量。通过分析i p p 与电力公 司之间的不带期权的中长期电力合约交易机制，以i p p 的净收益最大 为目标函数，首次建立了i p p 在电力合约到期交货前进行买卖交易的 一种策略及其数学模型。对电力用户侧也采用了类似的分析方法。最 后采用m a t l a b 6 1 对该模型进行了算例分析，说明了此模型下的电力 中长期合约交易策略在买卖获利、风险回避、引导参与者对电价的合 理反应等方面的特性和功能。考虑到电力市场运行初期，部分地区的 供电还属于电力公司垄断局面，在一定时期内所谓市场均衡电价将主 要由电力公司的边际发电成本决定，同时也为避免电力市场中实时现 货电价风险建模的复杂性，第五章首先基于电力公司边际发电成本的 不确定性，分别对i p p 与电力公司之间以及电力用户与电力公司之间 的中长期电力合约进行了风险建模，并结合期权定价的思想，分别给 出了用户侧和电厂侧的合约电价定价方法。分别以电力用户和i p p 单 位电量期望报酬最大为目标函数，给出了电力用户以及i p p 对中断电 价的最优选择。对在模型中计入电力用户负荷需求不确定性的情况也 进行了分析。不仅给予电力公司中断用户供电的权利，而且还允许用 户在购电量多余时退还给电力公司，或在购电量不足时要求电力公司 给予补偿不足电量，结合期权定价思想，以电力合约交货时电力用户 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 的期望报酬最大为目标函数，给出了合约参数的确定方法。算例分析 说明了所建合约模型可以回避或减轻电力市场中由于各种不确定性 而导致的利益损失风险，并可结合于经济调度。最后，总结了全文， 并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想。 c h e r l g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 2 页 第二章电力市场模式分析与比较 2 1 电力市场的目标模式 ， 电力市场的模式是多种多样的。但无论采取何种模式，有一点是 不变的即输电业务和发电业务彼此独力，在发电领域开放，允许多 ，种所有制成分、多种经济形式的发电厂存在，引入竞争机制。各国都 有自己的国情和特点，所涉及的问题各不相同，相应的电力市场模式 也分别具有各自的特点。电力工业从一体化垄断模式向竞争的市场模 式转变是一项艰巨复杂的任务，必须根据本国电力发展以形成的特点 选择适当的模式旺“1 电力工业改革的最终目的是最大限度地利用市场手段来提高电力 工业的生产效率，降低电力生产和供应成本，实现资源的优化配置。 而就目前电力工业的发展程度和相关社会经济环节来看，这一日标要 分阶段逐步来实现。要通过在电力生产的不同环节逐步引入竞争，充 分考虑以形成的电力供应特性和电力网络结构，结合电网未来发展格 局，分级构筑市场结构。从竞争角度来看，在产品市场中，有四种基 本模型分别对应于工业中垄断、竞争的不同程度。 模型一：所有阶段的垄断。发电不竞争，没有人可以选择供应者。 单一电力公司有发电、输电和配电的垄断权。这是传统电力工业的模 型。 模型二：发电侧竞争的电力市场、单一购买者模型。单一购买者 从许多不同的发电商中选择，以鼓励发电阶段的竞争。不允许直接进 入输电网络卖电给最终用户。购买中介在输电网和与最终用户的交易 上有垄断权。这是将竞争引入到电力工业的最初级模式，在这种模式 下电力系统各发电厂与电网分开，成为独力的法人；发电市场存在唯 一的买电机构，各个发电公司相互竞争，向这个机构提供电力，电网 经营机构向发电公司买电并向配电公司或用户供电；输电网、配电网 仍然垄断经营。这种模式的主要特点： 1 ) 在电厂基建和运行两个方面引入竞争机制，发电公司承担了基 c h e r i g d u2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 建和运行两个方面的风险；在控制基建投资和降低运行费用或 降低电力生产成本方面具备自我约束机制。 2 ) 电网经营管理机构或电网公司负责整个电能买卖经营和操作， 负责整个电网的安全可靠运行，对电网的建设和电网的优化具 有激励，同时承担了电网建设、买卖电力的风险。 3 ) 输电和配电仍垄断经营，为保证各独力发电公司( 或发电集团) ， 的平等参与竞争，电网公司对买卖双方的运行操作须坚持公 平、公丌、公正的原则，电力交易过程始终要在法律和政府的 有效监督之下。 4 ) 电力用户没有选择供电的权利。 5 ) 电网间电力交换通过电网管理机构或电网公司进行交易，配电 公司不能同相邻的电网进行电力交易。 由于在占电能主要成本的发电领域引入竞争机制，对控制电厂基 建成本、减少生产运行费用具有重要作用。另外，从传统的垄断经营 模式到发电市场竞争模式相对来说比较容易，对于市场机制不甚完善 的发展中国家来说，这一点是十分重要的。但是，由于单一购电机构 只是在发电领域引入了部分竞争，使得竞争有限，单一购电机构的电 力买卖依然是一种垄断行为，电网不开放。 模型三：批发竞争、输电网开放、多个购买者模型。配电公司从 电力生产者手中直接购买电力并通过输电网传送。但配电公司对最终 用户仍然有垄断权。在发电与电网分离后，输电与配电分开经营；发 电竞争：输电网放开，并提供有偿服务；配电公司仍然对用户垄断经 营( 专营区) ，大的电力用户获得了购电选择权。批发竞争模式的主 要特点： 1 ) 发电公司所生产的电能不必全部卖给电网经营管理机构，可以 通过合约或进入实时电力市场直接卖给售电公司和大用户。 2 ) 输电网向用户开放，电网经营机构( 电网公司) 负责电网的运 营、控制和实时电力市场的管理，组织输电辅助服务，电网公 司风险减少。 3 ) 电力市场既有实时市场，又有中长期市场( 合约交易) ；售电 c h e r l g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 公司既可以从电力市场又可以从发电公司购电，有了购电选择 权，承担了买卖电力的风险。 4 ) 互联电网间的交易不再仅仅是电网公司的事，售电公司或大用 户可通过输电网向其他地区购电。 上述特点表明，这一阶段的电力市场，各市场要素逐步完善，竞 争力度增大，发电环节己展开比较完全的竞争。与第一阶段市场不同， 市场更多地允许发电商与售电公司通过合同方式来实现交易。这一阶 段是电力市场的成长阶段。 模型四：零售竞争模式。批发竞争模式只允许一部分大用户有选 择供电商的权利，其他用户没有选择权，在市场经济中，就出现了不 公平问题。随着市场的发育和完善，应使所有用户都获得购电选择权。 这就是零售竞争阶段。在这一阶段，零售商向用户发出告示，用户根 据电价和服务质量选择零售商，与零售商签订供用电合约。所有用户 都可以选择他们的供应者。对输电和配电网是开放的，这个功能可以 通过一个叫做独力系统运行者i n d e p e n d e n t s y s t e mo p e r a t o r ( i s o ) 的实体来实现。7 配电被从完全竞争的零售活动中分离出来。这个模型 很有可能是未来世界电力工业的模型。零售竞争通过将所有用户都带 入市场来产生非常强大的竞争力。这一阶段，不仅在发电环节，而且 在零售环节，都展开较完全的竞争。零售竞争模式的主要特点： 1 ) 配电网与输电网一样，都向用户开放，提供配电服务，收取服 务费。 2 ) 售电公司不再对中小用户垄断经营。 + 3 ) 发电厂直接受用户选择，同时也获得选择用户的权利。 4 ) 所有用户都可以直接从发电厂买电，获得了选择权。 这种经营模式，选择和竞争范围加大，市场竞争更为激烈，竞争 各方承担风险。因而更注重效益的发挥，对采用新技术、降低生产成 本形成良好的激励机制。但这种模式的运作，需要建立十分完备的法 律法规和功能完善的技术支持系统。这个阶段是电力市场的成熟阶 段。零售竞争市场需要有坚固的电网结构、先进的通信网络、完善的 金融系统和法律系统做支持，同时需要更换复杂昂贵的表计来实现用 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文 第15 页 户的选择权，因此这一步改革的代价不容忽视。 2 2 电力市场的交易模型 当前世界各国的市场交易模式大致分为两个基本类型：联营 t ( p o o l ) 模式和双边交易模式( b i l a t e r a lt r a d em o d e l ) 。从这两个 基本模式可以派生出p + b 模式( 即：联营模式和双边交易模式的有 1 机结合模式) 、多边交易模式。 2 2 1 电力联营体( p o o l ) 模式 电力联营体( p o o l ) 模型也叫总量市场化模型。在这种模式下， 一切电力交易必须在p o o l 内进行，允许用户签订纯会融性差价合同， 以降低市场风险。p o o l 模式最大的特点是将电网看作电能交易的中 心，所有发电商以及所有用户与电网运营中心发生经济关系。在p o o l 模式中，整个电力系统被划为发电、输电、供电环节。竞争在发电侧 和供电侧分别展开，对于市场初期也可能只开放发电侧市场。在这一 模式下必须成立独力的电网运营机构进行电网的调度、运行，并且 要求该机构与所有市场成员无利害关系。电网运营机构根据市场报价 制定交易计划，计算系统边际电价、输电电价、辅助服务电价。在p o o l 模式中，也可能存在双边交易，但是很有限，自由度也很小。英国、 智利、阿根廷等国的电力市场都属于这一类市场模式。 在发电侧电力市场中，考虑到与传统调度模式的衔接，可采用 种称为“单一购买者模式”( 它也是一种联营体模式) ，或称“l + n ” 模式。“1 ”是指电力市场的单一购买者，即电网运营机构；“n ”是指 t 参与市场竞争的各独力发电厂。用户不能与独立发电厂直接签订购电 合同，而只能由电网运营机构采取零售的方式供电。在这种模式下， 电网运营机构直接决定各发电商的交易计划并负责实时平衡，以保证 系统的安全和对用户的可靠供电。在该模式下，电网运营机构直接制 定出符合安全要求的交易计划，比较容易实现安全与经济之间的协 调。调度部门作为电网运营企业的核心，必须坚持“公平、公正、公 丌”的原则，努力做到公难和透明。随着市场改革的深入，应该逐步 将市场交易业务分离，建立专门的市场交易机构。 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 6 页 2 2 2 双边交易模式 双边交易模式也叫非管制电力联营体( p o o l ) 模型或净量市场化 模型。p o o l 外：双边合同市场和期货市场；p o o l 内：小时市场、t = l 前市场和平衡市场；目前，瑞典和挪威以及英国、美国加州等的电力 t 市场都采用这种模式。 双边交易模式的最大特点是交易双方为发电商与最终电力用户或 者双方各自的代理或中介机构。该模式一般不单独存在，而是与p o o l 模式共存，且双边交易市场所占的份额较大。准确地讲，当前实际应 用的双边交易模式都应该称为p + b 模式。与p o o l 模式相比，双边交 易模式的竞争更加充分。在该模式下，市场交易与调度运行职能一般 被分离。市场交易由p o w e re x c h a n g e ( p x ) 或s c h e d u l i n gc o o r d i n a t o r ( s c ) 负责，确定交易量以及交易价格。其中p x 负责p o o l 市场的运营， s c 负责双边交易的协调。i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e r a t o r ( i s o ) 负责 调度运行职能，确保全系统的安全、可靠运行。一旦电网出现阻塞 ( c o n g e s t i o n ) 或其他安全隐患，i s o 负责启动输电阻塞管理 ( t r a n s m is s i o nc o n g e s t i o nm a n a g e m e n t ) 程序，协调各市场的交易。 i s o 还负责辅助服务市场的运行，并制定输电电价和辅助服务价格。 美国加州电力市场以及北欧电力市场、新西兰等国家的电力市场都是 属于该模式。 目前，国外还提出了种新的模式，称为协调多边交易模式。该 模式中完全不存在p o o l 市场或p x 机构，并且考虑了经纪人( b r o k e r ) 、 零售商( r e t a i l e r ) 等市场中间环节。是在双边交易模式基础上发展 起来的一种更广泛的、基于分布协调的市场模式。可以看作双边交易 模式的高级形式。传统的集中协调功能被设计到信息结构之中，市场 - 交易与调度运行完全分离。该模式反映了电力市场的真实特点一一部 分管制下的竞争，并且能够与现有的两种基本模式共存于同市场框 架中。协调多边交易模式从理论上讲比较完善，但是只是适用于充分 竞争的市场环境心”。 2 3 电力市场运营结构及交易类型 c h e n g d u 2 0 0 3 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 7 页 一个完整的电力市场，一般划分为中长期合约交易市场、期货与 期权交易市场、日前交易市场、辅助服务交易市场、实时交易( 平衡) 市场几种。相应地，电力市场中的交易包括中长期合约市场交易、期 货与期权市场交易、日前市场交易、辅助服务市场交易、实时市场交 t 易( 如图2 一1 ) 。 1 ) 中长期合约市场：中长期合约是中长期实物交货合同，它可以 通过竞价产生，也可以双边签订。中长期市场可以起到规避风 险、稳定价格和市场有序的作用。 2 ) 期货与期权交易市场；期货交易是期货合约的交易，期权交易 厂、 中长期合约交易市场 期货与期权交易市场 日前交易市场 辅助服务市场 图2 一l 电力市场运营结构删 易是一种权利的买卖。期货与期权交易市场的作用是市场有序、 规避风险、稳定价格。 3 ) 日前市场：落实中长期合约电量，组织日前竞价，通过竞争发 现e t 前市场价格，制定满足电网安全和经济的机组开停计划。 4 ) 实时平衡市场：对交易计划进行实时