（电力系统及其自动化专业论文）水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究.pdf

一 - ， “ f 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 a b s t r a c t t h er e f o r mo fe l e c t r i c i t ym a r k e tr e b u i l d st h et r a d i t i o n a lm a n a g e m e n tw i t hm a r k e t m e c h a n i s m ，b r e a k sm o n o p o l i z a t i o n , i m p o r t sc o m p e t i t i o n , a d v a n c e se f f i c i e n c y , o p t i m i z e sr e s o u r c e , a n ds p e e d st h ee l e c t r i c i t ya n ds o c i e t yh a r m o n i o u s f i n a l l yw ew i l l b u i l dt h en a t i o n a lp o w e rn e t w o r k , c o n s t r u c tt h ee q u i t a b l e ，e x o t e r i c ，s t e a d ya n d e f f e c t i v ee l e c t d c i t ys y s t e m ，a n da c h i e v et h em a x i m i z a t i o no fs o c i e t yr e s o u r c ea n d b e n e f i t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h er e f o r mo fe l e c t r i c i t ym a r k e gt h ep a r t i c i p a t i o no f h y d r o p o w e rh a sb e e na t t r a c t i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n n er e s e a r c ho fb i d d i n g s t r a t e g yf o rh y d r o p o w e rp l a n t sh a sb e c o m eo n eo ft h eh o t t e s ti s s u e si nt h er e s e a r c ho f e l e c t r i c i t ym a r k e l s oi t i sv e r yn e c e s s a r yt oh a v eah y d r o p o w e rp r i c eb i d d i n g t e c h n i q u es u p p o r t i n gs y s t e mw h i c h c a nb eu s e df o ra n a l y z i n gt h eu s a b l ei n f o r m a t i o n c a l lp r o d u c et h eo p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i ca n dc o s ta n a l y s i st oc o m b i n ea n dg e n e r a t e e l e c t r i c i t ya n d nh e l pt h eh y d r o p o w e rp l a n t so b t a i nt h eg r e a t e s te c o n o m i cb e n e f i t s t h r o u 【g hp r o p o s i n gt h eo p t i m u mq u o t a t i o n f i r s t l y , t h ed e f i n i t i o n , c h a r a c t e r i s t i c , c o n s t r u c t i o nt y p e , o p e r a t i o nm o d ea n d t r a n s a c t i o nm o d ea r ei n t r o d u c e da tt h eb e g i n n i n g t h ep a p e ra l s os t u d i e st h ew a yt o g a i nt h em a x i m a lb e n e f i t sf o rg e n e r a t ec o m p a n yi ne l e c t r i c i t ym a r k e t o nt h ee x t e m a l c i r c u m s t a n c e ，i tm u s ti m p l e m e n tt h eb i d d i n gb a s e dt h em a r k e tc h a n g ea n dk i n d so f i n f o r m a t i o n i nt h ec o m p a n yi n s i d e ，i tm u s tc a r r yo u tt h eo p t i m i z a t i o na t t e m p e ra n d d i s t r i b u t et og a i nt h em a x i m a lb e n e f i t s s e c o n d l y ，t h i sp a p e rp r e s e n t sa m a t h e m a t i c a lb i d d i n gm o d e lb a s e do np r o b a b i l i t y t h e o r ya n dg a m et h e o r y i no r d e rt om e e tt h em a x i m a mp r o f i t sf o rg e n e r a t i o n c o m p a n y , t h i sp a p e ra l s oa n a l y z e sd e t a i l e d l yt h eb i d d i n gs u c c e s s f u lp o s s i b i l i t yo f g e n e r a t i o nc o m p a n y , a n dd r a w sa no p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g i e s t h a tc a nf u l f i lt h e m a x i m u m e x p e c t a t i o np r o f i t s t h i r d l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ew a yo ff o r e c a s t i n gt h em a r k e tc l e a r i n gp r i c e ( m c p ) a n dt h ea p p l i e de l e c t r i c i t yv a l u ee q u i v a l e n t ( e v e ) p r i c i n gm e t h o db a s e dt h e c h a r a c t e r i s t i ca n dc o m p e t i t i o nm o do fh y d r o p o w e rp l a n t ，t h ep a p e ra l s ob u i l d st h e b i d d i n gs t r a t e g i e sb a s e dg a m et h e o r y ，a n da n t i c i p a n tb e n e f i tm a x i m i z a t i o nt h e o r yf o r t h eh y d r o p o w e rp l a n t , f i n a l l y ，i no r d e rt om e e tt h er e q u i r e m e n to fp o w e rm a r k e t , t h ea s s i s t a n t d e c i s i o n m a k i n gs y s t e mf o rg e n e r a t i o nb i d d i n go fh y d r o e l e c t r i cp o w e rp l a n ti sb u i l t t h i sp a p e rm a i n l yd e s c r i b e st h ec h a r a c t e r i s t i ca n dg e n e r a t i o nb i d d i n gm o d e lo f h y d r o e l e c t r i cp o w e rp l a n t ，c o n s t r u c t st h ew h o l en e t w o r kc o n f i g u r a t i o no fg e n e r a t i o n b i d d i n ga s s i s t a n td e c i s i o n m a k i n gs y s t e m ，a n di n t r o d u c e sd e t a i l e d l y t h em a i n f u n c t i o n so ft h ea s s i s t a n td e c i s i o n m a k i n gs y s t e mo fh y d r o e l e c t r i cp o w e rp l a n t , a n d a d v a n c et h eb a s i cs c h e m ea n dp r o c e s so ft h ed e c i s i o n m a k i n gs y s t e mh a r d w a r ea n d s o f t w a r e k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ；h y d r o p o w e rp l a n t ； g a m et h e o r y ； b i d d i n gs t r a t e g y ：b i d d i n gp r o b a b i l i t y ： a i dd e c i s i o ns y s t e m v 一 知 - 事 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 第一章绪论 1 1 电力市场概述 1 传统的电力工业实行从上至下的垂直管理，发电，输电、配电的一体化集中垄断经营， 供需双方均无任何选择性。随着经济的发展和现代科学的进步，电力的垄断经营开始阻碍 电力工业自身的发展和电力工业管理水平的提高。1 9 9 8 年开始，我国确定在电力行业实行 。厂网分开，竞价上网”的政策，在发电侧引入市场机制，竞价上网，开始了电力市场化 运营的重要改革我国进入w i d 后，为顺应市场发展规律，融入全球经济一体化竞争体 系，电力工业必然要打破垄断，引入竞争，逐步实现发电、输电、配电和售电四个环节分 离，打破省间壁垒，实现全国联网，建立规范、公平、健康、稳定的电力市场新秩序，从 而更好的促进电力与社会、环境的和谐发展，实现全社会资源和效益的最优化。 1 1 1 电力市场的含义 电力市场改革( p o w e rm a r k e t ，或e l e c t r i c i t ym a r k e t ) 是9 0 年代初首先在英国、挪威 等国出现的一种新型电力企业运营方式，它是以促进电力企业间的公平竞争为基础，以开 放电力市场，引入竞争机制，提高效率，降低成本，优化资源配置为最终目标。 电力市场采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对发电、输电、 供电、用户等各成员进行市场化的组织协调、经济管理，以实现全社会资源的优化配置， 从而创造出更大的社会效益和经济效益。 1 1 2 电力市场的交易类型 电力市场的交易主要可分为长期合同，期货交易，现货交易，实时交易。辅助服务交易。 ( 1 ) 长期合同 在单一购买者模式下的发电侧交易市场，组织发电公司竞争的电网经营企业担负着向 用户供电的义务。所以，电网经营企业为了防止严重缺电后电价急剧升高的风险，必须与 发电公司签订一定数量的长期合同。随着市场的发展与完善，长期合同交易量的比例将逐 渐减小。最终由市场来决定各种电力交易类型的比重。 ( 2 ) 期货交易r 所谓电力期货交易，是指电力期货合约的买卖，电力期货交易的对象是电力期货合约。 是在电力远期合约交易的合约基础上发展起来的高度标准化的远期合约。电力期货除了能 为各参与者提供选择机会，以满足在价格和风险方面的特定要求，减少电力交易者因市场 价格波动而带来的利益风险外，同时还有利于供需双方信息的交流。作为不完善的电力市 场运作机制中被忽略甚至混淆的一个环节，电力商品的期货交易的作用主要体现在价格发 现功能和回避风险功能两方面 ( 3 ) 现货交易 现货交易是指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2 种方式：一种方式是将长期合同看作一个经济合同，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；另一种方式将长期合同看作物理合同，长期合同确 定的电量在现货市场中首先安排，其余部分作为交易电量编制计划。 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 ( 4 ) 实时交易 实时交易是指在交易日当天确定的发电计划。由于电力工业的特点，要求发电与负荷 实时平衡。不管采用什么方式，由于存在负荷预测误差及系统运行状况的变化，提前一天 编制的发电计划与实际的负荷需求会存在一定的差别，需要实时调整发电计划，所以必须 建立实时交易市场。实时交易的作用有两方面，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；另一方面，实时交易可以 提高市场竞争的力度。 ( 5 ) 辅助服务交易 辅助服务的内容主要包括调频，调峰，无功补偿等。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比较复杂，世界上各国电力市场的做法也不尽相同。在我国现 有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。 1 2 电力市场的运营模式 1 ，2 企业组织结构是决定整个电力体制的基本框架，是改革的核心部分。根据竞争程序以 及引入环节不同，可以把当前电力市场分为五种比较典型的电力市场经营模式：垂直统一 垄断、发电竞争上网、限制性趸售竞争、完全趸售竞争和零售竞争。在不同的运营模式下， “供电厂家”和“用户”的概念不同，厂家之间竞争的激烈程度和为用户提供的选择均有 很大的差异。整个电力工业可以划分为发电、输电、配电和供电四大领域，电力企业的运 营模式与在上述各个领域中垄断、竞争和选择的不同程度相对应。 ( 1 ) 垂直统一垄断模式 在垂直统一垄断( v e r t i c a li n t e g r a t e dm o n o p o l y ) 模式下，省或跨省电力公司在电网覆 盖范围内对发电、输电、配电和供电统一管理和垄断经营；并负责规划与建设发电，输电 和配电工程，协调所需燃料和其他能源；负责统一调度、组织电厂、电网和供电的运行维 护，包括电力分配，提出电力销售价格方案并上报有关部门审批。 ( 2 ) 发电竞争上网模式 在发电竞争上网( c o m p e t i t i v eg e n e r a t i o nb i d d i n g ) 模式下，输电、配电和供电仍由一 个电力公司统一管理和垄断经营，但各个发电企业公司化，新建电厂为独立发电公司( j p b i n d c p e n d e n t p o w e r p r o d u c e r ) ，原电力公司所属发电企业也改组为发电公司，具有独立经营 资格，负责按合同向电力公司售电，按照行为标准运行电厂电力公司负责规划与建设输 电、配电工程以及相关设备维护负责对电厂进行合同调度，维持电网安全稳定经济运行 独立经营的发电公司根据同网同质同价的原则，相互间开展电量竞争上网。发电公司上网 电价和电力公司销售电价由有关部门审批。只允许有一个买电机构，负责从众多的不同发 电公司买电，鼓励在发电领域引入竞争机制。不允许通过输电网将电直接卖给最终用户， 买电机构对输电网和对最终用户的电力供应实行垄断。 ( 3 ) 限制性趸售竞争模式 在限制性趸售竞争( l i m i t e dw h o l e s a l ec o m p e t i t i o n ) 模式下，电力公司进一步分解为 一个电网公司和多个供电公司。每一个供电公司在其供电区域内具有垄断供电性质。电网 公司负责调度运行，从发电公司购买电力并向供电公司趸售，其电价买卖均以合同形式确 2 贵州大学硕士学位论文 水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 定双方的权利和义务。电网公司是电网覆盖范围内各个发电公司电力的唯一购买商，也是 各个供电公司电力的唯一供应商。 ( 4 ) 完全的趸售竞争模式 在完全的趸售竞争模式( c o m p l e t ew h o l e s a l ec o m p e t i t i o n ) 模式下，供电公司直接向 发电公司购电，向终端用户供电。电网公司仅仅提供输电渠道，负责将电力从发电公司送 到供电公司，收取过网费。向交通运输中的“公路网”一样。电网的调度运行可由电网公 司负责，也可以成立拥有电力库( p o w e rp 0 0 1 ) 的机构如运行局负责供电公司仍然在其 供电范围内垄断经营。在这种方式下，允许配电公司直接从发电公司买电并通过输电网输 送，这里的配电公司指的是具有配电网并可直接向最终用户直接供电的公司，配电公司垄 断最终用户的电力供应，但要求输电网对配电公司开放。 ( 5 ) 零售竞争模式 允许所有的用户可以选择供电公司，这里的供电公司是没有配电网的电力零售商，要 求输电网和配电网均是开放，配电和供电是分开的，在供电领域引入竞争。在这种模式下， 允许成立独立经营的专门负责向最终用户供电的供电公司在零售竞争( r e t a i l c o m p e t i t i o n ) 模式下，撤销垄断经营供电的供电公司，所辖电网移交电网公司，出现许多 用电服务机构( c u s t o m e rs e r v i c e ) ，这些机构经营电力趸售和零售，没有固定的服务区域 和服务对象，相互之间开展扩大用户的竞争。经有关部门资格审查合格，领取电力经营许 可证即可成立用电服务机构，开展供电业务。 然而以上模式都是经过典型化和理论化。实际情况往往是多种模式混合或并存。 1 3 电力市场交易模式 1 ，3 当前世界各国电力运营模式各式各样，归纳为以下五种： ( 1 ) p o o l 模式 p o o l 模式是英国电力市场改革初期采用的电力联营体( p 0 0 1 ) 模式。在该模式下，由 发、供电公司组成批发形式电力联营体，由国家电网公司负责运行电力市场的交易机构。 p o o l 的基本运作方式是：所有的发电公司向电网公司卖电，所有的供电公司向电网公司购 电。市场运行过程分为两部分，其一是电网公司根据各发电公司的报价决策最经济的购电 计划，核心是如何制订购电与售电价格；其二是根据实际运行情况进行经济结算。 ( 2 ) n e t a 模式 英国第二次改革实施新的电力市场模式- n e i a 模式。n e t a 模式的基本原则是通 过自由谈判、签订双边或多边合同形式完成大宗购电和售电交易，剩余的现货和实时电力 交易通过p x 进行。建立期货市场、远期市场、现货市场和平衡机制并存的电力市场格局。 ( 3 ) 跨国电力市场北欧电力市场n o r d p o o l 北欧电力市场是具有实质性意义的多国电力市场北欧电力市场只设立了唯一的一个 交易机构北欧电力联营公司( n o r dp o o la s a ) ，为北欧联营市场的参与者提供交易平 台分属于4 个国家的5 个主干电网公司设立了电力调度机构输电系统运营者 ( t s o ) ，负责实时市场和辅助服务市场的运营，各国国内的区域电网公司和地方电网公司 也设有电力调度部门，服从上一级主干电网的统一调度。 ( 4 ) p x + i s o 模式 3 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 采用电力交易所( p x ) 加上独立系统运行机构( i s o ) 的运营模式。这种模式以美国 加州电力市场为代表，虽然2 0 0 0 年加州出现电力危机，但该模式仍有其值得借鉴的地方 该模式下，电力供应商( e s ) 可以直接和用户( c ) 签订合同。成立电力交易市场( p x ) 作为电能交易竟价中心，p x 了解发电和用户的情况，由他发布信息；按供求曲线确定市 场出清电价m c p ，并以m c p 作为电能交易结算模型。同时。成立一个独立的系统运行 机构i s o ，主要保证系统电网的安全运行，运行方式的制定、实时调度、系统监控、在线 安全分析、市场管理及经营辅助服务 ( 趵p j m 模式 美国加州电力危机后，p j m 电力市场成为美国现阶段电力市场运营的成功样板在 p j m 电力系统中，电网所有权独立，电力调度机构和电力交易机构一体化运作，称为联络 办公室( p j m - - 0 1 ) ，这种i s o 与p x 相结合的方式也可以称为为“i s o 内嵌p x ”p j m 电力市场分为电能量市场、容量信贷市场、金融输电权市场和辅助服务市场 1 4 国外电力市场介绍 ( 1 ) 英国电力市场 英国电力市场主要包括长期市场、中期市场、短期市场、实时市场。其中长期市场基 于年度基本负荷，通过交易人的双边交易来完成。中期市场基于季度、月或周的基本负荷， 通过双边交易或由交易中心产生竞价。短期市场和实时市场通过电力市场联营体实行电力 现货交易，发电商将电卖给电力联合运营中心。大用户或供电公司向电力联合中心购电 ( 2 ) 北欧电力市场 北欧电力市场是目前世界上难一的跨国电力市场。联合交易市场是自愿参与的市场， 包括现货交易、期货交易、期权市场和平衡市场组成。由挪威、瑞典、芬兰和丹麦组成的 北欧电力市场( n o m p 0 0 1 ) 采用简单报价的形式，市场参与者提交分段的报价。交易中心 将根据所报价格电量对用线性内插来计算市场价格和每个市场参与者的交易量。交易中心 集合某时段的所有报价，形成购买曲线( 需求曲线) 和销售曲线( 供给曲线) ，两条曲线的 交点确定该时段市场价格，共计算2 4 个次日每小时的市场出清价 c 澳大利亚电力市场 澳大利亚电力市场由4 个独立的区域电网组成，即维多利亚、新南威尔士、雪山水电 项目和南澳，并组成统一的国家电力市场( n e m ) 。维多利亚电力市场采用最多1 0 段的价 格、电量对的报价形式，由交易中心进行出清。发电商必须自己进行机组组合。电力市场 由现货交易、短期期货交易、长期差价合同三部分组成。国家电力市场管理公司负责运营 全国电力市场。并负责对系统执行集中统一调度。 ( 4 ) 美国p i n 电力市场 美国p j m ( p e n n s y l v a n i a 。n e wj e r s e y , m a r y l a n d ) 电力市场采用分区边际电价模式。市场 参与者提交次日售电的要价和购电的出价和机组的开机费用。交易中心对要价和出价进行 匹配，以得到市场出清价和参与调度的机组。分区边际电价首先对机组进行预处理，以确 定实时运行的机组，然后采用线性规划法进行交易调度和计算局地边际电价。 1 5 我国电力市场现状 4 贵州大学硕士学位论文 水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 1 5 1 国内电力市场发展概述 1 9 9 8 年，国家明确提出：推进。厂网分开。竟价上网”，引入竞争机制，建立规范有 序的电力市场为稳妥起见，国家要求上海、浙江、山东作为第一批试点单位，率先开始 “厂网分开，竞价上网”的改革，东北三省紧随其后。六个试点电网依据“发电商与电网 经营管理权分开，发电商产权隶属关系暂不改变；电网、交易与调度为一体，电网经营企 业为单一购买者：竟价采取单一制电价模式”的前提下进行竞价上网改革。 我国关于国民经济和社会发展第十个五年计划纲要明确提出了深化电力体制改革， 逐步实现。厂网分开，竞价上网”，健全合理的电价形成机制。2 0 0 2 年3 月，国务院印发 电力体制改革方案。目前，我国电力体制改革进展顺利，国家电力监管委员会已经成立， 电力企业重组工作基本完成，并初步实现了“厂网分开”，成立了两大电网公司和五大发电 集团公司。首先将竞争引入发电领域。而输、配、供环节仍保持垄断。五个发电集团平均 规模相差无几，而且资产在地域上交叉性分布，在客观上创造了竞争的可能性。电监会的 职责是制订市场运营规则，监管市场运行，维护公平竞争，向政府价格主管部门提出调整 电价建议。国家电力监管委员会已经发布了 关于区域电力市场建设的若干指导意见、电 力市场运营基本规则、电力市场监管办法、电力市场技术支持系统功能规范等四个 意见稿，已初步规划了电力市场的建设步骤及实施原则。 目前。我国省级电力市场的试点工作已经取得了一定的成绩，东北区域电力市场和华 东区域电力市场也分别于2 0 0 4 年1 月1 5 日和2 0 0 4 年5 月1 8 日相继开始模拟运行2 0 0 5 年1 1 月2 1 日上午，南方电力市场模拟运行启动仪式在广州举行。2 0 0 6 年3 月l o 日，华 中区域电力市场两部制上网电价正式启动。2 0 0 6 年4 月1 日，福建、浙江、江苏、安徽和 上海1 0 万千瓦以上的发电机组分别拿出1 0 的年度发电量参与网上竞价购买的市场化运 作，华东区域电力市场开始试运行。 1 5 2 我国电力市场特点 3 ，5 我国电力市场改革只处于探索的初级阶段，运行中的省级电力市场也只作为试点进行。 ( 1 ) 发电侧电力市场 目前我国电力市场的改革取向是“厂网分开，竞价上网”，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。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：网厂分开只是一种经营权的 转移，并不改变产权隶属关系，电网仍依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 ( 2 ) 单一购买者模式 我国现行发电侧电力市场的模式是“i + n ”模式，“1 ”是指电力市场的单一购买者， 即电网经营企业：“n ”是指参与市场竞争的各个独立发电企业。用户不能与独立发电厂签 订购电合同，只能由电网经营企业采用零售的方式供电在这种模式下。电网经营企业必 须每时每刻做到供需平衡。并收购所需电力，以保证对用户供电。所以，为了防范供电不 足或购电电价过高的风险，电网经营企业必须与发电公司签订一定数量的氏期合同 5 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 ( 3 ) 部分电量竞价上网 在市场建立的初期，几个试点单位全部采用了部分电量竞价上网的方式。一般安排当 年市场需求的1 0 - 2 0 作为竞争电量，其余的作为基本电量( 或合约电量) 。 ( 4 ) 双轨制竞价体系 所谓双轨制竞价机制，即基本电量部分按国家批准的合同电价结算，竞争电量部分按 竟价电价结算对于竞价电价各试点单位大多采用满足负荷预测的最后一台机组出力对应 的报价作为结算的竞价电价，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。同时，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了最高限价和最低限价 ( 5 ) 交易方式多样化 电力市场的交易，一般分为长期合同交易、期货交易、现货交易、实时交易、辅助服 务交易等五种主要形式。各试点单位主要采用了前几种交易方式 ( 6 ) 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调度与市场交易一体化的运作形式。 f 7 ) 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。在我国，主要有国家电力监管委员会行使整个电力行业的监督管理职责。 1 5 3 中国电力市场改革的目标 在现行调度体制的基础上有计划地建立和发展电力市场，目标是建立省级、区域级、 国家级电力市场。中国电力市场化改革将从“厂网分开、竟价上网”开始，配套开展大用 户和配电网直接供电的试点工作，并在试点工作基础上，逐步推进输配分开、售电环节引 入竞争机制的改革，具体为以下三个循序渐进的环节 ( 1 ) 发电侧电力市场阶段 在该阶段，电力系统中各发电商与电网分开，成为独立的法人；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。电网经营企业作为电力供应的中 问环节，肩负着电力调度和电力交易的双重任务，必须每时每刻做到供需平衡。 ( 2 ) 输电网开放，多个购买者阶段 在发电和电网分离后，输电和配电分开经营发电竞争；输电网放开。并提供有偿服务； 配电公司仍然对最终用户垄断经营。电网公司独家垄断经营输电环节负责网际功率交换、 电网安全运行及电力市场运作，并负担电力的运输功能，收取过网费。 ( 3 ) 零售竞争阶段 配电网与输电网一样，都向用户开放，售电公司不再对中小用户垄断经营，发电商要接 受用户的选择，同时也获得选择用户的权利零售商向用户发出告示，用户根据电价及服 务质量选择零售商，与零售商签订供用电合同；这一阶段，不仅在发电环节，而且在零售 环节，都展开完全的竞争 6 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 1 6 电力市场理论研究的综述 1 ，3 ( 1 ) 现货电价理论研究 1 9 8 0 年，麻省理工学院的f r e dcs c h w e p p e s 发表了经典论文”h o m e o s t a t i cu t i l i t y c o n t r o l ” 5 8 1 首次提出了现货电价( s p o tp r i c e ) 的概念，开启了电力市场研究的大门。文献 5 9 】 系统地阐述了现货电价的理论与实际，文中给出了现货电价正式的数学推导，指出了现货 电价各个组成分量的含义，并着重探讨了现货电价各种可能的实用化形式另外，还初步 论述了在发电侧放松管制( d e r e g u l a t i o n ) 的可能性。1 9 9 1 年，m lb a u g h m a l l 和s n s i d d i q i 建立了一个以社会福利最大化为目标函数的o p f ( 最优潮流) 模型，并从该模型推导了有功 和无功现货电价的表达式【6 0 1 。j yc h o i 和s e o n g - h w a n g r i m 将负荷的功率因数引入优化 模型，并研究了负荷节点功率因数的变化对无功电价的影响 6 1 1 。 ( 2 ) 电力市场中协调多边交易理论的研究 吴复立等人提出了一种新的电力市场交易模式，称为协调多边交易模式。在国内又被 称为分散优化理论，与集中优化理论( 即现货电价理论) 并称为电力市场两大学派。其基本 思想是，将市场交易与调度运行彻底分离，传统的集中调度功能被设计到市场信息结构中 ( 3 ) 电力市场中交易调度的研究 p o w e r p o o l 模式中的交易调度的核心问题是如何根据报价制订出既公平合理、又能满 足系统安全约束的购电计划于尔铿等人对交易调度的基本原理以及一些常规的交易调度 算法如排队法、等耗量微增率法、动态规划法、网络流规划法和线性规划法作了比较系统 的阐述 6 1 。b n a t c r a l 模式中的交易调度的主要任务则是阻塞管理。双边交易在电力系统的 节点与节点之间增加了额外的( 相对于传统调度模式) 调度约束。e d g a l i a n a 等提出用“交 易矩阵”( a t r a n s a c t i o n sm a t r i x 、来描述市场成员之间双边交易的拓扑关系，并以交易矩阵 为工具，给出了多种针对双边交易的调度模型【6 2 】。r sf a n g 和a k d a v i d 提出了基于报 价的b i l a t e r a l 交易调度模型 6 3 1 。a kd a v i d 等人提出了p o o l 和b i l a t e r a l 混合模式的交易 调度方法 6 4 1 。 ( 4 ) p o w e r p o o l 中发电公司竞价策略的研究 最近几年国内外在研究发电公司或大用户的最优投标策略以及分析相应的市场力方面 做了大量的工作，绝大多数是以电力联营体市场为基础进行的，在这种普遍得到应用的电 力市场模式中，采用了暗标拍卖和统一的市场清除价的方法。电力市场中的竞标决策问题 是一个研究热点，根据其构造最优投标策略的方法，主要可以分以下几类：( 1 ) 基于估计 下一个交易周期的市场出清价：( 2 ) 基于估计其它发电公司的投标行；( 3 ) 基于博弈论( g a m e t h e o r y ) 的方法。 ( 5 ) 对实际电力市场模式的研究 英国e n g l a n d w a l e sp o w e rp o o l 曾作为一种先进的电力市场交易模式在世界上产生 了重要影响，但该模式也存在很多问题网，1 9 9 8 年，英国启动r e t a ( r e v i e w o f e l e o t r i c i t y t r a d i n g a r r a g e m e n 0 项目，对现行电力市场模式进行根本性的改革，新的电力市场交易模式 已于2 0 0 1 年4 月正式启用美国电力市场改革由联邦能源管制委员会( f e d e r a l e n e r g y r e g u a l t o r y c o m m i s s i o n ，f e r c ) 负责推动由于美国电网所有权较为分散，美国电力 市场改革的核心问题是输电网开放1 9 9 6 年f e r c 颁布了o r d e r8 8 8 1 8 8 9 ，要求电力公司 7 贵州大学硕士学位论文 水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 开放其输电系统，向所有用户提供无歧视的输电服务。为了从体制上彻底实现输电网的开 放，1 9 9 9 年1 2 月，e e r c 进一步颁布t o r d e r2 0 0 0 ，决定建立地区输电组织 ( r e g i o n a l t r a n s m s s i o no r g a n i z a t i o n ，r t o ) 用 0 将全权管理输电网的运行和扩展 6 5 1 1 9 9 8 年3 月，澳大利亚国家电力市场正式运营【6 6 1 。2 0 0 1 年1 月，新南威尔士州和维多利亚 州开始引入全面的零售竞争( f u nr e t a i l c o n t e s t a b i t y , f r c ) ，从而赋予更多用户选择权 ( 6 ) 输电费用的研究 在电力市场条件下，输电网仍然采用垄断经营的形式，输电公司必须为所有的市场成 员提供公平的输电网使用机会，同时按无歧视的价格收取输电费输电费的确定可以说是 一个世界性的难题，主要难点在于：一方面，中长期输电网扩展规划具有很大的不确定性， 且难以保证最优，导致按短期边际运行成本定价很难实现输电网的长期收支平衡溻一方 面，电力传输的路径无从识别，致使输电网固定成本的公平分摊缺乏依据。 ( 7 ) 辅助服务市场的研究 辅助服务指为了保证电力系统的运行安全以及供电质量而提供的服务，辅助服务包括 各种系统备用容量，a g c 、无功功率与电压控制、调度服务、系统稳定控制和黑启动等 在传统的垄断体制下是没有辅助服务这一概念的。提供这些服务是各方天经地义的基本义 务在电力市场条件下，辅助服务主要通过市场的方式来获取文献【6 7 】介绍了加州辅助 服务市场( 主要是竞价各种系统备用容量和a g c 服务) 的组织结构、结算过程，并分析了辅 助服务市场与能量市场之间的相互影响。文献【8 】无功功率服务的内容、获取方法和建立无 功功率服务市场的可行性进行了全面深入的探讨，提议建立区域性的无功功率服务市场 1 7 本文的工作 实现“厂网分开”，在发电领域引入竞争机制是电力体制改革的主要内容之。随着电 力体制改革的深入和电力市场的不断完善，水电作为清洁、廉价、可再生的绿色环保能源 而参加电力市场的竞价已是大势所趋。本文在国内外关于电力市场相关理论研究的基础上， 探讨发电厂的报价策略及其经济运行，根据火电厂的竞价模式，研究了水电厂的竞价上网 的机制和竞价方法。初步建立了水电厂发电报价辅助决策系统的基本框架，为水电全面参 与电力市场提供了一定的理论参考基础。 本课题为2 0 0 4 年贵州省科技厅科技攻关项目“水电厂发电报价技术支持系统( 黔科合 ( 2 0 0 4 g g y 0 3 0 ) ”的子课题。 第一章主要综述了电力市场的基本概念、运营模式和交易模式、国内外电力市场的基 本现状，探讨了我国现阶段电力市场的发展历程、基本特点和改革的目标；通过阅读大量 文献，分析了当今电力市场理论的研究概况和成果。 第二章主要研究发电厂的报价策略和经济运营。综述了电力市场相关的经济学基础。 概括了电力市场环境下发电商的报价的策略方法，对发电商竞标前后的经济运营进行了深 入的探讨，特别是对电力交易中保证期货电量原则下的罚函数的研究，从经济学和市场学 的角度阐述了市场交易规则的灵活性和多样性，对于保证售电方和购电方的经营权益和利 润，维护市场的稳定和公平交易有着重要的意义 第三章主要研究了发电商基于博弈论原理的报价问题。综述了博弈论原理的基本知 识，综述了电力市场中基于博弈论原理报价策略的研究成果，研究了发电商关于搏弈原理 8 贵州大学硕士学位论文 水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 报价的基本过程和博弈论= 人对策模型的实现机制；建立了计及发电商市场力行为的报价 中标概率函数的新定义，并对其性质进行了详细的研究分析；通过对发电报价博弈过程的 分析，借助于博弈论和概率论的基础知识，论文提出了一种基于博弈论和概率论原理的发 电报价策略，并用实例证明了该策略的实用性。 第四章主要研究了水电厂的上网模式和报价策略问题。探讨电力市场环境下水电如何 利用自身特点和优势参与市场竞争，研究了基于博弈论和期望收益函数的水电商报价方法、 基于市场边际电价的报价方法和水电的当量报价方法。 第五章主要是关于水电厂辅助报价决策系统的研究。介绍了电力市场报价系统的基本 概念和最新软件；介绍了发电报价辅助决策系统的基本框架和实现的功能，在此基础上， 初步建立了水电商辅助报价决策系统的总体框架，分析了基本模块的功能，对报价系统的 硬件框图、网络连接和软件设计也有相关的介绍。 ， 第六章总结了论文的研究成果。并对电力市场的发展和下一步的研究进行了展望。 9 贵州大学硕士学位论文水电厂发电报价策略及其辅助决策系统研究 第二章发电商报价及其经济运营分析 2 1 电力竞价的经济学基础 2 1 1 经济学中的成本概念 9 经济学通常采用企业的成本曲线来分析企业生产成本，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。 ( 1 ) 平均成本 公司生产的某些成本与产量水平无关，即固定成本，其他成本随产量的变化而变化，即 可变成本。公司生产的总成本可以写成固定成本t 和可变成本c ，o ，) 之和： co)-c()，)4-t(2-1) 其中y 是产量，平均成本函数给出单位产出的成本如公式。平均可变成本函数给出单位 产出的可变成本，而平均固定成本函数给出单位产出的固定成木。 五c ( y ) 。! 进；垡堕+ ! 。a v c ( y ) + a t c ( y ，yy ( 2 2 ) 其中a q 为平均成本，a v a 为平均可变成本，朋f c 劬为平均固定成本 ( 2 ) 边际成本 边际成本定义为生产成本对产量的变化率： 魁双订：aco,)：co,+ay)-c(一y) a o , (2-3) 当产量v 变化时，固定成本t 不会改变，边际成本也可用可变成本函数来定义： 删y ) ：a c 。f y ) ；墅f i 堕勉笪业 一 ( y )a(y)(2-4) 2 1 2 发电机组的成本特性分析 不管采用什么样的理论或方法。从经济学的角度看，发电商在制定报价策略时首先要 考虑其机组的成本特性，从机组的成本特性入手研究报价策略是最基本、最合理的。发电 成本特性主要是指机组的耗量特性。发电机组常用的成本曲线有3 种：可变成本曲线、平 均可变成本曲线和边际成本曲线。 ( 1 ) 可变成本曲线 设f 为可变成本，p 为发电功率。f p 曲线为可变成本曲线。f p 曲线通常是由水 轮机( 或汽轮机) 和发电机的效率试验的数据拟合而成的，如火电机组一般用二次曲线描 述( 如式( 2 - 5 ) 所示) ，也可以用一次曲线表示。 f ( 乃= a p 3 + b p + d 式中：a 、b 和d 为成本系数； ( 2 5 ) ( 2 ) 平均可变成本曲线(