（电气工程专业论文）电力市场改革和电量采购策略研究.pdf

摘要 摘要 电力市场化改革是世界电力工业的发展方向。电力市场化改革，就是要将传 统的自然垄断的电力工业纳入市场经济的框架内运行，通过市场竞争资源，达到 全社会资源配置的最优。由于电力技术水平和市场化程度不同，各个国家的电力 市场会采取不同的运营模式：在不同的运营模式下，制定电力市场规则时的计划 依据、优化目标、约束条件等也不一样，从而导致不同的交易计划。本文分析和 总结了目前世界各国电力市场改革的经验和我国电力市场改革试点情况，并在此 基础上，提出了解决我国电力市场化改革中出现问题的基本思路和方向。 本论文综述了目前电力市场中机组组合的各种理论方法，分析了各种方法的 特点，并进行了总体的比较。在机组组合的基础上，文章运用市场的手段，结合 电力系统的特点，简单介绍了出清算法的思路，并从电网公司自身的经济效益出 发，提出了基于电量采购费用最低和全网输电线路损耗最小两种情况下的机组出 力计算原则方法。 本论文考虑到社会可持续发展的需要，从节约社会资源和保护环境的角度， 结合发电机组的特性，分析了基于考虑燃煤消耗、s 0 2 排放等两种情况下选择电力 供应商的原则方法。结合电网公司的经济性运营要求，文中提出了一种综合考虑 多种因素的综合原理性调整算法，并讨论了在具体应用中，如何通过增补计算的 方法做到算法的开放性和实用性。以上方法可以作为电力调度中心在电量采购中 的决策策略。 本论文认为，电网公司在综合以上各种因素制定采购计划后，与仅考虑电网 公司自身经济利益所得出的采购方案之间必然有一定的差异，这可认为是电网公 司为社会发展所做的贡献。通过比较得出两者的差值是评估社会效益和贡献的有 效手段。 本论文最后通过算例验证了文中提出的各种方法。验算证明，文中提出的各 种方法是可行的。通过此种方法评估电网公司在综合考虑各种因素后制定的电量 采购策略，其社会效益和贡献是非常巨大的。 关键词：电力市场，采购策略，购电成本，输电损耗，燃煤消耗，污染排放 效益评估 a b s 仃a c t a b s t r a c t t h er e f o r mo fp o w e rm a r k e ti st h ed i r e c t i o nt h a te l e c t r i cp o w e ri n d u s t r ys h o u l d f o l l o wi na l lo ft h ew o r l d t h i sr e f o r mw i l lb r i n gt h ep o w e ri n d u s t r yf r o mat r a d i t i o n a l n a t u r a lm o n o p o l yi n t oam a r k e te c o n o m i cm o d e l ，a n dr e a c ht h eb e s tc o n f i go ft h es o c i a l r e s o u r c ei nt o t a lb yt h ew a yo fm a r k e tc o m p e t i t i o n b e c a u s eo ft h ev a r i o u sp o w e r t e c h n o l o g ya n dp o w e rm a r k e td e g r e e ，e a c hc o u n t r yw i l la d o p tv a r yp o w e rm a r k e t o p e r a t i o n a lm o d e l i nv a r yo p e r a t i o n a lm o d e l ，t h ep l a nc a u s e ，t h eo p t i m i z a t i o ng o a l ，a n d t h er e s t r i c t i o nw i l lb ec h a n g e dw h e n w ee s t a b l i s ht h ep o w e rm a r k e tr u l e a c c o r d i n gt o t h a t ，t h ev a r ye x c h a n g ep l a nw i l lb em a k e d i nt h i sp a p e r , b a s eo nt h ea n a l y s eo ft h e i n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i ce x p e r i m e n t si n s t a n c ea b o u tt h ep o w e rm a r k e tr e f o r m ，s o m e b a s i cc o n s i d e r a t i o na n dd i r e c t i o nt os o l v et h ep r o b l e mw h i c ha p p e a r e di nt h ep r o c e s so f d o m e s t i cp o w e rm a r k e tr e f o r m ，i sb r o u g h tf o r w a r d t h i sp a p e rs u m m a r i z et h ep r e s e n ta c a d e m i cm e t h o da b o u tt h eu n i tc o m b i n a t i o n ， a n a l y s et h e i rp e c u l i a r i t y , a n dc o m p a r et h e mi nt o t a l b a s e do nt h eu n i tc o m b i n a t i o n ， u s i n gt h em a r k e tm e a n s ，a c c o r d i n gt ot h ep e c u l i a r i t yo fp o w e rs y s t e r m ，t h ep a p e r i n t r o d u c et h em a r k e tc l e a r i n ga r i t h m e t i cs i m p l y , a n dp u tt h ep r i n c i p l ea r i t h m e t i ca b o u t t h eu n i tp o w e rf o r w a r dw h i c hi sn o to n l yb a s e do nt h em i n i m u mc o s ti np o w e rb u y , b u t a l s ot h em i n i m u mt r a n s m i tw a s t a g e t h i n ka b o u tt h es o c i e t ya c c o r dd e v e l o p m e n t ，f r o mt h ep o i n to fr e s o u r c es a v i n ga n d e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n ，a c c o r d i n gt ot h eu n i tp e c u l i a r i t y , t h i s p a p e ra n a l y s et h e p r i n c i p l ea r i t h m e t i cb a s e do nt h em i n i m u mc o a lc o s ta n dt h em i n i m u ms 0 2e m i s s i o n t oa d a p tt h ee c o n o m i c a lo p e r a t i o no ft h ep o w e rg r i dc o m p a n y , t h ep a p e rb r i n gf o r w a r d ac o m p o s i t i v ep r i n c i p l ea d j u s ta r i t h m e t i c ，a n dd i s c u s sh o wt or e a l i z et h eo p e n i c a b i l i t y a n dt h ep r a c t i c a b i l i t yb ys u p p l e m e n ta c c o u n ti nr e a la p p l i c a t i o n t h i sa r i t h m e t i cc a na c t a st h ep o w e rb i d d i n gs t r a t e g yb ya t t e m p e rc e n t e r a c c o r d i n gt o t h i s p a p e r , t h e r e i sae c o n o m i cd i f f e r e n c ei nt h ep o w e r g r i d c o m p a n y sp o w e rb i d d i n gw h i c hc o n s i d e ro n l yi t sp r o f ta n da l lt h eu p w a r df a c t o r s ，t h i s d i f f e r e n c ec h o u l db er e g a r d e da st h ec o n t r i b u t ef o rt h es o c i a lt u n e t oc o m p a r et h i st w o r e s u l t sa n de d u c et h ed i f f e r e n c ec a r lb et h o u g h ta st h e e f f e c t u a lw a yt oe v a l u a t et h i s s o c i a lc o n t r i b u t e s i nt h ee n do ft h ep a p e r , a ns i m p l ec a s ec h e c k st h em e t h o d si nt h i sp a p e r t h e a b s t r a c t c h e c k i n gc o m p u t a t i o n sp r o v e dt h a ta l lm e t h o d si nt h ep a p e ri sf e a s i b l e ，a n dt h ep o w e r b u yp o l i c yi nt h ep o w e rg r i dc o m p a n y sp o w e rb i d d i n gw h i c hc o n s i d e r sw i t hv a r i o u s f a c t o r sh a sat r e m e n d o u ss o c i a lb e n e f i ta n dc o n t r i b u t e k e yw o r d s ：p o w e rm a r k e t ，b u yp o l i c y , b u yc o s t ，t r a n s m i tw a s t a g e ，c o a lc o s t ，p o l l u t i o n e m i s s i o n ，b e n e f i te v a l u a t i o n i l i 学位论文独创性说明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的 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。 签名；密竺隰2 盟! 关于学位论文使用授权的声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它赋值手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容a 论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 签名：召銎兰导师签名 童秀良日期 沙占，7 ， 东南大学工程硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论弟一早三百 了匕 1 1 电力市场化改革对电力市场研究的影响 1 1 1 电力市场化改革 电力市场化改革是世界电力工业的发展方向。电力市场化改革，既是一个涉及政治、 经济、法律的工业体制改革的实际操作，也是电力市场理论产生的基础和研究应用的对象。 电力市场的理论研究，首先是一个经济学上的体制和模式的制定问题，其次是使用电力科 学的研究方法在电力市场条件下对电力系统的运行方式和经济性能进行确定和评价。制订 适合具体国情的交易规则是建设我国公正、公平和公开的电力市场的基本前提。研究与开 发适合国情的交易计划是电力市场交易的核心内容。 电力市场化改革，就是要将传统的自然垄断的电力工业纳入市场经济的框架内运行， 通过市场竞争资源，达到全社会资源配置的最优“1 。电力市场化改革的重要条件之一就是 要切断发电、输电和供电之间的资本纽带关系，使各电厂和供电公司成为自主独立经营的 市场成员，并在可能的情况下，实现输配电分离。在这一体制下，各市场成员的经营效果 与其利益直接挂钩，于是产生了降低其自身成本和提高运行可靠性的内在的动力。由于发 电与输电资本纽带的切断，发电商与电网公司之间、电网公司和配电公司之间的交易成为 公平买卖行为，交易主体成为电力交易的平等市场成员。同时，用户不再是被动的承受供 电商的电价，而拥有选择不同报价发电商或配电商的权利，用户将成为电力市场的市场成 员，其选择将对电力工业的生产成本与利润以及实际运行产生重要的影响嘲。同时，政府 对于电力工业的管理行为和模式也将随之转变，过去的强制行政干预行为将逐渐被宏观调 控所取代，公众利益将成为政府宏观调控的主要依据，并成为考核政府行政执行力和企业 社会效益的主要参考。 1 1 ，2 电力市场化改革是电力工业发展的必然趋势 电力工业作为国民经济的基础工业，对一个国家的政治、经济等方面的持续稳定健康 运行有着及其重要的影响，电力行业运行的效益和产品的价格直接决定了一个国家在全球 的竞争能力。而传统的电力工业在经济学上具有自然垄断性的特性，在统一规划、统一运 行、统一管理和统一核算的垄断模式下运行了一个相当长的时期。现代控制理论、计算机 和信息技术以及仪器仪表设备的飞速发展为在电力工业内部建立一定的自由竞争空间奠定 了基础，并为在电力工业中引入市场竞争机制提供了可能。”。 当前，全世界范围内的电力工业正从传统的垄断模式下的管理体制，引入竞争机制， 东南大学工程硕士学位论文第一章绪论 向着电力市场化方向发展。电力工业管理体制的变革在于提高电力行业所有相关者的效率 和效益，促进电力企业和全社会的良性发展，并使全社会从改革中得到更多的经济效益和 社会效益。智利、阿根廷、英国、美国、澳大利亚等国的电力市场给电力工业带来了活力， 其经济效益和社会效益是有目共睹的“1 。 在上世纪9 0 年代平均每年超过1 0 0 0 万千瓦新增机组容量的形势下，我国已于1 9 9 7 年底初步脱离了电力短缺的时代，达到低水平的供需平衡，甚至出现供过于求的局面。后 来尽管出现了2 0 0 1 到2 0 0 4 年的暂时短缺，但此后通过大量的基本建设和投资，又回到了 总体的供需平衡。事实证明，作为国民经济的基础产业，电力工业过于垄断的模式越来越 不适应国民经济的整体环境，哪怕是在电力严重短缺的阶段也是如此“。由于垄断优势， 电力工业本身也缺乏内在动力，造成管理不善、效益低下。整个电力行业需要新的发展方 向与产业构架，在这种形势下，我国的电力行业也开始向电力市场化改革的方向发展”1 。 从1 9 9 8 年起，我国的部分省市的电力市场试点改革工作正式开始。 国内外电力市场化运行经验表明：电力市场化改革对降低电力企业的生产与传输的成 本，提高电力工业运行效率，保障社会公众利益产生了重要的影响。降低电价，改善服务， 电网可靠，资源节约，环境友好已成为引入电力市场新机制是否成功的重要标志。电力市 场化改革是世界改革电力工业发展的方向。 1 1 3 改革对电力工业和电力市场研究的影响 从1 9 9 0 年英国开始电力市场改革至今的十多年中，全球各国纷纷走上了电力市场改革 之路。美国加州电力系统在电力市场化前，3 家公用事业公司拥有输电网络和调度机构。 在进行了电力市场改革后，电力系统的运行属于市场交易。电力系统运行、输电系统的所 有权分别属于不同的机构，电力交易中心( p o w e re x c h a n g e ，p x ) 负责能量的买卖，独 立的系统运行机构( i n d e p e n d e n ts y s t e mo p c r a m r ，i s o ) 代替了原来的3 家公用事业公司 的调度机构，统一负责系统的运行和管理辅助服务市场，而原来的3 家公用事业公司继续 拥有输电系统“j ”1 。英格兰电力工业在改革前由国家所有，改革后在发电侧和零售侧引入 竞争，但输电系统仍然由l 家私人公司所有，该公司负责整个电力市场的能量交易、系统 运行和输电和辅助服务、系统扩展和投资规划、结算核算等。 对于现货市场来说，目前国际上的电力现货市场的电价结算方式主要有两种：按统一 清算价和按实际报价结算n ”。按统一清算价方法透明度高，更适用于双向拍卖，但市场力 影响加剧；而在英国采用的是按实际报价结算的方法n ”，这种方法合乎逻辑和市场规定， 如果在公开的基础上操作，则透明度也较高，最大的优点是可以有效地克服市场力的影响。 我国的输电系统和电力零售市场由政府所有，改革后应该也不会有很大变化，而发电 侧引入竞争，原国家电力公司的发电投资和管理职能拆分为5 大发电集团，多方投资办电， 民营资本和外资已经进入发电市场，部分能量交易进行了市场化尝试，竞价上网正在逐步 推行。我国的各级研究机构和专家在电力市场能量交易方面也有一定深度的研究，华东、 2 东南丈学工程硕七学位论文 第一章绪论 华中的许多省份在电力市场的运作机制和模型方面做了许多有效的探索，并且已经得到了 实际的应用，取得了一定的成果州。耳前，电力市场化改革稳步推进，潮流分析和优化软 件日趋完善，电厂竞争报价策略研究方兴未艾，立足于电网公司利益的结合技术和经济因 素的采购策略和计算软件，以及p x 在市场中实时电量交易的优化方法也已经有了一定的 研究深度“”1 。如何将这些成果扩大到整个电网公司的采购过程，包括现行的双边长期合 同的策略中，是电网公司迫切需要研究的一个课题。 改革后的电力市场的电量采购是通过购电侧招标、发电厂投标竞价方式选择电力供应 商的，招标和竞价的过程也就是发电厂投标报价、电网公司评优选择的过程。从规范市场 的角度而言，这个过程除了需要符合国家的相关法规的要求外，同样需要考虑电网约束等 技术条件。目前，对于发电竞争模式下电力市场竞价方式的大量研究主要集中在发电厂侧 的竞争策略，而从购电侧，即电网公司的角度来研究电网公司的电量招标采购的策略研究 相对较少。电力市场下的电量招标采购过程，同样需要一个预测需求，发布公告。厂商报 价，评选中标。达成合同，付费，违约处罚等的过程“”。 另一方面，随着电力体制改革的不断深入，现在发电公司和电网公司已经基本分离， 电网企业作为独立的公司，追求综合效益的最大化成为公司的永恒主题之一，如何通过电 量的合理采购节约成本，是电网公司需要认真研究的课题。倒如，对江苏电网而言，下一 个交易时段的相同的需求电量，若苏南某电厂和苏北某电厂的报价相同，但对负荷集中在 苏南和苏北两种情况，选择电量供应的结果显然不会完全相同。电能交易中心如何选择发 电厂商以使联营体的购电和输电成本最小化或者社会综合效益( 如环保效益、资源效益) 的最大化，目前虽然在理论上和算法上都没有成熟，但一些基本的规律仍然是存在的。在 电网公司选择电量供应商的过程中，在考虑电网的基本约束和网络安全约束的同时，还要 从经济的角度去考虑包括阻塞管理、输电成本、采购政策、辅助服务费用等方面的经济效 益，以期寻求一个技术上满足电网规律、经济上效益相对最佳的采购方案”。 1 2 电力市场规则的研究和交易计划的转变 1 2 1 电力市场规9 1 l l 的研究 电力市场化改革，不仅是一个涉及政治、经济、法律的工业体制改革的实际操作性课 题。同时更是电力市场理论产生的基础和研究应用的对象。电力市场的理论研究首先是 一个经济学上的体制和模式的问题，其次是使用电力科学的研究方法在电力市场条件下对 电力系统的运行方式和经济性能进行确定和评估，它是经济学和电力科学的交叉学科“”。 电力科学技术和经济学理论是电力市场研究的基础，制订适合国情的交易规则和运营模式 是建设公正、公平和公开的电力市场的政策前提。 电力市场规则的核心内容是电力市场的运营模式，包括市场总原则、市场管理，市场 东南大学t 程硕士学位论文第一章绪论 成员及准入，调度计划编制，调度运行，电网安全，竞价模式，计量结算和支付，通讯及 市场信息公布等内容。 根据市场化改革程度和交易方式的差别，目前世界各国电力市场的运营模式有以下几 种2 ”_ 2 ”： 1 垄断模式：发电、输电、配电统一垄断经营： 2 发电竞争模式：发电分离，竟价上网，输电、配电垄断经营； 3 输电网开放模式：发电竞争，输电开放，配电垄断经营，大用户有选择权，也称 批发市场； 4 配电网开放模式：发电竞争，输电和配电开放，大小用户都有选择权，也称零售 市场。 不同的运营模式，电力交易规则的制定原则和侧重内容也不一样。在发电竞争模式下， 电力交易规则的重点内容是：发电商申报下一阶段的相关电力电量和价格等数据，交易中 心和电网运营商编排满足电网安全约束的发电计划，用户不参与竞争。而在输电网开放模 式和配电网开放模式下，用户和发电商可以直接签定双边合同，交易规则的重点内容是双 边合同的确定，电网安全约束分析等内容。 电力市场交易规则要符合整个电力市场化改革的进展情况，同时也要符合电网和发电 商的实际技术和设备条件，依据不同地区的具体情况制定相应的交易规则和实施步骤。研 究和开发适合我国国情的，分具体区域的( 全国电力市场，大区电力市场，省级电力市场) 的交易规则，是电力市场建设的基础和“公开，公正，公平”的根本保证，具有重要的现 实意义。 1 2 。2 电力市场交易计划的转变 电力市场交易计划是电力市场实际运营的核心内容。和传统的垄断经营模式下的调度 计划相比，电力市场条件下交易计划的制定有着显著的特点和变化“2 2 2 ”： 1 计划依据不同。传统的调度计划是作为电力企业内部的生产计划命令，控制中心的 调度员可以根据系统的需要对可操作的各机组或电力设备比较随意地进行修改，或指定调 峰、调频、调压调度；而电力市场中，交易计划的实质是买卖双方签定的经济合同，它的 成立是由要约和承诺反复交替的过程构成。由于系统约束( 网络安全约束，备用约束等) 造成的调整，或为辅助服务进行的调整，都必须进行调度指令的经济性分析，并向发电商 支付相应的费用。 2 优化目标不同。传统的发电计划的基本任务是根据系统预测的负荷需求，安排机组 的启停机计划和出力计划，在满足机组本身、系统的负荷和旋转备用需求、以及其它一些 约束条件的前提下，使整个系统在一个计划周期内总发电费用或总煤耗最小“。电力市 4 东南大学1 = 程硕士学位论文 第一章绪论 场交易计划的优化目标是和交易规则相关的经济性指标，可以是交易中心购电费用最小、 用户总电费最小、用户电价最低、社会总利润( 包括资源效益和环境效益等) 最大等等。 优化目标的变化，将使整个问题的数学模型和详细算法发生变化。 3 考虑约束不同。传统的发电计划和调度计划对于网络安全约束和机组性能约束等的 考虑是发电商和电网企业的共同关注。电力市场条件下，发电商在追求利益最大化的商业 竞争时只会考虑自身的机组性能约束、电量双边合同的约束和本身的社会要求( 如煤耗和 环保等) ，而不会自发的考虑系统的安全约束问题，电网的安全约束需要电网公司在制定交 易计划时进行详细考虑1 。和传统计划比，电力市场交易计划模型中要细致考虑线路的传 输容量、传输断面的输送功率、节点电压、特殊节点的电能质量要求等网络约束。同时， 由于交易模式确定的电量合同、双边合同、期货合同等多种贸易形式，也成为电网公司需 要考虑的新的约束条件。交易计划中由于时段时间间隔的细化以及对电量结算的精细要求， 也必须考虑机组跟踪负荷能力、开停机过程等机组的性能约束。另外，由于政府宏观调控 的要求，社会公众利益也成为电网公司进行交易计划制定时需要考虑的重要因素。 由上述分析可见，在电力市场规则确定的市场模式下，传统的发电计划已经不能适用。 研究和开发适合我国电力市场运营模式的交易计划具有重要的现实意义，这是电力市场运 营的基础，是发电商、用户、电网企业和社会利益的实现手段，也是电力市场条件下系统 的安全稳定运行的保障。 1 3 本文所做的工作 随着电力体制改革的深入，对发电竞争电力市场模式下发电厂的竞价策略已经有了较 多的研究和实践，电力联营体的购电策略在各电网公司的实践中也备受关注。这两个问题 的研究方法和手段基本相同，但问题的出发点却完全不同。前者追求的是发电厂的效益最 大化，而后者却是从购电角度，考虑如何实现在保证电网安全性和可靠性前提下，实现购 电费用和电网运行费用最小化、社会环保和资源利用综合效益最大化等目标。在当前国内 外的相关研究中，前者在很多电网公司的市场策划部门已经有一定的实践基础，后者已经 形成了相关的各动理论以及各种实用化的模型。 目前，大多数研究均是考虑发电厂如何竞价的策略，而对电网公司的采购策略研究不 多，而且研究的出发点也不尽相同。如何在考虑购电费用最低的同时综合考虑电网的损耗、 资源的消耗和污染物的排放等，从而建立数学模型，然后再结合潮流校核结果，尽快得出 采购的计划或策略，虽然在这个方面已经有一定的研究和成功的范例，但可以考虑的各方 面因素很多，同时，综合考虑各种因素后，如何进行经济上的评估和考核，确实是一个值 得研究的方向。本文就是在上述情况下，对发电竞争模式下电力市场的招标采购策略作一 些基本的研究，为电力市场中电量的招标采购的组织、实施和决策提供参考。 本文在分析和总结了目前世界各国电力市场改革的经验和我国电力市场改革试点的情 东南大学工程硕士学位论文 第一章绪论 况的基础上，首先对我国电力改革的进程和市场运营规则的制定提出了一些建议，然后提 出了新的综合考虑购电成本、输电损耗、污染排放、资源消耗等多个因素时的电量采购的 思路、计算方法和评估手段。本论文主要完成了如下工作： 1 本论文研究了电力市场运营模式、电力市场规则以及两者之间的关系。文章认为， 电力市场化改革是世晃电力工业的发展方向，但各个国家电力技术水平和市场化程度不同， 各个国家的电力市场会采取垄断、发电竞争、输电网开放、配电网开放等不同的运营模式。 在不同的运营模式下，制定电力市场规则时的计划依据、优化目标、约束条件等也不一样， 从而导致不同的交易计划。 2 本论文总结了国内外电力市场化改革的经验和存在问题，提出了解决我国电力市场 化改革中出现问题的基本思路和方向：政府正确定位，建立服务型政府；打破省间市场壁 垒，实现跨区高电压电网互联；改革电价的制定机制，率先进行电价改革：加强立法保障， 做到依法治电，依法改革；加速厂网分离，真正实现民营机制；加速商业化和公司化改革； 改变交易结算方式，实现真正竞争。 3 本论文综述了目前电力市场中机组组合的各种理论方法，分析了各种方法的特点， 并进行了总体的比较。在机组组合的基础上，文章运用市场的手段，结合电力系统的特点， 简单介绍了出清算法的思路，并从电网公司自身的经济效益出发，提出了基于电量采购费 用最低和全网输电线路损耗最小两种情况下的机组出力计算原则方法。 4 本论文考虑到社会可持续发展的需要，从节约社会资源和保护环境的角度，结合发 电机组的特性，分析了基于考虑燃煤消耗、s 0 2 排放等两种情况下选择电力供应商的原则 方法。并结合电网公司的经济性运营要求，提出了一种综合考虑多种因素的综合原理性调 整算法，并讨论了在具体应用中，如何通过增补计算的方法做到算法的开放性和实用性。 以上方法可以作为电力调度中心在电量采购中的决策策略。 5 本论文认为，电网公司在综合以上各种因素制定采购计划后，与仅考虑电网公司自 身经济利益所得出的采购方案之间必然有一定的差异，这可作为电网公司为社会发展所做 的贡献。通过比较得出两者的差值是评估社会效益和贡献的有效手段。 6 本论文最后通过算例验算了本文提出的各种方法。验算结果证明。文中提出的各种 方法是可行的。通过此种方法评估电网公司在综合考虑各种因素后制定的电量采购策略， 其社会效益和贡献是非常巨大的。 6 东南大学工程硕上学位论文 第二章电力市场改革的经验和存在问题 第二章电力市场改革的经验和存在问题 2 1 引言 电力工业的市场化改革，是全球电力工业发展的方向。虽然各国电力改革的 方式、基础、模式设计各不相同，但电力工业改革的目标都是一致的，都是要打 破垄断，引入竞争机制，提高效率，降低社会成本( 包括电价成本，资源成本、 环境成本等) 。 多年来的电力市场改革实践证明，每个国家的电力工业走向市场化的过程是 各不相同的，这不仅是一个渐进的体制改革过程，也是一个市场运营模式不断发 展变化的过程。由于出发点不同，最终目的不同，我国的电力市场建设不能完全 照搬国外的经验，必须对我国的国情和电力工业的现状进行深入的分析研究，借 鉴国外电力市场发展的经验教训，才能找到我国自己的电力工业改革之路，确定 适合各个市场化发展阶段的电力市场规则。 2 2 国外电力市场化改革概况 2 2 1 英国的电力市场化改革一” 英国是世界上最早推行电力市场化的国家之一。传统的英国电力市场是典型 的发电竞争模式，即发电商竞价上网，输电网和配电网垄断经营。世界上其它几 个试行电力市场体制的国家，如新加坡、澳大利亚等，在制定交易计划时基本上 也采用类似的作法。 经过8 年的市场改革试点，在经验积累和吸收借鉴其他电力市场成功经验的 基础上，英国于9 8 年l o 月提出了新电力市场交易模式，并在2 0 0 0 年1 1 月开始 具体实行。 英国新的电力市场交易模式的主要改进之处在于：取消了原来单一的电力联 营体的交易模式，发电商、零售商和用户可以灵活选择合适的方式进行交易：买 方和卖方可以一对一地制定双边合同进行交易；新的市场更加灵活透明，为发电 商和供电商提供了充分竞争的环境；为防止市场投机行为，报价形式将受到限制； 系统的安全稳定必须确保。 英国新电力市场包括四部分：长期市场、中期市场、短期市场和实时市场。 长期市场的时间为1 年或更长，通过交易人进行，基于年度基本负荷，交易量占 总量的比重很大；中期市场，时间为前1 天到1 年，通过交易人或交易中心进行 买卖，交易量较大；短期市场，时间为前1 天到市场关闭( 交易时段前4 小时) ， 通过交易人或交易中心在日前拍卖进行，成交量不大；实时市场，时间为市场关 7 东南人学工程硕士学位论文 第二章电力市场改革的经验和存在问题 闭至交易时段结束，主要进行市场平衡，电能交易有限。 在旧的电力市场模式下，英国国家电力公司( n g c ) 既是电网的拥有者，又 是系统的调度员，负责所有短期电力市场的交易调度和电网的维护建设。在新的 电力市场模式下，由于发电商、供电商获得了更多的合同交易空间，n g c 在电力 买卖中的重要性有所降低。但在为保证非集中式电力市场的安全运行而引入的平 衡机制中，n g c 仍然是系统的调度员，负责新电力市场的关键部分一平衡调度。 平衡调度应用于实时市场中，其主要功能是维持系统实时运行的安全。系统调度 员按照收到的增减出力( 负荷) 的报价，调整发电出力和用户负荷水平，从而维 持系统的能量平衡和安全运行。另外，平衡调度运行的要求是要尽可能地减少对 其他市场的交易结果的影响，同时也要保证系统调度员有足够的动机来降低平衡 调度的费用，包括购买与备用、频率和电压控制的相关服务。 2 2 2 美国加州的电力市场化改革“” 美国加卅i 的电力市场化改革长期以来一直被作为电力市场化改革的成功范例 在世界各国引用，直至后来发生著名的加州电力危机事件，其改革模式才引起各 方面的重新思考。 1 9 9 5 年1 2 月2 0 日，美国加州公用事业委员会c p u c 颁布关于加洲电力工业 改组法案。1 9 9 8 年3 月3 1 日加州电力市场正式运行。加州的i s o 控制输电网络和 电力调度，p x 制定交易计划，这个交易计划是i s o 调度电网运行的基础。 j j n ) - h 电力市场由日计划市场( d a y a h e a d ) 、小时计划市场( h o u r a h e a d ) 和实 时市场( r e a l t i m e ) 组成。其日计划市场的交易过程可以简单描述如下：i s o 提前 向所有的市场参与者发布输电网、线路检修、辅助服务的需求情况。通过p x 买卖 电的市场参与者向p x 上报其买卖电标书。p x 根据这些上报的标书数据，排出各 参与者的供用电计划。i s o 对p x 排出的供用电计划连同双边合同一起，进行网络 分析。如果不存在网络阻塞，则这个供用电计划就作为第二e t 的调度计划。如果 存在网络阻塞，则i s o 分析产生阻塞的原因并提出相应的解除阻塞方案，然后把 这些信息连同网络阻塞费用向所有市场参与者发布。市场参与者将依据这些信息 重新上报买卖电标书。p x 基于修改的标书数据，重新排出各参与者的供用电计划。 i s o 对这个供用电计划进行第二次网络分析。如果不存在网络阻塞，则这个供用电 计划就作为第二日的调度计划，否则i s o 将直接修改这个计划使之不存在网络阻 塞。 j j d ) + i 乃至整个北美电力市场开放后，产权结构的多元化造成的激烈商业竞争 降低了整个电力系统的安全性和可靠性，出现了频繁的工业系统停电事故和商业 系统的电价事故，甚至出现了著名的加卅i 电力危机。在1 9 9 9 年5 月，联邦能源管 理委员会( f e r c ) 限期各个电力公司成立“地区输电组织”( r t o ) ，以加强输电 8 东南大学工程硕七学位论文 第二章电力市场改革的经验和存在问题 规划及输电可靠性保证的职责。 2 2 3 挪威等国的电力市场化改革 挪威的电力市场模式为输电网开放模式，即发电竞争，输电开放，用户可与 发电公司签定双边合同”。 挪威电力系统9 9 为水力发电。其中三分之二的电力通过双边合同供电，其 余三分之一的电力在现货市场上交易。参与现货市场交易的发电商和电力用户提 前一天向电力交易中心n o r dp o o l 上报他们每小时的卖电或买电的功率和电价。市 场操作员把这些数据汇聚起来形成供需曲线。供需曲线的相交处就决定了整个市 场的交易价格和交易量。 另外，还有一个实时调节市场，以适应实时运行中发电和负荷与计划值的偏 差。发电商和电力用户向系统调度员上报他们愿意以什么价格、持续多长时间增 加或减小发电出力或负荷。在实时运行中，系统调度员选择报价最低的述彳亍调节。 为了消除网络阻塞，整个电网被划分成多个电价区( p r i c ea r e a ) ，电价区的划 分由线路的过载情况确定，每天都可能不一样。两个电价区之间的差价就是网络 阻塞费。 交易过程中的重要一步就是电价预测。在挪威电力市场中，由各发电商和用 户自己预测各自所在节点的电价，以此作为其上报买电或卖电报价的依据。 新西兰的电力市场的交易过程与挪威的现货市场交易过程相似。 2 2 4 国外电力市场化改革的几点经验 世界各国的电力改革具体方式虽然各有不同，但基本原则和特点是一致的， 归结起来有以下几点经验“。“一： 1 电力的市场化改革必须依法推进。先立法，后改革，依法改革是世界各国 电力改革通常的做法。依法改革将使目标明确，有章可循，可以克服改革过程中 的不确定因素，减少风险。减低成本。电力改革的立法也能保障改革参与者的权 利，明确政府和其它参与者的责任， 2 政府的组织和推动是电力市场化改革的原动力，政府职能的转变是电力市 场化改革得以进一步推行的保证。由于电力工业是基础产业，公共事业，对国家 的社会、经济发展有着极其重要的影响，只有政府才能够主持改革，支付巨大的 制度改革成本。另外，从电力工业本身历史来看，许多国家的电力工业原来都是 由国家进行垄断经营的，也只有政府方能成为电力市场化改革的最初原动力。旧 的垄断体制下，政府对电力企业进行控制的方式和手段是中央政府的多个部门和 各级政府的有关机构对电力企业进行的广泛迟缓的非透明的管理。新的电力管制 方式，指政府以经济手段为主进行宏观调控，只负责电力法律法规的制定，通过 东南大学工程硕土学位论文第二章 电力市场改革的经验和存在问题 电力监管委员会进行管制，给予企业自主经营的权利。进行电力改革，必须首先 转变政府职能，建立服务型政府。 3 商业化和公司化是电力改革的首要任务。在电力改革之前，很多国家的电 力工业为国家所有，政企不分，政府在运营中把社会目标放在商业目标之前。而 随着市场经济的发展，电力企业的商业化运营原则和社会目标的矛盾愈加突出。 因而，电力改革，首先要实行商业化，建立商业运营原则。公司化改造，是商业 化的体制保障。 4 民营化是电力市场化改革的有效途径之一。民营化是指将国有的电力工业 所有权或经营权转移到民间或按照民营企业的机制进行运作，政企分开，通过企 业经营者提高效率和效益。民营化可以增加国家收入，减少政府对经济的参与， 引入竞争，吸引各种投资。这是电力产业体制市场化的最终目标。 2 3 我国的电力市场化改革及电力市场运营规则研究m - 删 我国的电力产业是传统的自然垄断性产业，在进行市场化改革前一直采用垂 直垄断的一体化经营方式，由中央政府高度集中管理。电力市场的引入，首先是 电力企业体制的变革，是过去电力行业管理经营模式的根本性变革，将带来一系 列相关问题。例如：在产权上，该分离的必须分离，如厂网分离；在市场模式上， 该组建的新的机构必须组建，如交易中心，市场监管委员会；在企业结构上，将 根据交易规则进行变革，有些要撤消，如大区电力市场建立后各省一些机构，有 些要重组，如水电进入市场后按流域组建公司等等。 我国进行的电力市场的改革方式如下o ”：建立发电侧竞争的电力市场，进行 “网厂分开、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。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。与英国、澳大利亚等国的电力市场不同，中国电力市场继 续保持着输、配一体的管理模式，保留供电营业区，每个供电营业区只有一个指 定的供电机构向终端用户供电。同时，根据“省为实体”的方针，我国的电力市 场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。 2 3 1 模拟市场 我国的电力工业过去长期处于政府垄断模式，各省市的电力企业作为政府的 一个电力行政管理部门，制定相关电力管理法规，发挥电力调控作用。各省市的 电力管理部门被称作电管局、电业局、电力局或供电局，运用行政手段管理电力 系统中的发电厂、电网运行单位和配电单位，有识之士戏称之为“既当运动员又 当裁判员”，僵化的垄断管理模式已经越来越不适应国家经济体制改革和人民群众 1 0 东南大学工程硕士学位论文第二章电力市场改革的经验和存在问题 需要。为此，政府、有关组织和专家在电力市场化改革方面作出了大量的调查研 究工作，并决心先试点再大面积推广之。随之，2 0 0 0 年左右各省市的电力局先后 更名为电力公司，国家电力部也被撤销行政编制，改组为国家电力公司，后又改 组为国家电网公司和南方电网公司2 大电网公司以及5 大发电集团，资本纽带关 系逐渐理清，并开始了内部的优先竞争试点工作，建立内部模拟电力市场。作为 电力改革的尝试，浙江省于1 9 9 4 年7 月建立了模拟电力市扬，随后，安徽省、湖 南省等省也相继建立了内部模拟市场”“3 “。 模拟市场的模式大致如下： 1 体制改革，厂网分离。省电力局改组为省电力公司，并按照发电、调度和 供电三个环节划分，实行厂网分离，发电公司成为独立的企业法人，而调度中心 和供电局仍然隶属于省网。省电力公司授权中心调度所代表省电力公司向发电厂 购电，向供电局售电。 2 电价改革，区别定价。由省电力公司规划和财务部门根据各发电厂的具体 情况制定各电厂的上网电价及上网峰谷电价，各电厂的上网电价是不同的。对供 电局实行统一下网电价，并根据各供电地区用电结构的不同，分别核定各地区下 网峰谷电价。 3 电量考核，调度调整。在实时调度考核方面，依据系统频率作为系统供需 状况的信号，当系统频率大于5 0 + 0 1 h z 时鼓励少发电；当系统频率小于5 0 0 1 h z 时鼓励多发电。这种做法引导发电厂的发电量随着系统的供需状况进行跟踪调整。 对发电厂和供电局的考核和结算中，若实际出力或实际用电负荷偏离计划曲线一 定程度将扣罚电量。 内部模拟市场的建立加强了发电厂、供电局的管理考核，促进了电力系统计 算机应用，通讯系统，量测系统的建设，成为电力市场实施前各大区、省电力系 统运营的主要模式。但由于政策条件的限制，模拟市场没有真正意义上的“电力 市场”的竞争交易过程，没有真正开展电力市场业务。 2 3 2 山东的电力市场化改革试点情况。，删 作为试点单位之一，山东省电力市场在1 9 9 9 年3 月开始建设，于2 0 0 0 年1 月正式投入运行。山东省电力市场采用发电侧竞争模式：厂网分开，竟价上网， 输电供电侧垄断经营，接近英国模式。其主要特点如下： 市场规模为省网的所有火电机组均参与竞价上网。竞争模式实行“单一购买 者+ 双轨制电网电价”的有限竞价模式。所有参与市场机组总电量的9 0 为必保的 合同电量( 相当于双边长期合同电量) ，