电力市场结构及其运营模式

电力市场,杜松怀Ph.D.信息与电气工程学院2003年9月,第三章电力市场结构及其运营模式,第一节引言第二节电力工业重构产生的新实体及其应用组合第三节英国的电力市场第四节美国的电力市场第五节澳大利亚的电力市场第六节挪威与瑞典的电力市场第七节我国电力市场的建设与实施,第一节引言,不同国家电力市场的运营模式可以归纳为两大类：发、供、用电沿用垂直一体化管理，只是进行有限和局部的改革。采用这种模式的国家有法国、日本、印度、苏格兰、巴基斯坦，以及美国的一些州。发、供、用电环节解除或放松管制。采用这种市场模式的国家和地区有英国、美国加州、新西兰、澳大利亚、挪威、阿根廷、秘鲁、智利等。,第一节引言,各国电力市场的结构的共同点：（1）电价改革是关键。（2）规模效益日渐消失。（3）发电侧首先引入竞争，现货与合同交易并举。（4）供电领域逐步开放，先从大用户再到所有用户均可自由选择供电商。（5）输电网垄断经营，挖掘和发挥其自然垄断的潜力。（6）用经济和法律手段管理市场，避免简单命令式的调度方式。（7）实施有限但严格的监管。,第二节电力工业重构产生的新实体及其应用组合,新实体包括：1）发电商G（Generator）；2）发电经纪商PM（PowerMarketer）；3）电能交易中心PX（PowerExchange）；4）独立系统操作员ISO（IndependentSystemOperator）；5）辅助服务供应商AS（AncillaryServiceProvider）；6）电网拥有者GC（GridCompany）；7）计划协调者SC（SchedulingCoordinator）；8）零售商R（RetailServiceProvider）；9)配电商D（DistributionServiceProvide）。,第二节电力工业重构产生的新实体及其应用组合,图3-1各种实体在电力市场中的位置,第二节电力工业重构产生的新实体及其应用组合,不同国家应用这些实体的组合方式有很大差别。其典型应用情况如下：1）英国PowerPool模式。2）美国PJM电力市场。3）美国加州电力市场。4）挪威电力市场。,第二节电力工业重构产生的新实体及其应用组合,在竞争性的电力市场中，各个实体对软件的具体要求可归纳为：1）GC：需要高水平的规划和分析工具，潮流及稳定分析软件。2）PX：带安全约束的UC程序，交易评估及结算软件，电子公告发布与信息交互处理系统。3）ISO：预调度和实时调度软件，OPF，预想事故分析，辅助服务交易软件。4）SC：系统优化软件，市场评估与合同优化，投标策略和计量软件,第三节英国的电力市场,表3-12000年英国电力工业的现状,第三节英国的电力市场,一、改革前的基本情况1989年以前，电力由国家经营，为公有制。二、第一阶段的电力市场改革1.改革背景2.改革后的电力市场结构3.电力市场的交易方式4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革2.改革后的电力市场结构（1）发电侧。将原有中央发电局（CEGB）重构为四部分：国家电网公司（NGC）国家电力公司（NP），国家发电公司（PG），核电公司（NE）。（2）配电侧。（3）用户开放。（4）市场监管。（5）电力库（Pool）。,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革2.改革后的电力市场结构,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革3.电力市场的交易方式,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（1）市场运作时序。,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。每天发电商申报发电价格和可用容量；负荷预测；排序，安排“无约束发电计划”（Unconstraitedschedule），满足负荷和备用需要；计算电力库的购电价格PPP（PoolPurchasePrice）；计算电力库的销售电价PSP（PoolSalePrice）；计算终端销售电价。,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。【PPP的计算公式】(3-1)SMPSystemMarginalPrice，系统边际运行电价（电量电价），英镑/kWh。CE基本电价（容量电价），英镑/kWh(3-2)LOLP：Lossofloadprobability，容量不足概率，由电网公司计算。VOLL：Valueoflostload，停电损失值，每年由政府确定一次。,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。实际算例1991年3月21日，01：0001：30时段的SMP=27.58/MWh，LOLP=0.0002，VOLL=2000/MWh。则：PPP=SMPLOLP*（VOLLSMP）=27.580.394=27.974（/MWh）,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。【PSP的计算公式】式中UPLIFT为附加费或称上浮电价，反映输电成本的提升量，需另行计算和考核。【最终销售电价】最终销售电价=PSP网损校正,第三节英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（3）发电商的电费结算。,表3-2发电商所得电费的结算规则,第三节英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革1.Pool模式存在的问题（1）NGC的职能过于集中。（2）缺少物理合同，价格易变。（3）对用户开放缓慢。（4）发电竞争者数量较少，发电公司可以操纵市场。（5）由于利润空间受到限制，投资向海外转移。（6）现有交易机制复杂、有缺陷。,第三节英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革2.英国电力市场的新模式新模式最突出的特点是：（1）细化市场，引入新的市场体系。（2）削减NGC的功能。新的机制下，NGC只负责平衡市场。（3）开放各类市场，扩大用户参与。,第三节英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革3.平衡市场的机制及其运作过程（1）平衡市场的目的与实质。（2）设计平衡市场的原则。（3）平衡市场的结算。,第四节美国的电力市场,第四节美国的电力市场,一、加州电力系统结构及其监管体系,图3-5加州电力系统运行和监管范围示意图,第四节美国的电力市场,一、加州电力系统结构及其监管体系加州电力系统主要由以下五个机构负责监管：（1）加州能源委员会CEC（CaliforniaEnergyCommission）。（2）加州环境资源管理局ARB（AirResourcesBoard）。（3）加州能源监察局EOB（EnergyOversightBoard）。（4）加州公用事业委员会PUC（PublicUtilitiesCommission）负责配电侧和负荷侧的管理。（5）联邦能源管制委员会FERC（FederalEnergyRegulationCommission）。,第四节美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争1994年提出了两种存在巨大差别的市场模式：“PoolcoModel”电力库模式“BilateralMarketModel”双边市场模式,第四节美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争对电力库模式的批评集中在：1）垄断2）系统复杂、昂贵。3）唯一的现货市场（Spotmarket）。4）CFD差价合同的市场特性比较模糊。5）优化排序调度的结果可能导致高电价。,第四节美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争对双边市场模式的批评则集中在：1）模糊（Vague），透明性差。2）商品的合同流向与物理流向不一致。3）缺乏价格发现机制。4）产生市场进入壁垒。5）在现货和实时市场中不存在。,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能,图3-6加州电力市场的主要实体,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（一）电力公司与发电公司,表3-4按年销售额排名的前5家电力公司（百万元）,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（一）电力公司与发电公司,表3-5加州最大的5家发电厂,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（二）电网公司（GC）电网公司拥有加州75%的骨干输电网络，覆盖加州面积的3/4，规模居美国第二和世界第五。其任务是输电规划、电网运行和收取过网费。,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（三）计划协调员（SC）协调员的职责是：1）负责协调和安排发电调度、输电通道预留、为市场成员提供相应容量的电能。2）提交负荷预测结果及用户委托的次日或下一小时的交易计划（含网损调整）。3）提供辅助服务支持。4）负责支付ISO的费用以及与其它SC间的交易结算。,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（四）CalPX其任务是：1）进行次日短期、超短期负荷预测。2）根据成员报价确定市场清算价MCP（Marketclearingprice），制定可行的提前（次日或下一小时）交易计划，并管理提前市场。3）提交减轻或消除网络拥塞的电能调整量报价。4）负责双边市场和期货交易。5）市场结算（Clearing）或清算（Settlement）。6）市场信息的管理。,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（五）CaISOCal-ISO的主要职能有：1）系统调度、保持发供电实时平衡和系统安全。2）执行PX制订的现货市场（日前市场、当日市场和1小时提前市场）交易计划。3）协调网络可用传输容量ATC的使用，负责拥堵管理。4）根据SC和PX提交的预测计划，对辅助服务实行单一竞价拍卖，安排和运行交易计划。,第四节美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（六）配电公司（UDC）配电公司的主要职责是：1）通过SC或PX批发电量，向用户供电。2）提供本地输配电服务，为用户供电。3）负责电能计量、收取电费和输配电费用。（七）用户（八）电力服务提供商,第四节美国的电力市场,四、加州电力市场的交易通道与机构间的协调1.加州电力市场的交易通道,第四节美国的电力市场,四、加州电力市场的交易通道与机构间的协调2.PX与ISO之间的协调,第四节美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示自2000年夏到2001年上半年，加州出现了严重的电力危机，其表现为：FERC颁布紧急令。ISO频繁宣布能源警报，并经常大面积实施轮流断电。2001年1月30日PX宣布停牌交易，终止日前市场和当日市场的运营。从2001年3月起大幅度提高电价，以弥补巨大的趸售和零售电费差额，试图启用垄断条件下的解决方式挽救电力公司的破产。2001年4月6日PG&E和SCE正式申请破产保护。,第四节美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示加州电力危机的主要根源在于：1）负荷急剧增加，但备用容量不足。2）电力设施利用率过高，调节裕度太小。3）一次能源价格持续飚升，使发电和购电成本迅速上升。4）AB1890法案凸现其潜在的负面影响。,第四节美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示加州电力危机给我们的启示：1）仅靠竞争不能解决电力市场的所有问题，如能源短缺、环境保护等。2）监管机制要灵敏和灵活。3）重视系统规划、鼓励中长期电源和电网投资。4）重视区域电力市场的发展，实现资源统筹配置。,第五节澳大利亚的电力市场,一、电力市场的构成,第五节澳大利亚的电力市场,二、电力市场的贸易1.零售贸易2.批发贸易3.实时贸易与合同贸易,第五节澳大利亚的电力市场,二、电力市场的贸易2.批发贸易批发贸易必须经过电力库，它有两种表现形式：1）长期双边合同（期货）。2）短期提前市场。,短期提前交易市场的报价和贸易,第五节澳大利亚的电力市场,三、电费结算【电费结算实例】某用户，总需求110MW，与某发电厂签订了长期双边物理合同，合同电量80MW，价格50/MWh；另外以短期提前合同的形式，从现货市场购买10MW电力，价格为40/MWh。,第五节澳大利亚的电力市场,三、电费结算设某时段该发电厂的实际出力为150MW，则各主体的电费帐单为：交易中心：付给电厂（150-80）30=2100从用户收取：（2030+1040）=1000差额：2100-1000=-1100用户：付给市场1000付给电厂8050=4000总支出4000+1000=5000电厂：营业额4000+2100=6100,第五节澳大利亚的电力市场,三、电费结算,电费结算的资金流向,第五节澳大利亚的电力市场,四、输电费用在进行费用结算时，需要考虑以下两种情况：1）若网间功率交换出现拥堵，则需考虑堵塞费用。2）若电网未能满足用户的要求，则交易中心应对用户给予经济上的补偿。,第六节挪威与瑞典的电力市场,一、挪威电力工业的现状挪威发电量的99.7%是水电。2000年，挪威政府准备上马新的能源发电项目，如天然气发电等。挪威中央电网的电压等级为300420kV，区域电网的电压等级为220、154、110、66kV，配电网的电压等级为220.22kV挪威的电力系统与瑞典有AC联络线，北部通过220kV和132kVAC线路与芬兰和前苏联连接，南面有3条海底UHV电缆线路与丹麦相连，构成了世界上覆盖国家最多的电力市场-北欧电力市场。1991年，挪威颁布新能源法，要求输电网开放。改革后的市场格局为：国家能源联合公司拥有30%的发电容量，市政拥有55%，私人拥有15%；国家电网公司重组为电力市场公司和国家控制中心两部分，拥有全国80%的输电主网；其他电力公司约100家，配电公司110家。,第六节挪威与瑞典的电力市场,二、挪威电力市场的种类1.市场种类日前市场。周市场。调节市场。对外贸易。,第六节挪威与瑞典的电力市场,三、输电价格挪威的输电服务实行点费率（Pointrate）制度。其内涵是：输电费由功率注入或流出点的位置决定。不同地点（节点），输电价格不同。,第六节挪威与瑞典的电力市场,四、联合运行、控制及支持服务1.联合运行与控制1）网络潮流不越限。2）频率偏差在限值之内（500.1Hz）。3）与临国按协议交换电量，联络线路的ACE在允许范围之内。2.电力市场的“系统支持服务”1）安全支持服务2）与运行方式有关的支持服务3）强制型服务。,第六节挪威与瑞典的电力市场,五、联合电力交易所1、挪威-瑞典联合电力交易所的建立挪威和瑞典两国有很长的边境线和许多联网点，最大可交换功率达270万千瓦。1996年，挪威国家电网公司与瑞典斯文斯卡国家电网公司联合建立了“挪威-瑞典联合电力交易所”。后来，挪威国家电网公司和瑞典斯文斯卡国家电网公司签约，给斯文斯卡50%的挪威电网公司电力市场的股份，并将交易公司更名为“诺特勃尔-北欧电力交易所”。首府设在奥斯陆，在斯德哥尔摩有服务处。挪威参与者在奥斯陆交易，瑞典参与者在斯德哥尔摩交易。交易货币为挪威克郎和瑞典克郎，货币兑换完全有保证。,第六节挪威与瑞典的电力市场,五、联合电力交易所2、现货市场的运作每天上午，参与者递交他们第二天（0点0点）每小时的买卖投标，建立买卖曲线，其交汇处就是成交电价和交易电量。中午关闭市场。下午14：00前，交易所通知参与者第二天的交易电价和交易电量。若不满意，16：00以前可以提出调整，必要时可重新计算电价和电量。,第七节我国电力市场的建设与实施,一、世界主要电力市场模式比较,第七节我国电力市场的建设与实施,二、我