容量补偿与容量市场

电力市场概论a第9章容量补偿和容量市场，在电力市场环境下如何保证发电容量的富馀性的问题，是在电力市场设计上尚未达成共识的问题。 现在已经实施的方法中，既有以行政方法补助的方法，也有以市场方法补偿的方法。 对于普通商品的市场，在完全竞争的条件下，微观经济学提供了相当有说服力的定价方法短期边际定价方法(ShortRunningMarginalPrice，SRMC )。 微观经济学证明，通过采用边际定价方法，市场成员在达到市场均衡的同时，能够最大化社会福利，即激励兼容的帕累托效应。 在这样的良好性质下，极限定价方法成为市场定价方法的“基准”。 另一方面，电力市场进行容量补偿的原因电力市场在理论上的讨论开始初期，在完全竞争的市场条件下进行，因此发电侧电力市场也多采用短期边际定价方法。 但要特别注意短期边际价格具有帕累托效应的前提是完全竞争的市场条件。 很遗憾，目前正在进行的电力市场实践表明电力市场不具备这种条件。 其主要表现为： (1)电力需求短期内价格弹性系数几乎为零。 (2)发电厂商数量较少，通常具有较大的市场份额，具有潜在的市场力量。 (3)电力系统要求及时的供需平衡，电力储藏装置不作为缓冲。 它还保证了可靠的电力供应。 (4)电力系统中发电机组的生产状态至少在短期内不具备生产函数的连续要求。 例如，发电单元的最小输出请求是各单元的生产函数不凸的集合，如果不接通电源，则在最小输出之间没有连通。 (5)电力设备建设周期长，规模经济性未完全消失。 正因为当前电力市场没有完全竞争的市场条件，采用边际定价方法的电力市场实践存在问题。 在不同国家和地区的电力实践中，经常发生电费高涨的情况。 电费高涨的原因有两个，一个是容量不足，一个是发电厂的市场力量实施。 电力市场设计存在三个挑战性问题。 一是如何设计运行预备服务市场，让发电厂按照自愿原则提供充分合理的运行预备服务；二是发电厂拥有潜在的市场力量，在市场设计时应充分考虑发电厂的战略行为，控制发电厂市场力量的实施这三个方面有密切的关系，如果没有足够的容量储备，能源市场的价格就会统一清电价格机制，如果没有出现价格上涨的适当的能源市场价格信号，很难自发地引入富馀的发电容量投资，同时也会维持富馀的备份，是短期系统的另外，电力市场设计的焦点在于是否需要容量补偿和如何补偿。 一些意见认为，能源市场和辅助服务市场设计充分，可以满足短期市场运营和长期容量裕度，不需要容量补偿，但是通过多年的市场实践，人们逐渐得到共识，容量补偿机制缓和了电价波动，保证了发电容量裕度，电力市场需要容量补偿机制。 容量补偿机制很难从微观经济学理论中找出当前的答案，也没有给出当前补偿机制的严格理论解释。 容量补偿的具体方法也不同，当前相对影响的方法包括以PJM为代表的“容量市场”ICAP (安装电力市场)方法、英国早期电力市场的容量计费方法、两种电力消费和当量定价方法。二、不同容量补偿机制介绍1 .两种制电价格模型及其容量补偿由于电源建设周期长，电力负载需求不确定，电力系统需要一定的发电容量作为备用，以保证电力系统的高度可靠稳定运行， 电力企业必须根据用户最大可能的电力需求建设发电站，但用户并不总是根据其最大需求使用电力，即使在用户不使用电能的时间内，发电企业也会产生固定成本，而且发电站的投资和运行维护费用庞大，固定成本高， 其发电收入不能保证回收，而且一些调峰机组的变动成本高，年发电量低，新能源和可再生资源的发电成本远高于水电和煤电，这些情况下，仅靠电费不能回收其全部成本。 这需要根据用户消耗的电源和电网资源的成本(或价值)向用户收取固定收费容量的电费。 这是英国人约翰在1882年提出的两个电费概念的第一期，当时用于电费的销售，近年发展成配电电费和发电电费。 另外，两个控制互联网的电费是指把互联网的电费分成两部分容量的电费和电费。 容量电费是发电公司可提供的互联网容量评估费用的依据，体现了对发电公司固定成本的补偿和相应利益。 容量电费与实际的因特网电费无关，发电公司无论提供多少因特网电费，都按单位容量进行评价。 电费是评估发电公司实际互联网电费的依据，定价方法通过能源市场竞争获得，体现发电公司变动成本的补偿和相应利益。 容量电费和定价方法有(1)根据发电机组能够提供给电网的有效容量支付，(2)根据发电机组的额定容量支付，也就是说，Pc有两种计算方式，(1)根据会计成本法制定容量电费的话，发电站就能够以容量电费回收其固定投资。 但是，为了鼓励发电企业降低成本、提高效率，在制定容量的电费时，也可以部分考虑或考虑人工费和修理费等电力生产运行中产生的固定成本。 该方法能保证固定成本的回收，但不能反映系统对未来发电容量的需求。 电脑有两种计算方式。 根据成本定价原则，容量电价的基础是发电机组的固定成本，即与发电量无关的成本，包括折旧、固定运营管理费用、财务费用、部分投资利润和税收。 实行两种制电定价机制的目的是保证发电公司能够全部或部分回收固定成本，降低市场环境下的单元投资风险，导入合适的发电投资。 应该指出，中国两种制电价格机制中的容量电价是国家给予的，本质上是受到限制的。 Pc有两种计算方式： (2)用边际成本法制定容量电费，电力系统备用容量不足，需要新建发电站(或单元)以满足新的单位千瓦负荷需求，容量电费是新的单位设备容量成本，如果电力系统具有足够的备用容量，则容量电显然，基于边际理论形成的电容电费是反映系统电力平衡能力的信号，但不能保证合理回收发电地的固定成本。 2、英国预备市场和容量费用运行方式的机制分析在英格兰威尔士发电市场运行规则中，其预备辅助服务以前几天的主市场竞争价格为基础，同时设定了运行预备辅助服务的价格，因此提前一天制定。 根据单元的申报，从容量块的价格从小到大的顺序购入到负载平衡，最后的容量块是界限容量块，其价格是对应的界限电力价格，购入了比界限电力价格小的容量块，购入价格是界限电力价格。未购买的电容块自动变为运行备用，当在实际运行中调用这些电容块时，其发电量按大于边际功率价格的电容块估计被收购。 此外，为参与估计的所有电容块提供电容补偿。 另外，设置单边拍卖的电力市场，单位估算包含价格和容量，可以按单位分为多个区块，每个区块的价格不会随容量的上升而增减。 上式来自单元收入三个方面，在能源市场以极限电价销售电能收入(右第一项)，作为备用部分容量实际发电后，自己估算得到的收入(右第二项)，容量补偿收入(右第三项)，该式右第三项构成总利润，右第四项总科其中英国的容量补偿费计算公式，英国市场采用这种运行预备和能源市场的价格规则具有合理的意义，这一合理的意义可以通过电力系统的随机生产模拟来表明。 对于边界电容块和非边界电容块的电容值是英国电容补偿值，即边界内的电容值包括两个部分：一个是边界价格与运行成本(即阴影的电容值)之间的差，另一个是电容补偿值。 因此，英国的初期容量费用得到补偿的是，在统一清电价格上没有考虑的单元被强制停运，系统的停电损失所附加的成本部分。 电力市场进行容量补偿，即使在市场环境下，也应该保证电力系统的可靠性，供电，即电力不足概率在一定水平以下，因此应该补偿发电单元。 显然，考虑到电力系统随机发生的机组强制停运和系统可靠性容量富馀的要求，英国方法有一定的理论依据，同时也应指出这属于成本分析的范畴。 3、当量电价法当量电价针对电力市场规模经济效益未消失的规模竞争阶段的特点，是为解决市场效率和投资回报不足两个难题而发展起来的，在不足的情况下解决了开放电力市场的难题。 目前主要发展了复盖辅助电力市场的约10种当量电价法，形成了系统。 实用当量电价法分以下3个阶段实现： (1)在负荷持续曲线上排序优化(2)在成本平面上创造最小成本折线(3)计算规模经济效益，自动补充影子的容量成本。 三、美国PJM电力容量市场分析1 .美国电力工业发展历史1882年9月，爱迪生在纽约成立了美国第一座发电厂，开始了美国电力工业。 1890-1910年，美国采矿、纺织、钢铁、印刷等工业迅速实现电化的1935年，富兰克林罗斯福总统签署了乡村电气化法案 (REA )，乡村电化迅速发展，1967年美国98%的农场用电。 美国最早的发电设备主要是煤炭火力发电站和水力发电站，1957年，核电站首次发电，规模稳步扩大。 天然气机组和燃料机组从1960年代末开始稳步发展。 20世纪60年代和70年代，美国发电设备容量迅速增长，这一时期被称为美国电力工业发展的“黄金时代”。 进入80年代以来，发电设备容量增长明显放缓，但以煤、天然气和油为一次能源的发电设备容量增长呈停滞状态，主要增长容量来自核电设备。 “黄金期”的大规模发展，在迅速扩大美国电力工业规模的同时，供电能力也大大超过了电力负荷的需求，化石类发电设备的平均利用时间在“黄金期”初期为5000h左右，80年代初最低下降到3500h左右。 供给能力的极端丰富给发电企业，特别是独立发电公司的经营带来了巨大困难，这也应该是90年代初推进美国电力市场改革的主要原因之一。美国在宾夕法尼亚-新泽西-马里兰(PJM )、新英格兰、纽约等电力网市场成功后，设置容量没有稳定增加。 “黄金期”的基础被迅速侵蚀，从2000年开始燃煤机组的平均发电利用时间超过6000小时，开始出现供需平衡的迹象。 2000年至2019年加利福尼亚电力危机以来自电力市场的强价格信号，在市场上增加了发电容量投资，引起了2000年至2019年天然气机组的快速增长，加利福尼亚社会经济和电力工业也付出了巨大代价。 认为仅靠电能市场的信号来引导发电设备的建设是不够的，从1990年代末开始了困难的容量市场的建设探索。 PJM作为美国最成熟的电力市场之一，于2019年开始了容量市场建设过程。 2.PJM容量市场介绍PJM电力市场的成员包括可靠性保证协议(reliabilityassurancesagree-ment )、运营协议(thepjmpenaccesstransmissionagree-ment )、 必须遵守输电价目表(thepjmpenaccesstransmissiontransport )和输电商协议(thetransmissionownersagree-ment )四项基本协议。 根据可靠性保障协议，负载运营商(Loadservers )必须具有足够的单位容量来满足自己的容量义务，无法履行义务的负载运营商将按照协议的条款进行处罚。 容量义务是容量市场的需求基础。 (1)PJM容量市场的发展过程2019年，开拓了容量信用交易模型的容量信用市场(CapacityCreditMarket，CCM )。 那年的10月15日，第一个每月的市场开始的12月31日，第一个日本市场开始了。 2019年1月27日，因容量信用市场易于操作而被限制，此时距最初的月市场仅3个月。 2019年5月31日，容量信用市场经过改良后恢复运营。 2019年7月10日再次被限制，之后一直处于限制状态。 2019年，PJM采用可靠性定价模型代替传统的容量信用市场，同年4月正式开始运营。 (2)容量信用市场容量信用市场是PJM电网首次采用的容量市场模式，在容量市场建设中得到了宝贵的经验，为其奠定了良好的基础。 容量信用市场分为每月的市场和日本的市场，市场的成员有负荷运营者(Loadservers )和容量所有者(Resourceowner )两种。 容量所有者是指PJM区域内的现有单元、计划中的单元、可节省的功率负载、合格电力网升级项和区域外单元。 是否参与容量信用市场遵循自主原则，负载运营商和容量所有者可以在市场外双边交易买卖容量信用(CapacityCredit )，在容量市场购买的容量信用不能调整任何借口。 负载运营商购买容量信用，满足所有单元或部分单元的容量义务。 在每月的市场上，负荷运营商和容量所有者可以根据自己未来容量需求的预测和市场状况的判断，买卖容量信用。 在日本市场，参加者不满足规定的容量义务的情况下，PJM只接受不足部分的购买盘的参加者在满足该规定的容量义务的基础上，如果有多馀的容量信用的话，PJM只接受多馀部分的销售盘。 每月市场和日市场参与者完成报价后，PJM由买卖双方申报组织报销，报销价格等于边际成交销售盘报价，全部成交的交易在同一市场以报销价格成交。 市场成员在月容量信用市场销售过剩的容量信用，不满足自己的最终单位容量义务的，必须通过日容量信用市场或者双边交易获得充分的容量信用。 否则，将根据PJM的运营规则和可靠性保障协议(RAA )受到处罚。 (3)可靠性定价模型(ReliabilityPricingModel，RPM )容量市场RPM容量市场由多拍卖市场构成，1个基本拍卖市场(BaseResidualAuction )，3个追加拍卖市场(IncrementalAuction )市场成员也由负载运营商和容量所有者组成。 基本拍卖市场在三年前举行。 PJM根据3年后的负荷预测，组织容量所有者的竞争价格，满足电网3年后的单元容量需求，购买容量的费用根据规则分配给负荷运营商。 市场成员可以在第一次和第三次追加拍卖中购买容量，取代