电力系统经济学原理(第一)

1、电力系统经济学原理 课程简介 课程性质：课程性质：专业基础课，3学分，48学时 先修课程：先修课程：高等数学；专业认知；电力系统概论等 一门跨学科的知识课程，既要求了解经济学原理， 又要了解电力系统运行原理，适用于电力工程与电力工程与 管理管理专业。 1引言 课程简介 主要内容： 系统地从经济和技术两方面总结了电力巿场基本知识，包 括电力市场历史演变、经济学原理、电能市场类型、电网 安全与经济协调、市场化的发电厂与电网投资等。 深人浅出地讲解电力市场引出的新概念，例如成员间的利 益分析、辅助服务、网损修正、输电阻塞、节点电价等。 解释了抽象的原理，用具体经济价值表现了枯燥的数学模 型。 介绍电

2、力市场建设中的关键问题：辅助服务、发电与输电 协调、阻塞处理、节点电价、输电权和电力投资等。 2引言 目录 第1章 引言 第2章 经济学基础 第3章 电能交易市场 第4章 电能市场成员行为 第5章 系统安全与辅助服务 第6章 输电网络与电力市场 第7章 发电投资 第8章 输电投资 3引言 第一章 引言 1.1 为何引入竞争为何引入竞争 1.2 电力市场成员构成电力市场成员构成 1.3 竞争模式竞争模式 1.4 尚待解决的问题尚待解决的问题 1.5 推荐阅读材料推荐阅读材料 4引言 1.1 为何引入竞争 20世纪的大部分时间里，用户的购电选择对象唯一：垄断他 们所在地区电力供应的公用事业 公用事

3、业供电方式： 垂直一体化：发出的电力从电厂输送到负荷中心，然后向 单个用户配送。 非垂直一体化：仅负责局部地区的电能销售与配送，为此 需要向垄断区域更大的发电与输电公用事业购买电能。 电力公用事业受监管单位： 一部分国家是私营公司；一部分国家是公众公司或政府机 构。 5引言 我国电力监管机构的沿革 我国政府对电力的监管起步较晚，随着电力行业的改革由传 统的电力监管逐步发展完善。大体可分为三个阶段： 第一阶段第一阶段：传统意义的电力监管机构 主要由国家计委国家计委、经贸委经贸委、财政部财政部等部门进行。 第二阶段第二阶段：政企分开后的电力监管机构 1997年开始的电力改革，随着行政企分开，国家电

4、力公司宣告成立， 一年后，撤销电力部，组建国家经贸委电力公司国家经贸委电力公司，履行原电力部拥有 的行政管理职能。 第三阶段第三阶段：电力体制改革后的电力监管机构 2003年3月中国电力监管委员会中国电力监管委员会正式挂牌成立，派出机构在授权范围 内履行电力监管职责并接受国务院财政、监察、审计等部门的监督。 6引言 为何引入竞争 如果不考虑所有权和垂直一体化水平，地域垄断是 电力公用事业的最常见特征。 在上述运营模式下，电力公用事业在促进经济增长、 改善人们的生活质量方面都作出了巨大的贡献。 n大多数人实现了与配电网络的连接，享受着电能带来的便 利生活。 n几十年来，通过电力网络输送的电能每八

5、年翻一翻。 n供电可靠性提升到相当的水平，一般居民的年均停电时间 不超过2min。 7引言 为何引入竞争 在上述模式下，电力技术取得的重大发展： 电压等级超过1000kV 绵延数千里的输电线路的发展与建设 发电能力超过1000MW电厂的建设 电力网络的在线控制技术等 尽管如此，一些经济学家还是提出要对这种垄断模 式改革？ 引言8 垄断模式的不足 经济学家认为垄断模式已过时： 垄断难以鼓励电力行业实现有效运营 容易导致过度投资 公众公用事业则往往与政府联系过于紧密，政治家可能会 干预电力经济的良好运行 例如：有些公众公用事业被当成不吃草就能生钱的奶牛；而 另外一些公用事业的经营则受到严格限制，价

6、格设置不能反 映实际的成本水平，或者根本就提供不了进行必要投资所需 要的资金。 9引言 引入市场机制 经济学家们建议在电力行业引入市场机制，以取代垄断监管 或政府计划，从而降低电能价格，提高整体经济效率。 背景： 20世纪70年代后期，西方国家在经济领域开始进行大规模 的放松管制改革。在电力行业实施改革之前，放松管制运 动已经波及到航空、交通和天然气等领域。 放松管制改革的支持者： 如果允许电力企业开展市场竞争，它将实现经济效率的增长， 最终会让用户受益。 用户在传统体制下面临相当大的、不合理的投资风险，而竞争 性电力企业可能会采取多种类型的技术方案，在一定程度上会 减少此类风险。 10引言

7、引入市场机制 电能不是普通商品，它不能像其它商品，如面粉 和电视机一样可以储存。 尽管电能储存和微型发电技术得到了一些发展， 但大规模电能储存还不具备技术和可行性。 建立输配网络来使大型发电厂与用户相连接仍是 实现大规模电能可靠和连续输送的唯一途径。 从原理上研究如何实现电能生产、交易与电力系 统运行的分离，使电能成为在电力市场中进行交 易的商品。 引言11 第一章 引言 1.1 为何引入竞争为何引入竞争 1.2 电力市场成员构成电力市场成员构成 1.3 竞争模式竞争模式 1.4 尚待解决的问题尚待解决的问题 1.5 推荐阅读材料推荐阅读材料 12引言 1.2 电力市场成员构成 电力市场中可能

8、出现的各类企业与机构： 垂直一体化公用事业垂直一体化公用事业 发电企业发电企业 配电企业配电企业 零售商零售商 市场运营商市场运营商 独立系统运营商独立系统运营商 输电企业输电企业 监管组织监管组织 小用户小用户 大用户大用户 13引言 电力市场成员构成 垂直一体化公用事业垂直一体化公用事业（vertically integrated utility)： 拥有电厂 以及输配电网络。 在传统的监管体制下，垄断了某一给定地理范围内的电力供应。 随着电力市场的建立，发电与输配电网络业务可能会分离。 发电企业发电企业（generating company, Genco）：生产和出售电能。 它们可能还会

9、向系统运营商出售辅助服务，如自动发电控制、电压控制 与备用，在于保证电力供应质量与安全。 一个发电公司可能只拥有一座电厂，也可能拥有一组不同技术类型的电厂。 发电企业有时会与垂直一体化公用事业并存，此时它又被称为独立发电商 (independent power producer, IPP) 14引言 电力市场成员构成 配电企业配电企业（distribution company，Disco）：拥有并负责运 营配电网络。 在传统体制下，它们垄断了连接在其网络上所有用户的电能销 售业务。 但在完全市场化的环境里，电能销售业务会与配电网络运营、 维护及建设等业务分离开来。 诸多电力零售商可以开展电能销

10、售竞争，而此类零售商中的某 一个也许就是区域配电公司的下属子公司。 零售商零售商（retailer)：在批发市场上购买电能，然后转售给那 些不愿或不被允许参加批发市场买卖的用户。 零售商不需要拥有任何发电、输电与配电资产。 零售商的所有用户也不一定非得全部连接在同一个配电公司的 网络上。 15引言 电力市场成员构成 市场运营商市场运营商（market operator，MO）：负责匹配电能购买者与销售 者所提交的电能投标（offer）和报价（bid）。 市场运营商需要负责结算中标的投标与报价，这意味着它会按 照电能流动方向在购买者与销售者之间进行转移支付。 独立系统运营商独立系统运营商(ind

11、ependent system operator，ISO)：主要职责是保 证电力系统安全。 之所以说是“独立的”，原因是竞争性环境下的系统运营商不 能偏向其中某些市场成员，或者不利于另外一些巿场成员。 ISO通常仅拥有监视与控制电力系统所必需的计算与通信设施， 但它往往兼有系统运营与最终市场运营职能。 16引言 电力市场成员构成 输电企业（transmission company，Transco）：拥有诸如线路、 电缆、变压器和无功补偿设备等输电资产，它们需要按照 ISO发出的调度指令运行输电设备。 有些电力公司会同时拥有发电厂与输电公司，输电公司此时 只是它们的下属子公司。 独立输电企业（i

12、ndependent transmission company，ITC）， 则不允许拥有发电厂，同时兼有独立系统运营商的职能。 监管组织（regulator)：是确保电力市场公正有效运营的政府 机构。 决定或批准电力市场规则，调査可能出现的市场力滥用情况。 负责设定垄断型电力企业所提供的服务与产品的价袼。 17引言 电力市场成员构成 小用户（small consumer）：可以向零售商购买电能。 为了连接到电力网络，通常需要向区域配电公司租赁相关 设备。 在大多数情况下，只能从许多零售商当中挑选一个进行电 力零售交易。 大用户（large consumer)：往往会直接通过巿场购电，积极 参与

13、批发电力市场竞争。 有一些大用户还能够对负荷进行控制，ISO可以将其当成 一种能调用的系统运行资源，在需要时对其进行调控。 少数规模极大的用户有时候会直接与输电系统连接。 18引言 第一章 引言 1.1 为何引入竞争为何引入竞争 1.2 电力市场成员构成电力市场成员构成 1.3 竞争模式竞争模式 1.4 尚待解决的问题尚待解决的问题 1.5 推荐阅读材料推荐阅读材料 19引言 1.3 竞争模式 1996年,亨特（Hunt）与舍特尔沃斯（Shuttleworth)定义了四 种市场模式： u垄断垄断 u购买代理购买代理 u批发批发 u零售竞争零售竞争 揭示了电力行业从监管垄断到完全竞争的发展历程。

14、 20引言 竞争模式 1. 垄断：对应于传统的垄断公用事业 亨特与舍特尔沃斯1996年提出的电力市场 垄断模式 (a) 公用事业完全垂直一体；(b) 配电业务 由一个或多个独立公司经营 (a) 所示的子模式与发、输、配电 一体化的公用事业相对应； (b) 所示的子模式中，公用事业垄 断了发电与输电，并向地区性 的垄断配电公司销售电能 在垄断模式下，不同地区公用事业 之间也可以开展双边电能交易，但 此类交易仅发生在批发层面 21引言 竞争模式 2. 购买代理 亨特与舍特尔沃斯1996年提出的电力市场购买代理模式 图(a)(a)显示了在电力行业引 入竞争之初的组织模式。一一 体化公用事业此时不再垄

15、断 系统中的全部发电容量，独 立发电商可以直接与电力网 络连接，并向作为购买代理 的公用事业出售电能。 图(b)(b)显示了这一模式可能 的演化方向，即公用事业不 再拥有任何发电公司，它需 要向独立发电商购买所需的 全部电能。 分散模式优点：即使不引入 类似于后面将要介绍的电力 市场复杂竞争模式，在发电 商之间实现一定程度的竞争。 22引言 竞争模式 批发竞争模式的特点： 不存在负责电能供应的集中 性组织 配电企业直接向发电企业购 买电能 极大地促进了发电企业间的 竞争，此时的电能批发价格 是供应与需求相互作用的结 果。 小用户即使感觉到价格不合 理，他们也没有办法选择竞 争性的供应商，所以电

16、力零 售价格仍然必须受到监管。 亨特与舍特尔沃斯 1996年提出的电力市场批发竞争模式 3. 批发代理 在批发竞争模式下，配电企业将会面临电能批发价 格突然激增的风险。 23引言 竞争模式 是竞争性电力巿场的最 终形式，即所有的电力 用户均可选择自己 的供应商。 4. 零售竞争 亨特与舍特尔沃斯 1996年提出的电力市场零售竞争模式 24引言 竞争模式_零售竞争 在该模式下，配电公司再也不能对其网络覆盖范围内的电 能供应业务实施区域性垄断； 电力市场此时仅有的垄断业务是输、配电网络服务的提供 与运营； 零售竞争（tetail competition)是最令人满意的市场模式， 此时的电价完全由巿

17、场竞争决定； 零售竞争的实施需要相当多的计量、通信与数据处理设施， 这将是一项巨大的费用； 输、配电网络的成本仍然由它们的全部用户承担。由于这 些网络依旧保持垄断经营，因此它们的投资成本回收需要 受到严格的监管。 25引言 竞争与私有化 在许多国家，电力竞争的引入往往伴随着电力行 业的部分或全部私有化。 在私有化过程中，政府会将公众性的公用事业出 售给私人投资者，它们因而将变成私营的盈利性 公司。 私有化并不是引入竞争的必要前提，上面介绍的 四种模式均没有特定的所有权要求。 在许多情况下，公众化公用事业能够与私营企业 展开竞争。 26引言 1.4 尚待解决的问题 竞争的引入意味着放弃集中控制和

18、协调规划。 证明竞争性系统运行效率高于集中性系统是一件更困难的事 情 从长期发展角度看，市场竞争的支持者认为中央计划者总是 会不断出现预测错误。 自由市场上的竞争性企业如果不能充分地最大化投资效益， 那么将给自身带来风险。 在竞争性条件下，输电企业不可能提前几年就知道新电厂将 在何时何地建成，这种不确定性使输电规划变得更加困难。 输电与配电网络在很长一段时间里会继续保持它们的自然垄 断性。 27引言 1.5 推荐阅读教材 Hunt S, Shuttleworth G. Competition and Choice in Electricity. Wiley, Chichester, 1996

19、28引言 中国南方电网简介 中国南方电网公司于2002年12月29日正式挂牌成立并开始 运作。 公司属中央管理，由国务院国资委履行出资人职责。 公司经营范围为广东、广西、云南、贵州和海南，负责投 资、建设和经营管理南方区域电网，经营相关的输配电业 务，参与投资、建设和经营相关的跨区域输变电和联网工 程；从事电力购销业务，负责电力交易与调度；从事国内 外投融资业务；自主开展外贸流通经营、国际合作、对外 工程承包和对外劳务合作等业务。 29引言 中国南方电网简介 南方电网覆盖五省区，面积100万平方公里，供电总人口 2.3亿人，占全国总人口的17.8%；2010年GDP总量68841 亿元，占全国

20、GDP总量的17.3%；2010年全社会用电最高 负荷11250万千瓦，全社会用电量7093亿千瓦时。 南方电网东西跨度近2000公里，网内拥有水、煤、核、抽 水蓄能、油、气、风力等多种电源，截至2010年底，全网 总装机容量1.7亿千瓦，220千伏及以上变电容量3.6亿千伏 安、输电线路总长度8.4万公里。 目前西电东送已经形成八交五直 13条500千伏及以上大 通道，每条都在1000公里及以上，最大输电能力达到2415 万千瓦。 引言30 中国南方电网简介 南方电网远距离、大容量、超高压输电，交直流 混合运行，既有电触发直流技术，又有光触发、 可控串补、超导电缆等世界顶尖技术。 南方电网是

21、国内结构最复杂、联系最紧密、科技 含量最高的电网，也是西电东送规模最大、效益 最好、发展后劲最强的电网。 南方电网是国内率先走出去的电网。 引言31 中国南方电网发展 公司成立以来，八年累计完成电网建设投资3882亿元，超过了建国以 来到2002年底的总投资。 售电量年均增长13.7%，累计达到34192亿千瓦时；营业收入年均增长 16.3%，经济效益大幅提升。 西电东送电量年均增长23.8%，八年累计达到6087亿千瓦时；西电东 送对保证广东、广西电力供应，促进东中西互联互动、经济社会协调 发展发挥了重要的作用。 引言32 年度年度 完成售电量完成售电量 (千瓦时千瓦时) 西电东送量西电东送

22、量 (千瓦时千瓦时) 营业收入营业收入 完成固定资产投完成固定资产投 资资 500强强(公司排名公司排名) 20106027亿1117亿3696亿元993亿元第156位 20095239亿1156亿3136亿元1051亿元第185位 20084826亿1056亿2836亿元647亿元第226位 20074597亿863亿2563亿元537亿元第237位 20063973亿678亿2221亿元471亿元第266位 组织架构 引言33 监督保障体系 纪检监察 公司纪检监察工作包括：监督检查党的路线、方针、政策和决议的执 行情况；监督检查公司党组重大决策部署在公司系统的贯彻落实情况 ；协助公司党组加

23、强党风建设和组织协调反腐败工作，从整体上推进 惩治和预防腐败体系建设，督促落实党风廉政建设责任制；对公司系 统党员干部和员工进行遵纪守法的教育，作出维护党纪的决定。 审计保障 公司审计工作旨在为企业发展服务，为规范经营保驾护航。公司审计 工作的定位是“控风险、促规范、增效益”，全面发挥审计的监督职 能，在强化合规性检查的同时，向增加企业价值转变，提供包括管理 咨询、内控评审、风险防范在内的增值服务。在公司党组的正确领导 下，审计部全力落实贯彻“大审计”理念要求，着眼于服务公司快速 稳健发展。 引言34 南网发展历程 2002年12月29日 中国电力新组建(改组)公司挂牌仪式在人民大会堂举 行，

24、公司正式挂牌成立。 2003年4月7日 中国南方电网有限责任公司电力交易中心成立。2005年 11月8日，更名为“南方电力交易中心”。 2004年 9月23日 南方电网历史上最大规模的西电大负荷送电广东系统500千 伏贵广直流输电工程双极送电试验成功，西电送广东电力达1088万千 瓦，标志着国家“十五”计划中西电送广东新增1000万千瓦的项目全 部提前15个月竣工投产，南方电网“五条交流，三条直流”八大西电 东送大通道形成。 9月25日 中国河口向越南老街110千伏电压等级送电项目在云南河口举 行通电庆典仪式，中越双方首次实现大电网的对接联通，南方电网形 成通向东南亚的电力大通道。 引言35

25、南网发展历程 2005年 11月21日 南方电力市场模拟运行正式启动。 2006年 9月26日 中国目前最大的跨国电力外送工程中国南方电 网公司向越南北部送电220千伏联网工程正式投产。 12月19日 世界第一条800千伏特高压直流输电工程 云南-广东800千伏特高压直流输电工程正式开工建设。 中共中央政治局委员、国务院副总理曾培炎发来贺信，指 出云广直流工程是我国电网建设史上的里程碑，在世界电 力工程史上也是一个重大突破。 引言36 南网发展历程 2007年 2月10日 中国第一个超高压、长距离和大容量的跨海联网工程500千 伏海南联网工程正式开工。该工程海底电缆长度世界第一，输送容量世界 第二，工程投产后将结束海南电网长期孤岛运行的历史。 4月28日 中越220千伏联网工程建成投产，此次投产的中越220千伏联网工 程是我国对越送电第五条通道，经云南文山向越南河江