第06章电力市场与输电网络

第六章

电力市场与输电网络1引言2经输电网络的分散买卖3经输电网络的集中买卖一、引言输电网开放是电力市场的重要特征。输电网开放就是输电网的一切者必需将输电网无歧视地开放给一切运用者。面临的问题电力调度集中调度〔PoolDispatch〕双边调度〔BilateralDispatch〕多边调度〔MultilateralDispatch〕阻塞管理〔CongestionManagement〕根本思绪：建立竞争机制，利用价钱手段进展电力买卖量的增减，从而降低过载线路的潮流功率。输电费用输电费用计算方法输电费用分摊方法网损分摊方法可用传输才干〔AvailableTransferCapacity，ATC〕二、经输电网络的分散买卖两份买卖：G1－L1：300MW；G2－L2：200MW当A－B间的传输容量低于500MW时，为保证买卖的顺利实现，可购买物理输电权〔physicaltransmissionrights〕输电权是对输电容量的一种权益，PTR赋予其一切者在特定时间在给定输电支路上传输一定容量电力的权益。PTR存在的问题：1、并行途径问题：忽略电阻、无功功率、损耗传输途径由物理定律而不是市场参与者的志愿决议例如设B－Y：400MW，其中I：1－2－3：160MW，II：1－3：240MW，但受线路容量限制，实践上Pmax＝(0.5/0.2)*126=315MW再思索D－Z：200MW，其中3－2－1：80MW，3－1：120MW，

于是，线路中的实践潮流为：1－2：160－80＝80MW，不越限。1－3：240－120＝120MW2、逆向流问题3、物理输电权与市场力两节点例子中的G3三、经输电网络的集中买卖此时，系统运转员也起着市场运转员的作用采用节点电价〔nodalprice〕或区域电价〔zonalprice〕1、两节点的例子两地域的供应函数分别为：B区：πB＝10＋0.01PB$/MWh，DB＝500MWS区：πS＝13＋0.02PS$/MWh，DS＝1500MW〔1〕不互联时的分析：B区：PB＝500MW，πB＝15$/MWhS区：PS＝1500MW，πS＝43$/MWh〔2〕互联线路能传送1600MW由于B区电价低，负荷全部由B承当，那么B区：PB＝2000MW，πB＝30$/MWhS区：PS＝0MW，πS＝13$/MWh〔3〕市场平衡的情况：边沿电价πB＝πS＝24.3$/MWh，供电量PB＝1433MW，PS=567MWB－S：933MW〔4〕线路受限情况：线路传输才干400MW。结果：PB＝900MW，πB＝19$/MWhPS＝1100MW，πS＝35$/MWh小结：只需互联线路的输电容量低于自在买卖所需的容量，两地域间的差价就一定存在。由于维持系统平安而产生的约束使得输电网产生阻塞，将一致的市场分割为各自独立的市场，各地域负荷的添加将必需由当地机组单独来承当。因此，各国的发电边沿本钱是不同的。假设各分别的电力市场依然是充分竞争的话，那么，其各自的价钱依然等于其边沿本钱。由于各边沿本钱因发电、用电地点的不同而不同，可称之为实时价钱。假设系统中每个节点都定义不同的电价，那么又称为节点价钱。通常买进功率的地域的实时价钱高，而卖出功率的那么低。〔5〕阻塞剩余

用户付费：发电商收益买卖中心付给发电商：900×19＋1100×35＝55600$买卖中心收到用户电费：500×19＋1500×35＝62000$阻塞剩余：62000－55600＝6400$＝400×〔35－19〕＝400×16阻塞价钱：35－19＝16$/MWh2、三节点系统〔1〕网络无约束时，经济调度PA＝125MW，PB＝285MW。网络中的潮流情况:a.由KAL、KVL定律

b.利用叠加原理首先，1－2的60MW电力传输引起的潮流其次，1－3的300MW电力传输引起的潮流潮流结果：1－2：156MW，1－3：204MW，2－3：96MW购电费用：125×7.5＋285×6＝2647.5$〔2〕修正经济调度：1－2越限，需进展调整。首先思索添加母线2的出力，即机组C发电设在bus2添加1MW，那么bus1需减少1MW，对潮流的影响为：1－2潮流的变化：减少0.6MW2－3潮流的变化：减少0.4MW要消除30MW的越限，那么PC＝30/0.6＝50MW，PA减到75MW，PB仍为285MW。潮流结果：1－2：126MW2－3：116MW1－3：184MW购电费用：75×7.5＋285×6＋50×14＝2972.5$〔3〕思索添加母线3的出力进展调整：PD=75MW，PA减到50MW.购电费用：50×7.5＋285×6＋75×10＝2835$〔4〕节点电价计算：在该节点以最经济的方式多供应1MW负荷所需的本钱。bus1，π1＝7.5$/MWhbus3，由发电机A供，会呵斥线路1－2过流，所以由发电机D供，π3＝10$/MWhbus2，由发电机C供太贵，应由bus1或3的发电机供，同时，不能呵斥线路1－2过流，分析得：ΔP1＋ΔP3＝1MW0.6ΔP1＋0.2ΔP3＝0解得：ΔP1＝－0.5MWΔP3＝1.5MW所以，π2＝1.5×10－0.5×7.5＝11.25$/MWh在一个没有输电约束的系统中，假设我们将一切机组视为恒边沿本钱模型，那么除一台机组〔边沿机组〕之外的一切机组要么满负荷发电，要么不发电。边沿机组的边沿本钱决议了整个系统的电价。当输电限值约束了经济调度时，某些机组的出力遭到限制，将介于上下限之间而成为边沿机组。通常，系统中假设存在m个输电约束，那么就有m+1个边沿机组。每一台边沿机组都决议着它所在节点的边沿价钱。其他节点的边沿价钱是由一切边沿机组的价钱组合所决议的，这种组合又取决于约束网络中KVL的作用。计算机求解的方法〔OPF〕〔i〕三节点例子的表达

设PB=285，PC=0，P12＝126结果：PA＝50，PD＝75，P23＝－66，P13＝159Cost＝2835〔ii〕普通表达商业剩余节点1节点2节点3系统负荷(MW)5060300410发电(MW)335075410节点电价($/MWh)7.511.2510用户付费($/h)37567530004050发电商收益($/h)2512.507503262.5阻塞剩余($/h)787.5〔5〕非直观的经济流〔6〕严重的非直观经济价钱当支路2-3的容量降为65MW时情况〔7〕节点价钱与市场力假设支路2-3而不是支路1-2存在约束机组C叫价低于目前的节点边沿价钱5.00$/MWh，它决议以3.00$/MWh参与竞争节点2处提出一个较低的叫价，使节点3处的电价从10.00$/MWh上升到12.00$/MWh，并且其发电量从77.5MW上升到85MW机组D抬高其价钱到20.0$/MWh机组D抬高其叫价，除了使机组C亏本外，还会添加本人的收益，即使是在出力减少的时候：〔8〕小结在没有边沿机组的节点处，其节点价钱与有边沿机组的节点价钱相比，可高可低，也可介于其中，甚至节点价钱可以为负数！上述结果能够违反普通意义上的经济概念，但是它们在数学上是正确的。这些价钱不仅受制于经济还受制于KVL。甚至在简单的三节点系统中，了解这些价钱也是很费时费力的。对于实践的系统，这种分析会更加复杂。非直观价钱在很多实践系统中都已发现过。3、集中买卖系统中传输风险的管理需求什么样的新合约方式用于控制与输电阻塞相关的风险讨论的结论可同样解释损耗引起的影响〔1〕新的合约方式回想：集中买卖市场中的参与者也允许进展双边合同买卖，以躲避节点电价变化带来的风险。B和S间无输电阻塞，B的电厂与S的钢铁厂签署差价合同：400MW，30$/MWh。实时电价为24.30$/MWh，结算情况：B的电厂售电400MW，得到收益为400×24.3=$9720S的钢铁公司买进400MW，支付400×24.3=$9720钢铁公司支付400(30-24.30)=$2280给B以处理差价合约。B的电厂和S的钢铁公司以30$/MWh的有效电价进展了400MW的买卖。假设节点价钱比30$/MWh高,B的电厂将支付S的钢铁公司差价以处理合约。假设联络线传输功率限制为400MW，那么B的节点价钱为19.00$/MWh,而S的节点电价上升为35.00$/MWh，结算：B以19.00$/MWh的价钱售电400MW，实时市场得到收益为：400×19=$7600差价合同结算的收益为：400×30=$12000，因此，按现货价钱亏$4400，应该由S的钢铁公司根据合约来支付。S的钢铁公司以35.00$/MWh的价钱购买400MW，实时市场应支付：400×35=$14000差价合同应支付：400×30=$12000。因此，按现货价钱多支出$2000，S的钢铁公司等待B的电厂按差价合约来承当。有阻塞时，差价合同不能正常进展〔2〕金融输电权〔Financialtransmissionrights〕差价合同中的总缺额为:4400＋2000＝6400$/h阻塞剩余400×(35－19)＝6400$/h推导阻塞存在时处置差价合约的解析表达设：差价合约敲定价为,合同量为F按合同钢铁公司支付电厂得到收益按现货市场钢铁公司支付电厂得到收益假设钢铁公司希望得到补偿：

电厂希望得到补偿假设，可见在时，结论：到达最大传输才干时，阻塞剩余便表征两地市场按差价合约的补偿数量处理方法：金融输电权〔FTRs〕金融输电权：是指在网络的恣意两节点之间，赋予持有者的一种特权，该特权的收益为购买的传输量和两节点间价钱差的乘积假设传输没有阻塞，节点B和节点S间就没有差价,FTRs的持有者就得不到收益FTRs的持有者〔发电者或用电者〕对传输量的起点和终点并不关怀S的一个用户拥有FMWh的金融传输权，他可以:在B以电价购买FMWh，运用它的传输权使其可以“免费〞到达S，此时有效地支付为；在S以电价购买FMWh，需支付，但运用它的传输权又可获得收益为。〔发电者与用电者〕如何得到FTRs在每一市场周期内,系统运转员应该确定联络线上所能传输的才干。这一才干的FTRs被拍卖给最高价的招标者。这种拍卖对一切参与者〔发电、用电，以及寻求差价来盈利的投机者〕开放，同时该权益可以自在买卖。〔3〕点对点的金融输电权FTRs被定义为网络中从任一节点到任何其它节点间的输电权，这两个节点间不一定有支路的直接衔接。优点：不需对网络复杂性有充分的思索，功率在网络中流通的途径并不重要。三节点算例的再讨论假设节点3的一个用户与节点1的发电方签署了一个差价合约，该合约敲定价为8.00$/MWh，传输电力为100MW，这个合约的参考价钱是节点1。用户同时也购买了节点1到节点3的100MW的FTRs。节点1和节点3的价钱分别为7.50$/MWh和10.00$/MWh，合约的结算：用户从节点3获取100MW，向市场运转员支付100×10＝$1000；发电方从节点1注入100MW，向市场运转员收取100×7.5＝$750用户为履行差价合约向发电方支付100×〔8-7.5〕＝$50；用户拥有节点1到3的FTRs，向市场运转员收取100×〔10-7.5〕＝$250；上述完成后，用户共为100MW电力商品的运用支付$800，其电价为8$/MWh。市场运转员出卖的FTRs不应超越网络的实践才干线路2-3传输容量限制在65MW节点2的用户签署60MW，价钱为8.00$/MWh的差价合约，其参考价钱仍为节点1，同时购买从节点1到节点2间60MWFTRs，结算：用户从节点2获取功率60MW，支付给市场运转员60×5＝$300；发电方在节点1注入功率60MW，从市场运转员收取60×7.5＝$450；按差价合约，用户支付给发电方60×〔8－7.5〕＝$30；为结算FTRs，用户支付给市场运转员60×〔7.5－5〕＝$150；上述完成后，用户为运用60MW电力商品需支付$480，相当于差价合约敲定的价钱8$/MWh。市场运转员获取的商业余额实践为[(285＋47.5)×7.5＋77.5×10]－[50×7.5＋60×5＋300×10]＝$406.25<$412差别产生是由于系统运转员实践执行不能按照拍卖FTRs时料想的传输容量进展FTRs不应看成是一种期权，而是一种在任何情况下都要履行的责任。〔4〕关口权〔Flowgaterights〕FTRs也可以定义为网络中确定的一条支路或一个关口〔断面〕的输电权。这时的FTRs被称为关口权〔FlowgateRights，FGRs〕〔基于潮流的输电权〕与一条支路或关口〔断面〕对应最大传输容量的拉格朗日乘子或其影子价钱相联络三节点算例：节点3的一个用户从节点1的发电方购买100MW功率，同时购买了100MW的FGR