电力经济与管理5-输电

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1、2018/10/24,1,电力经济与管理,荆朝霞 博士,华南理工大学 电力学院,2018/10/24,2,第七章,市场环境下的输电系统运营,2018/10/24,3,内容提要,概述 输电服务的定义、特点、分类 输电网开放 相关问题 阻塞管理 输电定价,7 电力市场环境下的输电系统运营,2018/10/24,4,7.1,输电服务概述,2018/10/24,5,内容提要,输电服务的定义 输电服务的特点 输电服务的分类 输电网开放 相关的问题 输电定价、阻塞管理、网损分摊、安全控制,7.1 概述,2018/10/24,6,7.1.1 输电服务的定义,输电服务：将电能安全、经济地从电能的卖方(发电商)

2、传送到买方(负荷)的服务。,包括两个方面： 基本的传输服务主要 辅助服务：为保证电网安全、经济运行 如调频、备用、无功电压调节等,7.1 概述,2018/10/24,7,7.1.2 输电服务的特点,网络服务：以某网络设施为载体 规模经济：固定成本大，平均成本下降 垄断性 物理传输规律 外部性,7.1 概述,2018/10/24,8,垄断性,输电网：自然垄断 在同一地区建设两个电网不经济 输电线建设：可以竞争 同一网中不同线路由不同公司建设 输电网调度：垄断 所有权与调度权分离,7.1.2 输电服务的特点,2018/10/24,9,电在电网中的传输由物理规律决定 电力的传输路径不能由合同确定 线

3、路功率与节点注入功率：非线性的关系 从理论上无法确定各个节点注入或各个交易在每条线路中引起的功率数值 无法确定每个电网用户分别使用了多少电网,物理传输规律,f12=g1 (f1, f2 ,x) f13=g2 (f1, f2 ,x) f23=g3 (f1, f2 ,x) f12 , f13 , f23 : 非线性函数,7.1.2 输电服务的特点,2018/10/24,10,环流问题：在连通的环网中，任意两点之间的电力交易都会流经网络中所有的支路 外部性：一个交易对电网使用的变化会影响整个网络的状态，包括各条支路上的潮流和各个节点的电压，因此影响到其他交易对电网的使用。,f12=g1 (f1, f

4、2 ,x) f13=g2 (f1, f2 ,x) f23=g3 (f1, f2 ,x),外部性,7.1.2 输电服务的特点,2018/10/24,11,外部性,好的外部性： 一个交易的存在使电网的输电能力增加，其他交易得益 坏的外部性： 一个交易的存在使电网的整体输电能力和安全裕度减小,7.1.2 输电服务的特点,2018/10/24,12,7.1.3 与输电服务相关的问题,输电定价 成本分析：组成？如何计算？ 分摊：分摊给谁？如何分摊？ 阻塞管理、安全运行与控制 网络约束：如何调度？ 输电网的规划与扩建 谁来进行规划？ 如何规划？ 如何保证充足的投资？,7.1 概述,2018/10/24,1

5、3,7.1.4 输电网开放,输电网开放：输电网必须向所有用户公平地、无歧视地开放 如果电网有传输功率的剩余容量，对任何人提出的功率传输的要求(没有威胁电网的安全稳定运行) 都必须满足 使用者要需交纳一定费用 什么是公平： 对所有用户采用相同的规则 规则的公平性,7.1.4 输电网开放,2018/10/24,14,输电网开放的公平性,输电定价：如何收费才公平？ 完全按照传输功率的大小，还是考虑发、收点的物理距离？ 如何确定每笔交易使用电网的程度？ 农村与城市阻塞处理：发生阻塞时，应裁减哪个交易？ 按相同比例？ 按对阻塞线路的贡献？,7.1.4 输电网开放,2018/10/24,15,美国联邦能源

6、管理委员会在888和889号令中提出 提出的背景？ 垂直垄断：电力公司同时拥有发电和输电 水平分割：不同地区的输电网属于不同的电力公司 如：美国 意义：公平竞争的条件 实现方法： 政府法令保证 厂网分开，打破垂直的垄断,输电开放的背景与意义,7.1.4 输电网开放,2018/10/24,16,7.1.5 输电服务的类型,根据输电服务的一些属性，可以将其分为不同的类型 按照服务方式点到点或网络服务 按优先级 服务持续的时间长期和短期 按服务对象的类型本地和转运,7.1 概述,2018/10/24,17,1)点到点服务和网络服务,点到点的服务：卖方和买方在网络中的位置都确定的输电服务 主要针对双边

7、交易(多边交易)，比如发电厂和大用户之间的供电合同 卖方（买方）的位置即发点可以是一个或多个 网络服务：卖方和买方只有一方的位置确定 主要针对电力联营体中的交易,7.1.5 输电服务的类型,点到点:A-C(10),A-D(20),B-C(20) 网 络:A(30), B(20),C(-30),D(-20),2018/10/24,18,2）按优先级分类,确定(firm)的交易:不能被随意中断，又称为预约输电服务(reserved transactions) 不是绝对的，在系统发生事故或一些其它的情况下，可能也不能保证其实现。 非确定(non-firm)的交易 适时中断(curtailable)：

8、在特殊情况下可被中断 适时执行(as-available) ：在指定的地区和指定的时间内网络有空闲容量时才被执行 二者的区别实际上是优先级不同，前者的优先级比后者高,7.1.5 输电服务的类型,2018/10/24,19,按照其他的方法分优先级 按签订合同时间的先后 按照愿意支付输电(阻塞)费用的多少 优先级的不同在电力市场中的反映 阻塞调度：优先级高的首先得到调度，而优先级低的首先被裁减； 输电定价：高优先级的输电服务一般要支付比低优先级的输电服务更高的的价格,7.1.5 输电服务的类型,2018/10/24,20,3）服务持续的时间长期和短期,长期和短期: 相对而言 长期服务： 一般在一年

9、以上 对其收费主要考虑对投资的回收问题 短期服务： 可以是一个小时、一天、一个星期、一个月等 对其收费主要考虑短期的经济运行,7.1.4 输电服务的类型,2018/10/24,21,4）按服务对象的类型本地和转运,转运(wheeling)： 拥有电网的电力公司作为第三方给电网外的电力买、卖者提供的输电服务 电力公司仍然具有垂直一体化的垄断运行结构,但要求向独立发电公司和大用户提供输电服务； 本地用户(native customer)：相对转运用户而言 电力公司所属电网内的输电用户，在电力市场化以前已经支付了电网的部分成本，也称为现有的用户。 转运:过渡时期的产物,7.1.5 输电服务的类型,G

10、i-Li : 本地用户服务 Gi-Lj (ij): 转运,2018/10/24,22,7.2,阻塞管理简介,2018/10/24,23,可用输电容量ATC,线路AB的传输极限:200MW 现有交易:A-B :50MW ATC=150MW,7.2 阻塞管理简介,现有交易情况下, 还可以传送多少功率?,2018/10/24,24,阻塞定义: 网络不能满足所有交易的需求,线路AB的传输极限:200MW 现有交易:A-B :50MW 新增交易: 250MW,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,25,阻塞管理方法,再调度、裁减、分区、报价,7.2 阻塞管理简介,1）再调度：通过对发电机出力的调整

11、来解决阻塞问题,G1:减小出力, G2: 增加出力,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,27,复杂系统：,选取哪些发电机进行再调度，取决于发电机的调整报价和所用的优化目标函数,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,28,2）分区法,发生阻塞时，根据阻塞的线路、界面进行分区，将一个市场分裂为多个市场，每个市场产生一独立的价格,7.2 阻塞管理简介,一般用于日前市场的阻塞调度 跨越不同区的交易需按照区间的价格差支付阻塞费用 适用于连接不是很紧密的区域之间的阻塞的解决 难点是：如何进行分区。联系紧密的网络内部的阻塞,2018/10/24,29,3）裁减法,发生阻塞时，根据某种原则对交易

12、进行裁减 双边交易：裁减交易 联营体中的参与者：裁减负荷和发电量 裁减原则： 当交易之间有优先级区别时，按照优先级进行裁减 无优先级区别时：损失最小或裁减量最小等 双边交易因减少交易量损失的效益 联营体中的参与者因减少负荷或发电量而产生的损失 阻塞成本： 对电网来说，如果不需对裁减的电量进行补偿，就没有显示的阻塞成本，因此不存在阻塞成本分摊的问题,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,30,4）基于报价的方法,各个交易在上报交易量的同时上报愿意支付的阻塞费用，即在发生阻塞时愿意支付多少来购买稀有的输电的权利 发生阻塞时，按照愿意支付的阻塞费用高的交易首先得到满足的原则进行调度 在许多电力

13、市场中应用的输电权方法可以看为是一种基于报价的方法,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,31,输电权简介,输电权 利用输电网或输电网的一部分进行电力传输的权利 为了规避风险 输电权的价格：愿意支付的阻塞费用 输电权的类型 物理或金融 点到点或基于支路(flow-gate) obligation或option,7.2 阻塞管理简介,输电权简介,7.2 阻塞管理简介,2018/10/24,33,7.3,输电服务定价,2018/10/24,34,7.3.1 输电定价概述,输电定价的重要性 输电网开放是电力市场实现公平竞争的前提 输电费用是电力市场参与者总成本中的一个不可忽视的部分 市场参与者

14、行为主要由成本和价格决定,7.3 输电服务定价,合理的输电定价方法对电力市场的经济、安全运行有着极其重要的作用，对市场各主体的风险也有很大影响,2018/10/24,35,定价方法的评判,不能一概而论 与定价希望达到的目标有关 定价原则 经济效率：最重要目标 短期：实时经济运行 长期：电网、电源、负荷的规划和建设 公平：有争议 可行性：简单，透明，容易理解,7.3 输电服务定价,2018/10/24,36,设计定价方法时考虑的实际因素：,考虑相应国家或地区的实际政治、经济背景及电网的实际特点等 市场化以前企业的定价方法 市场对价格变化的承受能力 发电市场的形式 电网的特点，包括电网的大小、网架

15、的强弱、阻塞的多少等 市场的阶段 有时这些原则之间可能是矛盾的,7.3 输电服务定价,2018/10/24,37,7.3.2 输电价格的组成,输电成本 固定成本：与输送的电量无关的成本 可变成本：与输送的电量有关的成本,7.3 输电服务定价,固定成本,输电成本,可变成本,网损,辅助服务费用,阻塞费用,电网建设费、检修费、运行管理人员费用等,2018/10/24,38,输电服务定价方法,7.3.2 输电价格的组成,经济学最优定价方法边际成本定价,输电固定成本大,规模经济,电网公司亏损,对不同成本按不同方法定价,入网费,使用费,网损,辅助服务费,容量费,接入费,2018/10/24,39,1）接入

16、费,对每个接入网络的用户收取的费用 与实际输电量没有关系 回收把电力送入或送出输电网的变电站等相关设备的费用。 专用设备,7.3.2 输电价格的组成,2018/10/24,40,2）容量费,对每个接入网络的用户收取的费用 与实际输电量没有关系 一般以年费或月费的形式收取 由发电机的装机容量或用户的峰荷值和其所在位置等确定 回收公共输电设备的固定成本 邮票法、区域价格法、节点价格法,7.3.2 输电价格的组成,容量费的设计方法邮票法,最简单的方法 首先需要在发电机和负荷之间分摊 在发电机之间的分摊：按照额定容量的比例 在负荷之间的分摊：变压器额定容量/典型状态下的峰荷 邮票法：基于区域电网的，或基于省网的,7.3.2 输电价格的组成,Ctotal:要分摊的总容量费； rg:容量费中分给发电机的部分 Cgi （ Cli ） :发电机（负荷）i分摊的容量费 Pgi （ Pli ） :发电机（负荷）i的额定容量/峰荷 Ng:发电机数目； Nl:负荷数目；,2018/10/24,42,入网费的设计方法区域价格法,