电力系统经济学原理第三章课件

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1、第三章 电能交易市场,1,基本内容,3.1 简介,3.2 电能商品的特殊性,3.3 集中式现货市场存在的必要性,3.4 开放式电能市场,3.5 集中式电能市场,3.6 结算流程,3.7 推荐阅读材料,2,3.1 简介,输配电网络对电力市场具有相当大的影响，为了简化本章的分析，假设所有发电机与负荷均连在同一根母线上，或者是与一个没有损耗的无穷大系统相连，有助于取得对电力市场的初步认识。 在目前的技术水平下，电能还难以经济地实现大规模贮存，电能的生产与消费几乎可以说是同时发生的。在这种情况下，进行电能交易也就意味着总是需要在规定的时限内交付一定数量的电能。 电力市场上各交易时段的电价往往不一样，负

2、荷需求的变化不会只发生在各时段的起始时点，为了保证系统的平衡，系统运行人员必须在各时段内经常调整发电出力水平。,3,3.2 电能商品的特殊性,建立电力市场的前提条件：电能可以像商品一样交易。 电能与其他商品差异： 电能商品总是与物理电力系统紧密相连，而电力系统的传送速度远远高于其他商品市场。(本质差异) 在电力系统内部，供应与需求需时刻保持平衡。 发电机生产的电能不能直接送到指定的用户。 所有发电机发出的电力会在系统内汇合到一起，依照物理定律流到各个电力用户。 电能需求会表现出可预测的波动性。 电能的生产与消费是同时发生的，他们的成本和价格出现快速的周期性变化。,4,3.3 集中式现货市场存在

3、的必要性,市场是一种帮助买卖双方进行协商并达成交易的平台。 电力市场里存在的误差和不可预测性故障有： 一组用户的实际负荷需求不会恰好等于预测值 发电机组经常会发生一些不可预测的故障 还有一些其他因素，影响电能的准时交付 为了保证电力系统的安全运行，必须消除这些差异。如果将发 电与负荷之间的偏差看成是电力供需不平衡，并且通过开放式 市场机制对之进行校正，那么必须能够将市场每时每刻的状态 （发电投标、用电需求、价格）告知电能生产者与用户。 很难建立一个可传输如此多必需数据、记录成千上万笔相关交 易信息的系统。,5,集中式现货市场,大部分的电能可以通过分散的开放式市场进行交易， 但该市场无法保证电力

4、系统的可靠性。为了弥补开放式电能市场的不足，需要建立一个集中管理的现货巿场，它可以解决在实际电能交割时的负荷与发电不平衡问题。 集中式现货市场可以调整比较灵活的发电商的出力，削减自愿减负荷的用户的需求，从而实现发电与负荷的匹配。 由于存在不可避免的技术问题，发电机组可能出现一些突发性或不可预见的事故，干扰系统的正常运行，集中式现货市场必须能够处理此类事情。,6,开放式电能市场,双边交易主体： 购买者 销售者 交易双方可以自由签订双边合同，无须第三方参与、干扰或者推动。 双边交易的三种形式： 自定义长期合同 场外交易 电子交易,7,双边交易,自定义长期合同(customized long-ter

5、m contract):此类合同非常灵活，供需双方可以通过私下协商，达成同时满足双方需要及目标的条款。 适用情况：涉及的交易电量很大（数百或数千兆瓦时以上），并且时间跨度比较长（几个月到几年），一般就可以采用这种交易方式。 场外交易(trading “over-the-counter”, OTC)：这类交易通常采用标准合同形式，主要应用于中、短期数量较小的电能交易。 适用情况：交易费用较少，在实际交割即将发生前的很短时间内，生产者与用户想要对交易情况进行调整，可以使用此类合同。,8,双边交易,电子交易(electronic trading)：在一个计算机化的市场环境里，售电方可以在市场上进行电

6、力报价，而购电方则可以报出自己可接受的电价。 所有市场成员都可以看到每笔电能的数量与价格，但他们不知道各报价与投标具体对应于哪个参与者。如果程序发现有一投标的价格高于或等于此报价给出的价格，即自动达成一笔交易，成交数量与价格会向所有成员发布。 没有发现合适的投标，会在以下三种情形下清除：找到匹配的投标；报价撤销；因为对应时段的市场关闭而造成流标。,9,双边交易,三种交易形式的共性：每一笔交易的成交价格均由交易双方独立决定，也就是不存在“官方”价格。 自定义长期合同的详细条款通常视为私人信息；但对于场外交易，市场往往会提供一些独立的信息咨询服务，主要做法是收集与交易相关的价格与数量汇总信息，并在

7、不暴露交易参与方身份的前提下发布它们。 通过市场信息传递机制，以及电子交易市场上最后一笔交易的显示信息，市场成员能够更加清晰地了解市场的状态与发展趋势，市场效率会得到更大的提高。,10,双边交易_例题,蜀国电力公司会在蜀国电力市场上进行交易，该市场以双边交易为基础的。 假设它拥有三台发电机组，具体参数如表3-1所示。为了简化分析，假设这些机组的边际成本在整个运行范围内恒定不变。由于存在比较大的启动成本，蜀国电力公司会尽可能让机组A始终保持与系统相连，同时让机组B尽可能在白天多发电。假定机组C的启动成本可以忽略不计。,11,双边交易_例题,蜀国电力公司在6月11日14：0015：00这一时段的合

8、同交易情况，表3-2汇总了所有相关的双边合同。,表明蜀囯电力公司为了賺取一定的利润，它利用远期巿场上的价格波动回购了一部分已售出的电能。,12,双边交易_例题,在6月11曰中午时间，蜀国的值班交易员孙尚香必须决定，是否需要通过基于电子显示屏的蜀国电力交易所调整交易安排。一方面，孙尚香知道蜀国电力公司已经签订了总量为570MW的合同，同时它在该时段的全部可用发电容量是750MW。另一方面，她还可以看到电力交易所的交易屏上显示了如表3-3所示待交易的报价和投标。,13,双边交易_例题,基于她在该市场上的交易经验，孙尚香确信售电报价不可能再上涨。由于机组B还拥有130MW的空余容量，孙尚香决定在竟争

9、对手没有采取行动前，先赢得购电投标O1、 O 2与O 3。由于这些投标的价格高于机组B的边际成本，所以它们能带来一定的利润。 在完成上述交易后，孙尚香需要将该小时内调整后的生产指令下达到发电厂。机组A需要按照额定功率(500MW)发电，机组B的出力水平是130MW，而机组C依然处于待命状态。,14,双边交易_例题,在电力交易所即将停止14:0015:00这一时段的交易之前，孙尚香接到B电厂运行人员打过来的电话。B电厂碰到了一些事先没有预想到的机械故障，虽然在傍晚之前它都会继续发电，但发电量最多只有80MW。孙尚香很快意识到这一故障会给蜀国电力公司带来损失，而她可以选择的解决方案有三种： 什么都

10、不做，任由蜀国电力少发50MW出力，这意味着它需要以现货市场价格进行补偿； 启动机组C，补足这一缺额； 尽可能在电力交易所内购买一些替代电力。 由于后面现货市场的价格变化令人非常难以捉摸，孙尚 香对第一个方案的接受程度很有限。为此，她决定比较一下 另外两个方案，即能否在电力交易所上以低于C机组边际成 本的价格购得替代电能。,15,双边交易_例题,她已经是电力交易所内的最后一个交易者，此时前面一些报价已经消失，同时也出现了一些新的报价，如表3-4 所示。,孙尚香立即决定选择报价B8、 B6与B 3，因为它们能让她补足该时段内的合同不平衡电能，并且支付的购买费用低于机组C的发电成本。总之，当该时段

11、的交易结束时，蜀国电力公司总计应提供580MW的电能。需要提请注意，孙尚香是基于电能生产微增成本进行交易决策的。,16,电力库,电力库建立的背景： 在电力行业刚引入市场竞争机制的时候，双边交易曾被视为极大地偏离了电力系统的物理实际情况。既然电能在从发电机流向负荷时是混合在一起的，所以有人认为电能交易也需要通过集中方式进行，并且全部生产者与用户都必须同时参与才行。 目前一些正在运营的电力库实际上是以电力联营体 为建立基础的。,17,电力库的运营模式,电力库的运营模式： 发电公司针对交易时段提供发电报价，标明它的供电数量与对应的价格需求。发电报价按照从低到高的顺序排列，根据这一序列，可以得到一条表

12、示价格与累计数量关系的函数曲线。该曲线就是市场上的供应曲线。 采用同样的作法，即要求用户提交包含量价信息的投标，并按照价格从高到低的顺序进行排列，可以得到市场上的需求曲线。 由于电力需求弹性极低，这一步有时会被省略，然后直接以负荷预测值作为市场的电能需求。换句话说，需求曲线此时被假定为一根竖直线，其横坐标就等于负荷预测值。,18,电力库的运营模式(续),市场均衡点即为上面所“构造”的供应曲线与需求曲线的交点。所有价格低于或等于市场出清价的报价都会被接受，发电商需要按照他们的中标报价所对应的电能数量组织电力生产。同样，所有价格高于或等于市场出清价的投标都会被接受，用户可以依据他们的中标投标所对应

13、的数量从系统中获取电能。 市场出清价代表新增单位兆瓦时电能的价格，称为系统边际价(system marginal price，SMP）。不管他们提供的报价与投标是多少，发电商均以系统边际价出售他们生产的全部电能，而用户则需要支付系统边际价购买所需的电量。,19,电力报价,按照系统边际支付所有中标的发电显得不合理。为什么不能仅按生产成本比较低的发电商的要价支付呢？ 主要原因：它会阻碍发电商按照自身的边际生产成本进行报价。 所有发电商会想尽办法猜测最终的系统边际价格，然后据此进行报价以获得最大的收益。 理想情况下，两种机制对应的巿场系统边际价不会存在任何差异。 然而实际上，一些低成本的发电商有时可

14、能会高估系统边际价，从而给出过高的报价。,20,电力报价,此时，该类发电机就被排除在发电计划之外，而另外一些边际生产成本更高的机组则补充进来，这就意味着市场的系统边际价会在一定程度上高于它的真实值。 高成本机组代替低成本机组发电是不经济的，它没有实现资源的最优利用。 系统边际价的不确定性也会给发电商带来收人风险，为此他们可能会稍微提高报价以弥补这一损失。 最终，按报价支付这一降低电价的措施反而会导致电价的上涨。,21,电力库的运营模式例子,22,针对6月11日9：0010：00这一交易时段，魏国电力库已接到的报价与投标：,电力库的运营模式例子,图显示了怎样分别将报价与投标累加，从而得到市场的供

15、应与需求曲线。 根据两曲线交叉点位置坐标，得到： 给定交易时段的系统边际价：16.00美元/MWh 魏国电力库的总成交量:450MWh,23,电力库的运营模式例子,24,表3-6列出了各发电商中标的电能生产数量以及用户中标的电能消费数量，同时它还给出了各公司对应的收入与费用。,如果不让用户提交投标，魏国电力库直接采用负荷预测值表示市场需求，那么该时段的负荷预测恰好等于450MWh时，可以得到相同的结果。,电力库与双边交易的比较,电力库的不足： 竞争性电力库经常是在公用事业间已有联合运营协议基础上发展起来的。电力库以非常集中化的方式进行了电力系统管理，它不仅涉及所有物理电能交易，往往还需要承担输

16、电系统运营职责。职能的综合避免了机构的分化，但这也使得更难对电力市场所具有的各项职能进行明确区分。 大多数小型与中型电力用户不太乐意积极参与电力市场竞争，代表他们的零售商也很难直接根据价格变化调整电能消费量。认为是一种近似于市场的机制，不是真正的市场。,25,电力库与双边交易的比较,优点： 电力库还能够减少发电商面临的计划安排风险，因此也就可能会减少电能成本。 电力库所采用的计划安排算法一般会尽可能地避免不必要的停机。 上述因素都可以减少发电商面临的风险。但是风险的降低是以增加电力库规则的复杂性为代价的，复杂的规则会减少价格出清过程的透明度，导致操纵价格机会增多。,26,3.5 集中式现货市场,对于任何一种商品，市场成员的合同购买或销售量与他的实际需要或生产量之间总是会存在一定的差异，现货市场则提供了一种补偿不平衡量的机制。 如果希望将电能当成商品进行交易，相应地就需要建立一个现货市场。发电与负荷不平衡必须在极短的时间内得到纠正，传统的现货市场难以满足该要求。此时，系统运营商通过运营“集中式现货市场”保证系统的平衡。 集中式现货市场是一种市场机制，不是双边交易（报