电力系统经济学原理

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3.3 集中式现货市场存在的必要性
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。
• 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。
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。
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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,并在不暴露交易参与方身份的前提下发布它们。
• 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。
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Fra Baidu bibliotek
电力库的运营模式例子
针对6月11日9:00〜10:00这一交易时段,魏国电 力库已接到的报价与投标:
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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
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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。
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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。
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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。
• 魏国电力库的总成交量 :450MWh
需求曲线
供给曲线
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电力库的运营模式例子
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。
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双边交易_例题
在电力交易所即将停止14:00〜15:00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:
• 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。
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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?
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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。
• 什么都不做,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。
• 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能会高 估系统边际价,从而给出过高的报价。
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电力报价
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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的数量 从系统中获取电能。
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双边交易_例题
蜀国电力公司在6月11日14:00〜15:00这一时段的合同 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。
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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。
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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。
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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。
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双边交易
自定义长期合同(customized long-term 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。
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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。
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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。
• 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。
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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
第三章 电能交易市场
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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
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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。
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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。
• 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。
• 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。
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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。
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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。
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