1.现货市场的基本原理与方法-20180717

•43
1、备用的分类
按照响应的速度
• 旋转备用：与系统同步运行的机组，10分钟内可以增加 （调节）的备用容量。
• 非旋转备用：通常为几十分钟（30min）之内可以迅速 开机并带负荷的机组。
• 替代备用：30或60分钟内可响应的慢速备用，通常为防 止系统出现第二次意外事故而设置，所以系统的替代备 用需求是维持机组N-2安全约束所需的容量。系统的替代 备用不应低于电网中的单机容量次高的机组。
•22
4、欠发电管理
组织机组竞价 以增加出力
系统实际负荷
系统总计划出力
运行时刻
系统实际负荷
系统总计划出力
运行时刻
•23
5、过发电管理
组织机组竞价 以降低出力
系统实际出力
系统总计划出力
运行时刻
系统实际负荷
系统总计划出力
运行时刻
•24
6、阻塞管理
发电资源稀缺
出 实时市减场轻潮阻流塞方向
力
出现阻塞
出 力
4
8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
•4
现货市场交易品种
日前市场
• 交易标的：1
运行日各时 段电力
• 24h联合出2
清，确定开 停机和日前 出力安排
辅助服务市场4
调频市场5
日内市场 • 交易标的： 日内各时段 电力 • 日内滚动进 行，动态更 新出力
ห้องสมุดไป่ตู้备用市场
无约束 出清
价格
价格
无约束价格
价格
供给曲线 需求曲线
出力 价格
安全校核
形成分区
价格
出力
出力
出力
区域A
区域B
定义：在满足当前输电网络设备约束条件和各类 其它资源工作特点的情况下，在电价节点增加单 位负荷需求时的边际成本。
节点电价可用下式表示： 节点电价=系统参考点节点电价*（1+边际网损 因子）+系统阻塞价格
•6
1、发电厂报价方式
• 按报价曲线形状分类
Ø 多段报价
报价
发电出力
上升型的多段报价： • 随出力增加价格升高，反映了资源的稀缺性 • 市场成员通过逐步抬高报价试探市场价格。第一段报价
低，保证基本中标电量；之后增加报价，谋求更多收益。
2、日前市场竞价原理：无约束出清
单段报价 边际机组
系统边际价格=0.4元
•2
电力市场交易体系
中长期 直购电 交易
购电合同
用电量 10亿度
二级市 场
中长期合约
发电权交易
日前市 场
日内市 场
辅助服务市场
实时市 场
形成次日发 电计划
滚动调整
发电
用电
偏差修正
时序递进
33
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
1、中长期合约在现货市场的交割
Ø 中长期合同电量分解为曲线的两种方式
双边合同规定交割曲线
购电合同1
功 率
用电量
10亿度
按照合同规定 曲线交割
交割曲线
时段
功 率
购电合同2
功 率
中长期
用电量
合同电量
10亿度
甲方
功
乙方
率
合同规定的标准交割曲线
时段 时段
时•3段0
2、物理交割 预测短期负荷曲线减去合约发电计划为日前的竞价空间
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5、两类交割方式对比
价差交割
• 提前锁定价格，帮助市场成员规避价格风险；
• 仅具有结算意义，不限制发电机出力，不对调度和安全校 核产生制约；
• 现货市场对全电量优化，有利于提升社会福利和新能源消 纳，实现帕累托改进
65%
考虑安全约束 出清
考虑安全约束 出清
75%
75%
90%
潮流
负荷
不会越限
负荷
• 两部制结算 Two-Settlement
– 日前市场的出清结果是有效的，必须进行结算 – 日前市场的出清结果将作为实时市场的“基态”，实时市场
对“基态”之上的交易偏差量进行“二次”结算
– 两部制结算是美国各区域电力市场所普遍采用的结算方式
Day-ahead
Real Time
电厂
用户
27
电厂
用户
两部制结算
实时市场 • 交易标度： 运行时段电 力 • 每15min出 清一次，应 对实时负荷 偏差
•5
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
4
8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
•2018-7-17
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7 阻塞盈余
1）阻塞盈余是如何产生的？ 由于阻塞的存在，ISO收到的电费总是多于支出的电 费，即“阻塞盈余”，而这笔钱如何分配？
2）美国电力市场中的阻塞盈余
– 在国外电力充分市场化的条件下，阻塞成本在2000年达 到了一个历史制高点。
– 2000年夏天，纽约电力市场没有大规模推进输电权市场 ，此时仅纽约州北部到纽约的输电线路产生了多达 7.247亿美元的阻塞成本。
由于天气、电网故障等偶然因素，使得 日发电计划与实际负荷出现较大偏差
•20
2、实时市场中机组的报价
1)实时电量市场是为了鼓励发电商参与调节电力不平衡 量。 2)愿意参与实时市场的发电商可以提前数小时申报可用 上调范围及上调和可用下调范围及下调价格。 3)也可以采用日前价格市场的报价，取决于实时市场价 格的有效性！
之间的相关性程度 • 延迟度（Delay）：调频资源响应信号与其控制信号相关性最
大点与实际控制信号点之间的时间延迟 • 精度（Presicion）：调频资源响应信号与其控制信号之间差
值的累积面积
p 将3个指标的加权平均作为发电机调频性能的度量。 p 市场出清时，按照综合调频性能对发电机报价进
行修正，使调频性能好的机组更易于中标。
按照日前出清价结算
日前中标出力曲线
价差结算
按照合约价格结算
时间
33
5、两类交割方式对比
两类交割方式对比
物理交割 • 通过中长期合约同时锁定电量和价格； • 但由于提前固化机组出力，将挤压可调度空间； • 中长期合约可能造成安全校核不通过。
895%
调整多台机组
895% 895%
负荷
越限
潮流
负荷
7450%%
调频里程 MileAt 反映了机组跟踪负荷的实际贡献 tT
出力
（MW） 能量出力 MileAt1 MileAt2 MileAt3
MileAt4 MileAt5
MileAt6
//
0 //
t1 t2
t3
t4
t5
t6
时段
2、调频性能比较
发电机组调频性能
性能指标构成： • 相关度（Correlation）：调频资源的响应信号与其控制信号
2、调频性能比较
发电机组调频性能
调频指令
机组调频响应
联合循环机组
p相关度：0.95 p延迟度：0.66 p精度：0.74 p平均性能：0.78
蒸汽机组
p相关度：0.56 p延迟度：0.36 p精度：0.004 p平均性能：0.31
3、调频市场的组织
调频辅助服务市场组织
系统调频容量 需求预测
发电机调频 申报
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内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
4
8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
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1、发电机调频成本
（1）预留调频容量的机会成本
• 市场成员在同一时间段，同一 A
现货市场的基本原理与方法
清华大学 能源互联网创新研究院 能源战略与运筹中心 主任
夏清 教授
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
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8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
容量只能提供能量、调频和备 G
用服务中的一种。
C
可 • 维持某项辅助服务能力，将导 调
致机组在电量市场或其他辅助 容
量 服务市场中获利机会的丧失， 范
从而产生机会成本（容量成 围
本）。
出力上限 AGC调节上限 运行点 AGC调节下限
出力下限
1、发电机调频成本
（2）调频被调用时的里程费用
• 调频里程：发电机参与正/负调节“走过的路程之和”，等于在 给定时间段内机组实际调频出力相邻两点差值的绝对值之和。
Ø 报价由低到高依次出清 Ø 将电能作为普通商品交易 Ø 不考虑电网约束条件
报价 0.2元
电量
0.3元
…
0.4元
•8
3、日前市场竞价原理：有约束出清
发电资源稀缺
潮流方向出现阻塞
发电资源富裕
价
节点A
格
上
调
电价
价
格
下
节点B
降
电价
•9
4、日前市场竞价经济学原理
报价1
发电厂
申报
出力
报价2
……
出力
报价n 出力
11
节点1
G
负荷
潮流 线路阻塞
节点2
G
负荷
节点电价可以产生价格信号引导作用。对于节 点电价比较高的地区，电力消费者会减少电能的使 用，而对于节点电价比较低的地区，低价则鼓励用 户多用电能。从而在一定程度上削弱两地间的输电 阻塞。
12
6、分区电价
• 美国华盛顿时间：2014年11月19日20:30 各地区电价
时序递进
•21
3、实时电量市场的类型
实时竞价 计划出力低于实际负荷，称为欠发电。对于偏差部分 ，需要组织机组竞价，以增加出力，称为实时竞价。
过发电管理
计划出力高于实际负荷，称为过发电。对于偏差部分， 需要组织机组竞价，以降低出力，称为过发电管理。
阻塞管理 发生阻塞。当某一输电端面出现过负荷或处于安全边界时 ，需要对发电机组的出力进行调整，称为阻塞管理。
1、备用的分类
按照调整方向
p 正备用：发电机组出力小于其额定容量，而维持一定 在线备用容量，以满足实时平衡的需求。需要支付两 类相关价格：容量价格和电量价格。因此需要组织市 场进行备用容量报价。
p 负备用：预留常规机组出力下调的空间，应对风电、 光伏等新能源出力突然增加、或负荷预测偏差的情形。
4）中国阻塞盈余的分配
• 初期用于交叉补贴
市场出清价格 0.3￥/度
阻塞盈余
市场出清价格 0.7￥/度
工业用户
目录电价 0.5￥/度
居民用户
4）中国阻塞盈余的分配
• 远期应用于阻塞断面电网建设的资本金，在电网成 本核算时应扣除。
节点电价 =0.2￥/度
阻塞盈余
节点电价 =0.7￥/度
阻线塞路消满除载
p 市场容量价格、里程价格按边际出清得到。
3）调频市场结算
p 成员总收益=容量收益+里程收益
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场构成 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
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8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
新英格兰 纽约
PJM 加利福尼亚
2000年阻 塞成本
$1.45亿 $11.64亿
$1.07亿
$3.91亿
3） 美国采用输电权分配阻塞盈余
–物理输电权 ，金融输电权
LMP=20$/MWh
LMP=30$/MWh
线路满载
容量=100MW
负荷
阻塞盈余=
负荷
（30-20）x100=1000$
……
金融输电权拥有者
日前中标出力曲线
实际运行曲线
实时价格结算
合约价格结算
价差结算
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
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8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
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发电资源富裕
增
降
加
低
价
节点A
格
上
调
价
格
上
节点B
调
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内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
4
8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
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PJM两部制结算机制
负荷
用作资本金在阻塞 断面建设新的线路
内容提要
1 电力市场交易体系 2 1现货市场交易品种 3 日前电能市场 4 2实时电能市场 5 两部制结算 6 中长期市场在现货市场上的交割 7 调频市场
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8 备用市场 9 5现货市场中各交易品种的衔接 10 建设电力现货市场的意义
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1、实时市场的竞价空间
Load MW
预测负荷
竞价空间
合同电量
0
6
12
18
24
Time
3、价差交割：日前市场全电量竞争空间
竞价空间
预测负荷
0
6
12
18
24
Time
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4、中长期合约的价差合约交割和结算
• 日前市场全电量竞争。合约分解曲线按合 约价格结算，合约曲线与日前中标曲线偏
差部分按日前市场价格结算
出力
合约分解曲线
调频市场出清 修正AGC基值出力
Ø 按照调频性能对机组 报价进行修正
Ø 按照报价高低排序出 清
日前电能市场出清
4、调频市场的流程
1）调频市场的申报及调整
p 市场成员申报容量成本、里程成本； p 按照成员提供调频服务的历史性能指标对其申报
进行调整。
2）市场出清与定价
p 按照调整后的（容量报价+里程报价）排序，优先 调用报价低的资源直至满足市场需求。