第06章电力市场与输电网络

✓ 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
✓ 如果 钢铁公司希望得到补偿：
电厂希望得到补偿
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如果 在
，可见 时，
结论：达到最大传输能力时，阻塞剩余便表征 两地市场按差价合约的补偿数量
解决方法：金融输电权（FTRs）
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约来支付。 ✓ S的钢铁公司以35.00$/MWh的价格购买400MW，
实时市场应支付：400×35=$14000 差价合同应支付：400×30=$12000。 因此，按现货价格多支出$2000，S的钢铁公司期待B的 电厂按差价合约来承担。
v有阻塞时，差价合同不能正常进行
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™ 可用传输能力（Available Transfer Capacity，ATC ）
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二、经输电网络的分散交易
百度文库
v 两份交易：G1－L1：300MW；G2－L2：200MW
v 当A－B间的传输容量低于500MW时，为保证交易的顺利 实现，可购买物理输电权（physical transmission rights ）
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v 在一个没有输电约束的系统中，如果我们将所有机组 视为恒边际成本模型，那么除一台机组（边际机组） 之外的所有机组要么满负荷发电，要么不发电。边际 机组的边际成本决定了整个系统的电价。
v 当输电限值约束了经济调度时，某些机组的出力受到 限制，将介于上下限之间而成为边际机组。通常，系 统中如果存在m个输电约束，那么就有m+1个边际机 组。每一台边际机组都决定着它所在节点的边际价格 。其余节点的边际价格是由所有边际机组的价格组合 所决定的，这种组合又取决于约束网络中KVL的作用 。
v 多边调度（Multilateral Dispatch）
™ 阻塞管理（Congestion Management）
基本思路：建立竞争机制，利用价格手段进行电力交易
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量的增减，从而降低过载线路的潮流功率。 第06章电力市场与输电网络
™ 输电费用 v 输电费用计算方法 v 输电费用分摊方法 v 网损分摊方法
zonal price）
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1、两节点的例子
两地区的供给函数分别为：
B区：πB＝10＋0.01PB $/MWh， DB＝500MW S区： πS＝13＋0.02PS $/MWh， DS＝1500MW （1）不互联时的分析：
B区：PB＝500MW， πB ＝15$/MWh S区：PS＝1500MW，πS ＝43$/MWh （2）互联线路能传递1600MW
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（4）节点电价计算：在该节点以最经济的方式多供应1MW 负荷所需的成本。
bus1，π1＝7.5$/MWh bus3，由发电机A供，会造成线路1－2过流，所以由发电 机D供， π3 ＝10$/MWh bus2，由发电机C供太贵，应由bus1或3的发电机供，同 时，不能造成线路1－2过流，分析得：
ΔP1＋ΔP3＝1MW 0.6ΔP1＋0.2ΔP3＝0 解得：ΔP1＝－0.5MW ΔP3＝1.5MW 所以， π2 ＝1.5×10－0.5×7.5＝11.25$/MWh
v 非直观价格在很多实际系统中都已发现过。
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3、集中交易系统中传输风险的管理 v 需要什么样的新合约形式用于控制与输电阻塞相 关的风险 v 讨论的结论可同样解释损耗引起的影响
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（1）新的合约形式 回顾：集中交易市场中的参与者也允许进行双边合同交易，
输电权是对输电容量的一种权利，PTR赋予其所有者在特 定时间在给定输电支路上传输一定容量电力的权利。
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v PTR存在的问题： 1、并行路径问题：忽略电阻、无功功率、损耗
传输路径由物理定律而不是市场参与者的意愿决定
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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
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潮流结果：1－2：156MW， 1－3：204MW， 2－3：96MW
购电费用：125×7.5＋285×6＝2647.5$
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4050 3262.5
787.5
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（5）非直观的经济流
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（6）严重的非直观经济价格 当支路2-3的容量降为65MW时情况
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（7）节点价格与市场力 假设支路2-3而不是支路1-2存在约束
v机组C叫价低于目前的节点边际价格5.00$/MWh，它决定 以3.00$/MWh参与竞争
（2）金融输电权 （Financial transmission rights）
v 差价合同中的总缺额为: 4400＋2000＝6400 $/h
v 阻塞剩余 400×(35－19)＝6400 $/h
v 推导阻塞存在时处理差价合约的解析表达 设：差价合约敲定价为 , 合同量为 F
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v 阻塞剩余： 62000－55600＝6400 $ ＝ 400×（35－19） ＝ 400×16
阻塞价格：35－19＝16 $/MWh
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2、三节点系统
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（1）网络无约束时，经济调度 PA＝125MW， PB ＝285MW。 网络中的潮流情况:
2. 由于维持系统安全而产生的约束使得输电网产生阻塞，将 统一的市场分割为各自独立的市场，各地区负荷的增加将 必须由当地机组单独来承担。因此，各国的发电边际成本 是不同的。
3. 如果各分离的电力市场依然是充分竞争的话，那么，其各 自的价格依然等于其边际成本。由于各边际成本因发电、 用电地点的不同而不同，可称之为实时价格。如果系统中 每个节点都定义不同的电价，那么又称为节点价格。
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（8）小结
v 在没有边际机组的节点处，其节点价格与有边际 机组的节点价格相比，可高可低，也可介于其中 ，甚至节点价格可以为负数！
v 上述结果可能违反一般意义上的经济概念，但是 它们在数学上是正确的。这些价格不仅受制于经 济还受制于KVL。甚至在简单的三节点系统中， 理解这些价格也是很费时费力的。对于实际的系 统，这种分析会更加复杂。
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v 若联络线传输功率限制为400MW，则B的节点价格为 19.00$/MWh,而S的节点电价上升为35.00$/MWh，结算：
✓ B以19.00$/MWh的价格售电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，按现货价格亏$4400，应该由S的钢铁公司根据合
第06章电力市场与输电 网络
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2020/11/24
第06章电力市场与输电网络
一、 引言
v 输电网开放是电力市场的重要特征。
输电网开放就是输电网的所有者必须将输电网无歧视地 开放给所有使用者。
v 面临的问题
™ 电力调度
v 集中调度（Pool Dispatch）
v 双边调度（Bilateral Dispatch）
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商业剩余
节点 1 节点 2 节点 3 系统
负荷(MW) 50
发电(MW) 335
节点电价 ($/MWh)
用户付费 ($/h)
发电商收 益($/h)
7.5 375 2512.5
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阻塞剩余 ($/h)
60 0 11.25
675
0
300 75 10
3000
750
410 410
潮流结果： 1－2：126MW 2－3：116MW 1－3：184MW
购电费用：75×7.5＋285×6＋50×14＝2972.5$ （3）考虑增加母线3的出力进行调整： PD =75 MW，PA 减 到50MW.
购电费用：50×7.5＋285×6＋75×10＝2835$
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以规避节点电价变化带来的风险。 v B和S间无输电阻塞，B的电厂与S的钢铁厂签订差价合同： 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=$9720 ✓ S的钢铁公司买进400MW，支付400×24.3=$9720 ✓ 钢铁公司支付400(30-24.30)=$2280给B以解决差价合约。 ✓ B的电厂和S的钢铁公司以30$/MWh的有效电价进行了 400MW的交易。 ✓ 若节点价格比30$/MWh高, B的电厂将支付S的钢铁公司差价 以解决合约。
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（2）修正经济调度： 1－2越限，需进行调整。 首先考虑增加母线2的出力，即机组C发电 设在bus2增加1MW，则bus1需减少1MW，对潮流的
影响为：1－2潮流的变化：减少0.6MW 2－3潮流的变化：减少0.4MW
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要消除30MW的越限，则 PC＝30/0.6＝50MW，PA 减到75MW， PB 仍为285MW。
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于是，线路中的实际潮流为： 1－2：160－80＝80MW，不越限。 1－3：240－120＝120MW
2、逆向流问题 3、物理输电权与市场力
两节点例子中的G3
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三、经输电网络的集中交易
v 此时，系统运行员也起着市场运行员的作用 v 采用节点电价（nodal price）或区域电价（
节点2处提出一个较低的叫价，使节点3处的电价从 10.00$/MWh上升到12.00$/MWh，并且其发电量从 77.5MW上升到85MW
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v 机组D抬高其价格到20.0$/MWh
机组D抬高其叫价，除了使机组C亏本外，还会增加自己 的收益，即使是在出力减少的时候：
4. 通常买进功率的地区的实时价格高，而卖出功率的则低。
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（5）阻塞剩余
用户付费： 发电商收益
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v 交易中心付给发电商： 900×19＋1100×35＝55600 $
v 交易中心收到用户电费： 500×19＋1500×35＝62000 $
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示例 v 设B－Y：400MW，
其中I ：1－2－3：160MW， II：1－3：240MW，
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但受线路容量限制，实际上 Pmax＝(0.5/0.2)*126=315MW
v 再考虑D－Z：200MW， 其中 3－2－1：80MW， 3－1：120MW，
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计算机求解的方法（OPF） （i）三节点例子的表达
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设PB=285， PC=0，P12＝126 结果：PA＝50， PD＝75，
P23＝－66， P13＝159 Cost＝2835 （ii）一般表达
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因为B区电价低，负荷全部由B承担，则
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B区：PB＝2000MW， πB ＝30$/MWh S区：PS＝0MW， πS ＝13$/MWh
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（3）市场均衡的情况：
边际电价πB ＝ πS ＝24.3$/MWh，
供电量 PB＝1433MW，PS=567MW B－S：933MW
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（4）线路受限情况： 线路传输能力400MW。结果： PB＝900MW， πB ＝19$/MWh PS＝1100MW， πS ＝35$/MWh
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v 小结：
1. 只要互联线路的输电容量低于自由交易所需的容量，两地 区间的差价就一定存在。