电力系统市场化与优化运行

电力系统市场化与优化运行
一、基本概念
1. 市场与竞争
随着交换规模的不断扩大，市场也就愈加扩大了，竞争逐 渐产生。市场的发展随着竞争的不同，存在三种形式：完全竞 争市场、垄断市场和寡头竞争市场。
可以用两个特征来定义完全竞争的市场，（1）所提供销售的物品是完全 相同的，以及（2）买者和卖者非常多，以至于没有一个买者和卖者可以影 响市场的价格。由于完全竞争市场上的买者和卖者必须接受市场决定的价格， 所以，他们被称为价格的接受者。 但是许多市场不是完全竞争的，一些市场只有一个卖者，这个卖者决定 价格，这个卖者被称为垄断，这样的市场称为垄断竞争市场。 其他的市场介于完全竞争的和垄断的之间，当一个市场上有几个卖者时， 而且这些卖者并不是主动的进行竞争，这种市场被称为寡头竞争市场。
2）降低电价，使用户和全社会受益。 3）拓宽融资渠道、引导投资方向。
电力市场化理论及相关研究进展
改革的方法：
1）横向解捆 2）纵向解捆
所谓 横向解捆 （ Unbundling ）就是将传统集总式 的电力工业分解为可以按市场要素和规则平等竞争并 可获利的独立法人实体。
电力公司的 纵向解捆 就是发电、输电、配电和销 售分离为竞争性的独立实体，形成电力市场中的另一 类的竞争主体。

用户： 购电策略、主动负荷管理（运行策略） 监管部门： 支持系统、市场规则、市场监管（市场力控制）

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课程内容安排：

1、基本理论及知识回顾 2、专题讨论 （1）发电侧（运行/套利、报价策略）
（2）调度/交易（不同模式下的各种交易品种的交 易问题、联合/互补调度问题、阻塞管理）
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市场化后产生的需要研究的一些问题

发电商厂(发ຫໍສະໝຸດ Baidu侧)：
电力市场模式下发电商优化运行 检修决策问题 两种模式： 集中式：ISO统一决策（重点关注发电商策略） 分散式：电厂决策
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市场化后产生的需要研究的一些问题

调度/交易中心：
◎ 不同市场模式下的主能量市场竞价交易算法研究（实时、 日前、中长期） 传统模式下的调度问题： 纯火电系统 水火联合调度 含间歇性新能源问题 市场模式下的交易问题：
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一、基本概念
2
需求与供给
需求是指人们在一定时期内愿意并能够购买的某种商 品的数量。通常影响需求的因素是非常复杂的，除商品 本身的价格和购买者的货币收入水平外，还与其他相关 的商品或劳务的价格有关。 当我们主要考察需求与价格之间的关系，而把其他因 素当作给定条件时，需求函数可表示为：Qd=f(r) Qd为需求量；r为价格
A
B
电力系统市场化相关问题及研究进展
电力市场基本理论 一、基本概念 4. 市场力与市场失灵 市场力 问题是经济学研究的主要问题之一。经济学理论对 市场力作了具体严格的界定。经济学对市场力的一般定义是： 行业组织的集中程度。市场力表示改变市场价格使之偏离市场 充分竞争情况下所具有的价格水平的能力。这个市场力的定义 很简明，已经使用了一百多年了。但是通常电力市场的管制机 构 对 电 力 市 场 的 市 场 力 有 针 对 性 定 义 。 美 国 Justice and Federal Trade Commission 于1992通过的关于公司横向合并指 导原则指出市场力的定义为：市场力是单个公司或多个相互竞 争的公司，在一段时间内为提高利润而进行的抬高市场价格以 超过合理竞争价格水平和限制产量以低于竞争交易量水平的经 济活动。
（3）电网（转运定价） （4 ）用户侧（购电策略、微网运行、智能用户响 应、分布式能源运行/报价）
（5）监管（市场力控制）
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基本理论及知识回顾
一、基本概念
1. 市场与竞争
市场是商品交易关系的总和。市场及市场的充分发 展和不断完善，是社会发展必然经历的历史阶段。在古 代社会中，随着原始公有制经济的解体，形成交换的三 大因素随之确定，即生产力的发展、社会分工的出现和 私有制的产生生产力的发展表现在生产工具的改进和剩 余产品的出现；社会分工的出现表现在人们可以从事某 一专门的职业赖以谋生；私有制的产生使得人们有权处 置剩余产品。
CmB=25€/MW pB=0MW
SS=15*50+5*30
λ [€/MW] 30 25 20 MCP=15 €/MW
电力市场基本理论 一、基本概念 3. 市场赢余与均衡
同样，当用供给曲线衡量生产者剩余时，价格以下和供给曲线以 上的面积表示生产者剩余，如图2所示。
图2 生产者剩余
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电力市场基本理论
一、基本概念
3. 市场赢余与均衡 当需求等于供给，且：
1）自由市场把物品的供给分配给对这些物品评价最高的买者，这 种评价由他们的支付来表示；
电力市场基本理论 一、基本概念 3. 市场赢余与均衡
用需求曲线衡量消费者的剩余是，在任何一种数量时，需求曲线给出 的价格是边际买者的支付意愿，边际买者是如果价格再提高一点就首先离 开的买者；所以需求曲线以下和价格以上的面积代表消费者的剩余，如下 图所示。
图1
消费者剩余
电力系统市场化相关问题及研究进展
电力系统市场化相关问题及研究进展
第二节 电力市场基本理论
一、基本概念
4. 市场力与市场失灵
A C B
图1.6 市场失灵
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第二节 电力市场基本理论
一、基本概念
4. 市场力与市场失灵
例 1.1：下图为一两节点系统，节点A和B的供给和需求已 标记在图中，试分析当线路 AB 传送功率限额大于等于 50MW和等于30MW时的市场剩余及失灵情况。

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市场化后产生的需要研究的一些问题：
市场模式？（多边、单边？） 定价机制？（统一出清、节点价格？） 交易品种？（主能量、辅助服务、金融衍生产 品） 市场规则？ 监管体系？
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市场化后产生的需要研究的一些问题

发电商厂(发电侧)：
电力市场模式下发电商优化运行 ◎ ◎ 机组组合、负荷分配、多级市场套利 多能源（含间歇性能源）的联合互补运行问题
EXAMPLE:TWO BUSES SYSTEMS WITH STEP OFFERS AND DEMANDS
uA =20 €/MW DA =30MW DAmax = 50MW
A
uB =30 €/MW DB=DBmax = 50MW TAB=50MW
B
CmA=15€/MW pA= PAmax= 80MW
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电力市场基本理论 一、基本概念
2
r
需求与供给
D
Q
产品需求曲线
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电力市场基本理论 一、基本概念
2
需求与供给
供给一般是指生产者或销售者在一定时期内愿意并能 够提供给市场的商品数量。影响供给的因素很多，除其 价格外，还与其他相关商品的价格，生产费用的变化等 有关。 当我们主要考察供给与价格之间的关系，而把其他因素
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发电商厂(发电侧)：
发电商报价策略（多级市场） ◎ 不同交易品种（现货、期货、辅助服务、实时）下的报 价决策 根据市场及结算模式，如何决策不同交易品种的报价策略？ 方法：预测出清价、估计对手行为、博弈理论。。。 关注：如何结合风险理论？ （对手信息不确定-网络-需求不确定）
发电商报价策略（多级市场） ◎ 不同交易品种（现货、期货、辅助服务、实时）下的报价 决策 检修决策 风险管理。。。
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市场化后产生的需要研究的一些问题

发电商厂(发电侧)：
电力市场模式下发电商优化运行 ◎ 机组组合、负荷分配、多级市场套利 如果发电商按电能单部分投标（按电厂报价），当发电 商在各级市场报价确认后，电厂如何优化机组的运行？ 决策：机组运行状态？ 机组承担的各种交易品种的比例？
首先定义几个基本概念：
支付意愿：买者愿意为某种物品支付的最高量； 消费者剩余：是买者的支付意愿减去买者的实际支付量；
生产者剩余：卖者出售一种物品得到的量减去卖者的成本；
消费者剩余和生产者剩余是经济学家用来研究市场中买者和卖者福利 的基本工具。总剩余为消费者的剩余加上生产者的剩余。
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市场监管
配 电 调度/交易中心
G
横 向
配 电
G
输电网
用 户
G
纵向
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发电经纪商PM 电能交易中心 PX/ ISO
G 配 电
配 电
发电商
G
输电网
用 户
G
辅助服 务供应 商AS
零售商
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解捆后的利益主体：
发电商G（Generator） 发电经纪商PM（Power Marketer） 电能交易中心PX（Power Exchange） 独立系统操作员ISO（Independent System Operator） 辅助服务供应商AS（Ancillary Service Provider） 电网拥有者GC或TO（Grid Company or Transmission Ower） 零售商R（Retail Service Provider） 配电商D（Distribution Service Provide）
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电力市场基本理论 一、基本概念 4. 市场力与市场失灵 市场失灵是指一些不受管制的市场不能有效的配置资源。在 不是完全竞争的市场上，市场势力是产生市场失灵的主要原因； 此外，当市场结果不只与市场的买者和卖者相关时，而影响到 了不参与市场的其他的人，则这种外部性也是产生市场失灵的 另一个主要原因。 当市场失灵时，市场不能够达到效益最大化，也就是说，市 场不能够达到均衡状态，图1.6给出了市场失灵时的示意图，其 中面积C表示由于市场失灵所导致的社会效益损失的部分。由此 可见，在市场失灵的情况下，供求双方的利益都受到了影响。
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市场化后产生的需要研究的一些问题

发电商厂(发电侧)：
电力市场模式下发电商优化运行 ◎ 多能源（含间歇性能源）的联合互补运行问题 重点研究： 站级：风电/光伏-储能/抽水蓄能电站联合互补运行问题 研究方向:从主能量市场到主辅联合市场 研究方法:从确定性到随机规划
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第三章 侧重在交易侧的相关问题及进展
（ 1 ）不同市场模式下的竞价交易算法研究（实时、 日前、中长期）
不同市场模式：单边开放、双边开放、多边开放 结算模式：统一出清价、节点电价 交易类型：实时、日前、中长期
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电网公司： 输电定价(阻塞/交易盈余、网损等费用分摊)
当作给定条件时，供给函数可表示为：Qs=f(r)
Qs为供给量；r为价格
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电力市场基本理论
一、基本概念
2
r
需求与供给
S
Q
供给曲线
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一、基本概念 3. 市场赢余与均衡
市场是配置资源的一种方式，但是这种方式是不是令人满意的？ 从福利经济学当中可以得到意义深远的结论：市场上的供求均衡可以使 买者和卖者得到的总收益最大化。
排斥竞争，使消费者利益集体受损。 独家地位并控制市场，消费者无选择。 靠提价而非提高效率来改善企业的收益。
电力市场化理论及相关研究进展
20 世纪 80 年代开始，许多国家开始实施电力系 统的市场化改革。
打破垄断，实行市场化改革，目的：
1）引入竞争、提高效率，促进资源合理利用，可 持续性发展。
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蒋传文
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资产一家所有 唯一商品提供者
调度控制中心
G
G
输/配电网
用 户
G
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传统捆绑式的垄断竞争市场： 一些市场只有一个卖者，这个卖者决定价格，这 个卖者被称为垄断，这样的市场称为垄断竞争市场。 垄断市场的社会表现及其弊端：
2）自由市场把物品的需求分配给可以以最低成本生产这些物品的 卖者； 3）自由市场生产使消费者和生产者剩余总和最大化的产量。
这时可称为市场均衡。
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电力市场基本理论
一、基本概念 3. 市场赢余与均衡
供求均衡使消费者与生产者剩余之和最大化，下图表示了市 场均衡时的总剩余，其中上面的面积A代表消费者剩余，下面的 面积B代表生产者剩余。