电力系统市场化与优化运行.

电力市场化理论及相关研究进展蒋传文电力市场化理论及相关研究进展GGG输/配电网用户调度控制中心资产一家所有唯一商品提供者电力市场化理论及相关研究进展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：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。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。电力市场化理论及相关研究进展GGG输电网配电调度/交易中心配电用户市场监管横向纵向电力市场化理论及相关研究进展GGG输电网配电电能交易中心PX/ISO配电用户发电商发电经纪商PM辅助服务供应商AS零售商电力市场化理论及相关研究进展解捆后的利益主体：发电商G（Generator）发电经纪商PM（PowerMarketer）电能交易中心PX（PowerExchange）独立系统操作员ISO（IndependentSystemOperator）辅助服务供应商AS（AncillaryServiceProvider）电网拥有者GC或TO（GridCompanyorTransmissionOwer）零售商R（RetailServiceProvider）配电商D（DistributionServiceProvide）电力市场化理论及相关研究进展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？电力市场化理论及相关研究进展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。。。电力市场化理论及相关研究进展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？电力市场化理论及相关研究进展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电力市场化理论及相关研究进展市场化后产生的需要研究的一些问题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）电力市场化理论及相关研究进展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：电厂决策电力市场化理论及相关研究进展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：电力市场化理论及相关研究进展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、中长期电力市场化理论及相关研究进展电网公司：输电定价(阻塞/交易盈余、网损等费用分摊)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）电力市场化理论及相关研究进展课程内容安排：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）（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）电力市场化理论及相关研究进展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。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。电力系统市场化与优化运行一、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为价格电力市场化理论及相关研究进展电力市场基本理论一、基本概念2需求与供给rDQ产品需求曲线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为价格电力系统市场化与优化运行电力市场基本理论一、基本概念2需求与供给rSQ供给曲线电力系统市场化相关问题及研究进展一、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。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。电力系统市场化与优化运行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；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。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。AB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JusticeandFederalTradeCommission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。电力市场化理论及相关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。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.市场力与市场失灵图1.6市场失灵ABC电力市场化理论及相关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。EXAMPLE:TWOBUSESSYSTEMSWITHSTEPOFFERSANDDEMANDSCmA=15€/MWpA=PAmax=80MWCmB=25€/MWpB=0MWuB=30€/MWDB=DBmax=50MWTAB=50MW0[MW]DBDAPAPBMCP=15€/MWλ[€/MW]Generationsanddemandsoutofmeritorder5080uA=20€/MWDA=30MWDAmax=50MW302025SS=15*50+5*30=900€AB100EXAMPLE:TWOBUSESSYSTEMSWITHSTEPOFFERSANDDEMANDSDAλ[€/MW]SAS=5*30=150€[MW]DBPAPB[MW]λ[€/MW]QQPA+λA=15λB=25SBS=15*30+5*20=550€203030153050CmA=15€/MWpA=PAmax=80MWCmB=25€/MWpB=20MWuB=30€/MWDB=DBmax=50MWTABmax=30MWuA=20€/MWDA=30MWDAm