清华大学电力市场概论第12周

电力市场交易体系辅助服务市场、金融产品交易2辅助服务市场调频辅助服务备用辅助服务无功辅助服务黑启动辅助服务3调频辅助服务的功能消除系统有功偏差，维持系统频率和联络线潮流稳定。系统有功偏差产生后：•一次调频自动响应，几乎所有的机组响应系统频率降低时，机组自动加大油门（阀门）一次调频是有差调节、粗调频•二次调频消除一次调频后的偏差只有安装了特定调频设备的机组才能承担无差调节，细调4一次调频与二次调频示例设系统负荷1000万千瓦，出力与负荷平衡；突然一台30万的机组停机，系统频率下降为48.8Hz•几乎所有的机组检测到系统频率下降，通过频率的负反馈控制，加大油门、阀门等•负反馈控制是有差调整；系统中增加出力25万千瓦，系统频率上升为50.2Hz•调度中心控制设备自动检测到系统频率仍有0.2Hz偏差，向AGC机组发出指令，增加出力5万千瓦，完成调频5什么是AGC机组？AGC机组是普通机组加装自动控制设备，使得普通机组调整出力的速度、精度得到提高，满足二次调频的技术要求。AGC机组同普通机组一样，可承担发电任务6AGC的技术特性参数调频死区与调频基值点•AGC机组的出力只有在一定的范围时，才能承担调频任务一台20万装机容量的火电机组，设只有出力在14～17万千瓦的情况下，才能承担调频任务，则称其他区域为该机组的调频死区设出力为15万的状态下承担调频，则15出力为其调频基值点调频精度•AGC机组按照调度指令调频时，实际达到的出力与目标出力之间的偏差调频速度•AGC机组调整出力的速度7AGC分层控制模式两大目标：•保持系统频率稳定•保持联络线潮流稳定我国电力系统调度模式•统一调度、分级管理•问题：以华中系统为例，设河南省负荷突然增长，华中系统频率下降，若全网统一调频，可能出现湖北机组出力大幅增加，则湖北和河南之间联络线功率大幅度变化8AGC分层控制模式联络线功率大幅度变化带来系列问题•控制不当可导致系统解列•与分层管理模式相冲突如何保持系统联络线潮流稳定？•若从n1到n2的潮流下降，控制n1端AGC机组抬高出力，n2端AGC机组降低出力n1n2P=1509AGC分层控制模式AGC分层控制模式•在控制频率和联络线功率之间平衡联络线和频率偏差控制（TBC）•控制频率和联络线功率加权，两者并重恒定频率控制模式（CFC）•确保系统频率稳定恒定静交换功率控制（CNIC）•确保联络线静功率不变电力市场中AGC容量需求与AGC分层控制模式有关，为什么？10调频辅助服务的价格调频电量费用•AGC机组出力在调频基值点，应获得相应的电量费•AGC机组根据调度指令，增加/降低出力，增发或减发部分电量，应与补偿调频容量费用•AGC机组存在调频死区，机组必须维持一定的出力，限制机组参与实时市场、发电权市场的机会，产生机会成本•为承担AGC服务，装置相应的控制设备，产生相应的成本11AGC辅助服务的竞价模式竞价模式一•机组申报AGC容量价格和AGC电量价格•以容量价格为基准排序，由低到高采购•缺点：机组申报很低的调频容量价格，而申报较高的电量价格，中标后一旦调用其调频，需要支付昂贵的调频电量费用12AGC辅助服务的竞价模式竞价模式二•机组申报AGC容量价格和AGC电量价格•以电量价格为基准排序，由低到高采购•缺点：机组申报很低的调频电量价格，而申报较高的容量价格，中标后需要支付昂贵的调频容量费用13AGC辅助服务的竞价模式竞价模式三（在美国加州市场中应用）•机组申报AGC容量价格和AGC电量价格•ISO计算调频容量被调用的概率x•以容量价格和电量价格的加权为标准排序•优点：若x计算是准确的，则是最优的。•缺点复杂、透明度低调用概率x的根据历史数据计算，主观随意性大，易引起争议21xPPP14AGC辅助服务的竞价模式竞价模式四•由本研究室提出，即将在东北等市场中应用•调频机组申报调频电量价格，不另行申报容量价格•按照统一的比率，取调频电量价格的一定比率为调频容量价格•按机组的申报的调频电量价格排序采购•优点简单、透明公平，遏制发电厂投机15备用辅助服务备用辅助服务的种类•按调整出力的方向正备用：根据系统的需求，可增加出力负备用：根据系统的需求，可降低出力•按调整速度10分钟备用30分钟备用等等•按机组状态旋转备用热备用冷备用等等•目前国际上尚没有关于备用的统一分类标准16备用辅助服务市场由于没有统一的备用服务分类，各国、各地区备用市场组织情况不一样•美国新英格兰市场10分钟旋转备用10分钟非旋转备用30分钟旋转备用30分钟非旋转备用•我国情况建议只组织10分钟备用市场30分钟的备用需求可通过实时市场交易17备用机组与可中断负荷的报价系统备用的机组申报如下数据：•单位备用容量－价格曲线。•备用机组调节速率。可中断负荷申报内容：•可中断时间区间，•中断提前预知时间，•中断持续时间，•中断负荷容量范围，•中断负荷－价格曲线。•可中断负荷不需要进行电量报价，其切负荷电量后应该按现货供电价格支付。18备用市场竞价原理出于备用容量付费考虑，备用市场必须同电量市场分离出来。备用机组在申报中应该既申报电量价格又申报容量价格。对备用机组的排序，仅按备用容量价格作为排序的指标。备用机组也应该参与现货有功电量市场的竞争，备用机组的电量报价取其在日前有功电量市场上的报价。备用机组的电量报价也影响现货电量价格。备用市场的决策在日前有功电量市场交易结束之后进行。19备用市场的组织与交易决策市场组织•备用申报在计划交易日的前一日进行；•电力调度交易中心先公布计划交易日各时段的备用需求，发电厂和可中断用户的备用申报与有功申报同时进行。备用市场的交易决策：•根据机组申报的备用调节速率，得到机组的备用容量大小。•按照备用机组和可中断负荷的申报价格由低到高排序•确定购买备用机组及购买容量。20无功辅助服务无功辅助服务的特点•无功与节点电压密切相关•无功应就地平衡，不能像有功一样只有流动•电网中的无功需求以及分布与有功调度和系统运行方式有关•无功来源多，生产成本低结合无功辅助服务的特点，无功辅助服务不组织市场竞价，由调度机构统一调度•基本是无偿辅助服务21黑启动辅助服务黑启动辅助一般不组织市场竞价调度交易中心与具备黑启动能力的发电厂签订长期黑启动协议22电力市场中的金融衍生产品交易金融衍生产品交易的共同特点•共担风险，共享效益•可利用金融产品交易规避风险，但同时获利的可能性减小主要的金融衍生产品•期权交易•期货交易23期权交易期权（option）交易的标的物是一种权力，即交割的主动权。•购入期权，则获得交割的主动权（要求对方购入或者要求对方出售）•售出期权，则售出交割的主动权期权可以分为看涨期权和看跌期权。24期权交易示例航空公司A从石油公司P购入期权，约定在未来三个月内，A可随时要求P向其出售航空燃油1万吨，交易交割为1万元/吨；A向P支付定金30万元。•A从P购入期权，支付期权交易费用30万元，获得交易主动权•若燃油价格上涨，超过1万元时，A要求P交割燃油，A规避价格上涨的风险•A的行为是看涨期权的运作；P为看跌期权25期权交易的效益分析不同的市场成员对市场风险有不同的承受能力通过期权交易转移风险，让有能力、愿意承担风险的市场成员承担较大的风险，同时获得一定的收益•上例中，航空公司对燃油价格十分敏感，燃油价格上涨将对其成本影响非常大，需要规避价格上涨的风险•石油公司有足够的承担风险的能力26期权交易交易的动力期权交易的交易双方愿意进行交易的根本原因：•不同的市场成员对市场走势有不同的判断如，拥有不同的信息•上例中，航空公司认为（担心）燃油价格上涨，购入期权规避该风险•石油公司认为燃油价格会下降、不变，或者上涨幅度小，小于自己获得的定金，则石油公司愿意进行该期权交易27电力市场中的期权交易电网公司和发电厂之间的期权交易•电网公司从发电厂购入购电期权电网公司可以通过必要的手续要求电厂按照期权商定的价格出售电力电量可遏制发电厂在实时市场的投机，因为若实时市场中发电厂报价过高，电网公司可使用期权要求部分机组增加出力电网公司的操作是看涨期权•电网公司向发电厂出售购电权电厂有权要求电网以期权合约规定的价格接受电厂的电力电量这种情况对于水电而言尤其具有重要意义，减少弃水28电力市场中的期权交易电网公司和发电厂之间的期权交易•电网公司从发电厂购入减少发电期权要求出售期权的电厂在电网公司要求的时间内减小出力实时市场需要进行过发电管理时，可使用该期权遏制发电厂投机•电网公司向发电厂出售减少发电的期权发电厂之间的期权交易•功能与发电权交易类似，促进水火之间、不同流域的水电之间等等的补偿效益发电权交易和期权交易有什么共同点？什么不同点？29期货交易期货合约是一种标准化合约，是交易双方分别向对方承诺在合约规定的未来某一确定的时间以约定价格购买或者销售一定量的某种资产（或者服务）的协议。期货合约可以自由买卖。30期货交易的示例假设当前时间为6月，A从交易所中购入9月15日交货的玉米100单位，每单位价格为￥1000元，B以相同的价格售出100单位，各向交易所交纳2％的定金。A持有多头，头寸数为100，B持有空头，头寸数也为100。A自己可能并不需要玉米，B也不生产玉米。到7月，玉米价格上涨，市场价格为￥1100元/单位，为保证B履行合同，B需要再向交易所交纳涨价部分作为保证金，即（1100－1000）×100＝10000，如果A认为价格将继续上涨，但为保险起见，A将持有的多头头寸转让50单位，则A赚取5000元，并继续持有部分多头头寸。如果价格继续上涨，A将继续获利，如果价格下跌，甚至跌到￥1000/单位以下，为了保证A履行合同，交易所将要求A追加等于贬值部分的保证金。B也可以在出售期货合同时，再购入期货合同来对冲，对冲部分不需要履行。31期货交易的特点合约标准化•合约可在市场中交易•每个市场成员在市场中交易期货时，不需要知道对方的身份以及对方的资信情况，由交易所的交易制度保证对方一定会履行合同•合约可对冲A购入合约，计划2003年12月30日购入1000吨大豆，若A随后转让同期1000吨大豆合约，则合约已对冲，既不需要购入大豆，也不需要出售大豆•杠杆效应，少量的定金，若市场价格上涨，获得大额回报；若市场价格下降，损失较大32合约、期权、期货的对比交割时间、地点、数量是否确定？•合约交易是确定的•期权交易由购入期权的一方掌握交割主动权，在期权有效期内由其决定是否交割，以及交割的数量•期货交易合约中规定了明确的交割时间、地点、数量，但期货交易可以对冲，可通过对冲而不交割33合约、期权、期货的对比交易合同是否标准化？•合约交易不标准化，双方协商交易条件•期权交易标准化•期货交易标准化交易合同是否可以再次交易？•合约不可以再次交易•期权可以•期货可以34合约、期权、期货的对比是否可以选择交易对象？•合约可以，双方协商•期权不可以选择交易对象•期货不可以选择交易对象是否需要为交易对象的资信承担风险？•合约交易需要•期权交易不需要，交易制度保证对方一定履行•期货交易不需要，交易制度保证对方一定履行35基于期货理论的电力市场新模式353636一、现有的电力市场模式存在的问题1.通过市场竞争，降低电价、增强电力系统运行效率”的初衷并没有完全实现2.出现了“部分市场成员的市场控制力过大、电价剧烈波动”目录(1)3737二、产生现有的电力市场模式问题的原因1.短期电力交易在整个市场交易中占据了很重要的地位，同时，短期市场中的电力价格对最终的电价产生决定性的影响2.电力生产者是市场交易的主要参与者，电力消费者没有（或者没有完全）参与到电力交易中目录(1)38383.电力合约交易的实践中存在两个问题：①一是期货合约电量固定（即在整个交割过程中维持负荷、功率不变），只适用于承担基荷，无法反映出负荷随时间变化的特性；②二是电力合约交易与现货市场脱