电力现货市场基础-四川培训课件

电力现货市场基础·天天智电·茅燕飞电力现货市场基础简介市场出清与节点电价火电发电机组成本与报价售电公司负荷预测与现货结算01电力市场什么是电力市场？•是电能生产者和消费者通过协商、竞价等方式就电能及其相关产品进行交易，通过市场竞争确定价格和数量的机制。•成功有效的电力市场是将市场手段引入到电力系统安全运行中，保证系统安全运行的同时，令系统更经济高效运行，可看做是经济学与电力系统知识的有机融合。电力市场经济学电力系统基本知识发电输电配电售电电力市场的市场结构撤销电力部成立国家电力公司1998年“5号文”第一次电改厂网分离2002年“9号文”第二次电改放开售电侧2015年单一买方批发/零售竞争纵向一体全产业链计划性一体化国家电力公司五大发电集团各类资本发电厂国家电网、南方电网输配售一体化增量配网社会资本进入市场化用电各类售电公司五大发电集团各类资本发电厂国家电网、南方电网、蒙西电网严格监管下自然垄断存量配网地市供电局计划性用电镇街供电所交易路径发电厂A发电厂B发电厂C交易中心电网企业计划性用户售电公司大用户市场化用户政府定价上网电价、销售电价政府定价计划性发电、输配电价、计划性用电，由政府定价；市场化发电、用电价格，由市场形成现货市场定义什么是现货市场？•日前及更短时间内的电力产品交易的市场，要求在组织市场交易时考虑供需平衡和安全约束。所有的中长期电能双边交易，都需要到现货市场上进行交割执行，在保障安全的前提下形成次日的发电计划安排。•多数国家定义为日前+实时市场，欧洲国家（如北欧、英国）扩展至周内市场。Ø电力市场的组织必须尽量贴近实时，紧密跟踪电力系统的运行状态与可能出现的变化Ø电力系统负荷以日为单位呈周期性变化，并受天气等因素影响较大，日前和日内预测才能保证较小的误差Ø风电、光伏和径流式水电在日前甚至当日预测才较为准确Ø改变机组的运行状态，调整设备的检修计划，往往也需要以天为单位电力现货市场基础简介市场出清与节点电价火电发电机组成本与报价售电公司负荷预测与现货结算02现货市场出清现货市场出清：在考虑各类约束条件的前提下，优先调用报价最便宜的发电机组。约束条件包括：•线路热传输极限•发电机运行约束•备用要求•调频要求•……G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.5元/kWh无传输容量约束负荷AB200MW400MW现货市场出清无阻塞•负荷为200MW时，G1可以满足全系统负荷需求，G1中标200MW，G2不中标。•负荷为400MW时，系统负荷不能完全由G1提供。G1中标300MW，G2中标100MW。G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.5元/kWh传输容量：100MW负荷AB现货市场出清线路阻塞200MW•线路发生阻塞时，负荷不能完全由G1提供。•G1中标100MW，G2中标100MW。G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.5元/kWh负荷AB最大爬坡速率40MW/15min11:00，200MW11:15，300MW无传输容量约束现货市场出清爬坡约束•11:00时，G1可满足系统负荷，G1提供全部电能200MW。•11:15时，G1最多只能增加40MW出力，而系统负荷增加了100MW。•G1中标240MW，G2中标60MW。现货市场出清G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.5元/kWh负荷AB最小技术出力100MW无传输容量约束350MW最小技术出力约束•G1不能满足全部负荷，需调用高价机组G2。•由于G2机组存在最小技术出力约束，调用G2必须至少达到其最小技术出力。•G2中标100MW，G1中标250MW。G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.5元/kWh负荷AB必开机组必开最小出力100MW无传输容量约束250MW现货市场出清必开机组•G2必开最小出力优先满足，剩余发电能力按照报价参与出清。•G2报价高于G1，剩余的负荷应由G1提供。•G2中标100MW，G1中标150MW。G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW最大发电容量300MW报价0.35元/kWh负荷AB必开机组必开最小出力100MW无传输容量约束250MW现货市场出清必开机组•G2必开最小出力优先满足，剩余发电能力按照报价参与出清。•G2报价低于G1，剩余的负荷应由G2提供。•G2中标250MW，G1不中标。•节点边际电价（分区边际电价）：指在满足当前输电网络设备约束条件和各类其它资源的工作特点的情况下，在某一节点增加单位负荷需求时所需要增加的边际成本。简称“节点电价”。•日前市场、实时市场均采用节点电价定价机制。节点电价++节点电价=分区边际电价系统电能价格阻塞分量网损分量系统电能价格++节点电价=分区边际电价系统电能价格阻塞分量网损分量系统电能价格•在当前的调度运行方式下，系统参考节点的增量能量价格Ø系统电能价格是在系统参考节点增加增量负荷所造成的边际成本Ø系统电能价格不包含阻塞分量及网损分量•每一个节点的系统电能价格均相同（无地区差异）•注：在计算节点电价时，系统的增量负荷在参考节点进行平衡阻塞分量++节点电价=分区边际电价系统电能价格阻塞分量网损分量阻塞分量•表示生效约束条件的阻塞价格Ø若约束不生效，则阻塞分量为0Ø若系统存在约束，不同地区的阻塞分量不同Ø通过影子价格计算得到•用于阻塞定价Ø负荷侧支付阻塞费用Ø发电商收取阻塞费用阻塞分量当约束出现时：•传输限制阻碍了下一个最低成本发电机组的使用•靠近负荷中心的更高成本的机组被调用以满足需求•阻塞成本可以表述为“安全约束下的再调度成本”•当节点处于约束上游（增加出力会加重阻塞）Ø阻塞分量为负Ø机组得到负的收益•当节点处于约束下游（增加出力会减轻阻塞）Ø阻塞分量为正Ø机组得到正的收益边际网损分量++节点电价=分区边际电价系统电能价格阻塞分量网损分量网损分量•表示边际网损的价格。Ø根据边际网损灵敏度定价。Ø边际网损灵敏度是指节点上由于电力注入的小幅增加而造成系统损耗增加的百分比。Ø通过网损惩罚因子计算。•不同地区间存在差异•用于网损定价Ø负荷侧支付网损费用Ø发电商收取网损费用边际网损分量•当节点远离负荷时（增加出力会增加网损）Ø边际网损为负Ø机组收益为负•当节点靠近负荷时（增加出力会降低网损）Ø边际网损为正Ø机组收益为正=系统电能价格阻塞分量网损分量节点电价节点电价计算=系统电能价格节点对线路的灵敏度线路约束影子价格=网损灵敏度因子系统电能价格=影子价格影子价格：•约束生产的某一项资源增加一个单位，对生产目标函数的造成的变化。•反映生产处于某种最优状态下的资源稀缺程度。约束资源数量总收益员工数量3001000万元生产线数量10广告投放数量20约束资源数量总收益员工数量3011000万元生产线数量10广告投放数量20约束资源数量总收益员工数量3001100万元生产线数量11广告投放数量20约束资源数量总收益员工数量3001050万元生产线数量10广告投放数量21影子价格100万元稀缺约束不生效约束稀缺约束影子价格50万元影子价格0万元例如：手机生产商，不同约束资源的影子价格电能量市场中：•负荷平衡约束对应的影子价格反映电力平衡的稀缺程度——系统电能价格。Ø在系统参考节点增加1MW负荷后，目标函数的变化量。（影子价格0）•线路传输容量约束对应的影子价格反映输电资源的稀缺程度——用于计算阻塞分量。Ø线路传输极限增加1MW后，目标函数的变化量。（影子价格0）•影子价格反映了提高传输容量极限值可以节省的成本。影子价格定义：在某节点增加1MW注入，同时在参考节点增加1MW流出（保证系统负荷平衡），对某条线路的潮流产生的影响（需考虑潮流方向）。灵敏度G2G1负荷AB潮流正方向为A→B参考节点A节点对线路的灵敏度：A注入1MW，B流出1MW，在线路AB上产生正向潮流1MW，!#$#=&。B节点对线路的灵敏度：B注入1MW，B流出1MW，在线路AB上不产生潮流，!#$'=(。两节点算例（不考虑网损）G2G1报价0.4元/kWh报价0.5元/kWh负荷AB最大发电容量300MW200MW↑↑200MW潮流：200MW传输容量：300MWØ系统电能价格=0.4元/kWh（系统负荷平衡约束的影子价格，在参考节点平衡1MW增量负荷所需的成本为0.4元/kWh）最大发电容量300MWØ线路潮流约束的影子价格：此时线路未达到约束限值，松弛线路的传输容量对目标函数无影响（都是G1提供所有负荷），此时线路潮流约束影子价格为0。Ø节点对线路的灵敏度：!#$%=1,!#$)=0Ø+,-%=.,-+影子价格×!#$%=0.4+0×1=0.4Ø+,-)=.,-+影子价格×!#$)=0.4+0×0=0.4节点电价计算约束不生效参考节点01==BADFAXDFAX，节点电价计算两节点算例（不考虑网损）G2G1报价0.4元/kWh报价0.5元/kWh负荷A最大发电容量300MW100MW↑↑200MW潮流：100MW传输容量：100MW最大发电容量300MWB100MW↑↑约束生效Ø系统电能价格=0.5元/kWh（系统负荷平衡约束的影子价格，在参考节点平衡1MW增量负荷所需的成本为0.5元/kWh）Ø线路潮流约束的影子价格：此时线路达到约束限值，松弛线路约束1MW，便宜的G1机组便可以替代G2机组多发1MW，目标函数的减小量为（0.4－0.5），线路约束的影子价格为-0.1元。Ø节点对线路的灵敏度：!#$%=1,!#$)=0Ø+,-%=.,-+影子价格×!#$%=0.5+−0.1×1=0.4Ø+,-)=.,-+影子价格×!#$)=0.5+−0.1×0=0.5参考节点01==BADFAXDFAX，节点电价计算惩罚因子惩罚函数的作用：Ø确保出清计算能够找到可行解，极端情况下允许潮流约束越限Ø惩罚因子M为一个很大的正数，如果约束越限（SL0），将给目标函数值带来很大的惩罚Ø优化目标是目标函数取最小，如果必须突破约束，也能找到越限量最小的优化结果Ø通过对越限线路/断面的分析，便于分析人员定位存在问题minNTNLTNSTUi,ti,ti,tllssM+-+-J]J]J]C(P)+C+MSL+SL+SL+SL⎝]⎝]⎝]SSi=1t=1SSl=1t=1SSs=1t=1·机组发电费用机组启动费用线路潮流约束越限量断面潮流约束越限量约束越限目标函数两节点算例（不考虑网损）G2G1报价0.4元/kWh报价0.5元/kWh负荷A最大发电容量300MW200MW↑↑500MW潮流：200MW传输容量：100MWØ线路潮流约束的影子价格：此时线路超过约束限值，目标函数中的惩罚函数生效，越限量为100MW。松弛线路约束1MW，越限量可以减少1MW，变为99MW。因此，此时目标函数变化量为-M×1，影子价格为-M。若M取1000元/MWh，则影子价格为-1元/kWh。Ø节点对线路的灵敏度：!#$%=0,!#$)=−1Ø,-.%=/-.+影子价格×!#$%=0.4+−1×0=0.4Ø,-.)=/-.+影子价格×!#$)=0.4+−1×(−1)=1.4最大发电容量300MWB300MW↑↑节点电价计算约束越限两节点算例（不考虑网损）Ø系统电能价格=0.4元/kWh（系统负荷平衡约束的影子价格，在参考节点平衡1MW增量负荷所需的成本为0.4元/kWh）参考节点10-DFAXDFAXBA==，G2G1报价0.4元/kWh最大发电容量300MW报价0.5元/kWh负荷AB最大发电容量300MW205MW↑↑200MW网损5MW传输容量：300MW用户侧收取电费：0.4×200=80发电侧支付电费：0.4×205=82由于输配电价中已经包含了网损，因此在节点电价不考虑网损分量的情况下，该部分差额由电网公司承担。节点电价计算电费差额：80－82=－2两节点算例（考虑网损）若节点电价不包含网损分量：kWhLMPLMPBA/4.0元==G2G1报价0.4元/k