第一节电力市场运营结构及交易类型xin课件.ppt

一、概述完整的电力市场:,电量市场,辅助服务交易市场,发电权交易市场,金融市场,中长期合约市场,日前市场,实时平衡市场,AGC,旋转备用、黑启动、无功电压支持等,期货,期权,差价合约,套期保值,第一节 电力市场交易理论概述,第一节 电力市场交易理论概述,一、中长期合约市场 根据预先签订的合约商定付款方式，进行电量或电力的买卖，在一定时期内进行实物的交割。可以通过竞价产生，也可以双边签订。 一般占电力市场初期整个电力交易中心电量的70%-80%。 作用：市场有序、规避风险、稳定价格；,现货交易,第二节 中长期合约市场,现货交易：买卖双方达成口头或书面的商品买卖协议或合同，然后根据协议商定的付款方式和其他条款，在一定的时期内进行实物的交割，实现实物商品及其所有权同时转移的交易方式。,中长期合约市场,年度合约市场,月度合约市场,通过交易人进行双边交易，交易不细化到每隔0.5小时，交易量很大。它基于年度基本负荷。零售公司可以从电力生产者直接购买电力并通过输电网传送，交纳过网费。,通过交易人或交易中心进行电能的买卖。交易基于季度、月或周的基本负荷，交易产品相对标准化，部分交易可以细化到0.5小时的交易时段，交易量较大,第二节 中长期合约市场,第二节 中长期合约市场,年度合约交易市场设计(2)根据下一个交易年的负荷预测，将每年预报的电网发电量分成三部分：,年度基数电量,年度竞争电量,年度预留电量,以前签订的购电合约，规定了机组的利用小时数，上网电价、保证电量等等，属政策性电量,由于为合约交易，交易风险比较大。因此合约电量一般小于预测电量，预留电量可以在月度交易中实施。,20%-30%,负荷预测电量-年度基数电量-年度预留电量,第二节 中长期合约市场,电力市场年度合约交易计算的数学模型 目标函数：以年度购电费用最小为目标安排年度竞价电量。 t=1，2，。，T，T=12,第j台机组的年竞争电量报价,第j台机组年度竞争电量在第t个月的上网电量,第二节 中长期合约市场,约束条件：电网年度竞价上网电量平衡 电网年度基数电量平衡,第j台机组年度基数电量的分月电量,第二节 中长期合约市场,各机组年度基数电量约束,各机组月竞价上网电量约束：,第j台机组的年度基数电量,第j台机组第t个月的最大能发电量,第二节 中长期合约市场,求解1.各机组月度基数电量的确定； 根据机组的年度检修计划，年度基数电量及每月电网预报的电量，按一定比例将年度基数电量分配到月，得出各机组月度基数电量；2.各机组年度竞价上网电量的确定：利用线性规划求解得出各机组年度竞价上网电量及竞价分月上网电量；,第二节 中长期合约市场,电力市场年度合约交易的滚动计算 在各机组年度基数电量给定及年度竞价上网电量确定后，根据机组从年初到当前调度月为止累计已经完成的电量，考虑年检修计划及备用等因素的变化，对本年度未来月份各机组的发电计划加以调整。以便保证年度基数电量和竞价上网电量的完成。,第二节 中长期合约市场,月度合约交易市场设计1.月度合约交易以日为时段；2.根据下一个交易月的负荷预测，将每年预报的电网发电量分成四部分： 年度基数电量分月电量 年度竞争电量分月电量 月度竞争电量 预留电量 前三部分占月度电量的85%-90%；,第二节 中长期合约市场,年预测负荷,年度基数电量,年度竞争电量,年度预留电量,1月基数电量,12月基数电量,1月竞争电量,12月竞争电量,月度竞争电量,月度预留电量,负荷偏差电量,因为月度交易还具有一定的风险，尽管小于年度风险，但仍有一定的预留系数。,月度竞价电量=月度负荷预测电量-月度预留电量-年度基数电 量在该月的分摊电量-年度竞价电量在该月的分摊电量,第二节 中长期合约市场,因为月负荷预测比年负荷预测更准确,求解：1.各机组年度基数电量和年度竞价上网电量的分日电量的确定； 按一定比例将年度基数电量的分月电量和年度竞价上网的分月电量分配到日，得出各机组年基数电量和年度竞价上网电量的分日电量；2各机组月度竞价上网电量的确定：利用线性规划求解得出各机组月度竞价上网电量及竞价上网电量的分日电量；,第二节 中长期合约市场,第三节 日前市场,电力调度交易中心每天组织，对次日未满足负荷进行竞价，即余量竞价反映短期的供需平衡关系和生产成本，提供短期经济信号,年预测负荷,年度基数电量,年度竞争电量,年度预留电量,1月基数电量,12月基数电量,1月竞争电量,12月竞争电量,月度竞争电量,月度预留电量,负荷偏差电量,负荷预测偏差,分日基数电量,分日竞争电量,日前市场分日竞争电量,日前预测负荷比月负荷预测更准确,第三节 日前市场,1、日前市场的特点价格波动幅度较大，市场风险较大短期负荷预测误差较小次日负荷、电网运行方式、设备状况都是比较明朗的信息离实际执行时间短,第三节 日前市场,2、日前市场组织,在日前交易市场中制定的交易计划,第三节 日前市场,3、预调度计划管理系统：是电力市场运营的核心功能之一，是实现日前市场竞价的关键环节。 它利用市场成员申报的数据、短期负荷预测、电网输送容量、年交易计划、月交易计划、合同、安全约束等信息，按照市场规则指定的优化目标，制定次日发电计划、交换计划、辅助服务计划、决策上网电价，并实现交易管理的功能。,第三节 日前市场,4、预调度交易管理子系统的模块组成,第三节 日前市场,1）购电电价决策,全网购电费用最低,一机一价,统一电价,综合加权电价,第三节 日前市场,2）,第三节 日前市场,在安排购电计划时应该是首先安排报价低的机组发电，然后安排报价高的机组发电。所以随着负荷的变化，系统边际电价(SMP)也会有所变化，其趋势应该是跟随负荷的变化，在负荷水平高的时段SMP也应该高，而在负荷水平下降的时段SMP也应该下降。,第三节 日前市场,3）水电购电计划目标函数模式一：水电没有申报电价时。目标函数：系统负荷各时段峰谷差最小化。模式二：水电申报电价时。目标函数：系统各时段边际电价与负荷需求乘积最小化。,第三节 日前市场,约束条件： 1)水库的强迫出力约束 2)水库的最大日发电量约束 3)水电的可调出力范围约束,该模型的物理意义在于：在满足各种水库运行的条件下，最大效益地利用水资源，即降低火电系统的边际电价。,水电厂i在t时段的发电容量,水电厂i在t时段的强迫出力,水电厂i在计划周期内最小和最大的可调度发电容量；,T计划持续时段数,水电厂i的最大日发电量,HPNi 水电厂机组集合,第三节 日前市场,4）区域间电力交易计划 1）进行区域间电力交换的意义 解决电力资源分布不平衡的问题 跨区域调峰和互为备用； 增强电力系统内部的竞争，促进其发展 2）区域电力交换的关键 在保证安全稳定的情况下，确定区域的交换功率，促进本区域的经济效益；,第三节 日前市场,5）安全矫正策略 通过状态估计、潮流计算、故障分析和预想事故分析，预测在某些 方式下会出现哪些问题，并回答如何处理这些问题，提出安全措施。 即通过系统中可以控制变量的控制来消除潜在的约束条件越限现象或已经存在约束条件的越限现象，使之保持或恢复安全状态。,第三节 日前市场,5.预调度交易计划的特点 在计划经济时期，传统的发电计划是基于全信息的调度决策，并且调度运行部门对下属电厂拥有完全的控制权，在电力市场环境下，资源优化的总体思路是分散决策、整体协调； (1)结算规则的变化： 在传统的发电计划中，电厂的付费电价基于机组的成本核定，在电力市场环境下，各厂上网电价都基于统一的系统边际电价。 （2）电厂报价曲线的复杂化： 传统是各个机组的发电成本曲线，而在电力市场条件下，可以根据电力供求关系的变化，对不同的时间申报不同的电价曲线。,第三节 日前市场,根据实际需要，报价曲线限定为非凹，其中包括上升型、下降型、平报价、V型报价(即，只允许单个谷存在)，如图所示。,第三节 日前市场,（3）交易计划的公平性 电厂不再是被动的被调对象，而是转化为平等的市场成员。可以对交易计划提出质疑。 (4)发电计划的最优性 在电力市场环境下，电网交易人员能否制定经济的发电计划将直接影响到电力市场中所有成员的利益（电厂、输电公司、供电公司、用户）。,第三节 日前市场,6、日前市场的流程,第三节 日前市场,7、应用实例北欧电力市场 生产和消费前一天对电力进行买卖的市场。现货交易是针对第二天24小时确定的电力交易，以小时为单位，共24个时段。 每天上午11：00以前，北欧电力交易中心从各国电网公司获取电网运行信息。 上午12：00以前，由各日前市场成员向北欧电力交易所申报第二天每时段的交易数据。 13：30以前，北欧电力交易中心发布交易计划。 14：00以前，市场成员可对交易计划提出异议。之后，电力交易中心向各国电网公司及对电力平衡负有责任的市场成员传送日前交易计划。,第三节 日前市场,第三节 日前市场,第四节 实时平衡市场,日前市场的计划,实际负荷,不等,实时不平衡市场,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,三、实时市场竞价特点 实时市场竞价模型与合约市场、日前市场有较大的差别。,购电费用最低,调整量尽可能小,调整速度尽可能快,主目标,次目标,次目标,第四节 实时平衡市场,四、实时市场的模式,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,实时平衡市场是为了鼓励发电商参与调节电力不平衡量。愿意参与平衡市场的发电商可以提前数小时申报可用上调范围及上调价格和可用下调范围及功率下调价格。在实时调度中，系统调度员首先根据系统总不平衡量，决定启用上调机组还是下调机组。然后，根据调节价格排序，从价格低的机组开始调度，直到满足不平衡量。,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,数学模型的目标,负荷多,发电多,机组参与否 0或1,机组的增出力报价,机组的上调出力,边际电价,第四节 实时平衡市场,目标实现的约束：机组的约束 爬坡速率 出力上下限等系统的约束线路潮流 断面潮流 备用容量 调整速度 功率平衡,如果发电机出力不够用？,可中断负荷,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,第四节 实时平衡市场,五.实时平衡市场的拥塞管理,当输电网络出现拥塞时，如何实现最优的实时控制是电网公司必然面临的难题之一。控制策略必须保证对所有的市场成员是公平和公正的。 拥塞约束通常以两种形式反映出来。一种是线路的限制，另一种是节点的电压约束。,第四节 实时平衡市场,在实际应用中，大约需要30min左右校核一次系统拥塞情况。调度员调用拥塞管理程序以确定计划调整方案。该调整方案可能是调整机组出力，也可能是切负荷，也有可能两种调节手段都执行。,第四节 实时平衡市场,切机目标函数,上调出力与下降出力同时进行，保证功率的平衡！,约束条件同前！,第四节 实时平衡市场,切机与切负荷的目标函数,用户j愿意支付的切负荷价格,用户j切负荷量,约束函数同前！,第四节 实时平衡市场,英国电力市场短期双边市场相对于每个交易时段至少提前24小时滚动开市，提前 4小时闭市。随之即为实时平衡市场，目前每个交易时段的平衡调度周期暂定为从该交易时段正式开始前 4小时开始直至该交易时段结束，总共4.5小时。 系统调度员根据未来 4. 5小时内系统发电和负荷的变化曲线(数据来自市场成员和调度员的预测)，按照收到的增减出力/负荷报价，调整发电和负荷水平，平衡整个系统(既要保证 0.5h交易时段的平衡，又要保证在任何一个时间点上的平衡)，并确保所有输电设备运行在安全限制以内。 同时，通过实时平衡市场，市场成员能够在平衡市场提前 4小时通过报价反映其最新的供需变化。,六、实时平衡市场实例,第四节 实时平衡市场,第五节 辅助服务市场,见辅助服务章节！,年度合约交易,年度基数电量,年度竞价电量,年度预留电量+负荷预测偏差,年度合约电量的分月电量,月度竞价电量,月度预留电量,年度合约交易,年度合约电量的分日电量和月度竞价的分日电量,月度合约交易,短期负荷预侧,电网安全约束等,日前市场（预调度计划）,实际负荷,不平衡,实时平衡市场,第六节 发电权市场,什么是发电权？ 发电权是电厂通过合约电量市场、日前电量市场所获得的发电许可份额，是某个时段承担一定出力并获得相应电费的权利。什么是发电权市场？ 对发电权进行交易的市场。,第六节 发电权市场,第六节 发电权市场,第六节 发电权市场,第六节 发电权市场,买家报价,卖家报价,第六节 发电权市场,2、双边协商模式发电厂和发电厂直接进行沟通、签订发电权交易合同发电厂之间发电权交易合同应通过调度交易中心的审核，确保交易的可行性。,第六节 发电权市场,第七节 金融市场,一、期货交易 期货交易是商品生产者为规避风险，从现货交易中的远期合同交易发展而来的。 在远期合同交易中，交易者集中到商品交易场所交流市场行情，寻找交易伙伴，通过拍卖或双方协商的方式来签订远期合同，等合同到期，交易双方以实物交割来了结义务。 交易者在频繁的远期合同交易中发现：由于价格、利率或汇率波动，合同本身就具有价差或利益差，因此完全可以通过买卖合同来获利，而不必等到实物交割时再获利。为适应这种业务的发展，期货交易应运而生。,期货交易：一般不实现实物转移，而且只是远期合约之间进行的交易。它所交易的对象，并不是商品实体，而是商品的标准化合约。,二、期权交易市场期权： 未来一段时间内可以买卖的权力，是买方向卖方支付一定数量的金额（权利金）后拥有的在未来一段时间内（美式期权）或未来某一特定日期（欧式期权）已事先规定好的价格（履约价格）向卖方购买（看涨期权）或出售（看跌期权）一定数量特定标的物的权力，但不负有必须买进或卖出的义务。,是指当事人双方权利义务指向的对象,第七节 金融市场,（1）看涨期权,第七节 金融市场,看涨期权（买入期权）： 1月1日，标的物是铜期货，它的期权执行价格为1850美元/吨。A买入这个权利，付出5美元/吨；B卖出这个权利，收入5美元/吨。2月1日，铜期货价上涨至1905美元吨，看涨期权的价格涨至55美元/吨。,B,A,买方,卖方,第七节 金融市场,A可采取两个策略： 行使权利一一A有权按1850美元/吨的价格从B手中买入铜期货；B在A提出这个行使期权的要求后，必须予以满足，即便日手中没有铜，也只能以1905美元吨的市价在期货市场上买入而以1850美元吨的执行价卖给A，而A可以1905美元/吨的市价在期货币场上抛出，获利50美元/吨（1905-1850-5）。B则损失50美元/吨（1850一1905+5）。,第七节 金融市场,售出权利一一A可以55美元的价格售出看涨期权、A获利50美元/吨（55-5）。 如果铜价下跌，即铜期货市价低于敲定价格1850美元吨，A就会放弃这个权利，只损失5美元/吨权利金，B则净赚5美元/吨。,第七节 金融市场,A损益,0,市场铜价,1850,1855,1905,50,A放弃买入,A从B买入,-5,第七节 金融市场,（2）看跌期权,第七节 金融市场,看跌期权（卖出期权） 1月1日，铜期货的执行价格为1750 美元吨，A买入这个权利付出5美元；B卖出这个权利，收入5美元。2月1日，铜价跌至1 695美元吨，看跌期权的价格涨至55美元。此时，A可采取两个策略：,B,A,卖方,买方,第七节 金融市场,行使权利一一一A可以按1695美元吨的中价从市场上买入铜，而以1750美元吨的价格卖给B，B必须接受，A从中获利50美元（1750一1695一5），B损失50美元。 售出权利一一A可以55美元的价格售出看跌期权。A获利50美元（55一5。 如果铜期货价格上涨，A就会放弃这个权利而损失5美元，B则净得5美元。,第七节 金融市场,A损益,0,市场铜价,1750,1745,1695,50,A放弃卖出,B从A买入,-5,第七节 金融市场,（3）期权合约： 期权买方向期权卖方支付一定数量的权利金后，即获得在规定的期限内按事先约定的价格买进或卖出一定数量相关商品的期货合约权利的一种标准化合约。,第七节 金融市场,主要包括以下几个因素：买方卖方权利金敲定价格通知和到期日,第七节 金融市场,期货交易和期权交易的区别,期货交易不用交付定金，但到期必须执行；而期权交易则要交付定金，到期可以不执行合同，但损失定金。,期货与期权交易市场：市场有序、规避风险、稳定价格；,第七节 金融市场,美国PJM电力市场存在双边期货市场； 英国电力市场通过期货、现货交易来实现中长期和次日电力、电量平衡，这类交易大约占到整个电力市场交易量的97%，能实现电力、电量的基本平衡 北欧电力市场建立了比较完善的期货和期权市场。,由挪威、瑞典、芬兰和丹麦组成,期货期权市场实例,第七节 金融市场,魏国电力与照明公司拥有一座发电厂，并且负责向一部分负荷供电。该公司积极参与电力市场交易，针对6月11日上午10点至11点这一时段，它已经签订了如下所示的一系列合同：（1）高峰时段的长期购电合同，小时交易数量是600MW，价格等于20.00$/MWh（2）低谷时段的长期购电合同，小时交易数量是400MW，价格等于16.00$/MWh（3）与某一大工业用户签订的长期售电合同，交易数量是50MW，该合同采用的是19.00$/MWh的统一价格,例题,（4）其它用户向它购电时应支付的电费21.75$/MWh（5）售电期货合同，交易数量等于200MW，价格是21.00$/MWh（6）购电期货合同，交易数量等于100MW，价格是22.00$/MWh（7）买入期权，交易数量是150MW，履约价格是20.50$/MWh（8）卖出期权，交易数量是200MW，履约价格是23.50$/MWh（9）买入期权，交易数量是300MW，履约价格是24.00$/MWh,所有期权的期权费均为1.00$/MWh。高峰时段定义为从上午8点到晚上8点这一时间范围。6月11日上午10点至11点的最终交易执行结果如下所列：（1）现货价格等于21.50$/MWh（2）包括大工业用户在内，魏国电力与照明公司的总负荷是1200MW（3）电厂的实际生产量是300MWh，平均生产成本为21.25$/MWh,例题,假设所有的不平衡电能均按现货市场价格结算，计算该公司在上述交易时段的利润或损失情况。 在什么样的现货价格条件下，该公司的利润或损失能减小到零？现货价格的这种变化会对哪些期权合同产生影响？,