电力市场结构及其运营模式.ppt

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1、电 力 市 场,杜松怀 Ph.D.信息与电气工程学院2003年9月,第三章 电力市场结构及其运营模式,第一节 引 言 第二节 电力工业重构产生的新实体及其应用组合第三节 英国的电力市场 第四节 美国的电力市场 第五节 澳大利亚的电力市场 第六节 挪威与瑞典的电力市场 第七节 我国电力市场的建设与实施,第一节 引 言,不同国家电力市场的运营模式可以归纳为两大类：发、供、用电沿用垂直一体化管理，只是进行有限和局部的改革。采用这种模式的国家有法国、日本、印度、苏格兰、巴基斯坦，以及美国的一些州。发、供、用电环节解除或放松管制。采用这种市场模式的国家和地区有英国、美国加州、新西兰、澳大利亚、挪威、阿根

2、廷、秘鲁、智利等。,第一节 引 言,各国电力市场的结构的共同点：（1）电价改革是关键。（2）规模效益日渐消失。（3）发电侧首先引入竞争，现货与合同交易并举。（4）供电领域逐步开放，先从大用户再到所有用户均可自由选择供电商。（5）输电网垄断经营，挖掘和发挥其自然垄断的潜力。（6）用经济和法律手段管理市场，避免简单命令式的调度方式。（7）实施有限但严格的监管。,第二节 电力工业重构产生的新实体及其应用组合,新实体包括：1）发电商G（Generator）；2）发电经纪商PM（Power Marketer）；3）电能交易中心PX（Power Exchange）；4）独立系统操作员ISO（Indepen

3、dent System Operator）；5）辅助服务供应商AS（Ancillary Service Provider）；6）电网拥有者GC（Grid Company）；7）计划协调者SC（Scheduling Coordinator）；8）零售商R（Retail Service Provider）；9)配电商D（Distribution Service Provide）。,第二节 电力工业重构产生的新实体及其应用组合,图3-1 各种实体在电力市场中的位置,第二节 电力工业重构产生的新实体及其应用组合,不同国家应用这些实体的组合方式有很大差别。其典型应用情况如下：1）英国Power Pool

4、模式。2）美国PJM电力市场。3）美国加州电力市场。4）挪威电力市场。,第二节 电力工业重构产生的新实体及其应用组合,在竞争性的电力市场中，各个实体对软件的具体要求可归纳为：1）GC：需要高水平的规划和分析工具，潮流及稳定分析软件。2）PX：带安全约束的UC程序，交易评估及结算软件，电子公告发布与信息交互处理系统。3）ISO：预调度和实时调度软件，OPF，预想事故分析，辅助服务交易软件。4）SC：系统优化软件，市场评估与合同优化，投标策略和计量软件,第三节 英国的电力市场,表3-1 2000年英国电力工业的现状,第三节 英国的电力市场,一、改革前的基本情况1989年以前，电力由国家经营，为公有

5、制。二、第一阶段的电力市场改革 1.改革背景 2.改革后的电力市场结构 3.电力市场的交易方式 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 2.改革后的电力市场结构（1）发电侧。将原有中央发电局（CEGB）重构为四部分：国家电网公司（NGC）国家电力公司（NP），国家发电公司（PG），核电公司（NE）。（2）配电侧。（3）用户开放。（4）市场监管。（5）电力库（Pool）。,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 2.改革后的电力市场结构,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 3.电力市场的交易方式,第三节 英国的电

6、力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（1）市场运作时序。,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。每天发电商申报发电价格和可用容量；负荷预测；排序，安排“无约束发电计划”（Unconstraited schedule），满足负荷和备用需要；计算电力库的购电价格PPP（Pool Purchase Price）；计算电力库的销售电价PSP（Pool Sale Price）；计算终端销售电价。,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（

7、2）定价过程。【PPP的计算公式】(3-1)SMPSystem Marginal Price，系统边际运行电价（电量电价），英镑/kWh。CE基本电价（容量电价），英镑/kWh(3-2)LOLP：Loss of load probability，容量不足概率，由电网公司计算。VOLL：Value of lost load，停电损失值，每年由政府确定一次。,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。实际算例1991年3月21日，01：0001：30时段的SMP=27.58/MWh，LOLP=0.0002，VOLL=2000/MW

8、h。则：PPP=SMPLOLP*（VOLLSMP）=27.580.394=27.974（/MWh）,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（2）定价过程。【PSP的计算公式】式中UPLIFT为附加费或称上浮电价，反映输电成本的提升量，需另行计算和考核。【最终销售电价】最终销售电价=PSP网损校正,第三节 英国的电力市场,二、第一阶段的电力市场改革 4.电力市场的运作时序、定价过程及电费结算（3）发电商的电费结算。,表3-2 发电商所得电费的结算规则,第三节 英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革1.Pool模式存在的问题（1）NGC的

9、职能过于集中。（2）缺少物理合同，价格易变。（3）对用户开放缓慢。（4）发电竞争者数量较少，发电公司可以操纵市场。（5）由于利润空间受到限制，投资向海外转移。（6）现有交易机制复杂、有缺陷。,第三节 英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革2.英国电力市场的新模式 新模式最突出的特点是：（1）细化市场，引入新的市场体系。（2）削减NGC的功能。新的机制下，NGC只负责平衡市场。（3）开放各类市场，扩大用户参与。,第三节 英国的电力市场,三、第二阶段的电力市场改革3.平衡市场的机制及其运作过程（1）平衡市场的目的与实质。（2）设计平衡市场的原则。（3）平衡市场的结算。,第四节 美国的电力市场,

10、第四节 美国的电力市场,一、加州电力系统结构及其监管体系,图3-5 加州电力系统运行和监管范围示意图,第四节 美国的电力市场,一、加州电力系统结构及其监管体系 加州电力系统主要由以下五个机构负责监管：（1）加州能源委员会CEC（California Energy Commission）。（2）加州环境资源管理局ARB（Air Resources Board）。（3）加州能源监察局EOB（Energy Oversight Board）。（4）加州公用事业委员会PUC（Public Utilities Commission）负责配电侧和负荷侧的管理。（5）联邦能源管制委员会FERC（Federal

11、 Energy Regulation Commission）。,第四节 美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争1994年提出了两种存在巨大差别的市场模式：“Poolco Model”电力库模式“Bilateral Market Model”双边市场模式,第四节 美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争对电力库模式的批评集中在：1）垄断2）系统复杂、昂贵。3）唯一的现货市场（Spot market）。4）CFD差价合同的市场特性比较模糊。5）优化排序调度的结果可能导致高电价。,第四节 美国的电力市场,二、加州电力市场的模式之争对双边市场模式的批评则集中在：1）模糊（Vague），透明性差。

12、2）商品的合同流向与物理流向不一致。3）缺乏价格发现机制。4）产生市场进入壁垒。5）在现货和实时市场中不存在。,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能,图3-6 加州电力市场的主要实体,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（一）电力公司与发电公司,表3-4 按年销售额排名的前5家电力公司（百万元）,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（一）电力公司与发电公司,表3-5 加州最大的5家发电厂,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（二）电网公司（GC）电网公司拥有加州75%的骨干输电网络，覆盖加州面积的3/4，规模居美国第二和世

13、界第五。其任务是输电规划、电网运行和收取过网费。,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（三）计划协调员（SC）协调员的职责是：1）负责协调和安排发电调度、输电通道预留、为市场成员提供相应容量的电能。2）提交负荷预测结果及用户委托的次日或下一小时的交易计划（含网损调整）。3）提供辅助服务支持。4）负责支付ISO的费用以及与其它SC间的交易结算。,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（四）CalPX 其任务是：1）进行次日短期、超短期负荷预测。2）根据成员报价确定市场清算价MCP（Market clearing price），制定可行的提前（次日或下一小时）交易

14、计划，并管理提前市场。3）提交减轻或消除网络拥塞的电能调整量报价。4）负责双边市场和期货交易。5）市场结算（Clearing）或清算（Settlement）。6）市场信息的管理。,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（五）CaISOCal-ISO的主要职能有：1）系统调度、保持发供电实时平衡和系统安全。2）执行PX制订的现货市场（日前市场、当日市场和1小时提前市场）交易计划。3）协调网络可用传输容量ATC的使用，负责拥堵管理。4）根据SC和PX提交的预测计划，对辅助服务实行单一竞价拍卖，安排和运行交易计划。,第四节 美国的电力市场,三、加州电力市场及各实体的职能（六）配电公司

15、（UDC）配电公司的主要职责是：1）通过SC或PX批发电量，向用户供电。2）提供本地输配电服务，为用户供电。3）负责电能计量、收取电费和输配电费用。（七）用户（八）电力服务提供商,第四节 美国的电力市场,四、加州电力市场的交易通道与机构间的协调1.加州电力市场的交易通道,第四节 美国的电力市场,四、加州电力市场的交易通道与机构间的协调2.PX与ISO之间的协调,第四节 美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示自2000年夏到2001年上半年，加州出现了严重的电力危机，其表现为：FERC颁布紧急令。ISO频繁宣布能源警报，并经常大面积实施轮流断电。2001年1月30日PX宣布停牌交易，终止日

16、前市场和当日市场的运营。从2001年3月起大幅度提高电价，以弥补巨大的趸售和零售电费差额，试图启用垄断条件下的解决方式挽救电力公司的破产。2001年4月6日PG&E和SCE正式申请破产保护。,第四节 美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示加州电力危机的主要根源在于：1）负荷急剧增加，但备用容量不足。2）电力设施利用率过高，调节裕度太小。3）一次能源价格持续飚升，使发电和购电成本迅速上升。4）AB1890法案凸现其潜在的负面影响。,第四节 美国的电力市场,五、加州电力危机的根源与启示加州电力危机给我们的启示：1）仅靠竞争不能解决电力市场的所有问题，如能源短缺、环境保护等。2）监管机制要灵敏

17、和灵活。3）重视系统规划、鼓励中长期电源和电网投资。4）重视区域电力市场的发展，实现资源统筹配置。,第五节 澳大利亚的电力市场,一、电力市场的构成,第五节 澳大利亚的电力市场,二、电力市场的贸易1.零售贸易 2.批发贸易3.实时贸易与合同贸易,第五节 澳大利亚的电力市场,二、电力市场的贸易2.批发贸易 批发贸易必须经过电力库，它有两种表现形式：1）长期双边合同（期货）。2）短期提前市场。,短期提前交易市场的报价和贸易,第五节 澳大利亚的电力市场,三、电费结算【电费结算实例】某用户，总需求110 MW，与某发电厂签订了长期双边物理合同，合同电量80 MW，价格50/MWh；另外以短期提前合同的形

18、式，从现货市场购买10 MW电力，价格为40/MWh。,第五节 澳大利亚的电力市场,三、电费结算 设某时段该发电厂的实际出力为150 MW，则各主体的电费帐单为：交易中心：付给电厂（150-80）30=2100从用户收取：（2030+1040）=1000差额：2100-1000=-1100用户：付给市场 1000付给电厂 8050=4000总支出 4000+1000=5000电厂：营业额 4000+2100=6100,第五节 澳大利亚的电力市场,三、电费结算,电费结算的资金流向,第五节 澳大利亚的电力市场,四、输电费用在进行费用结算时，需要考虑以下两种情况：1）若网间功率交换出现拥堵，则需考虑

19、堵塞费用。2）若电网未能满足用户的要求，则交易中心应对用户给予经济上的补偿。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,一、挪威电力工业的现状 挪威发电量的99.7%是水电。2000年，挪威政府准备上马新的能源发电项目，如天然气发电等。挪威中央电网的电压等级为300420 kV，区域电网的电压等级为220、154、110、66 kV，配电网的电压等级为220.22 kV挪威的电力系统与瑞典有AC联络线，北部通过220 kV和132 kV AC线路与芬兰和前苏联连接，南面有3条海底UHV电缆线路与丹麦相连，构成了世界上覆盖国家最多的电力市场-北欧电力市场。1991年，挪威颁布新能源法，要求输电网开放。改革后

20、的市场格局为：国家能源联合公司拥有30%的发电容量，市政拥有55%，私人拥有15%；国家电网公司重组为电力市场公司和国家控制中心两部分，拥有全国80%的输电主网；其他电力公司约100家，配电公司110家。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,二、挪威电力市场的种类1.市场种类 日前市场。周市场。调节市场。对外贸易。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,三、输电价格挪威的输电服务实行点费率（Point rate）制度。其内涵是：输电费由功率注入或流出点的位置决定。不同地点（节点），输电价格不同。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,四、联合运行、控制及支持服务1.联合运行与控制 1）网络潮流不越限。2）频率偏差在

21、限值之内（500.1Hz）。3）与临国按协议交换电量，联络线路的ACE在允许范围之内。2.电力市场的“系统支持服务”1）安全支持服务 2）与运行方式有关的支持服务 3）强制型服务。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,五、联合电力交易所1、挪威-瑞典联合电力交易所的建立 挪威和瑞典两国有很长的边境线和许多联网点，最大可交换功率达270万千瓦。1996年，挪威国家电网公司与瑞典斯文斯卡国家电网公司联合建立了“挪威-瑞典联合电力交易所”。后来，挪威国家电网公司和瑞典斯文斯卡国家电网公司签约，给斯文斯卡50%的挪威电网公司电力市场的股份，并将交易公司更名为“诺特勃尔-北欧电力交易所”。首府设在奥斯陆，在斯

22、德哥尔摩有服务处。挪威参与者在奥斯陆交易，瑞典参与者在斯德哥尔摩交易。交易货币为挪威克郎和瑞典克郎，货币兑换完全有保证。,第六节 挪威与瑞典的电力市场,五、联合电力交易所2、现货市场的运作每天上午，参与者递交他们第二天（0点0点）每小时的买卖投标，建立买卖曲线，其交汇处就是成交电价和交易电量。中午关闭市场。下午14：00前，交易所通知参与者第二天的交易电价和交易电量。若不满意，16：00以前可以提出调整，必要时可重新计算电价和电量。,第七节 我国电力市场的建设与实施,一、世界主要电力市场模式比较,第七节 我国电力市场的建设与实施,二、我国电力市场的层次结构三、我国电力市场的调度运营模式 目前，

23、世界上ISO的运营模式可以归纳为两种类型：第一种是基于Pool的ISO；第二种则是近年来国外学者提出的基于电子商务（E-commerce）的ISO。,第七节 我国电力市场的建设与实施,三、我国电力市场的调度运营模式【Pool-ISO的不足之处】：1）中央调度系统仍属垂直垄断。2）安排预调度计划时未考虑系统备用和输电拥堵管理。3）阻塞调度的价格由Pool根据竞标确定，这在调度上表现为高度随意和不可预测。4）Pool-ISO的建设费用昂贵。,第七节 我国电力市场的建设与实施,三、我国电力市场的调度运营模式【E-commerce ISO的优点】：1）随着Internet的发展和电子商务的日趋成熟，网

24、上实时交易可以简化电力市场结构、提高调度和运营效率。2）可以实时、自动生成双边合同。3）理论上说，可实现无间隙连续贸易。4）实施E-commerce ISO的投资较低。,第七节 我国电力市场的建设与实施,四、我国电力市场的交易模式,我国电力现货市场和辅助服务市场的预期模式,第七节 我国电力市场的建设与实施,五、我国电力市场的监管市场监管是电力市场不可或缺的内容，也是一个尚未完全解决的重要课题。此外，应跟踪美国正在推行的RTO模式。这种模式与我国大电网的调度结构有许多相似之处，它有四个特征和八项功能。其四个特征是：独立性，规模性，调度运营权和维持短期可靠性的权利；其八项功能是：电价管理与设计，拥堵管理，解决并行流问题，提供辅助服务，OASIS管理，市场监管，系统规划与扩展，区域间协调。RTO的前途会对我国电力市场的定位和发展产生一定的影响。,To Be Continued,