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1、电 力 市 场 概 论参考书：1、电力市场，于尔铿等，中国电力出版2、电力市场基础，王锡凡等、西交大出版社3、电力市场理论研究与应用，尚金成等，中国电力出版社第一章 绪 论第一节 世界各国电力市场化进程第二节 我国电力工业的发展历程与改革现 状 第三节 电力市场的内涵与基本概念第四节 电力市场的基本原则 第五节 电力市场研究的热点与难点第一节 世界各国电力市场化进程智利：20世纪70年代末，目的在于消除国有企业的腐败、低效、缺乏资金的状况，1982年颁布了电力法，以法律的形式确立了输电系统向所有发电厂及用户开放的原则，打破了地区垄断，正式启动了合同电力交易及实时电力交易形式，把电力企业推向了竞
2、争市场。英格兰：1987年颁布电力法，1990年撤销垄断经营的中央发电局，把发电、输电、配售电的功能分开，按国家电网公司、3个发电公司、12个地区售电公司的模式运作。澳大利亚：1991年成了了国家电网局以推动电力市场，后来成立了国家电网管理委员会来监管电网的运营。瑞典：开始于1990年，1994年通过新的电力法案，1995年颁布实施。美国：1992年布什总统批准能源法案，以电网开放为标志。1995年规定加州的电力行业最迟在1998年完成电力工业的重组。第二节 我国电力工业的发展历程与改革现状近年来的电力体制改革概括为四个阶段：1985年至九十年代初期的集资办电阶段，目的在于根除缺电和拉闸限电现
3、象，解决最基本的电力短缺问题。九十年代初至1997年，成立国家电力公司，实行企业改制和现代企业管理。1998年撤销电力工业部至2001年，实行“厂网分开、竞价上网”试点。2002年至今，中国电力新组建11家公司和国家电力监管委员会成立，标志着中国初级电力市场开始启动和实施。第二节 我国电力工业的发展历程与改革现状五家发电公司：中国华能集团公司；中国大唐集团公司；中国华电集团公司；中国国电集团公司；中国电力投资集团公司。v(在各区域电力市场中的份额均不超过20%。平均可控容量3200万千瓦，权益容量2000万千瓦左右。)两家电网公司：国家电网公司；中国南方电网有限公司。四家辅业集团公司：中国电力
4、工程顾问集团公司；中国水电工程顾问集团公司；中国水利水电建设集团公司；中国葛洲坝集团公司。第二节 我国电力工业的发展历程与改革现状国家电力监管委员会的职能：制订市场运营规则，监管市场运行，维护公平竞争；提出电价调整建议；监督电力企业生产标准，颁发和管理电力业务许可证；处理电力纠纷；监督社会服务政策的实施。第三节 电力市场的内涵与基本概念一、电力市场的定义与基本特征 1.电力市场的定义 电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各环节的成员，组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。电力市场是电力买主和卖主相互作用，以决定其电价和电量的过程。
5、第三节 电力市场的内涵与基本概念一、电力市场的定义与基本特征 1.电力市场的定义 电力市场是电网商业化运营的规范化的环境和场所。电力市场是电力供方和需方分别以利润最大化和成本最小化为目标，按照约定的规则并以输电网为媒介联系起来，通过自主竞争和经济合同的形式，进行电能交易的一种组织体系和电能配置方式。第三节 电力市场的内涵与基本概念一、电力市场的定义与基本特征2.电力市场的基本特征开放性、竞争性、计划性和协调性。第三节 电力市场的内涵与基本概念二、构成电力市场的要素（1）市场主体。（4）市场电价。（2）市场客体。（5）市场规则。（3）市场载体。（6）市场监管。第三节 电力市场的内涵与基本概念三、
6、电力市场的总体目标打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。第三节 电力市场的内涵与基本概念四、实施电力市场的必然性当前，我国打破电力垄断的有利因素：改革目标明确。技术进步因素。能源多样性有利于提高竞争质量。电力买方市场正在形成。有多个可以借鉴的市场模式。巨大的经济效益和社会效益。第三节 电力市场的内涵与基本概念四、实施电力市场的必然性电力市场可以带来以下效益：1）合理的电价将推动社会全面发展。2）市场交易量和收益巨大。3）服务质量提高，投诉减少。4）有利于IRP（综合资
7、源规划）和DSM（需求侧管理）的实施。5）有利于吸引国内外投资，增加有效投入。6）有利于电力调度从行政命令型向自愿联合型发展。第四节 电力市场的基本原则一、“公平、公正、公开”的市场原则要想实现真正的“三公”，要做到以下几点：（1）开放电网（Open Access）。（2）扩大供需双方自由选择交易对象和交易数量的权力。（3）完善法律和监管体系。（4）净化竞争环境，规范竞争行为。第四节 电力市场的基本原则二、电力市场的平等竞争三、我国实施电力市场的总体思路（1）可持续性发展，调整电力结构。（2）依靠科技进步。（3）深化企业体制改革，逐步实现公司化改组、商业化运营、法制化管理。（4）坚持“四步走”
8、的改革方针。第四节 电力市场的基本原则 “四步走”的方针：第一步：成立国家电力公司，撤销电力工业部，完成体制过渡和职能交接。第二步：实现政企分开和公司化改组，加强城乡电网建设，实施“厂网分开、竞价上网”试点。第三步：20012010年，重组国家电力公司，完成跨大区联网，形成全国联合电网和统一调度，全面实行“厂网分开、竞价上网”，在全国范围内实现资源优化配置。第四步：2010年以后，逐步将发、输、配电各环节分开，建立规范有序的电力市场，全面引入竞争机制。第五节 电力市场研究的问题电力工业的改革席卷全球，不同的国家改革的模式也各不相同，而且这些模式也在不断的改进之中。我国电力市场的目标就是提高效益
9、，改善服务，增强活力，近几年我国的一些地区在电力市场化改革方面作了一些有益的尝试，并获得了一定的经济效益，但在电力市场的结构方面，在电价体系和交易机制方面缺乏必要的理论基础，阻碍了改革的进一步发展。我国电力市场需要解决的问题电力市场结构电价理论交易形式和竞价上网电力市场条件下电力系统的可靠性问题电力市场结构目前各国电力市场的相同之处是厂网分开，但输电服务的运营机制各不相同，而这正是各国电力市场最具特色的部分，也是电力市场不同于其他商品市场的关键部分。输电服务的要数主要有5个要素：电能交易PX（Power Exchange):主要职能是提供一个双发交易的场所。交易的时限可以设计1h到12个月，最
10、简单的形式可能是使电能的供求双方签订双边合同。独立调度ISO（Independent Operator)对电力系统进行操作并对所有的输电系统用户提供服务，对iso的基本要求是不从发电和负荷市场获得利益，不拥有输变电设备，不从这些设备中获得利益。主要职责：运行方式的制定、适时调度、系统监控、在线安全分析等输变电设备的拥有者TO（Transmission Owner)：输变电设备应对所有用户开放。为了形成公平透明的竞争市场，应有一个独立的iso来调度输电系统向所有用户开放，但输变电设备的维修、操作仍属于输变电设备业主的业务。辅助服务AS(Ancillary Service)：as提供输电系统支持服
11、务以保证电力系统可靠运行。主要提供有功和无功电源，使输电系统安全稳定运行。发电协调SC(Scheduler Coordinator)：sc把电能供求双方撮合在一起，而不必遵从px交易。根据以上5项输电职能，可以在电力市场形成5种类型的结构，如美国加州模式，也可以将其中一些职能结合起来形成较少类型的机构，如挪威将iso 和to 结合起来，英格兰将px,iso,to结合，有NGC负责，等电价理论电价理论是电力市场的核心理论之一。电价理论的研究主要有以下方面。电能成本：包括水火电调度、发电机组的开停机优化，日运行方式优化等。输电成本：输变电设备利用份额、网损分摊、带安全约束的最有潮流、输电阻塞问题。
12、辅助成本分析：各种备用容量、无功及电压调节等。电力市场下的规划：确定系统可靠性指标的机理、电源的投入产出分析等等。交易形式和竞价上网第五节 电力市场研究的热点与难点一、电力市场技术支持系统v一套完整的电力市场技术支持系统应当包括以下一些子系统：1）EMS系统。2）电能计量系统。3）负荷和电价预报系统。4）自适应性评估管理系统。5）合同管理系统。6）期货交易管理系统。第五节 电力市场研究的热点与难点一、电力市场技术支持系统v一套完整的电力市场技术支持系统应当包括以下一些子系统：7）调度决策支持系统。该模块是整个电力 市场技术支持系统的核心。8）即时信息系统。9）结算系统。10）发电公司竞价管理系
13、统。11）配电公司及大用户数据申报系统。第五节 电力市场研究的热点与难点二、电力市场中EMS系统的扩展EMS系统除包括SCADA、负荷预测、发电与输电计划、自动发电控制（AGC）、在线经济调度、网络状态估计、预想事故与潮流分析、开断计划等传统内容外，还应包括实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务预调度和实时调度等内容第五节 电力市场研究的热点与难点二、电力市场中EMS系统的扩展在改造原有应用软件的基础上，开发新的应用软件:1.网络拓扑和外部等值 2.机组优化组合（UC）3.自动发电控制（AGC）第五节 电力市场研究的热点与难点二、电力市场中EMS系统的扩展AGC完
14、成自动发电控制的功能：1）调整机组出力与负荷平衡；.2）频差调节到零，维持电网频率为额定值；3）在区域间合理分配发电出力，维持区域联络线潮流恒定；4）在本区域内为发电厂分配发电出力（即将区域控制误差分配到各机组），分配的基本原则是按发电费用最小为目标进行控制，使区域运行成本最低。第五节 电力市场研究的热点与难点二、电力市场中EMS系统的扩展电力市场环境下AGC的功能要求1）与网络分析结合，改进网损修正和安全约束调度（尤其是OPF）；2）在线机组耗热特性测试和发电厂效率系统的建立；3）实时电价计算；4）基于现代控制理论的动态经济调度研究；5）零散发电（小水电、风电等）的预测和跟踪；6）综合燃料计
15、划控制环境污染。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战1.OPF的基本概念 vOPF描述的问题是，在满足系统和物理约束的条件下，对目标函数寻求优化解。vOPF问题的目标函数一般可为下列形式之一：1）系统总发电成本或运营成本最低。2）系统总损耗最低。3）市场购电成本最低。4）控制变量偏移的加权和最小。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战1.OPF的基本概念 OPF的约束有：潮流等式约束；发电有功、无功限制；线路潮流限制；移相器角度范围；有载调压变压器分接头限制。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战1.OPF的基本概念其控
16、制变量有：发电机有功、无功输出；移相器角度；发电机电压；有载调压变压器分接头；无功电源（调相机、电容器、电抗器）输出。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战 2.电力系统优化技术的发展和新要求v20世纪60年代末以前，单纯考虑优化的经济性因素，未考虑安全性因素，称之为电力系统经济运行（Economic operation）或经济调度（ED，Economic dispatch）。v70年代以后，出现了兼顾电能质量、安全性和经济性的较为完整的理论，即优化运行或优化调度（Optimal dispatch）。v随着电力系统规模的扩大、运行水平的提高和计算条件的改善，计及网络安全
17、约束和电能质量、把电力系统的优化调度和潮流计算结合起来形成的OPF算法，就重新提上了日程。OPF的发展使得在优化过程中全面考虑P、Q调节，准确计入线路过载（即堵塞或拥挤）等安全约束问题，完整地给出优化的系统潮流信息（最佳资源配置），从而给出优化调度的方案成为现实。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战 3.OPF面临的挑战v对算法的要求体现在以下方面：电力系统规划的要求。电力市场的要求。功能的扩展。在线应用的挑战。第五节 电力市场研究的热点与难点三、电力市场下OPF面临的挑战 4.OPF的研究进展 v根据OPF解算方程和考虑范围深度的差别，OPF问题可以归纳成下列六类：
18、1）Nonlinear Programming methods（NLP）；2）Qradratic Programming methods(QP)；3）Newton methods；4）Linear Programming Methods(LP)；5）Mixed Integer Programming Methods(MIP)；6）Interior Point Methods(IP)。注：约束最优化。第五节 电力市场研究的热点与难点四、电力市场的结构及运营模式v英国最早实施电力市场的改革。v美国实行电力市场的地区，有三种典型的模式：加州市场模式：PX和ISO相互独立，同时开放电力批发市场和零售市
19、场。PJM市场模式：PX和ISO一体化。Nevada和ERCOT模式：建立独立系统协调员（ISA），并与CAO（Control area operators）、RTO（Regional transmission organization)和电力市场相互协调。第五节 电力市场研究的热点与难点五、动态OPF与电力市场经济性能研究v OPF分析内容至少应包括：1）松弛节点电压对优化程序收敛性能的影响。2）松弛节点电压对系统发电总成本的影响。3）松弛节点电压对系统有功网损的影响。4）松弛节点电压对系统无功网损的影响。5）松弛节点的平衡机组的有功和无功出力的变化规律。第五节 电力市场研究的热点与难点六、
20、发电成本分析与机组出力优化调度v建立以有功和无功生产总成本最小为目标的优化调度模型，解决以下技术问题：1）建立发电机有功、无功生产成本数学模型。2）建立机组有功出力和无功出力优化调度模型。3）剖析发电厂有功边际电价、无功边际电价和发电总成本与电厂无功总负荷之间的关系，解决电厂自身边际电价评估和发电成本核算等问题。4）为报价人员提供有效的分析工具和决策依据。第五节 电力市场研究的热点与难点七、电力市场的负荷预测与电价预测（一）电力市场的负荷预测 1.负荷预测的类别和功能 系统负荷预测 母线负荷预测 2.目前负荷预测软件存在的缺陷 软件本身缺乏自学习功能。对气象因素的考虑以点带面。对新出现的“五一
21、”、“十一”长假问题缺乏模型。对可预计的重大事件的负荷预测不准确等。3.电力市场环境下面临的新问题第五节 电力市场研究的热点与难点七、电力市场的负荷预测与电价预测（二）电力市场的电价预测 预测电价的方法:时间序列法；神经网络法；模糊建模法；运行仿真法；市场均衡分析法。第五节 电力市场研究的热点与难点七、电力市场的负荷预测与电价预测（二）电力市场的电价预测 上述几类预测方法具有以下特点：1）运行仿真法功能强大，但因所需条件庞杂和苛刻、以及信息不对称等因素，致使一般市场成员难以掌握和运用。2）市场均衡法在建模和计算的过程中，所需的两个主要条件难以准确把握。3）基于历史数据的统计类预测方法仍是研究和
22、使用的主流。4）从数据结构看，已有统计类预测方法均以整个交易日作为实体进行预测。5）已有文献只报导电价的平均预测误差，并未分析预测模型的单点最大预测误差。第五节 电力市场研究的热点与难点七、电力市场的负荷预测与电价预测（三）电价灾变时刻预测与灾变预警电力交易中心或市场参与者，将面临以下两项课题：第一个问题是，如何准确预测未来电价高峰或电价灾变发生的时刻？第二个问题是，如何协调电力市场的主要功能软件，设计一套完整的现货电价预测及电价灾变预警系统。第五节 电力市场研究的热点与难点八、输电服务分析与定价1.输电服务与成本分摊研究现状 2.输电定价及网络成本分摊 国内外输电服务定价和成本分摊的方法 可
23、以概括为两个分支：第一个分支是基于当量电价的经济学方法 第二个分支是基于成本的方法第五节 电力市场研究的热点与难点九、辅助服务分析与定价（一）辅助服务分析与定价的基本问题（二）无功辅助服务 1.一般性描述 无功的流动却要引起电网的有功损耗 因此用调整无功分布的方法降低网损具有重要的经济意义。第五节 电力市场研究的热点与难点九、辅助服务分析与定价（二）无功辅助服务 1.一般性描述 无功潮流优化的目标函数可选择如下四种形式中的一种：1）经济上考虑，使系统网损最小，或与其相应的燃料耗量或燃料成本最小；2）电源无功总注入或加权无功总注入最小；3）母线电压模值偏离规定值最小；4）使无功备用容量在系统中均匀分布，应付可能受到的扰动。第五节 电力市场研究的热点与难点九、辅助服务分析与定价（二）无功辅助服务 2.无功计费与定价的原则与方法（1）依附有功的无功定价。（2）区域无功市场的无功定价。第五节 电力市场研究的热点与难点九、辅助服务分析与定价（三）有功备用辅助服务 在电力市场环境下，为了更加有效地对有功备用辅助服务实行招投标和定价，通常将有功备用服务分为旋转备用、非旋转备用和替代备用三种类型。To Be Continued!