1电力市场概论1-new

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电力市场概论,1,课程内容,电力工业概况,-电力供给,电力工业概况-电力负荷,电力市场交易理论基础,-电力市场结构与商业化运营模式,电力市场交易理论基础-电力市场交易模式与交易类型,电力市场交易理论基础-电力拍卖与电力辅助服务市场,案例分析,：电力市场改革模式,电力市场技术支持系统与国际电力市场案例分析,电价,概论：用户电价,电价概论：输电电价和上网电价,竞价上网与博弈,竞价上网模拟实验,电力监管与市场力,概论,电力市场案例分析,2,参考书目,国内外期刊相关内容,国内外信息网络新闻及分析,电力市场,(第二版）,，杜松怀等编著，中国电力出版社，200,8,Energy Economics,，Steven Stoft，Wiley，2002,电力市场竞争,，萨莉.亨特著，中信出版社，2004,电力市场理论研究与应用，尚金成等，中国电力出版社，2002,竞价决策，陈永权，中国电力出版社，2009,电力市场标准化设计和评价体系，电监会， 2010,电力金融市场，施泉生，中国电力出版社，2008,电力经济与电力市场，甘德强，机械工业出版社，2010,F:2014讲义新电改波澜再起.doc,F:2014讲义中国人民大学教授吴疆-电力市场改革.doc,3,国际性的综合期刊,Energy,Energy Policy,Energy Economics,International Journal of Global Energy Issues,International Journal of Electrical Power and Energy Systems,Energy Conversion and Management,Journal of Energy Engineering,Renewable and Sustainable Energy Reviews,.,4,国内主要期刊,中国电机工程学报,电工技术学报,电力系统自动化,电力自动化设备,中国电力,电网技术,管理科学学报,管理工程学报,系统工程理论与实践,数量经济技术经济研究,等等,5,课件资源网址,用户名：dlscgl,20,07,密码：123456,6,作业、考试和成绩评定,作业、上课提问与讨论等平时成绩占总评成绩的,4,0%,。,期末考试，占总评成绩的,6,0%,。,7,第一章 电力工业概况,一、,电力工业的功能,二、,电力工业的传统组织结构,三,、,电力工业特有的关键因素,四、电力需求侧,-,负荷理论,8,人类对“电”的感知和研究始于“静电”,公元前600年，古希腊哲学家和历史学家,塞勒斯（Thales）,记录了“快速摩擦琥珀后，可以吸附轻微物体”的现象。,十七世纪初期，英国皇家医学院院长,吉尔伯特(William Gilbert),试验发现：大量坚硬的物体经过摩擦都能够带电，发现了“电”是可以产生的。他套用希腊语中,琥珀（elektron）,这个词汇，创造了,“电”（electric）,这一词汇。,9,1822年英国科学家,法拉第,发现“,磁可以转化成,电”，并于10年后提出了著名的,电磁感应定律,，制造出世界上第一台,原型发电机和变压器,。,十九世纪初期基础研究的成果，催生了电力在工商业的实际应用，出现了电镀、电报。同时为电力工业在十九世纪后期的蓬勃发展奠定了技术理论基础。,10,电力设备和用电设备的发明,法拉第定律和电机发明35年后，比利时工程师,格拉默,在法国设计制造出了真正实用的,直流发电机和电动机,，其后又改进为,交流发电机,。,随着电力设备的实用化和用电领域的拓展，各类直流、交流供电系统在欧洲、北美和世界各地大量涌现。,11,欧洲电力技术的起源,世界上第一座火电厂：法国,巴黎,（1875）,世界上第一座水电站：英国,戈德尔明,（1881）,第一次远距离直流输电试验：,法国,（1882）,第一次三相制交流电输送：,法国,劳奋水电站至德国法兰克福（1891）,12,美国电力工业的革命,从1882年至1902年，美国共建成3621座电厂，到20世纪三四十年代，美国已成为电力工业的先进国家。,技术引进和创新,：欧洲的技术一出现，很快就在美国得到应用和推广；,商业运作和规模生产,：,美国重视技术的实用价值，善于进行商业投资，形成大规模生产。,美国率先实现了电力工业革命，与此同时，科学技术中心逐渐从欧洲转移到美国。电力对于经济发展起到重要作用。,13,10-110kV,220-1000kV,锅炉,汽轮机,电力网,电力系统,动力部分,热网,G,动力系统,负荷,10-0.4kV,降压变压器,降压变压器,升压变压器,发电机,14,一、电力工业的功能,15,16,一、,电力工业的功能,1、电力工业的物理功能,11,发电,（生产）,17,一、,电力工业的功能,1、电力工业的物理功能,11 发电（生产）,1.1.1 发电（生产）成本在电力最终成本中的比例（？）,发电（生产）成本约占售出电力最终成本的,35%到50%,。,1.1.2 发电过程（与石油工业的区别？）,18,电力结构,截至2013年末，全国发电装机总量达,12.47亿kW,，同比增长9.3%。从电源类型上看，,水电装机2.8亿kW,，同比增长12.3%；,火电8.6亿kW,，同比增长5.7%；,核电1461万kW,，同比增长16.2%；,并网风电7548万kW,，同比增长24.5%；,并网太阳能发电装机容量1479万kW,，增长3.4倍。新能源和可再生能源发电装机占比31%，较上年提高5.76个百分点。,秦山核电站,290万kW（浙江海盐县秦山镇）,，大亚湾岭澳核电站,612万kW.,三峡水电站共安装32台70万kW水轮发电机组，其中左岸14台，右岸12台，地下6台，另外还有2台5万kW的电源机组，总装机容量,2250万kW,，远远超过位居世界第二的巴西伊泰普水电站，三峡水电站一年发电量约1000亿度.,19,分布式电源,图1,按电能产生方式的分布式电源分类,20,分布式电源,图,2,按电源性质的分布式电源分类,21,分布式电源,图,3,分布式发电并网后的电力市场状况,22,一、,电力工业的功能,1.1.3各类电厂成本不同,TC,A,TC,B,Q,TC,23,一、,电力工业的功能,1.1.3各类电厂成本不同,发电机类型,固定成本$/kW,可变成本$/MWh,高级核动力发电机,1729,4.16,燃煤发电机,1021,11.77,燃气轮发电机,315,34.40,高级联合循环发电机,533,20.78,风力发电机,919,0,24,一、,电力工业的功能,1.1.4 电厂在负荷曲线中的位置,25,26,一、,电力工业的功能,12 输电,27,一、,电力工业的功能,12 输电,1.2.1,输电成本约占电力最终成本的比例？,输电成本约占电力最终成本的,5%到15%,。,1.2.2 输电限制,1965年著名的美国西北部大停电事故。,28,一、,电力工业的功能,1.3 系统运行,系统运行的功能:,保持发电厂与负荷（所有用户瞬时用电的总和）平衡，以确保保持输电系统稳定。电以光速（每秒约,186，000,英里）传输,29,一、,电力工业的功能,提前安排电厂运行计划,？,系统调度员的管辖范围：？,多国：,北欧,一国：,法国、英格兰和威尔士、新西兰、阿根廷、墨西哥,省或地区,：,澳大利亚、中国,、,宾西法尼亚-新泽西-马里兰或PJM,30,一、,电力工业的功能,1.4 配电,31,一、,电力工业的功能,1.4 配电,1.4.1,配电成本约占电力最终成本的比例？,配电成本约占电力最终成本的,30%50%,。,1.4.2 配电的基本任务,其基本任务是“,线路业务,”将电从输电系统输送给用户。但是配电的功能实际上不是单一的，因为它属于本地业务，通常包括,用户服务、计量、计费和零售,。,1.4.3 输电与配电的比较,32,33,一、,电力工业的功能,比较项目,传输特点比喻,电压等级,结构特点,潮流,输电,高速公路,高,网络,双向,配电,地方道路,低,辐射,单向,34,一、,电力工业的功能,2.电力工业的商业功能,2.1零售:,零售是面向终端用户的销售，它包括一系列商业职能购电、定价和售电，还包括用电计量、计费和收费。,2.2 电力趸售:,对转售者的电力销售。,销售额,销售人数,利润,35,二.电力工业的传统组织结构,电力工业的传统组织结构形式是什么？,36,二.电力工业的传统组织结构,1.,垂直一体化,2.,垂直一体化和垄断的原因,配电的,自然垄断,特性,输电的自然垄断特性,协调发电和输电所面临的技术挑战要求发电和输电之间保持如此紧密的联合,输电和发电的垂直一体化也有利于输电和发电的长期规划。,发电的规模经济，当电厂越来越大，发电价格越来越低,37,规模经济和自然垄断,长期平均成本,企业不同的规模对应的可实现的最低平均成本。,规模经济性,企业的平均成本随着规模的增加而降低，随规模的增加而效率提高,原因：技术和设备的规模效率；生产组织的规模效率；,最小经济规模：是能够实现最低平均成本的最小企业规模。,自然垄断,成本次可加性：一个企业提供的服务或产品比多个企业提供引起成本的成本最低。,38,LAC,长期平均成本,U,型,最小最优规模,Q,产量,市场规模,LAC,长期平均成本,L,型,最小最优规模,Q,产量,市场规模,39,行业特点,公用事业、自然垄断、基础和能源产业,经济效益和社会效益（政治目标）,40,能源产业,我国,3.85亿千瓦支撑着1.4万亿美金的GDP，美国8.5亿千瓦支撑了11万亿美金的GDP，日本只有2亿千瓦，支撑了4万亿美金的GDP（03,年）。,公用事业和基础产业,公共品：,具有非竞争性和非排他性,非竞争性：可以共享，消费数量与消费者无关。,非排他性：不能将某个消费者排除在外。,准公共品：,具有非竞争性或非排他性,规模经济性和外部性,经济效益、社会效益（政治目标）,福利分析,福利：效用或幸福度,帕雷托最优：增加效用不能以牺牲别人的幸福为代价,社会福利函数,罗尔斯和边沁的福利函数,41,二.电力工业的传统组织结构,3.,垄断的经济管制,现有两种基本模式：,美国模式,：,回报率管制,企业收入成本投资回报率,投资回报率基数,美国 35年，垄断和服务产品调整，申请、价格听证会，供求双方和监管机构，投资的确立（原始资本成本法、现行价格水平资产价值）,42,二.电力工业的传统组织结构,3. 垄断的经济管制,现有两种基本模式：,英国模式,：,RPI-X确定给定时期的平均价格，并允许每年根据通货膨胀率（零售价格指数或RPI）减去电力企业生产效率增长率（X）,激励，避免直接监控成本,0.40元/kWh,4%,2%,?,43,三. 电力工业特有的关键因素,1.电力的,四个技术事实,:,事实1：,电不能被储存,在竞争性市场中每小时电力趸售价格淡季一天之中高峰电价和低谷电价的变化一般约达到2：1，旺季达到10：1,电力电量平衡：,电力平衡：电网最高发电出力：P,网最高,=P,装,-P,受阻,-P,退役,-P,计检,-P,事故,-P,备用,=最高负荷？,44,各部分备用的关系,负荷备用,35,事故备用,510,检修备用,国民经济备用,35,热 备 用,冷 备 用,45,三. 电力工业特有的关键因素,1.电力的,四个技术事实,:,事实1,：,电不能被储存,季节、峰谷、电力,没有库存,不能转售（地点、时间）,不能平抑价格波动,不能在流通环节投机,46,三. 电力工业特有的关键因素,1.电力的,四个技术事实,:,事实2,：,电走电阻最小的路径,流动遵循基尔霍夫定律(,Kirchhoff laws),并非合同路径,大用户直供、双边交易金融关系与物理关系。,不能区别是谁发出的电，不可能有标签和任何差别,注：基尔霍夫定律是德国物理学家基尔霍夫提出的。基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。它包括,基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。,(,1845,提出,德国哥尼斯堡大学 ，,21,岁,),47,三. 电力工业特有的关键因素,1.电力的,四个技术事实,:,事实3,：,电网电力传输互相影响，情况复杂,-,系统高度关联,事故、连锁反应,大面积停电,振荡、失压和频率变化,美国,2003年8.14加州大停电:多条线路触树短路；引发大停电；影响5千万人口，美国8个州、加拿大2个省；输电距离54000km；美国损失40100亿美元、加拿大23亿美元；输电网多家经营，缺乏协调。,48,1.电力的,四个技术事实,:,事实4,：,电以光速运动,实时平衡,调频,三. 电力工业特有的关键因素,49,三. 电力工业特有的关键因素,2. 系统控制,实际上电不同于其他日用品，需要短期协调。（这里,短期协调是指日前、日中和实时协调,）。系统操作员必须能够控制电厂。,不管发生了什么变化，系统操作员必须继续控制系统，必须告诉发电厂,什么时候运行，什么时候增减负荷，什么时候停机,。,“是的，先生”。,“你让我这样做，准备给我什么,补偿,”,50,三. 电力工业特有的关键因素,约束交易规则的电力的特殊特征,特征,问题,设计问题,不能存储,合同数量与使用量或出力不匹配,不平衡,最小阻抗的路径,可能出现的过载,阻塞管理,网络的相互作用,电厂需要生产几种出力，待机备用,辅助服务,光的速度,系统操作员需要负责,计划和调度,51,三. 电力工业特有的关键因素,市场交易规则设计的四大支柱:,不平衡量,阻塞管理,辅助服务,计划和调度,52,印度大停电事件,2012年7月30日和31日,，印度连续两次发生“世界上最大规模停电事故”，一半以上国土面积、超过,6亿,人被迫“摸黑”，其停电面积之广、影响人口之多、危害程度之深都创下世界纪录，引起全球广泛关注。,印度在用电高峰期的电力缺口约,12%,，个别地区达到,20%,。7月30日，第一次事故发生15个小时后恢复了供电，但是旁遮普、哈里亚纳、北方、拉贾斯坦等邦仍然,超负荷用电,，又发生了第二次事故。,印度多年缺电，却没能建立有效的电力需求侧管理机制，没有预先制定和及时启动有序用电方案，对用电负荷的调控能力差,。印度媒体指出，“电力缺口日益增大是此次事故的根本原因”、“印度政府的当务之急是要求各邦遵守用电额度，有效分配用电”。,53,印度大停电事件,停电打乱了印度,交通,秩序，包括火车、地铁系统，主要城市交通指挥系统瘫痪。印度首都新德里,7个水厂,因没有备用供电系统而被迫关闭，印度,银行,主伺服器瘫痪。东部,煤田,200名矿工被困井下，西孟加拉邦要求政府职员回家，把备用电源送到煤矿营救。,54,印度大停电事件,2008,年年初冰雪灾害中，湖南、江西电网电力缺口超过,50%,；,2011,年国家电网公司最大限电负荷,2716,万千瓦；,2012,年国家电网公司有序用电方案落实错避峰客户,52.5,万户、负荷,1.52,亿千瓦，各省预安排的负荷调控比例超过,20%或30%,，完全覆盖预测最大电力缺口。,如果印度提前制定和实施有序用电方案等负荷控制措施，在用电高峰时段停限部分负荷，而不是为了争夺市场各自为战、超额用电，或将能够减轻事故的损失,。,55,印度大停电事件,停电处理折射印度保民生供电意识不足，电力企业的社会责任缺失,。印度常在高峰期对各地轮流拉闸限电，很多企业、医院、办公场所都备有柴油发电机，印度家庭备用电源数量高达数百万。,印度小区居民每个月的电费单一般有两份，一份是电力公司的，一份是小区物业的,。这些现象说明，,印度的限电是没有重点、没有选择的，对居民和重要客户频繁停电,。而中国国家电网公司在局部地区、局部时段出现电力供需形势紧张时，认真贯彻服务民生、保障民生的要求，按照国家发改委和国家电监会的有关规定，,重点控制高耗能、高污染和产能过剩企业用电，全力保障居民和重要客户用电，取得了良好的社会效果,。,56,印度大停电事件,印度电网输配电损耗率高达,32%,，远远高于,10%,的世界平均水平，比中国“十一五”末电网综合线损率,6.53%,高出近4倍。印度时报评论员文章开出的治理供电问题的“药方”第二条，就是降低电网输配电损耗。除了电网结构不合理、技术设备落后等物质因素外，,电力企业经营管理不善、窃电活动猖獗都是导致高损耗率的重要原因。,印度电网缺乏统一规划，电网建设特别是农村电网建设严重滞后，私营电力企业更愿意为大城市供电，,对农村供电采取逃避的态度，现在仍有近3亿人用不上电,。,57,四、电力需求侧,-,负荷理论,1,负荷分类及特征,1.1 法国、日本：,电灯用户/电力用户,1.2 中国：,1）按供电关系：,直供用户/非直供用户/ （趸售、转供用）,2）按电价：,照明用户、非工业、普通工业、大工业、农业、趸售,3）按供电电源：,高压用户、低压用户、双电源用户、专线用户,4）按用电性质：,临时用户、季节性用户、重要用户,5）按行业分：,农业、工业、地质勘探、建筑业 、交通邮电、商业、 城乡生活、其它。,58,四、电力需求侧,-,负荷理论,谁是大用户？,国家电网公司：,黑色金属冶炼业,有色金属冶炼业,化学工业,建筑工业,59,四、电力需求侧,-,负荷理论,谁是大用户？,发改委标准：,单位产品耗电量,3000k,Wh/吨；,耗电总成本比重,40%,；,电解铝；,铁合金；,电石；,烧碱；,水泥；,钢铁。,60,四、电力需求侧,-,负荷理论,2.用电构成：,居民生活用电商业比重大 工业用电比重提高、居民、商业用电比重下降 第三产业和居民生活用电比重上升,工业用电比重、居民生活用电比重，两项各占全部用电的,1/3,左右时的比重.,产业,：,n,第一产业：农、林、牧、渔等行业,n,第二产业：化工、能源、机械等行业,n,第三产业：研究业、教育业、商业等行业,n,第四产业：信息业、咨询业等知识密集型的产业，而咨询业是第四产业的支柱。,61,四、电力需求侧,-,负荷理论,地区,年份,工业,商业,居民,甘肃,2010,76.7%,8.8% （三产比例）,6.65%,北京,2010,38%,42%（三产比例）,17.2%,美国,1994,37.4%,28.1%,34.3,日本,1994,47%,21.9%,28.6%,62,四、电力需求侧,-,负荷理论,3. 负荷曲线：,63,四、电力需求侧-负荷理论,64,四、电力需求侧,-,负荷理论,4. 表征负荷的技术经济指标,峰谷差,=最高负荷-最小负荷,最小负荷率,=XX期内最小负荷/同时期内最高负荷,负荷率,= XX期内平均负荷/同时期内最高负荷,最高负荷利用小时,= XX期发、供、用电量/同期发、供、用电量最高负荷,65,四、电力需求侧,-,负荷理论,5.,负荷影响因素分析：,国民经济发展速度；节假日；大用户事故检修；气象；主要电弧炉、轧钢机等开停情况；经济形式等。,66,四、电力需求侧,-,负荷理论,6电力需求经济学理论及有关指标数据,6.1概述,1）,定义：E=Q变动%/X变动%,2）分类：按影响因素分类:,价格弹性,（当X=P时）,收入弹性,（当X=I时）,交叉弹性,（当X=P,Y,时）,67,四、电力需求侧,-,负荷理论,6.2.需求价格弹性(Price Elasticity of Demand),（1）,类型：E,P,=0（完全无弹性）；,E,P,=（完全弹性）；,E,P,1（富有弹性或弹性需求）；,E,P,=1（单位弹性）；, E,P,1（缺乏弹性或非弹性需求）,68,四、电力需求侧-负荷理论,（注：,1938,年亨利,.,舒尔兹估算了美国某些商品的需求价格弹性。）,69,四、电力需求侧,-,负荷理论,6.3.需求收入弹性(Income of Elasticity of Demand),（1）,类型：,E,I,0（低档货）(Inferior Goods)；,E,I,=0；,0E,I,1（高档货）(Superior Goods).,70,四、电力需求侧-负荷理论,（注：,1970,年，英国经济学家,H.S.Houthaker,和,L.D.Taylar,和著的,美国的消费者需求,一书中对多种商品的需求收入弹性作的估算。）,（注：,1935,年，,H.Wold,出版的,需求分析,一书中对多种商品的需求收入弹性作的估算。）,71,四、电力需求侧,-,负荷理论,6.4.需求交叉弹性(Cross-price Elasticity of Demand),类型：,E,xy,0,（替代）,(Substitutes);,E,xy,=0,（不相关）,；,E,xy,0,（互补）,(Complements),72,四、电力需求侧-负荷理论,73,四、电力需求侧,-,负荷理论,7需求侧的两个缺陷：,需求侧缺陷1：,缺乏计量和实时计费智能表计,导致了需求对价格的反应不敏感,案例:加州危机的50000MW与300MW4小时。,74,四、电力需求侧,-,负荷理论,7需求侧的两个缺陷：,7.1 需求侧积极参与电力市场的3个必要条件:,批发市场应该有体现需求的机制,;,对用电较多的地方应该安装分时计量装置,;,最终价格应当是解捆的,使成本高的时段比成本低的时段花钱多。,不需要容量市场了，不需要价格上限了。,75,四、电力需求侧,-,负荷理论,7需求侧的两个缺陷：,7.2,分时计量,：,用户是大电力用户,;,用户的价格响应度（需求弹性）高,;,每小时的价格与平均价格相应悬殊。,76,四、电力需求侧,-,负荷理论,7需求侧的两个缺陷：,需求侧缺陷2：缺乏对特殊消费者潮流的实时控制,阻碍了双边合同的物理实施,77,团队作业,（每组最多6人）,1.分布式天然气发电状况及余电上网市场分析。（物流1201班、物流1301班做）,2.分布式太阳能发电状况及余电上网市场分析。（营销1301班做）,3.分布式风能发电状况及余电上网市场分析。,（营销1302班做）,78,Thank you!,79,