欧洲电力市场 宋永华

宋永华英国利物浦大学欧盟电力市场最新进展及对我国的启发提纲第一部分欧洲电网的发展趋势第二部分欧盟电力市场可持续电力可持续电力的三大要素可持续电力安全经济环保1.依赖于新型能源技术实现可持续发展2.依赖于市场化和放松管制提高电力工业的运营效率21世纪的电网和电网技术1.统一或协调规划建设，统一调度和运行的统一或联合特高压电网–中国2.分布发电与交互式供电的分散智能电网-欧洲统一或联合特高压电网-中国电网的发展趋势电力高速发展；资源分布不均衡；经济发展不平衡；电力市场发展提高电网输送能力：远距离大容量输电的需求。0500100015002000250030003500400020002005201020152020年发电量(TWh)装机容量(GW)1.特高压输电：特高压交流：1000KV;特高压直流:±800KV2.半波输电方式3.紧凑型输电方式4.多相交流输电5.超高压干式电缆6.气体绝缘线路GIL（GasInsulatedLine）7.高温超导输电线路8.分频输电9.提高现有线路的输送能力-灵活交流输电系统10.输电控制新技术未来的大电网技术-将在中国发展分布发电与交互式供电的分散智能电网-欧洲电网的发展趋势•欧洲的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发电的发展。•可再生能源，特别是风能、水电、太阳能和生物质能的发展，是欧盟委员会能源政策的中心目标。•这种能源政策的引导下，欧洲以分散式电源作为发展的一个必然方向，而不强调电网规模的扩大。分布发电与交互式供电的分散智能电网-欧洲电网的发展趋势在欧洲，电网的发展有没有未来？•与电网的大容量和超高压发展方向相反，欧洲更多的是关心智能电网技术。•未来的电网必须建立电网信息化管理系统之上，特别是低压供电电网的信息化控制，流量平衡控制、网内分布式能源智能管制系统、智能保护系统等。其电网的发展目标是可靠、高效和灵活。当前的电网欧洲未来电网:智能/分散/自主发电和高度集成的网络管理StoragePhotovoltaicspowerplantWindpowerplantHousewithdomesticCHPPowerqualitydeviceStorageCentralpowerstationHouseFactoryCommercialbuildingLocalCHPplantStorageStoragePowerqualitydeviceFlowControlTransmissionNetworkDistributionNetwork欧洲未来电网transmission380kVinterconnectionsub-transmission110kVdistribution10...30kVdistribution400VCHPGGchangingloadflowstoragestorageCHPG未来供电结构:分布发电与交互式供电分布发电与交互式供电的分散智能电网-欧洲电网的发展趋势短期与中期研究计划清洁能源,尤其是可再生能源节能和能源使用效率:需求侧管理新型汽车燃料中期与长期研究计划储能技术(燃料电池)新型能源载体(液态氢)再生能源新技术CO2分离能源策略对社会经济的影响欧洲能源技术的发展趋势无论单独的，联网的再生能源发电都需要各种高效的储能技术发电曲线负荷曲线欧洲能源技术的发展趋势储能问题：•寻找新的能量载体，研制高密度、低成本、长寿命、无污染的储能系统•可能的储能系统•蓄电池超导磁能超级电容器，储能是普通电容器的20-1000倍飞轮储能压缩空气储能热储能抽水蓄能新能源发电发展的挑战•高效、低成本地解决不连续、不稳定、低密度、随时间季节以及气候变化的新能源的聚集与转化问题；•并网的新能源发电，如何减少系统对自然条件的依赖性，提高发电系统的稳定性、可靠性；•供电质量及其控制问题；•保护方案；•独立电力系统的稳定性分析方法•含新能源发电的配电网络设计和运行；•含新能源发电的电力系统可靠性评价；•经济分析；•不同新能源发电系统联合运行；•电力变换器设计及其控制和运行（风电、光伏、微燃气轮机）•风电、太阳能转换最大化（风速、太阳光跟踪控制）•设备制造技术新能源发电的挑战欧盟电力市场第二部分明确开展电力市场的目的增强竞争力提高效率激励投资增大投入竞争：发供电选择：用户电力市场改革面临的问题工业结构、监管和所有权市场结构交易方式电力市场运行的技术支持系统电力市场的运行与控制当前欧盟成员国2007加盟国欧盟的基本特点欧盟的基本特点成员国：25人数：459百万（Millions）发电容量：696,146MW欧盟的基本特点欧盟的基本特点当前未来欧洲电网的设想储能光伏电站风电站具有户用CHP的家庭电能质量设备储能电厂家庭工厂商业建筑物本地CHP站储能储能电能质量设备潮流控制器输电网配电网总体目标——统一的单个电力市场欧洲电力市场——用户可以在欧洲的任何地方从供电者购电，无论任一方地理位置在哪里或越境与否，最终都可送到用户端至2015?加上新加盟的国家欧盟国家的相同框架结构发电侧竞价发＼输＼配电分离输电网对第三方的开放监管开发市场建立统一的欧盟电力市场挑战建立统一的欧盟电力市场挑战建立统一的欧盟电力市场挑战：当前状况建立统一的欧盟电力市场挑战：当前状况北欧欧洲中东部43.2526.7033.9033.8531.2038.50~50-554TWh9TWh41TWh18TWh2TWh36.00~43.0024.4030.9525.2018.4625.14市场价格基于2004年数据单位：欧元/MWh(数据:Platts22/03/2003)市场价格基于2006年数据单位：欧元/MWh(数据:Platts16/02/2005)电力交易2004（买入/卖出）交易平衡单位：TWh(数据:UCTE16/02/2005)建立统一的欧盟电力市场挑战：当前状况建立统一的欧盟电力市场挑战：当前状况建立统一的欧盟电力市场挑战：当前状况物理流量和交易流量的不同：比利时和意大利直接输送100MW电能UKNSFIFDBNLLCHAISIEPDK416203316665285659833CZNL41时间表：改版多次欧洲法规电力导则（Electricitydirective）2003/55/EC是欧洲电力市场的核心法规。在2004年7月份欧盟各成员国必须实施。电能和燃气导则的实施指南（Notesforimplementation）详细说明导则实施的方法。电能越境交易规章（Regulationoncross-bordertradeinelectricity）1228/2003/EEC制定了各成员国之间电能输送的条规。这个规章在2004年7月号实施。是一个实用法律。欧洲国会和参议会在2006年1月18日制定的导则（Directive）2005/89/EC重点关注保障电能供应安全的措施和基础投入等问题。这个导则必须在2008年2月24日实施。越境交易的电能导则和规章都是根据2001年三月的提议（proposal）对1996年旧电力导则（oldElectricityDirective）96/92/EC修订而制定的。-1997年2月19日实施•主要规定：•到2005年最小市场运营量达30%•发＼输＼配电分离（财务）•输电系统运营者的提名•TPA（regTPA或nTPA）或者单一购买方之间的选择•新发电的授权和提议欧洲法规欧洲电力导则-2002年1１月：一致通过修订的导则•欧盟能源市场（电能和燃气）的新导则•必须设立监管机构•加强越境交易的监管•仅基于授权的新发电•直至200７年7月100%的开放•输、配电系统运营机构（TSOs和DSOs）的分离2004年三月：EuropeanCommissionstrategypaper‘电力市场的中期展望’（‘Mediumtermvisionfortheinternalelectricitymarket’）•中期计划=发展可越境的区域电力市场（REMs）欧洲电力导则REMs创建的阻碍因素•发电厂的高市场能力和低平衡市场流量•输电定价高•输电定价的不确定性•输电网运营者之间入网费的不一致•不完全分离•不同市场开放程度•不够强的网络联络不同组织结构的职责•欧盟•国家政府•国家监管机构•输电系统运营机构•欧洲电能和燃气监管协调组（TheEuropeanRegulators’GroupforElectricityandGas，ERGEG）•欧洲输电系统运营机构（ETSO）例如：NationaGrid(UK),TenneT(Netherlands),Fingrid(Finland),SvenskaKraftnät(Sweden),Statnett(Norway),REE(Spain),CEPS(CzechRepublic),REN(Portugal),Elia(Belgium)系统运营输电所有者市场运营输电系统运营机构（TSO）输电系统运营机构的模型——标准模型•1999年非正式地以TSOs俱乐部（club）命名•2001年6月以TSOs协会名义重建，具有明确的章程和决策权以及在Brussels设立永久秘书处•具有18个国家的33个TSO成员和4个中央TSO（Centrel-TSOs）协调成员•TSOI，爱尔兰（Ireland）的TSOs协会•UKTSOA，英国TSO协会•NORDEL,北欧TSOs•UCTE，输电协调联盟，CENTREL协会，中西欧大陆国家的TSOs欧洲输电系统运营机构（ETSO）•阻塞管理•InterTSOcompensation•TSO间补偿•输电费用协调和位置信号•运营标准•市场平衡ETSO的主要职责•Nordpool/Scandinavia(1991)•OMEL/Spain(1994)•APX/Netherlands(1999)•EEX(LPX)/Germany(2000)•PolPX/Poland(2000)•大多数欧洲国家决定采用双边市场结构•许多国家中，双边交易（OTC）由自愿电能交易（PX）来补充•几个TSOs运营一个平衡市场以保障电力市场实时供求平衡欧洲电能交易•Borzen/Slovenia(2001)•OPCOM/Romania(2001)•Powernext/France(2002)•IPEX/ITALY(2001)•UKPX(2002)北欧电力市场Norway（1993），Sweden（1996），Finland（1998），Denmark（1999，2000）影响当前联合北欧电力市场的整合过程的关键因素为：个别国家的混合发电方式的不便性由四个政府和能源管理部对此整合过程的支持输电系统运营机构较好的合作和支持北欧电力库（NordPool）电力交易是这个整合过程的源动力北欧电力库（NordPool）在Elspot中央市场模型（ElspotCentralizedMarketSplittingModel）上的应用北欧电力市场北欧电力市场北欧电力市场趸售市场：北欧电能交易实时市场的比额大约是全部北欧全年用电量的32%。全年总交易量中金融交易是3,800TWh（大约北欧年用电量的10倍）。零售市场：•大规模终端用户，通常与零售商协商和签合同•小规模终端用户，能选择零售供应商和合同类型北欧电力市场北欧电力库（NordPool）市场和出清服务•物质交易的实时市场（北欧电力库AS）•金融市场——期货、预定和可选择合同•金融电力合同的出清服务（北欧电力库出清ASA）北欧电力市场北欧电力市场北欧电力市场第三部分启发式优化算法电力市场面临的不少问题都是运筹优化问题这类问题的求解算法，其实就是一种搜索过程，它基于某种思想和机制，通过一定的途径或规则来得到满足用户要求的解科学的定量方法优化问题的求解面临的挑战：多目标；复杂约束；不确定性；随机因素；技术经济社会指标优化问题Minc(x)(4a)xs.t.xlxxu(4b)flf(x)fu(4c)其中，c目标值x独立变量向量xl约束下限向量xu约束上限向