第1章 电力工业概况

电力市场概论华北电力大学工商管理学院教师：黄辉单位：工商管理学院电力经济管理教研室教师信息教材与参考书教材《电力市场竞争》(美)萨莉.亨特中信出版社中国电力出版社参考书《电力市场》杜松怀主编中国电力出版社关于课程内容：概要介绍我国电力工业的市场化改革，分析和探讨其内在的经济规律。举例：计划与市场视角：从经济学的角度分析，不是电力专业技术的角度。举例：发电竞价技术过程：调度过程；如何制定发电计划，维持系统经济、稳定运行，如各类机组的位置；管理阻塞、调频和调压。经济：交易市场，价格和结算；竞价博弈，市场结构，市场势力。课程内容电力工业概况和电力需求侧电力市场改革模式和交易理论电力市场改革模式的案例分析电价概论博弈论与发电厂竞价上网电力监管和市场势力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---负荷理论一、电力工业的功能10-110KV220-500KV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电力系统示意图一、电力工业的功能举例：燃煤发电厂的工作原理一、电力工业功能发电功能：将其他形式的能源转化为电能成本：发电成本占总供电成本的35％～50％从投入产出关系的角度与石油生产的比较石油：一对多投入：原油产出：汽油、柴油和煤油电力：多对一投入：燃料（煤、油、天然气、铀）的动力水的落差、凤、潮汐动力产出：电能相关材料：目前我国的电力结构电力结构：总装机容量：62200万千瓦；（2006年数据）火电占77.82%，水电占20.67%，核电仅1.01%；（2006年数据）火电：邹县发电厂是254万千瓦，后又增加2台100万机组；2009年4月，5台60万千瓦+2台100万千瓦，北仑电厂的总装机将达500万千瓦；水电三峡电站共装设26台70万千瓦的发电机组，总装机容量为1820万千瓦，后又增加地下电厂机组6台70万机组。核电田湾核电站位于中国东部江苏省连云港市，它于１９９９年１０月开工，一期工程建设２台单机容量为１０６万千瓦的核电机组，设计寿命４０年，总投资约２６５．２７亿元人民币。电力需求北京市用电最大负荷1300万千瓦万千瓦（2007），浙江电网2008年统调最高负荷需求将在3600万千瓦左右目前，浙江省电网统调发电能力２５００万千瓦左右，剩下的７００万—８００万千瓦电力，需要从华东电网和周边省份输入。一、电力工业的功能1．2输电2000年前后全国性联合电力系统示意图一、电力工业的功能1．2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）传输一、电力工业的功能系统调度：调度发电出力跟踪负荷、辅助服务（调频、备用、无功等)输电线路不过负荷和阻塞调度机构多国：北欧一个国家调度机构（法国、英国、新西兰）；省或区域（澳大利亚和中国）；一个独立公司一套，2000年美国140套；纽约、新英格兰、PJM电力联营体的统一调度。一、电力工业的功能1.4配电一、电力工业的功能配电成本配电成本约占电力最终成本的30%~50%。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。输电与配电的比较电压等级和单向和双向•例：国道、高速路和二环、三环、普通街道一、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一、电力工业的功能电力工业的商业功能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。电力趸售:对转售者的电力销售。物理过程发电、输电、配电、调度环节经济过程生产、批发市场和零售市场销售额销售人数利润二.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。判断：当市场规模小于企业的最小最优规模发电的规模经济：核电厂最优规模90－100万KW;火电厂50－60万KW,联合循环气轮机25-40万千瓦，热效率可达到60％－65％，常规火电厂为18％－36％。（大机组36％－41％）输电系统发展和互联、市场规模发电不再是自然垄断,具备引入竞争的条件行业特点公用事业、自然垄断、基础和能源产业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3－5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）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%,…,?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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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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03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5万4千公里；美国损失40－100亿美元、加拿大23亿美元；输电网多家经营，缺乏协调。三.电力工业特有的关键因素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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，系统调度员必须继续实时控制系统，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”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备用、调峰、调频和无功补偿；频率和电压；辅助服务光的速度系统调度员需要负责计划和调度三.电力工业特有的关键因素市场交易规则设计的四大支柱:①不平衡量②阻塞管理③辅助服务④计划和调度四、电力需求侧---负荷理论1．负荷分类及特征按供电关系：直供用户/非直供用户/（趸售、转供用）按电价：照明用户、非工业、普通工业、大工业、农业、趸售按供电电源：高压用户、低压用户、双电源用户、专线用户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。四、电力需求侧---负荷理论大用户315KVA或630KVA高耗能单位产品耗电量≥3000KWh/吨；耗电总成本比重≥40%；行业①电解铝；②铁合金；③电石；④烧碱；⑤水泥；⑥钢铁。四、电力需求侧---负荷理论2.用电构成：四、电力需求侧---负荷理论地区年份工业商业居民华北地区200460.10%7.8%9.4%美国199437.4%28.1%34.3日本199447%21.9%28.6%四、电力需求侧---负荷理论3.负荷曲线：四、电力需求侧---负荷理论四、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＝PY时）四、电力需求侧---负荷理论6.2.需求价格弹性(PriceElasticityofDemand)（1）类型：①EP=0（完全无弹性）；②EP=∞（完全弹性）；③EP1（富有弹性或弹性需求）；④EP=1（单位弹性）；⑤EP1（缺乏弹性或非弹性需求）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。）四、电力需求侧---负荷理论6.3.需求收入弹性(IncomeofElasticityofDemand)（1）类型：①EI0（低档货）(InferiorGoods)；②EP=0；③0EI1（正常货）(NormalGoods)；④EI=1；⑤EP1（高档货）(SuperiorGoods).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。）四、电力需求侧---负荷理论6.4.需求交叉弹性(Cross-priceElasticityofDemand)1)类型：①Exy＞0（替代）(Substitutes);②Exy=0（不相关）；③Exy＜0（互补）(Complements)四、电力需求侧---负荷理论四、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导致了需求对价格的反应不敏感四、电力需求侧---负荷理论7．需求侧的两个缺陷：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。四、电力需求侧---负荷理论7．需求侧的两个缺陷：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（成本）与平均价格相应悬殊。参考案例二滩电厂电信投资案例