基于容量合同+效率置换+实时市场模式的发电竞价系统的研究

2006年1月电工技术学报Vol.21No.1第21卷第1期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJan.2006基于容量合同+效率置换+实时市场模式的发电竞价系统的研究11121.4100822.410080摘要关键词中图分类号TM731ResearchonPowerBiddingSystemBasedon“CapacityContract+EfficiencyReplacement+TimelyMarket”ModeJiangYuechun1YaoJiangang1ZhouLilan1ShengYan21.HunanUniversityChangsha410082China2.HunanNormalUniversityChangsha410080ChinaAbstractTheimplementationofpowerbiddingisanimportantactionandnecessarytrendduringtherealizationofpowermarket.Inthispaper,theconfirmedprinciple,meansandmathematicmodelofcapacitycontractquantity,capacitycontractpriceandefficiencydisplacement,biddingmodel,quotewaysandmathematicmodelofbidding,andbargainingoftimelymarketareinvestigatedindetail.Apowerbiddingsystembasedonthemodeisdevelopedandthesystemisprovedtobereliableandfeasiblebysimulationandactualoperation.Itprovidesapowerfultechnicalsupportforafairandopenpowerbiddingmarket.KeywordsBiddingmode,capacitycontract,efficiencydisplacement,timelymarke,powerbiddingsystem1引言随着厂网分开竞价上网等电力市场改革深化急需一系列适应电力市场运营的理论及技术包括竞价交易模式电力市场技术支持系统等以促进资源的优化配置提高效率和降低成本本文研究开发的基于容量合同+效率置换+实时市场模式的发电竞价系统力求为发电竞价上网打下技术基础为完善电力市场的管理发挥作用确保发电竞价的公平公正公开2容量合同+效率置换+实时市场模式的竞价原理目前国内外现有发电侧电力市场竞价交易模式主要有两部制电价发电超基数竞价差价合同加现货市场效率优先与差价合同相结合四种交易模式[1,2,8]根据我国电力市场的发展趋势借鉴国内外电力市场的经验与教训在综合分析比较现有的四种交易模式特点的基础上提出了可供实际操作的发电侧电力市场竞价交易模式及不可比发电成本容量成本的处置方案即容量合同+效率置换+实时市场模式容量合同+效率置换+实时市场模式的竞价国家技术创新基金资助项目国经贸技术[2002]845收稿日期2004-05-25改稿日期2005-10-10第21卷第1期等基于容量合同+效率置换+实时市场模式的发电竞价系统的研究53原理是在政府的指导下采用签定双边容量合同合同中确定合同电量与合同电价的方式解决各发电公司或电厂由于历史原因而引起的容量固定成本的差异从而使它们处在同一起跑线上竞争在此基础上根据发电机组的效率组织上网电量按照自愿互利的原则进行合同电量的效率置换并在市场条件下对剩余电量计划发电量与合同电量的差进行实时竞价交易以达到全网范围内的资源优化配置实现全网效益昀优[1,2,8]2.1容量合同2.1.1容量合同概述我国电力市场目前处于发电竞争市场初期各发电公司由于不同的历史沿革而在一次能源种类规模单机容量折旧年限还贷周期还贷利率等各不相同这使得各发电公司之间的容量成本固定成本存在较大的差异因此针对各发电公司因不同的历史沿革所带来的苦乐不均问题可以通过由电网公司与各独立发电公司分别签订双边合同来解决即把各发电公司由于不同的历史沿革而引起的容量成本的差异集中处理作为各发电公司机组所分担不同数量的包销电量且每个电量对应一个电价由电网公司依此包销分别成为合同电量Qc和合同电价ρcρc由固定成本与变动成本之和确定即Qc由电网公司用ρc实行包销以解决容量固定成本问题从而使各发电公司处于同一起点竞争这份合同称之为容量合同容量合同是一个实物合同无特殊情况时电网公司必须保证合同的完成即在合同电量Qc范围内发电公司以其合同电价ρc向电网公司出售电能容量合同是电网公司与各发电公司或电厂以下称为电厂签订的包销电量合同用合同电价包销合同电量以解决容量固定成本问题容量合同付费Ec的计算公式为[1,2]fccfcvcfccccf()()QQQQQEQQQρρρρ+−−=(1)式中Qc合同电量ρc合同电价Qf实际上网电量ρv机组变动成本2.1.2合同电量Qc的确定方法[1,2]1以前一年全网实际上网电量为基数用基数乘以系数KK1作为当年的全网总合同电量分配给各电厂cc1QKQ−′=⋅(2)式中Qc当年的全网总合同电量c-1Q′前一年的全网实际上网电量2以前n年全网实际上网电量的算术平均值为基数用基数乘以系数KK1作为当年的全网总合同电量分配给各电厂c1c1,2,,niiQQKinn−=′=⋅=∑(3)式中Qc当年的全网总合同电量c-1Q′前第i年的全网实际上网电量3以政府部门为各电厂机组制定的当年上网电量年计划数为基数用基数乘以系数KK1作为该电厂机组当年的合同电量ccQKQ′=⋅(4)式中Qc某电厂机组当年的合同电量c-1Q′政府部门为该电厂机组制定的当年上网电量年计划数4合同电量也可以根据政府部门制定的电网销售电价方案确定2.1.3合同电价ρc的确定方法[1,2]1根据国家政策和各电厂机组的实际情况以固定成本与变动成本之和确定合同电价ρc2按分类标准分组标准确定合同电价ρc3合同电价ρc受国民收入季节气候物价指数电力生产成本等客观因素的影响2.2效率置换效率置换是指在已签订容量合同的基础上按照效率优先的原则在水电与火电大火电与小火电之间进行合同电量的置换即用效率高的机组发电量置换效率低的机组发电量2.2.1效率置换概述1效率以变动成本ρv为主要衡量标准ρv是在统一部署下可由电厂自行结合机组检修或专门的试验机构通过试验得出或由发电机组制造厂家直接提供或通过对历史运行资料计算分析得到变动成本ρv反映了机组将一次能源转换为电能的效率而成本与收益又是相互联系在一起的效率置换的计算方法如下[1,2]设某高效率发电机组A的变动成本为ρv1合同电量为Qc1合同电价为ρc1某低效率发电机组B的变动成本为ρv2合同电量为Qc2合同电价为ρc2显然ρv2ρv1即ρv2−ρv1054电工技术学报2006年1月当机组A以电价ρc1完成电量Qc1后与机组B进行Qc2中的部分或全部电量设为c2Q′显然c2c2QQ′的置换在完成置换后效益发生如下变化1因为ρv2−ρv10由机组A代替机组B完成合同电量c2Q′后可以节约价值为π的资源c2v2v1()Qπρρ′=−(5)即如果不进行合同电量c2Q′的置换而由机组B自己完成c2Q′电量的生产那么生产出相同的电量将比由机组A生产时多花费价值为π的成本即多消耗价值为π的资源2对于高效率机组A而言由于多生产了电量c2Q′除去生产成本c2Q′ρv1外可将π中的一部分c2v2v1()KQρρ•′−分配给机组AK为分配系数K1机组A获得的利润为Ac2v2v1()KQπρρ•′=−(6)3对于低效率机组B而言如果它没有把电量c2Q′置换出去那么这部分合同电量机组所获得的利润为Bc2c2v2()Qπρρ′=−(7)而如果把电量c2Q′置换给高效率机组A生产则可以获得的利润为Bc2c2v1c2v2v1()()QKQπρρρρ•′′′=−−−(8)比较式7式8得BBc2v2v1(1)()KQππρρ′′−=−−(9)因为ρv2ρv1K1所以BBππ′由此可见合同电量被置换后低效率机组B能够获得更多的利润即BBππ′−是置换合同电量后机组B获得的额外利润置换合同电量c2Q′后机组A获得的利润πA和机组B获得的额外利润BBππ′−的和为ABBc2v2v1()()Qπππρρ′′+−=−(10)比较式5和式10可知节约的资源成本ABB()ππππ′=+−被合理分配给置换合同电量的双方使它们双方均获得更多利润2.2.2置换电量的执行和结算电力交易中心根据效率置换交易结果制订出各电厂相应时段的置换电量曲线置换电量的电费进行结算时卖方按清算价格与置换电量的乘积获得相应电费买方按其合同电价和清算价格之差与置换电量的乘积获得相应电费1卖方的置换电量结算电费R11c2cRQρ′′=(11)式中c2Q′置换的合同电量cρ′置换合同电量的清算电价2买方的置换电量结算电费R22c2c2c()RQρρ′′=−(12)式中ρc2买方与电网公司签定的容量合同电价2.3实时市场实时市场是指根据电力市场在不同时期所具备的物质市场等条件下采用不同的竞价交易周期不同的交易报价及数据修改时限不同的实时调度时段以及不同的实时竞价交易量占总电量的比例所进行的实时交易2.3.1实时市场的报价报价可以是以各电厂为单位模拟机组也可以是以机组为单位进行报价可采用如下方法[3~7]1以变动成本为基础报价oviiKρρ•=(13)式中ρoi机组i申报的上网电价ρvi机组i的变动成本当以电厂为单位进行报价时ρvi为机组平均变动成本K系数K1由于机组的容量固定成本已经在容量合同中解决所以在实时电力市场中机组的报价可以用其变动成本与系数KK1的乘积确定用系数K解决机组赢利等问题2以完全成本为基础报价ovFiiiiRρρρ=++(14)式中ρoi机组i申报的上网电价在不同时段申报的上网电价可根据实际情况进行修改ρvi机组i变动成本ρFi机组i平均固定成本Ri机组i欲获得的利润vF(),iiiRKρρ=+0K1而ρFi的计算如下[3~7]FiimiAQρ=(15)式中Ai机组i固定成本的等年值Qmi机组i在投产后预计第m年在实时市场竞价中所能得到的发电量m=1,2,,n而Ai的计算如下[3~7]()()111niniAPi+=+−(16)式中n经济运行年限第21卷第1期等基于容量合同+效率置换+实时市场模式的发电竞价系统的研究55P建电厂折算至当年的投入净现值i折现率2.3.2实时市场的电价排序各电厂报价完成后由公式17和18计算出机组在各出力段的竞价排序电价然后以此排序电价为基础用优先顺序法求解机组昀优负荷分配[7,8]s01230(/1)mKKKρρρρ•••=∆+(17)00vFρρρρ∆=−−(18)式中ρs排序电价ρ0电厂申报的上网电价∆ρ0电厂申报电价与实际成本电价的差值ρv电厂变动电价根据各电厂的基准变动成本燃料费工资福利税金等及利润核定ρm全网昀高限价或全网平均变动成本电价∆ρ0/ρm各电厂申报电价相对于全网昀高限价或全网平均变动成本电价的变动幅度ρF机组固定电价是用于还贷折旧及容量置换的电价K1政策调整系数一般取为1在实际竞价中可调节K使K11可以在丰水期增加水电机组的竞争力枯水期增加大火电的竞争力K2环保取费系数对于水电机组K2一般取为1对于火电机组一般取K21对火电机组增收环保取费同样可以增加丰水期水电机组的竞争力在枯水期时可调节K2使大火电的环保取费系数小于小火电的这样可使大火电更具市场竞争力K3安全稳定性系数K3可调对于那些靠近负荷中心运行灵活性好电能质量好的机组可使其K3=1对于那些离负荷中心较远运行灵活性较差电能质量不是很好的机组可使其K31这样可以增强那些有利于系统安全稳定性的机组的市场竞争力2.3.3实时市场的竞价实时市场的竞价亦称竞标可以是两步