电力系统经济学原理第一章
电力系统分析第1章讲稿教学内容
电力系统分析第1章讲稿课次一：基本要求：了解各种接线方式的特点，理解对电力系统运行的基本要求，掌握电力系统的基本概念。
教学的重点：架空线路的导线和换位，电力系统的额定电压等级。
第1章电力系统的基本概念1.1 电力系统的组成和特点1.1.1 电力系统的组成一次能源——随自然界演化生产的动力资源二次能源——电能，由一次能源转换而，电力系统：把这些生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统，它包括从发电、变电、输电、配电直到用电这样一个全过程。
动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分。
电力网：电力系统中输送和分配电能的部分，它包括升、降压变压器和各种电压的输电线路。
1.1.2 电力系统运行应满足的基本要求1．电力系统的特点（1）电能的生产与消费具有同时性(2) 电能与国民经济各部门和人民日常生活关系密切（3）电力系统的过渡过程非常短暂2．对电力系统运行的要求（1）保证安全可靠地供电（2）保证良好的电能质量（3）保证电力系统运行的经济性1.2 电力系统的电压等级和规定1.2.1 电力系统的额定电压表1.1电力系统的额定电压（单位：KV）1．电力线路：额定电压和用电设备的额定电压相等，这一电压称为网络的额定电压，2．发电机：额定电压比网络的额定电压高5％。
3．变压器一次侧：与网络额定电压相等，但直接与发电机联接时，其额定电压应等于发电机额定电压。
二次侧：应比网络额定电压高10％，只有内阻抗小于7.5％的小型变压器和供电距离很短的变压器，才比网络额定电压高5%。
例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电力线路的额定电压。
试求发电机和变压器绕组的额定电压。
解：发电机G的额定电压为10.5KV。
T低压侧额定电压为10.5KV，高压侧额定电压为242KV；变压器:1T高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，变压器:2低压侧额定电压为38.5KV；T高压侧额定电压为110KV，低压侧额定电压为11KV；变压器:3T高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；变压器:4T高压侧额定电压为10.5KV，低压侧额定电压为3.15KV。
第一章电力系统概论
第一章绪论General introduction第一节电力系统概论General introduction of electric power industry一、电力系统的构成Composing of power system<一>电力工业在国民经济中的地位 The status of power industry in national economic1．电力工业是社会公共基础事业，是国民经济的一个重要部门。
2．为社会生产的各个领域提供动力，与社会生活密切相关；3．“经济要发展，电力要先行”。
从各国经济发展看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%—1.5%。
<二> 电力系统的形成 Development of power system1 初期电厂建在用电区附近，规模很小，孤立运行。
2 随着生产的发展和科学技术的进步，用电量和发电厂容量不断增加，但由于发电所需的一次能源通常离负荷中心较远，因此形成了电力网和电力系统。
<三>基本概念 Basic conception电力系统：发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器设备所组成的电气上的整体。
电力网：电力系统中输送、分配电能的部分（变压器和输配电线路）。
动力系统：电力系统+发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽机；水电厂的水库、水轮机；核电厂的反应堆）二、电力系统的发展The history of electric power industry1．国外电力系统的发展历史1831 法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统；1882年德国 1500-2000V 直流输电系统1885年单相交流输电1891年三相交流输电俄国人展示了现代电力系统模式2．国内电力系统发展历史1882年第一座电厂在上海建成1882—1945年全国总装机容量185万KW，年发电量仅43亿KWh2000年全国总装机容量3亿KW，年发电量13556亿KWh并建成500kV交流、直流超高压输电线路，7个跨省电力系统西南大容量水电的开发，山西陕西和内蒙西部大量坑口电厂的建设，使得全国联网的格局逐步形成。
电力系统分析第一章详解
2019年2月21日星期四
20－2
课程简介
强电电路(电力系统)的分析和设计
2019年2月21日星期四
20－3
课程简介
强电电路(电力系统)的分析和设计 • 主要课程：电力系统分析 ( 稳态和暂态 ) 、电力系统继电保 护、电力系统自动控制、高电压技术、发电厂主系统、工 厂供电。 • 熟练掌握组成电力系统的基本电气元件如电力线路、变压 器、发电机和负荷的工作原理、特点和等效电路的构成。 • 熟练掌握电力系统的运行特点、物理概念和分析计算方法。 • 在掌握上述知识的基础上进行分析和设计。
Pt dt
24 0
负荷率：
Kp
Pav Pmax
24
20－16
2019年2月21日星期四
课程简介
电路的分类 (1) 实现电能的传输、分配与转换 发电机
升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 ...
强电：高电压、大电流 (2)实现信号的传递与处理
话筒
放 大 器
扬声器
弱电：低电压、微电流
2019年2月21日星期四 20－1
课程简介
弱电电路的分析和设计 • 主要课程：电路原理、模拟电子技术和数字电子技术 • 熟练掌握电路的基本分析方法 • 熟练掌握各种电子元件 (二极管、三极管、场效应管和集成 电子芯片)的工作原理、特点、等效电路构成和参数计算 • 熟练掌握各种模拟电路、数字电路的分析方法 • 无论是分析和设计电子电路，首先要得到或画出电子电路 图，然后根据所学过的知识或获得的经验进行分析、设计 和计算。
2019年2月21日星期四
20－6
相关课程间的联系
电力系统 继电保护 高电压 技术 发电厂 主系统 电力系统 自动控制
电力系统分析第一章ppt课件
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
二、负荷曲线：
定义：用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律。 分类：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线。 ☆ 日负荷曲线：描述负荷一天24小时内所需功率的变化情况； 是供调度部门制定各个发电厂发电计划的依据。
24
一天的总耗电量： W 日平均负荷：
=
Pdt
0
W 1 Pav = = 24 24
新建或扩建 机组的容量
机组维修
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
☆ 年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小 时数顺序排列绘制而成；可供编制电力系统发电计划和进行 可靠性计算用。 P P1
全年耗电量：
Pmax
P2
P3
W =
8760
0
Pdt
最大负荷利用小时数：
t1
t2
t3
8760
Tmax
输电网和配电网组成。
动力系统（广义电力系统）：动力部分与电力系统组
成的整体。
1.1 电力系统概述
2、电力系统的运行特点与基本要求：
电力系统的运行特点
系统运行基本要求
提供充足的电能
电能不能大量的存贮 保证安全可靠的供电 电力系统的暂态过程非常短促 与各行业和人民生活密切相关 保证良好的电能质量 良好的经济性 环保问题
1.1 电力系统概述
3、本课程主要学习内容：
稳态分析 电力系统元件模型及参数计算 电力网的电压和功率分布 电力系统的电压和频率调整 电力系统的三相短路故障 故障分析 电力系统的不对称故障 电力系统的机电特性
稳定性分析
电力系统的暂态稳定、静态稳定
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
一、电力系统的负荷：
电力系统经济学原理复习提纲
3. 什么是商业剩余？ 所有母线上用户的支出与发电商收入的差值即为商业剩余。 4. 三节点系统中集中式交易的经济调度方案及经济调度调整 5. 输电网络的损耗有哪几种类型？分别是什么？ • • • 变动损耗 固定损耗 非技术损耗
6． ，何为反经济潮流现象？ 7. 何为金融输电权？何为关口权？ 输电权的定义还可以依附于网络中的某条支路或关口， 因此通常称它们为关口 权。
第七章 发电投资 1. 如何进行新建发电厂投资决策？ • • • • 为了做出发电投资决策， 资本所有者必须计算电厂的长期边际成本（包含 期望回报率） ，并预测电厂发电出力可能面临的销售价格。 只有当预测价格超过电厂的长期边际成本时， 电厂的新建决策才有可能是 合理的。 在电力巿场上建立“商业性发电扩容”机制。 非常多的不确定因素可能会影响长期边际成本与价格预测值， 例如建造工 期延长、燃料价格波动等问题均有可能会影响长期边际成本。 2. 发电厂在什么情况下会退役？ • • • 一旦发电厂投产运行，它的设计寿命期就只具有理论参考意义， 实际的使 用寿命可能会与设计值之间有很大的偏离。 真实的市场状况也可能会出现很大的变化， 发电厂收入有可能很难回收它 的运行成本。 在上述条件下，除非有充足的证据表明未来市场状况可能会有所好转， 否 则该电厂就不得不退役。
2. 何为无功支持服务？ 电压控制服务的定义不仅需要考虑系统在正常状态下的运行情况， 还应当考 虑那些难以预测的停运可能产生的影响。 电压控制服务反映的不仅仅是正常运行 状态下的电压调整能力，同时它还需要能在紧急状态下提供足够的无功。电压控 制服务常常被称为无功支持服务 3. 系统运行人员获取服务的方式有哪些？ • • 强制要求其他行业成员提供一部分辅助服务； 将辅助服务的供应市场化。
3. 什么是价格需求弹性？ 需求相对变化与价格相对变化两者之间的比率。
电力系统经济学原理
电力系统经济学原理电力系统经济学是指在电力系统运行中，通过经济学的原理和方法，对电力系统的运行、规划、调度、市场等进行分析和研究，以实现电力系统的高效运行和资源的合理利用。
电力系统经济学原理是电力系统经济学的基础，对于电力系统的发展和运行具有重要的指导意义。
首先，电力系统的经济学原理包括成本理论、效益理论和市场理论。
成本理论是指在电力系统运行中，需要对各种成本进行分析和核算，包括固定成本和变动成本。
固定成本是指在电力系统运行中，不随产量变化的成本，如设备折旧、固定人工等；变动成本是指随着产量变化而变化的成本，如燃料成本、变动人工等。
效益理论是指在电力系统运行中，需要对各种效益进行评价和分析，包括经济效益、社会效益和环境效益。
市场理论是指在电力系统运行中，需要通过市场机制来实现资源的配置和交换，包括竞争市场和协调市场。
其次，电力系统的经济学原理还包括供需平衡理论、均衡价格理论和效率理论。
供需平衡理论是指在电力系统运行中，需要通过供需关系来确定电力的生产和消费规模，以实现供需的平衡。
均衡价格理论是指在电力系统运行中，需要通过价格机制来调节供需关系，以实现价格的均衡。
效率理论是指在电力系统运行中，需要通过效率分析来评价资源配置和市场运行的效率，以实现资源的有效利用和市场的有效运行。
最后，电力系统的经济学原理还包括风险理论、不完全竞争理论和政策理论。
风险理论是指在电力系统运行中，需要对各种风险进行评估和管理，包括市场风险、技术风险和政策风险。
不完全竞争理论是指在电力系统运行中，需要通过市场竞争和政府监管来实现市场的有效运行，以避免垄断和不正当竞争。
政策理论是指在电力系统运行中，需要通过政府政策和法规来引导电力市场的发展和运行，以实现电力系统的可持续发展和社会效益的最大化。
综上所述，电力系统经济学原理是电力系统经济学的基础，对于电力系统的发展和运行具有重要的指导意义。
只有深入理解和应用电力系统经济学原理，才能更好地实现电力系统的高效运行和资源的合理利用。
电力经济：第一章 绪论
•Airline travel (US） •−0.3 (First Class) •−0.9 (Discount) •−1.5 (for Pleasure Travelers)
打折机票——价格歧视
• Cigarettes (US）
•Car fuel
• −0.3 to −0.6 (General) •−0.09 (Short run)
在完全竞争市场中，整个市场的需求曲 线D是下降的。但单一企业所面临的需求 曲线水平，一般被称为完全需求弹性。 市场价格等于边际成本
垄断市场
只有一个生产者 。 存在保护该生产者 的市场准入壁垒。 商品的价格由该生 产者确定，不过通 常还要受到政府的 监管 。
形成垄断的原因
该垄断企业控制了生产其产品所需要的关键资 源。
本课程主要内容
1. 绪论 2. 运行基础知识 3. 实时有功市场 4. 辅助服务市场 5. 公共费用分摊（输电）
第一章 绪论
本章主要内容
微观经济学基础
经济学基本概念 供给和需求基本原理 市场类型
电力生产的历史
管制的电力工业 电力市场化改革
微观经济学基础
经济学
经济学是研究人类社会各种经济活动、 经济关系及其运行、发展规律的学科。 经济学核心是研究的是社会如何利用稀 缺资源有效地生产有价值的商品，并将 它们分配给不同的个人。
在完全竞争条件，市 场机制将使得社会福
供给曲线 利最大化
需求曲线
产量
市场均衡的变动
均衡是相对的
供应紧缺时的市场价格
需求、成本、收益、利润
需求: ( p) a bp
成本: C( p) p2 p 收益: v( p) ap bp2 利润: v( p) C( p) (b ) p2 (a ) p
《电力系统分析》第一章 电力系统的基本概念
例1.1的附图
解：发电机G的额定电压为10.5KV。
变压器T1:低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV；
变压器T2:高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，
低压侧额定电压为38.5KV；
变压器T3:高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV；
变压器T4:高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；
6
二、电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史 2．我国的电力系统发展现状 3．我国的电力工业展望与改革
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电力系统分析
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2.中国电力工业的现状
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世 界第二位。
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电力系统分析
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2.中国电力工业的现状
（2）装机容量：居世界第二位。
• 系统与用电设备的额定电压（表1－3） • 电力网中的电压分布。
• 额定频率：50Hz。
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电力系统分析
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表 1-3 1000V 以上的额定电压
用电设备额定线电压/kV
系统的额定电压
交流发电机额定线电压/kV
变压器额定线电压/kV
一次绕组
二次绕组
34
3. 变压器 –一次侧：相当于用电设备，其额定电压与 系统（或线路）相同；与发电机直接相连时， 则与发电机相同 –二次侧：相当于电源，其额定电压应比系 统高5%，考虑变压器内部的电压损耗（5%）， 实际应定为比线路高10%。
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例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电 力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。
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引言 3
第一章 引言
1.1 为何引入竞争 1.2 电力市场成员构成
1.3 竞争模式
1.4 尚待解决的问题 1.5 推荐阅读材料
引言
4
1.1 为何引入竞争
20世纪的大部分时间里，用户的购电选择对象唯一：垄断他 们所在地区电力供应的公用事业 公用事业供电方式： • 垂直一体化：发出的电力从电厂输送到负荷中心，然后向 单个用户配送。 • 非垂直一体化：仅负责局部地区的电能销售与配送，为此 需要向垄断区域更大的发电与输电公用事业购买电能。 电力公用事业受监管单位： • 一部分国家是私营公司；一部分国家是公众公司或政府机 构。
• 发电企业有时会与垂直一体化公用事业并存，此时它又被称为独立发电商
• 一个发电公司可能只拥有一座电厂，也可能拥有一组不同技术类型的电厂。
(independent power producer, IPP)
引言
13
电力市场成员构成
配电企业（distribution company，Disco）：拥有并负责运 营配电网络。
大多数人实现了与配电网络的连接，享受着电能带来的便 利生活。
几十年来，通过电力网络输送的电能每八年翻一翻。
供电可靠性提升到相当的水平，一般居民的年均停电时间 不超过2min。
引言 7
为何引入竞争
在上述模式下，电力技术取得的重大发展：
电压等级超过1000kV； 绵延数千里的输电线路的发展与建设； ຫໍສະໝຸດ 电能力超过1000MW电厂的建设；
电力网络的在线控制技术等。
尽管如此，一些经济学家还是提出要对这种垄断模 式改革？？
引言 8
垄断模式的不足
• 经济学家认为垄断模式已过时： 垄断难以鼓励电力行业实现有效运营 容易导致过度投资
公众公用事业则往往与政府联系过于紧密，政治家可能会 干预电力经济的良好运行
如果允许电力企业开展市场竞争，它将实现经济效率的增长， 最终会让用户受益。 用户在传统体制下面临相当大的、不合理的投资风险，而竞争 性电力企业可能会采取多种类型的技术方案，在一定程度上会 减少此类风险。
引言 10
引入市场机制
• 电能不是普通商品，它不能像其它商品，如面粉 和电视机一样可以储存。 • 尽管电能储存和微型发电技术得到了一些发展， 但大规模电能储存还不具备技术和可行性。 • 建立输配网络来使大型发电厂与用户相连接仍是 实现大规模电能可靠和连续输送的唯一途径。 • 从原理上研究如何实现电能生产、交易与电力系 统运行的分离，使电能成为在电力市场中进行交 易的商品。
第三阶段：电力体制改革后的电力监管机构
2003年3月中国电力监管委员会正式挂牌成立，派出机构在授权范围 内履行电力监管职责并接受国务院财政、监察、审计等部门的监督。
引言 6
为何引入竞争
如果不考虑所有权和垂直一体化水平，地域垄断是 电力公用事业的最常见特征。 在上述运营模式下，电力公用事业在促进经济增长、 改善人们的生活质量方面都作出了巨大的贡献。
引言 5
我国电力监管机构的沿革
我国政府对电力的监管起步较晚，随着电力行业的改革由传 统的电力监管逐步发展完善。大体可分为三个阶段： 第一阶段：传统意义的电力监管机构
主要由国家计委、经贸委、财政部等部门进行。
第二阶段：政企分开后的电力监管机构
1997年开始的电力改革，随着行政企分开，国家电力公司宣告成立， 一年后，撤销电力部，组建国家经贸委电力公司，履行原电力部拥有 的行政管理职能。
• • 在传统的监管体制下，此类企业垄断了某一给定地理范围内的电力供应。 随着电力市场的建立，它的发电与输配电网络业务可能会分离。
发电企业（generating company, Genco）：生产和出售电能。
• 它们可能还会向系统运营商出售辅助服务，如自动发电控制、电压控制
与备用，在于保证电力供应质量与安全。
引言 11
1.2 电力市场成员构成
电力市场中可能出现的各类企业与机构：
• • • • • • • • • • 垂直一体化公用事业 发电企业 配电企业 零售商 市场运营商 独立系统运营商 输电企业 监管组织 小用户 大用户
引言 12
电力市场成员构成
垂直一体化公用事业（vertically integrated utility)： 拥有电厂 以及输配电网络。
电力系统经济学原理
沈娜
课程简介
一门跨学科的知识课程，既要求了解经济学原理，又要了解 电力系统运行原理，适用于电力工程与管理专业。 主要内容：
系统地从经济和技术两方面总结了电力巿场基本知识，包括电力市场历 史演变、经济学原理、电能市场类型、电网安全与经济协调、市场化的 发电厂与电网投资等。 深人浅出地讲解了电力市场引出的新概念，例如成员间的利益分析、辅 助服务、网损修正、输电阻塞、节点电价等。解释了抽象的原理，用具 体经济价值表现了枯燥的数学模型。 介绍电力市场建设中的关键问题：辅助服务、发电与输电协调、阻塞处 理、节点电价、输电权和电力投资等。
引言 1
课程简介
• 课程性质：专业基础课，3学分，48学时
• 先修课程：高等数学；专业认知；电力系统概论等
• 掌握知识：
认识电力市场，掌握深入分析电力市场所需的理
论与技能
引言
2
内容简介
• • • • • • • • 第1章 第2 章 第3 章 第4章 第5 章 第6 章 第7章 第8 章 引言 经济学基础 电能交易市场 电能市场成员行为 系统安全与辅助服务 输电网络与电力市场 发电投资 输电投资
例如：有些公众公用事业被当成不吃草就能生钱的奶牛；而
另外一些公用事业的经营则受到严格限制，价格设置不能反
映实际的成本水平，或者根本就提供不了进行必要投资所需 要的资金。
引言 9
引入市场机制
经济学家们建议在电力行业引入市场机制，以取代垄断监管 或政府计划，从而降低电能价格，提高整体经济效率。 背景： 20世纪70年代后期，西方国家在经济领域开始进行大规模 的放松管制改革。在电力行业实施改革之前，放松管制运 动已经波及到航空、交通和天然气等领域。 放松管制改革的支持者：