电力经济学基础2-阻塞管理与节点边际电价..
读懂售电那些名词
读懂售电那些名词1.电力交易机构：主要负责市场主体注册及注销、组织实施电力市场交易、编制交易计划，并提供结算依据和服务；作为电力交易的组织者，交易机构应具有非盈利的公益属性，独立于市场参与各方,并采用公开透明的运营方式。
2.电力市场交易：分为电力批发交易和电力零售交易。
3.电力批发交易：主要指发电企业与售电企业或电力用户之间通过市场化方式进行的电力交易活动的总称。
4.电力零售交易：指售电企业与中小型终端电力用户开展的电力交易活动总称。
注：苏州华兴售电公司目前开发中小用户就是为了零售交易建立销售市场。
5.保底服务：能源监管机构对电网运营企业保底服务实施监管,当售电公司终止经营或无力提供售电服务时，电网运营企业在保障电网安全和不影响其他用户正常供电的前提下，按规定的程序、内容和质量要求向相关用户供电，并向不参与市场交易的工商业用户和无议价能力用户供电，并向不参与市场交易的工商业用户和无议价能力用户供电，按照政府规定收费。
（也就是说，售电公司不管有没有倒闭，参与售电的用户用电是不受影响的。
）6.产权分界点：指供电部门与用户电气设备的维护管理范围按产权归属划分的分界点。
电力设施的产权分界点通常如下划分：（1）低压用户，以用户接户线的最后支持物为分界点，最后支持物属供电企业;（2）10千伏及以下高压用户，以用户厂界外或配电室前的第一断路器或配电室进线套管分界点；（3）35千伏及以上高压用户，以用户厂界外或用户变电所外第一基电杆为分界点，第一基电杆属供电企业；（4）采用电缆线路供电的用户，以供电点或受电点的电缆接线头为分界点；（5）供电线路产权属于用户的，以公用供电线路上的分支点或公用变电所外第一基电杆为分界点，第一基电杆的维护管理责任由双方协商确定。
7.差价合同：指为规避现货市场价格波动引起过大的金融风险,交易双方以事先敲定的合同价格与合同交割时的现货价格之差为基础签订的一种金融性合同。
差价合同仅作为结算依据，不影响调度运行，合同电量仍然参与现货竞价。
电力市场基础-第五章 -- 可打印版
电力市场基础
电力市场基础
5.2 节点边际电价
目标的经济学原理
计算节点边际电价 所采用的目标函数 最初为总剩余最大 化。 即，消费者剩余+生 产者剩余，最大化。 价格
5.2 节点边际电价
目标的经济学原理
A 消费者剩 余 D C F B 需求曲线 生产者剩 E 余 电 力
电力市场基础
价格
供给曲线
电力
D
B
C F
生产者剩余 E
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1
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5.1.2拉格朗日乘子的经济学含义
价格 A
5.1.2拉格朗日乘子的经济学含义
• 短期内电力商品可以视为不受价格影响的缺乏弹 性的商品，因此B(p)可视为常数。此时目标函数可 等价为min(C(p))。该目标函数的经济学意义仍然 是总剩余最大化，如果供给曲线表征生产成本， 可以理解为生产成本最小化。
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5.2 节点边际电价
• 以上两节点的例子过于简单，实际上并未反映电 力系统运行的物理规律和特点。
5.2 节点边际电价
• 实际电力系统非常复杂，以欧洲简化电网为例
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5.2 节点边际电价
应用场所：节点边际电价（Locational Marginal Price, LMP）是电能量现货交易采用的一种价格机 制。
5.1.1电力市场中现货市场定价的关键问题
•
如何制定合理的交易价格实现经济效率、 公平公正和用户自由选择购电的目标？
电力市场不仅仅是打破垄断、引入竞争，来提高效率。 在现货电力市场中，电力企业与用户间可以是一种伙 伴关系，他们之间通过相互合作使用电成本最小化， 交易收益最大化。
电力市场的输电阻塞管理
电力市场的输电阻塞管理Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】电力市场的输电阻塞管理摘要输电线路的革新主要取决于输电和配电的工业化。
本文通过数据分析得到发电机组的负荷的改变量与各条线路上的潮流值的改变近似的成线性关系，利用题目中给定的数据计算出它们近似关系。
根据输电阻塞的限值和相对安全裕度，我们利用LINGO软件分别算出在输电阻塞限值条件和相对安全裕度下的各机组的最大负荷总量。
根据这两个值我们将负荷分为三个档次：阻塞可消除档次、安全限度内有阻塞档次和拉闸限电档次。
在安全限度有阻塞档次内，我们以安全和经济作为两个目标，先分别考虑这两个目标，然后将他们综合起来考虑，使这两个目标最优化。
我们还对输电阻塞的费用作了简单的化假设，用偏差率作为衡量阻塞费用的一个标准。
得到了如下的结果：以及清算值为356。
一、问题重述与分析电网中心每条线路上的有功潮流（输电功率和方向）取决于电网结构和各发电机组的出力。
电网每条线路上的有功潮流的绝对值有一安全限值，限值还具有一定的相对安全裕度（即在应急情况下潮流绝对值可以超过限值的百分比的上限）。
如果各机组出力分配方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出限值，就造成了输电阻塞。
根据电力市场交易规则，有一种调配方案需要没有发电权的机组出力，电网公司在这种方案中需要支付阻塞费用，如何使阻塞费用达到最小，并且让竞争双方觉得公平，是要解决的中心问题，再就是如何运用我们所制定的阻塞费用规则。
任务一：通过对表1和表2 的分析，看出了各个组的变化呈现出一定的规律，相对于方案0，这八个发电机组中的一个组的出力值变化四次，其余组保持出力值不变。
当一个组发生变化时，就会导致六条线路的有功潮流发生某些变化。
任务二：因为电网公司要满足安全又经济的原则，我们采用三步法，第一步只考虑安全问题，第二步只考虑经济问题，第三步是将安全和经济结合起来考虑制定了这种阻塞费用规则。
电力经济学基础2-阻塞管理与节点边际电价
阻塞管理的发展
节点边际电价（Locational Marginal Price）既 是衡量电能价值的一种定价方式，同时也是缓解 阻塞的一种方法。 目前美国建立的几个电力市场如：PJM、ERCOT 、SPP、NY-ISO、CAISO、ISO-NE、MISO均采 用或将要采用节点边际电价作为阻塞管理和电能 量现货市场定价的方法。
150 MW
A->B(opt)=1*(20-20)=$0
金融输电权
阻塞发生 A
中标电量 = 90 MW LMP = $30/MW Limit: 60 MW
竞价电量: 200 MW 投标价格: $20/MW
B
中标电量 = 60 MW LMP = $20/MW
150 MW
B->A(obl)=1*(30-20)=$10
150 MW
阻塞费用=$10/MW
阻塞盈余
无阻塞发生
竞价电量: 100 MW 投标价格: $30/MW
竞价电量: 200 MW 投标价格: $20/MW Limit: 200 MW Actual: 150 MW
A
中标电量 = 0 MW LMP = $20/MW
B
中标电量 = 150 MW LMP = $20/MW
电力经济学基础（2） -阻塞管理与节点边际电价
基础知识
学习内容：
阻塞管理 区域边际电价 节点边际电价
1 阻塞管理
阻塞管理提出的背景
电网资源的稀缺性。电网在电力系统中属于一种 稀缺资源。线路输电能力的有限性天然地制约着 电力需求的无限增长。 传统计划体制下，线路功率越限是内部问题。 市场经济体制下，线路功率越限涉及各方市场主 体的利益均衡。
变 压 器 超 出 运 行 极 限
第6章 阻塞管理
一、消费者模型
• 总消费者剩余等于图中曲线下方区域的面积 。
第一个苹果的价值：
第二个苹果的价值： 后面四个苹果的价值： 总消费者剩余：
1×$1.00=
1×$0.80= 4×$0.60=
$1.00
$0.80 $2.40 $4.20
一、消费者模型
简单的例子
• 假定1、2节点之间线路的容量上限为 150MW。发电机1的容量上限为250MW， 报价为140元/MW，发电机2的容量上限为 250MW，报价为200元/MW。
1 G1 P1 2
G2
P2
简单的例子
• 当P1=100MW，P2=100MW时，没有阻塞， 各节点边际电价一样，都为140元/MW。 • 当P1=100MW，P2=200MW时，没有阻塞， 各节点边际电价一样，都为200元/MW。
• 当P1=50MW，P2=160MW时，有阻塞，各 节点边际电价不一样，节点1为140元/MW， 而节点2为200元/MW。
稍微复杂一些的例子
• 以上一章的三节点例题为例
稍微复杂一些的例子
• 系统参数
支路 1-2 电抗（p.u.） 0.2 容量（MW） 126
经济学原理
价格
A
D
B 生产成本
C F E
电力
经济学原理
• 通俗的理解，所谓节点边际电价，就是当某 节点负荷增加单位需求时，整个市场最小购 电成本的增加值。
数学模型
min f i ( pi )
iI
pi d j Ploss ( pi , d j ) 0
• 然而为了购买苹果，你需要支付6×0.40=2.40 元，这些钱再也无法挪作它用了。因此我们定 义净消费者剩余（Net Consumer’s Surplus或 简称为消费者剩余（Consumer’s Surplus）） 为总消费者剩余减去购买商品所需费用之后的 差额。
电力市场输电阻塞管理
14
g m (Q n ) + Ν n (Q n ) = f k (Q i, C + Q n ) ( ) ( ) 求解式 10 、 式 11 , 可得 Ν i, C (Q i, C ) 及 Q n。
( 11)
图 2 线路 i 输电阻塞管理示意图 F ig. 2 Schema tic d iagram of l ine i tran sm ission congestion managem en t
如图 1 所示的输电线路 i, 其输送容量极限为 Q i, C , 其潮流起止点分别为节点 j 和节点 k , 它们分 别构成一个局部市场 ( 节点市场) , 市场价格分别为 Θ j 和 Θ k。 g j (Q j ) 为供应方 ( 节点 j ) 的供应成本函数, f k (Q k ) 为需求方 ( 节点 k ) 的需求效用函数。一个 ( 局 部) 市场达到均衡状态是指市场的供求双方在价格 和数量上同时达到相等, 是市场达到相对稳定的状 态。 当节点 j 和节点 k 市场分别达到供求均衡时, 存 在Θ j = g j (Q j ) 和 Θ k = f k (Q k ) 的关系。
・电力市场专栏・ 汤振飞等 电力市场输电阻塞管理
15 1
ED, k -
E S = 市场需求弹性为:
∃Q S ∃Θ S
( 13)
( t) - 1) (Q i, C - Q i(,tC ) ∃Ν i, C =
∑
n ∈k n≠i
E S, n
-
1
E S, j
∃Q D ( 14) ED = ∃Θ D 供应 ( 需求) 弹性反映了供应 ( 需求) 的内在规律, 是 一个相对稳定的量。 但供应 ( 需求) 情况的改变往往 导致其曲线的移动, 因此在利用式 ( 13 ) 和式 ( 14 ) 分 析供求弹性时必须排除因曲线移动造成的影响。 如图 4 所示, 不妨假设供应曲线 S 没有变化, 需 求曲线由于用电情况的变化从 D 0 向上移动到 D 1 , 造成线路 i 的潮流 Q i, 1 > Q i, C , 即发生了输电阻塞现 象。 此时必须要激活阻塞价格因子以将线路潮流拉 回到线路容量极限之内。
电力经济学基础2-阻塞管理与节点边际电价解析
阻塞管理提出的背景
❖ 传统的电力工业是按地域建立垄断性的发电、输 电、供电一体化的垂直管理体系。
❖ 它有一套严密的计划管理体系以实现规划、运行 、调度，完成诸如负荷预测、状态估计、发电调 度、无功控制、AGC、开停机计划、事故预想和 紧急安全控制等功能。
❖ 在这种体制下，电力系统中所有涉及到的问题都 视为内部子问题大多可通过行政手段，或是各方 协调的方法来解决。
电力经济学基础（2） -阻塞管理与节点边际电价
基础知识
❖ 学习内容：
▪ 阻塞管理 ▪ 区域边际电价 ▪ 节点边际电价
1 阻塞管理
阻塞管理提出的背景
❖ 电网资源的稀缺性。电网在电力系统中属于一种 稀缺资源。线路输电能力的有限性天然地制约着 电力需求的无限增长。
❖ 传统计划体制下，线路功率越限是内部问题。 ❖ 市场经济体制下，线路功率越限涉及各方市场主
阻塞管理提出的背景
❖ 当实际运行中出现线路功率越限时，短期的处理 方法是用行政的命令调整各发电机出力，如果经 过调整仍不能满足电力系统的安全运行只能靠强 行切除负荷，以降低流过线路的功率。
❖ 长期的解决办法就是对电网的扩建和设备的更新 与替换。
❖ 这些方法都存在一个通病那就是责权不清，资金 分配不明晰。无论是对于系统运行人员还是电力 系统中的各参与者，以上这些方法都不易给出公 平或明确的经济信号。
简单阻塞管理方法
阻塞管理方 法分类
非基于市场 not market-based
基于市场 market-based
交易类型 type of contract
先到先服务型 first come,first serve
按比例分配 pro rata
阻塞价格法 congestion price
阻塞成本问题
阻塞成本问题在电力系统中，由于线路输送容量的限制，使得原来报价低的机组，不得不减少发电或不能被调度发电，而求助其它报价高的机组发电或多发电，由此导致发电成本的增加量即为阻塞成本(congestion cost)。
目前阻塞定价的方法可以分为节点电价法和费用分摊法2类。
节点电价有系统的理论基础,与传统经济调度程序有密切的联系,它反映出下一时刻单位节点负荷所需的总费用,即节点边际成本。
在阻塞情况下,节点电价可以完整体现网络约束对节点边际成本的影响。
基于此,许多国家如美国、阿根廷、新西兰,都已采用了这种方法。
费用分摊法单独计算出阻塞费用,通过将阻塞费用分摊给市场成员体现网络约束对市场成员的影响。
（1）阻塞费用计算阻塞费用是为消除阻塞所引起的额外费用。
消除阻塞的手段主要包括发电方出力的重新调度、双边交易的调整、FACTS装臵和变压器分接头的调整等。
a．Pool模式在该模式下,发电方经过Pool出售电力,申报发电价格和发电容量;用户通过Pool购买电力(此处不考虑用户投标的情况)。
于是在不考虑网络约束的条件下,Pool采用使购电费用最小的方法确定市场清算价CⅠ,M,获得各节点的发电功率分别记为P1,Ⅰ,P2,Ⅰ,……,P n,Ⅰ。
于是,Pool的总购电费用为,,1nI I M i I i C C P ==⨯∑由以上安排的发电计划还必须经过网络约束检验。
若没有阻塞,则执行发电计划;若出现传输阻塞,则必须在计及网络约束的条件下,采用使购电费用最小的目标函数,重新调度发电出力。
通过优化求解,发电功率被重新安排,各节点的发电功率分别记为P 1,Ⅱ,P 2,Ⅱ,……,P n,Ⅱ。
阻塞消除后,发电方的结算规则主要有以下2类:a.所有发电方按系统边际C Ⅱ,M 结算,11,22,,max[((),(),......())]II M II II n n II C C P C P C P =式中C i (P i,Ⅱ)为节点i 的发电报价,i=1,2,……,n 。
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节点边际电价
❖ 节点边际电价作用： 1. 度量买卖电的价格 2. 衡量阻塞费用
节点边际电价
❖ 发电机按所在节点的LMP收费 ❖ 负荷按所在节点的LMP付费 ❖双边交易支付功率流出节点与功率注入
节点的节点边际电价差
节点边际电价
体的利益均衡。
阻塞管理提出的背景
❖ 传统的电力工业是按地域建立垄断性的发电、输 电、供电一体化的垂直管理体系。
❖ 它有一套严密的计划管理体系以实现规划、运行 、调度，完成诸如负荷预测、状态估计、发电调 度、无功控制、AGC、开停机计划、事故预想和 紧急安全控制等功能。
❖ 在这种体制下，电力系统中所有涉及到的问题都 视为内部子问题大多可通过行政手段，或是各方 协调的方法来解决。
报价￥800/MWh
负荷2=350MW
P2=40MW， 报价 ￥600/MWh
区域2
阻塞盈余
发电企业的售电收入是否等于电力用户的购电支出？
阻塞管理的发展
❖节点边际电价（Locational Marginal Price）既 是衡量电能价值的一种定价方式，同时也是缓解 阻塞的一种方法。
节点边际电价
❖ 在无网络约束时ISO按发电商报价从低到高购买电能
我要买最便
宜的电
负荷
未中标
节点边际电价
❖ 在无网络约束时ISO按发电商报价从低到高购买电能
我要买最便 宜的电
❖ 目前美国建立的几个电力市场如：PJM、ERCOT 、SPP、NY-ISO、CAISO、ISO-NE、MISO均采 用或将要采用节点边际电价作为阻塞管理和电能 量现货市场定价的方法。
2 节点边际电价与金融输电权
介绍内容
❖ 节点边际电价 ❖ 金融输电权
目前定价、结算方法
❖ 按报价结算 ❖ 按市场出清价结算 ❖ 按节点边际电价结算
❖ 节点边际电价是在保障电力系统安全运行的基础 上计算出来的。
❖ 保障电力系统安全运行的要求作为约束条件，参 与节点边际电价的计算
电力系统安全运行
❖电压运行极限 ❖热稳定极限 ❖稳定运行极限 ❖等等
变 压 器 超 出 运 行 极 限
经济含义
❖ 节点边际电价是经济调度的副产物 ❖ 保证全系统购电费用最小 ❖ 衡量系统资源稀缺状况
阻塞管理提出的背景
❖ 传统的发电、输电、供电垂直一体化的垄断型经 营分解为独立的发电公司、输电公司和配电公司 。
❖ 上述解决支路越限的传统方法，在新的环境下已 不再适用，于是阻塞问题便应运而生。
阻塞管理提出的背景
❖ 当线路潮流越限时如何分清各方的责任，如何给 出正确而又及时的信息，保障电力系统安全稳定 的运行，公正合理的缓解阻塞是各方研究的焦点 。
电力经济学基础（2） -阻塞管理与节点边际电价
基础知识
❖ 学习内容：
▪ 阻塞管理 ▪ 区域边际电价 ▪ 节点边际电价
1 阻塞管理
阻塞管理提出的背景
❖ 电网资源的稀缺性。电网在电力系统中属于一种 稀缺资源。线路输电能力的有限性天然地制约着 电力需求的无限增长。
❖ 传统计划体制下，线路功率越限是内部问题。 ❖ 市场经济体制下，线路功率越限涉及各方市场主
显性拍卖 explicit auctioning
隐性拍卖 implicit auctioning
市场分裂 market splitting
再调度 redispatching
逆流交易 counter trading
市场分裂-区域边际电价
❖ 定义：在一定的系统运行状况下，区域新增加单 位电力需求时，所需增加的最小购电成本。区域 边际电价反映不同区域的短期边际成本，随着用 电时间和位置的不同而不同。
❖ 在市场经济的条件下，买卖双方要求都能自由的 进出市场与电力网络的物理特性这两者是一对天 然的矛盾体。如何协调好这对矛盾体，公平对待 矛盾双方是阻塞管理的重要组成。
阻塞管理定义
❖ 从技术上讲就是建立一套合理的调度方案，使系 统各线路在容量限制的范围内安全运行；
❖ 从经济上讲，就是制定一套合理的输配电阻塞费 用的分摊方案，使有利益冲突的各方能得到正确 的经济激励，尽可能消除阻塞现象。
按报价结算
❖ 中标机组的结算价格为机组投标时的报价
按市场出清价结算
❖ 所有中标机组按最后一台中标机组的报价进行结 算
目前澳大利亚国家电力市场采用这 种结算方法
节点边际电价
美国各区域电力市场广泛采用
节点边际电价
❖节点边际电价的起源 ❖FRED C. SCHWEPPE提出 ❖经济含义：当前系统运行状
简单阻塞管理方法
阻塞管理方 法分类
非基于市场 not market-based
基于市场 market-based
交易类型 type of contract
先到先服务型 first come,first serve
按比例分配 pro rata
阻塞价格法 congestion price
修补法 remedial methods
市场分裂-区域边际电价
❖ 存在条件：在不计网损情况下，不同区域之间存 在输电阻塞。如果没有阻塞，各区域边际电价相 同，就是系统边际电价。
❖ 影响区域边际电价的因素：报价、需求、阻塞。
区域边际电价
区域1
稳定限额150MW
P1=200MW 最大出力
=250MW 报价 ￥200/MWh
负荷1=50MW
阻塞管理提出的背景
❖ 当实际运行中出现线路功率越限时，短期的处理 方法是用行政的命令调整各发电机出力，如果经 过调整仍不能满足电力系统的安全运行只能靠强 行切除负荷，以降低流过线路的功率。
❖ 长期的解决办法就是对电网的扩建和设备的更新 与替换。
❖ 这些方法都存在一个通病那就是责权不清，资金 分配不明晰。无论是对于系统运行人员还是电力 系统中的各参与者，以上这些方法都不易给出公 平或明确的经济信号。
阻塞管理的特征和重要性
❖ 保持系通安全稳定运行； ❖ 合理利用输电网资源； ❖ 保障电力工业健康发展； ❖ 优化系统运行。
阻塞管理的发展
❖ 在市场初期，市场模式较为简单，人们通常采用 简单阻塞管理方法。
❖ 随着市场模式的复杂化，尤其是电力市场对安全 性的要求，节点边际电价成为了阻塞管理的首选 方案。