電力經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)2阻塞管理與節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)課件

1、電力經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)（2）-阻塞管理與節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容：阻塞管理區(qū)域邊際電價(jià)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)1 阻塞管理阻塞管理提出的背景電網(wǎng)資源的稀缺性。電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中屬于一種稀缺資源。線路輸電能力的有限性天然地制約著電力需求的無(wú)限增長(zhǎng)。傳統(tǒng)計(jì)劃體制下，線路功率越限是內(nèi)部問(wèn)題。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，線路功率越限涉及各方市場(chǎng)主體的利益均衡。阻塞管理提出的背景傳統(tǒng)的電力工業(yè)是按地域建立壟斷性的發(fā)電、輸電、供電一體化的垂直管理體系。它有一套嚴(yán)密的計(jì)劃管理體系以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、運(yùn)行、調(diào)度，完成諸如負(fù)荷預(yù)測(cè)、狀態(tài)估計(jì)、發(fā)電調(diào)度、無(wú)功控制、AGC、開(kāi)停機(jī)計(jì)劃、事故預(yù)想和緊急安全控制等功能。在這種體制下，電力系統(tǒng)中所有涉及到的問(wèn)

2、題都視為內(nèi)部子問(wèn)題大多可通過(guò)行政手段，或是各方協(xié)調(diào)的方法來(lái)解決。阻塞管理提出的背景當(dāng)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)線路功率越限時(shí)，短期的處理方法是用行政的命令調(diào)整各發(fā)電機(jī)出力，如果經(jīng)過(guò)調(diào)整仍不能滿足電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行只能靠強(qiáng)行切除負(fù)荷，以降低流過(guò)線路的功率。長(zhǎng)期的解決辦法就是對(duì)電網(wǎng)的擴(kuò)建和設(shè)備的更新與替換。這些方法都存在一個(gè)通病那就是責(zé)權(quán)不清，資金分配不明晰。無(wú)論是對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行人員還是電力系統(tǒng)中的各參與者，以上這些方法都不易給出公平或明確的經(jīng)濟(jì)信號(hào)。阻塞管理提出的背景傳統(tǒng)的發(fā)電、輸電、供電垂直一體化的壟斷型經(jīng)營(yíng)分解為獨(dú)立的發(fā)電公司、輸電公司和配電公司。上述解決支路越限的傳統(tǒng)方法，在新的環(huán)境下已不再適用，于是阻

3、塞問(wèn)題便應(yīng)運(yùn)而生。阻塞管理提出的背景當(dāng)線路潮流越限時(shí)如何分清各方的責(zé)任，如何給出正確而又及時(shí)的信息，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，公正合理的緩解阻塞是各方研究的焦點(diǎn)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下，買賣雙方要求都能自由的進(jìn)出市場(chǎng)與電力網(wǎng)絡(luò)的物理特性這兩者是一對(duì)天然的矛盾體。如何協(xié)調(diào)好這對(duì)矛盾體，公平對(duì)待矛盾雙方是阻塞管理的重要組成。阻塞管理定義從技術(shù)上講就是建立一套合理的調(diào)度方案，使系統(tǒng)各線路在容量限制的范圍內(nèi)安全運(yùn)行；從經(jīng)濟(jì)上講，就是制定一套合理的輸配電阻塞費(fèi)用的分?jǐn)偡桨福褂欣鏇_突的各方能得到正確的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，盡可能消除阻塞現(xiàn)象。阻塞管理的特征和重要性保持系通安全穩(wěn)定運(yùn)行；合理利用輸電網(wǎng)資源；保障電力工

4、業(yè)健康發(fā)展；優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。阻塞管理的發(fā)展在市場(chǎng)初期，市場(chǎng)模式較為簡(jiǎn)單，人們通常采用簡(jiǎn)單阻塞管理方法。隨著市場(chǎng)模式的復(fù)雜化，尤其是電力市場(chǎng)對(duì)安全性的要求，節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)成為了阻塞管理的首選方案。簡(jiǎn)單阻塞管理方法阻塞管理方法分類非基于市場(chǎng)not market-based基于市場(chǎng)market-based交易類型type of contract按比例分配pro rata阻塞價(jià)格法congestion price修補(bǔ)法remedial methods顯性拍賣explicit auctioning隱性拍賣implicit auctioning市場(chǎng)分裂market splitting再調(diào)度redispatch

5、ing逆流交易counter trading先到先服務(wù)型first come,first serve市場(chǎng)分裂-區(qū)域邊際電價(jià)定義：在一定的系統(tǒng)運(yùn)行狀況下，區(qū)域新增加單位電力需求時(shí)，所需增加的最小購(gòu)電成本。區(qū)域邊際電價(jià)反映不同區(qū)域的短期邊際成本，隨著用電時(shí)間和位置的不同而不同。市場(chǎng)分裂-區(qū)域邊際電價(jià)存在條件：在不計(jì)網(wǎng)損情況下，不同區(qū)域之間存在輸電阻塞。如果沒(méi)有阻塞，各區(qū)域邊際電價(jià)相同，就是系統(tǒng)邊際電價(jià)。影響區(qū)域邊際電價(jià)的因素：報(bào)價(jià)、需求、阻塞。區(qū)域邊際電價(jià)穩(wěn)定限額150MW報(bào)價(jià)￥800/MWh 負(fù)荷1=50MW負(fù)荷2=350MW區(qū)域2P1=200MW最大出力=250MW報(bào)價(jià) ￥200/MWhP2=

6、40MW，P2max=150MWP3=160MWP3max=160MW報(bào)價(jià) ￥600/MWh區(qū)域1阻塞盈余發(fā)電企業(yè)的售電收入是否等于電力用戶的購(gòu)電支出？阻塞管理的發(fā)展節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)（Locational Marginal Price）既是衡量電能價(jià)值的一種定價(jià)方式，同時(shí)也是緩解阻塞的一種方法。目前美國(guó)建立的幾個(gè)電力市場(chǎng)如：PJM、ERCOT、SPP、NY-ISO、CAISO、ISO-NE、MISO均采用或?qū)⒁捎霉?jié)點(diǎn)邊際電價(jià)作為阻塞管理和電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)定價(jià)的方法。2 節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)與金融輸電權(quán)介紹內(nèi)容節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)金融輸電權(quán)目前定價(jià)、結(jié)算方法按報(bào)價(jià)結(jié)算 按市場(chǎng)出清價(jià)結(jié)算 按節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)結(jié)算 按報(bào)價(jià)結(jié)

7、算中標(biāo)機(jī)組的結(jié)算價(jià)格為機(jī)組投標(biāo)時(shí)的報(bào)價(jià)按市場(chǎng)出清價(jià)結(jié)算 所有中標(biāo)機(jī)組按最后一臺(tái)中標(biāo)機(jī)組的報(bào)價(jià)進(jìn)行結(jié)算目前澳大利亞國(guó)家電力市場(chǎng)采用這種結(jié)算方法節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)美國(guó)各區(qū)域電力市場(chǎng)廣泛采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的起源FRED C. SCHWEPPE提出 經(jīng)濟(jì)含義：當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下某節(jié)點(diǎn)增加一單位有功，同時(shí)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所需的最小購(gòu)電費(fèi)用。節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)作用：度量買賣電的價(jià)格衡量阻塞費(fèi)用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)發(fā)電機(jī)按所在節(jié)點(diǎn)的LMP收費(fèi)負(fù)荷按所在節(jié)點(diǎn)的LMP付費(fèi)雙邊交易支付功率流出節(jié)點(diǎn)與功率注入節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)差節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)是在保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上計(jì)算出來(lái)的。保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求

8、作為約束條件，參與節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行電壓運(yùn)行極限熱穩(wěn)定極限穩(wěn)定運(yùn)行極限等等變壓器超出運(yùn)行極限經(jīng)濟(jì)含義節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)是經(jīng)濟(jì)調(diào)度的副產(chǎn)物保證全系統(tǒng)購(gòu)電費(fèi)用最小衡量系統(tǒng)資源稀缺狀況節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)在無(wú)網(wǎng)絡(luò)約束時(shí)ISO按發(fā)電商報(bào)價(jià)從低到高購(gòu)買電能未中標(biāo)負(fù)荷我要買最便宜的電節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)我要買最便宜的電負(fù)荷在無(wú)網(wǎng)絡(luò)約束時(shí)ISO按發(fā)電商報(bào)價(jià)從低到高購(gòu)買電能節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)計(jì)算電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜非線性系統(tǒng)滿足基爾霍夫定律為使節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)實(shí)用需要簡(jiǎn)化（精度保證在工程允許范圍內(nèi)）電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的約束轉(zhuǎn)化為有功功率的約束節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)-直流潮流實(shí)際應(yīng)用中采用直流潮流模型支路功率的分布可以類比成簡(jiǎn)

9、單電路3MW1MW3MW2MW節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)-負(fù)荷分布系數(shù)ABCI = 1I = 1I = 1100300300200100PDFs (Out C)Line1/32/3A-C2/31/3B-CAIn BA-B1/3-1/3ABCI = 1I = 1I = 1200600600200400ABCI = 1I = 1I = 1100900600400500300節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)計(jì)算牢記節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的含義，使我們更清楚認(rèn)識(shí)節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的計(jì)算。 當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下某節(jié)點(diǎn)增加一單位有功，同時(shí)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所需的最小購(gòu)電費(fèi)用。節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)計(jì)算AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 =

10、 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)計(jì)算AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生阻塞費(fèi)用AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 20

11、0 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生阻塞費(fèi)用=0阻塞費(fèi)用AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生阻塞費(fèi)用=$10/MW阻塞盈余AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW

12、無(wú)阻塞發(fā)生阻塞盈余=售電費(fèi)-購(gòu)電費(fèi)=150*20-150*20 =0阻塞盈余AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生阻塞盈余=150*30-90*30-60*20 =$600阻塞盈余如何處理這部分盈余？金融輸電權(quán)金融輸電權(quán)從阻塞中收取費(fèi)用的權(quán)利與實(shí)際是否發(fā)電、購(gòu)電無(wú)關(guān)金融輸電權(quán)各種類型輸電權(quán)的優(yōu)劣Obligations：購(gòu)買的金融輸電權(quán)方向與實(shí)際阻塞方向相同獲得收益購(gòu)買的金融輸電權(quán)方向與實(shí)際阻塞方向相反遭受損失金融輸電權(quán)Options：購(gòu)買的金

13、融輸電權(quán)方向與實(shí)際阻塞方向相同獲得收益購(gòu)買的金融輸電權(quán)方向與實(shí)際阻塞方向相反收益為0金融輸電權(quán)AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生B-A(obl)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 M

14、W投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生A-B(obl)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生B-A(opt)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競(jìng)價(jià)電量: 100 MW投標(biāo)價(jià)格: $30/MW中標(biāo)電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 0 MWLMP =

15、 $20/MW150 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無(wú)阻塞發(fā)生A-B(opt)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生B-A(obl)=1*(30-20)=$10金融輸電權(quán)AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生A-B(obl)=1*(20-30)=$-10金融輸電權(quán)AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競(jìng)價(jià)電量: 200 MW投標(biāo)價(jià)格: $20/MW阻塞發(fā)生B-A(opt)=1*(30-20)=$10金融輸電權(quán)AB150 MW中標(biāo)電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標(biāo)電量 = 9