第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力上次課的回顧1、OPF的計算（梯度、牛頓、解耦）2、OPF的應用1）節(jié)點電價的計算2）UC-OPF交易算法3）輸電費用的計算4）輸電網(wǎng)絡分區(qū)5）阻塞管理第一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介輸電阻塞(transmissioncongestion)是指輸電系統(tǒng)由于本身網(wǎng)絡的容量限制，不能滿足所希望的輸電計劃的狀態(tài)。它通常指輸電系統(tǒng)在正常運行或進行事故安全檢查時出現(xiàn)了以下幾種情況：1輸電線路或變壓器有功潮流超過允許極限；2節(jié)點電壓越限；3超過輸電線路的熱容量限制和系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制。

第二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介

在電力體制改革以前，電力交易通常只在相鄰區(qū)域進行，輸電阻塞發(fā)生幾率較小。電力市場環(huán)境下，由于輸電網(wǎng)的完全開放準入，供需雙方可以自由確定雙邊合同，自由競價，互聯(lián)區(qū)域的交易增多，甚至出現(xiàn)第三方轉(zhuǎn)運交易，網(wǎng)絡的運行方式不再由系統(tǒng)調(diào)度員單方面所能決定，而是由市場中所有電能交易的共同組合來決定。其中，由于任意一筆交易的電量和傳輸路徑均具有不可預測性，因此網(wǎng)絡運行方式的變化完全是隨機的。第三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介在理想的電力市場中，電力系統(tǒng)中任意節(jié)點的發(fā)電機可以自由地向任意節(jié)點的負荷供電，從而保證市場的最大自由度。

然而輸電系統(tǒng)的兩個基本特性－輸電阻塞和網(wǎng)損極大地限制了這種自由度。第四頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介在實際的電力市場運作中，隨著發(fā)電、用電市場規(guī)模的增大，功率流動的隨意性增大，且網(wǎng)絡潮流的分布主要取決于電力交易的分布，而電力交易以利潤最大化為導向，不可避免地出現(xiàn)輸電費用較低的線路傳輸功率較大，發(fā)電成本較低的機組出力較大的情況，增加了發(fā)生阻塞的機會，特別是對于網(wǎng)絡中原先輸電能力較薄弱的區(qū)域內(nèi)輸電線路、變壓器以及跨區(qū)域聯(lián)絡線來說，如果不采取任何干預措施，將會出現(xiàn)潮流越限的電能交易組合，形成阻塞.。第五頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介在傳統(tǒng)的電力工業(yè)中，各發(fā)電實體統(tǒng)一調(diào)度，利潤平均分攤。當實際運行中出現(xiàn)線路功率越限時，短期的處理方法是用行政的命令調(diào)整各發(fā)電機出力，如果經(jīng)過調(diào)整仍不能滿足電力系統(tǒng)的安全運行只能靠強行切除負荷，以降低流過線路的功率。長期的解決辦法就是我們經(jīng)常聽到的對電網(wǎng)的擴建和設備的更新與替換。第六頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介

這些方法都存在一個通病那就是：責權(quán)不清，資金分配不明晰。無論是對于系統(tǒng)運行人員還是電力系統(tǒng)中的各參與者，以上這些方法都無法給出公平或明確的經(jīng)濟信號。第七頁，共八十三頁。第六章電力市場中的輸電網(wǎng)阻塞管理與市場力第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介

電力市場的出現(xiàn)就是要合理分配資源，公正、公平、公開的對待所有參與者。傳統(tǒng)的解決支路越限的方法，在新的環(huán)境下已不再適用，于是阻塞管理問題便應運而生。當線路潮流越限時如何分清各方的責任，如何給出正確而又及時的信息，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，公正合理的緩解阻塞是各方研究的焦點。

第八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理1.輸電網(wǎng)阻塞簡介

阻塞現(xiàn)象的發(fā)生將會影響到輸電網(wǎng)絡的安全與穩(wěn)定運行，對輸電定價和電廠競價策略均會帶來顯著影響。輸電阻塞的出現(xiàn)可以造成以下后果:無法建立新的電力交易合同;使己有的合同不可行:出現(xiàn)預料之外的強迫停運;局部地區(qū)的電價壟斷等。因此，建立一種快速、有效、合理的阻塞管理機制對于電力市場的健康發(fā)展十分重要。第九頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響Nomarketclearingprice,differentnodal(zonal)prices（沒有統(tǒng)一的市場出清價，只有不同的節(jié)點價）Reductionintheefficiencyofthemarketasmeasuredbythesocialsurplus（市場效率降低）Deadweightloss（產(chǎn)生社會效益損失）CongestionRents（市場盈余或阻塞費用）Zonepartitioningofthemarket（市場分區(qū)）Reductioninthequantitytraded（交易量減少）Opportunitytoexercisemarketpower（實現(xiàn)市場力的機會）第十頁，共八十三頁。ILLUSTATIONEXAMPLECm1=20+0.05pA€/MWPA=700MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=300MWDA=500MWDB=500MW200MWLMPA=55€/MWLMPB=55€/MWunconstrainedABCm1=20+0.05pA€/MWPA=550MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=450MWDA=500MWDB=500MW50MW=PABmaxLMPA=47.5€/MWLMPB=70€/MWconstrainedAB第十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響(1)沒有統(tǒng)一的市場出清價，只有不同的節(jié)點價圖中節(jié)點A、B各有一發(fā)電商和用戶，節(jié)點A發(fā)電商報價函數(shù)CmA=20+0.05PA(€/MW)，最大供給量為

PAmax=700MW，用戶需求DA=500MW。節(jié)點B發(fā)電商報價函數(shù)CmA=25+0.1PB(€/MW)，用戶需求DB=500MW。用戶愿意支付均為80€/MW第十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響

(1)沒有統(tǒng)一的市場出清價，只有不同的節(jié)點價在無網(wǎng)絡約束下，由于節(jié)點A的發(fā)電商供電成本比節(jié)點B的發(fā)電商供電成本低，將優(yōu)先調(diào)度節(jié)點A的發(fā)電商。其中節(jié)點A用戶從A發(fā)電商購買500MW；節(jié)點B用戶從A發(fā)電商購買200MW，從B發(fā)電商購買300MW。如果以滿足需求的最高發(fā)電商報價為結(jié)算的市場出清價，這樣節(jié)點A和B的價格一樣，均為55€/MW。如果TAB=50MW，線路AB只能傳送50MW。此時節(jié)點A用戶從A發(fā)電商購買500MW，節(jié)點B用戶由于網(wǎng)絡阻塞只能從A發(fā)電商購買50MW，這樣節(jié)點A的發(fā)電商出力為550MW，節(jié)點A的電價為47.5€/MW；節(jié)點B用戶另外從節(jié)點B發(fā)電商購買450MW，這樣，節(jié)點B的電價為70€/MW。

第十三頁，共八十三頁。ILLUSTATIONEXAMPLECm1=20+0.05pA€/MWPA=700MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=300MWDA=500MWDB=500MW200MWLMPA=55€/MWLMPB=55€/MWunconstrainedABCm1=20+0.05pA€/MWPA=550MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=450MWDA=500MWDB=500MW50MW=PABmaxLMPA=47.5€/MWLMPB=70€/MWconstrainedAB第十四頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響(2)網(wǎng)絡阻塞使得社會效益達不到最大化，產(chǎn)生社會效益損失按照經(jīng)濟學的觀點：市場上的供求均衡可以使買者和賣者得到的總收益最大化，即社會效益達最大化。這里社會效益包含消費者剩余和生產(chǎn)者剩余，所謂消費者剩余為買者的支付意愿減去買者的實際支付量；生產(chǎn)者剩余為賣者出售一種物品得到的量減去賣者的成本；如果不考慮網(wǎng)絡因素，需求和供給可達到均衡，此時社會效益達到最大化。第十五頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響(2)網(wǎng)絡阻塞使得社會效益達不到最大化，產(chǎn)生社會效益損失在沒有網(wǎng)絡阻塞時：

A節(jié)點社會效益=消費者剩余+生產(chǎn)者剩余=（80€/MW-55€/MW）*700MW+[55*700-700*（20+55）/2]=29750€B節(jié)點社會效益=消費者剩余+生產(chǎn)者剩余=（80€/MW-55€/MW）*300MW+[55*300-300*（25+55）/2]=12000€社會效益=41750€7005580第十六頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響(2)網(wǎng)絡阻塞使得社會效益達不到最大化，產(chǎn)生社會效益損失當網(wǎng)絡發(fā)生阻塞時：

A節(jié)點社會效益=消費者剩余+生產(chǎn)者剩余=（80€/MW-47.5€/MW）*550MW+[47.5*550-550*(20+47.5)/2]=25437.5€B節(jié)點社會效益=消費者剩余+生產(chǎn)者剩余=（80€/MW-70€/MW）*450MW+[70*450-450*(25+70)/2]=14625€社會效益=40062.5€社會效益損失=41750€-40062.5€=1687.5€。

55047.580第十七頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（3）網(wǎng)絡阻塞產(chǎn)生額外的阻塞費用（或交易盈余）所謂交易盈余是指在輸電網(wǎng)發(fā)生阻塞時，市場運行部門的運行成本與市場運行部門支付給發(fā)電公司的發(fā)電收益之差。這部分費用由于是阻塞產(chǎn)生的，也稱為阻塞費用。LMPATABmaxMCQSSQ[MW]MCQQ[MW]SGProducerSurplusS-Deadweightlossλ[€/MW]LMPBCongestedSDConsumerSurplusSMCongestionRents第十八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（3）網(wǎng)絡阻塞產(chǎn)生額外的交易盈余（或阻塞費用）阻塞前：交易中心從發(fā)電商收取：700MW*55€/MW+300MW*55€/MW=55000€交易中心從用戶收?。?/p>

500MW*55€/MW+500MW*55€/MW=55000€

阻塞后：交易中心從發(fā)電商收?。?50MW*47.5€/MW+450MW*70€/MW=57625€/MW

交易中心從用戶收?。?00MW*47.5+500MW*70=58750€交易盈余=58750-57625=1125€第十九頁，共八十三頁。LMPBASEDRE-DISPATCHCOSTpB[MW]LMPB=55Thedispatchcostspaidtothegeneratorsassumingnoconstraint:700MW*55€/MW+300MW*55€/MW=55000€ThedispatchcostspaidtotheLoadassumingnoconstraint:500MW*55€/MW+500MW*55€/MW=55000€14010009008007006005004003002001000806018200100120AreaALoadAreaBLoadCmA(pA)CmB(pB)pA[MW][€/MW]LMPA=55PaidtoAGen.PaidtoBGen.[€/MW]第二十頁，共八十三頁。LMPBASEDRE-DISPATCHCOSTThedispatchcostspaidtothegeneratorsinconstraint:550MW*47.5€/MW+450MW*70€/MW=57625€/MWThedispatchcostspaidtotheLoadinconstraint:500MW*47.5€/MW+500MW*70€/MW=58750€pB[MW]LMPA=47.5LMPB=7050MWTran.Constraint14010009008007006005004003002001000806040200100120AreaALoadAreaBLoadpA[MW][€/MW]PaidtoAGen.PaidtoBGen.[€/MW]第二十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（3）網(wǎng)絡阻塞產(chǎn)生額外的交易盈余（或阻塞費用）不同市場模式下阻塞費用的計算：A：節(jié)點價格結(jié)算模式阻塞費用=（LMPi-LMPj）*TijMAX

上例中：阻塞費用=（LMPi-LMPj）*TijMAX

=（70-47.5）*50=1125€=交易盈余

第二十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（3）網(wǎng)絡阻塞產(chǎn)生額外的交易盈余（或阻塞費用）不同市場模式下阻塞費用的計算：B：聯(lián)營模式（系統(tǒng)邊際電價結(jié)算）在聯(lián)營模式下，發(fā)用電雙方分別向聯(lián)營中心提交售電竟標和購電競標。在不考慮輸電約束的條件下，聯(lián)營中心以購電費用最小為原則確定市場清算價格CI,M,以及各個發(fā)電節(jié)點的發(fā)電出力Pi,t。這樣，聯(lián)營中心的總購電費用為:

第二十三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（3）網(wǎng)絡阻塞產(chǎn)生額外的交易盈余（或阻塞費用）

如果以上的發(fā)電計劃沒有造成阻塞，則可以執(zhí)行。若出現(xiàn)輸電阻塞，則必須在計及輸電約束的條件下，以購電費用最小為目標函數(shù)，重新調(diào)度發(fā)電出力。通過優(yōu)化求解，發(fā)電出力被重新安排，記這時的發(fā)電出力為P’i,t。阻塞消除后，結(jié)算規(guī)則為:多發(fā)電量按發(fā)電報價結(jié)算，少發(fā)電量按Ct,M結(jié)算

第二十四頁，共八十三頁。阻塞費用計算在沒有考慮輸電約束的發(fā)電計劃中未被采納的發(fā)電出力可能會因為輸電阻塞而獲得發(fā)電機會，稱為“限上”(ConstraintOn);而在沒有考慮輸電約束的發(fā)電計劃中己被采納的發(fā)電出力可能會因為輸電阻塞而不能夠發(fā)電，稱為“限下”(ConstraintOff)。因為“限上”而多發(fā)的電量由聯(lián)營中心按實際報價付費補償。這樣，支付給“限上”的發(fā)電方的費用為:因為“限下”而少發(fā)的電量按聯(lián)營中心按實際報價和聯(lián)營購入價之差補償。這樣，支付給“限下”的發(fā)電方的費用為:阻塞費用為：C=C’on+C’off-C1（這部分費用也稱uplift費用）第二十五頁，共八十三頁。UPLIFTCHARGES14010009008007006005004003002001000806018200100120AreaALoadAreaBLoadCmA(pA)CmB(pB)pB[MW]pA[MW][€/MW]LMPA=55LMPB=55PaidtoAGen.PaidtoBGen.Thedispatchcostspaidtothegeneratorsassumingnocongestion:700MW*55€/MW+300MW*55€/MW=55000€第二十六頁，共八十三頁。UPLIFTCHARGESThedispatchcostspaidtothegenerators:550MW*55€/MW+300MW*55€/MW+150*47.5+150*(70-55)=56125€Theupliftcosts:56125€–55000€=1125€14010009008007006005004003002001000806040200100120AreaALoadAreaBLoadpB[MW]pA[MW][€/MW]LMPA=47.5LMPB=70UpliftCosts50MWTran.ConstraintGenerationdispatchedoutofmeritorder150MW[€/MW]第二十七頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（4）網(wǎng)絡阻塞使市場分區(qū)當網(wǎng)絡阻塞時，使得阻塞線路兩端的節(jié)點價格不同，由于節(jié)點價格的不同，使得網(wǎng)絡可劃分為不同的價格區(qū)域。12345G11G12G5G3G4L4L3L2區(qū)域1區(qū)域2第二十八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理2.輸電網(wǎng)阻塞的經(jīng)濟性影響（5）網(wǎng)絡阻塞使得交易量減少

網(wǎng)絡阻塞使得交易量減少是必然的。（6）網(wǎng)絡阻塞提供了實現(xiàn)市場力的機會網(wǎng)絡阻塞時，阻塞線路的發(fā)電商可采用提高價格或滯留容量等策略來獲得更多的利潤。第二十九頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法輸電阻塞管理包括三方面的問題:1）阻塞調(diào)度2）阻塞定價3）阻塞費用的分攤第三十頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理所謂阻塞調(diào)度，是指在電力市場的交易造成輸電阻塞的情況下，電力調(diào)度中心通過阻塞管理手段消除阻塞，以確保電網(wǎng)的安全和可靠運行。其主要手段可以分為兩類:(1)盡可能通過調(diào)整網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和控制器參數(shù)改變網(wǎng)絡潮流，以化解阻塞，從而避免更改發(fā)電計劃及由此引起的附加阻塞費用。實際電網(wǎng)可以通過控制母線運行方式以及調(diào)整變壓器分接頭、移相器、FACTS裝置等操作整合完成。(2)當采用第一類方法無法滿足所希望的輸電計劃時，可以通過采取發(fā)電方出力的重新調(diào)度、雙邊交易的調(diào)整、合同取消或更改等經(jīng)濟行為來改變發(fā)電計劃，保證系統(tǒng)的安全可靠運行。阻塞費用是指為消除阻塞所引起的額外費用。由于在電力市場條件下，阻塞管理不只是為了解決網(wǎng)絡約束問題，還必須進行阻塞費用的合理定價，以實現(xiàn)阻塞費用在市場成員之間的合理分攤，促進輸電網(wǎng)絡的有效使用，從而減少阻塞的發(fā)生。只有對阻塞費用進行合理定價，才能真正做到在阻塞情況下非歧視地對待所有市場交易者，實現(xiàn)輸電網(wǎng)的公平開放。因此阻塞費用的合理定價和分攤成為阻塞管理中的核心和焦點問題。第三十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法

合理的阻塞管理措施應該:

反映阻塞成本

消除阻塞

給用戶的長期電網(wǎng)規(guī)劃提供有用的經(jīng)濟信號第三十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法

在壟斷環(huán)境下，整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電是統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度的，運行方式安排相對比較簡單，系統(tǒng)運行的安全、可靠容易得到保證。這時，輸電調(diào)度一般可用安全約束經(jīng)濟調(diào)度來實現(xiàn):由于是統(tǒng)一的整體，經(jīng)濟和安全的矛盾可以被“內(nèi)在的”折衷。但在電力市場環(huán)境下，一方面發(fā)、輸、配各公司不再是垂直一體的關(guān)系，而是平等互利的經(jīng)濟關(guān)系;另一方面，電能交易不僅存在聯(lián)營競價模式，而且存在大量的雙邊和多邊交易合同;這時，輸電調(diào)度不僅要保證系統(tǒng)的安全可靠運行，而且要保證輸電容量在各成員間的公平分配，同時為系統(tǒng)各成員提供有效的短期和長期經(jīng)濟信號。輸電阻塞管理就是研究建立一套合理的解除阻塞的市場運行規(guī)則，使電力市場在短期和長期兩方面運行在安全范圍內(nèi)，同時促進電力市場的公平競爭，提高電力市場的運行效益，從而達到電力工業(yè)解除管制、建立電力市場的目的。第三十三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法所謂阻塞調(diào)度，是指在電力市場的交易造成輸電阻塞的情況下，電力調(diào)度中心通過阻塞管理手段消除阻塞，以確保電網(wǎng)的安全和可靠運行。其主要手段可以分為兩類:(1)盡可能通過調(diào)整網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和控制器參數(shù)改變網(wǎng)絡潮流，以化解阻塞，從而避免更改發(fā)電計劃及由此引起的附加阻塞費用。實際電網(wǎng)可以通過控制母線運行方式以及調(diào)整變壓器分接頭、移相器、FACTS裝置等操作整合完成。(2)當采用第一類方法無法滿足所希望的輸電計劃時，可以通過采取發(fā)電方出力的重新調(diào)度、雙邊交易的調(diào)整、合同取消或更改等經(jīng)濟行為來改變發(fā)電計劃，保證系統(tǒng)的安全可靠運行。第三十四頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSESSYSTEMTRANSACTION

(ACPOWERFLOW,LOSSLESSSYSTEM)第三十五頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSESSYSTEMTRANSACTION

(INFEASIBLE)105%59%68%18%0.96

pu0.94pu1.00pu0.99pu50%第三十六頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSSYSTEMTRANSACTION

(CURTAILMENTS)第三十七頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSSYSTEMTRANSACTION

(CURTAIMENTSOPTION1)24%97%61%19%64%85MW0.95pu0.99pu1.00pu0.95pu25MW第三十八頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSSYSTEMTRANSACTION

(CURTAIMENTSOPTION2)55%97%46%9%58%85MW0.97pu1.00pu1.00pu0.95pu40MW12MW第三十九頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSSYSTEMTRANSACTION

(CURTAIMENTSOPTION3)74%95%36%19%64%85MW0.97

pu0.99pu1.00pu0.95pu80MW15MW第四十頁，共八十三頁。EXAMPLE:4BUSSYSTEMTRANSACTION

(CURTAIMENTSOPTION4)69%97%46%37%59%85MW1.02pu1.02pu1.00pu1.00pu第四十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法

阻塞管理現(xiàn)在一般通過下面幾種途徑進行:①由ISO確定消除阻塞的方法，并將產(chǎn)生的阻塞成本按一定的規(guī)則公平分配給有關(guān)參與者;一般稱其為基于集中控制的阻塞管理;②隨著電力市場的發(fā)展，源于市場的觀念將阻塞管理看作一種輔助服務，通過市場成員的競價或建立專門的輸電權(quán)市場等市場機制來管理阻塞;第四十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理1）基于集中控制的阻塞管理基于集中控制的阻塞管理按照阻塞費用分攤方法的不同，可分為附加費(uplift)方式、節(jié)點電價(nodalprice)方式等。（1）附加費(uplift)方式這種方式被應用在英國和美國的一些州的電力市場中。在這些電力市場中，電力的買賣交易通過市場聯(lián)營體(Pool)來進行，Pool和發(fā)電商之間的結(jié)算一般采用“系統(tǒng)邊際價格”方式統(tǒng)一付費。系統(tǒng)邊際價格是在滿足機組運行約束的條件下，逐時段、按機組的報價由低到高進行排序，最后一個滿足負荷的機組報價。第四十三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理但是這一過程并沒有考慮輸電系統(tǒng)的約束。實際運行中，為達到安全標準，發(fā)電計劃會有更改，即有的發(fā)電機組會逆序開機或多發(fā)，即“約束開”(constrained-on)，而有的機組會逆序停機或少發(fā)，即“約束關(guān)”(constrained-o均。對于“約束開”的機組按其報價付費;對于“約束關(guān)”的機組，除其實發(fā)電量按系統(tǒng)邊際價格結(jié)算外，還要對其補償，補償數(shù)額為系統(tǒng)邊際價格減去其報價的差值再乘以其被“限下”的發(fā)電量，以彌補廠商本來可得利潤。與最初無約束排序相比，以上所列逆序發(fā)電費用再加上其它一些輔助服務費用構(gòu)成了市場聯(lián)營體電能購入價(即系統(tǒng)邊際價格)到電能售出價之間的上升費用，一般稱其為附加費(uplift)。由此可以看出，在這種方式下，將系統(tǒng)因阻塞而上升的費用分攤給用戶，它保護了發(fā)電商的利益。PSP=PPP+UPLIFTUPLIFT—上浮電價第四十四頁，共八十三頁。ILLUSTATIONEXAMPLECm1=20+0.05pA€/MWPA=700MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=300MWDA=500MWDB=500MW200MWLMPA=55€/MWLMPB=55€/MWunconstrainedABCm1=20+0.05pA€/MWPA=550MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=450MWDA=500MWDB=500MW50MW=PABmaxLMPA=47.5€/MWLMPB=70€/MWconstrainedAB無約束發(fā)電計劃有無約束發(fā)電計劃第四十五頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理無約束計劃：交易中心從發(fā)電商收?。?00MW*55€/MW+300MW*55€/MW=55000€交易中心從用戶收?。?/p>

500MW*55€/MW+500MW*55€/MW=55000€PPP=55000€/1000MW=55€/MWh有約束計劃：交易中心從發(fā)電商收?。?/p>

550MW*55€/MW+300MW*55€/MW+150*47.5+150*(70-55)=56125€阻塞費用=56125-55000=1125€=UPLIFT

PSP=PPP+UPLIFT=55€/MWh+1125/1000=56.125€/MWh第四十六頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理（2）節(jié)點電價(nodalprice)方式由于節(jié)點電價具有明確的經(jīng)濟意義，能為新輸電設施和新電廠的規(guī)劃提供正確的價格信號，因此基于節(jié)點電價的阻塞管理方式受到青睞。但在節(jié)點電價下，由于擁擠分量的作用，負荷節(jié)點電價總是高于電源節(jié)點，這樣就導致全部用戶支出大于全部電源收入;一般將這一差額稱為交易盈余。關(guān)于交易盈余的處理，現(xiàn)在一致的看法是Pool和電網(wǎng)公司不應該擁有這一部分收入，一種普遍的做法是在發(fā)電公司和Pool之間簽訂傳輸擁擠合同。合同規(guī)定，Pool在擁擠發(fā)生時要支付發(fā)電公司的金額，其中，為節(jié)點i電價。這實質(zhì)上將交易盈余用于補償阻塞發(fā)生后的受損失電廠，它保證了發(fā)電公司的穩(wěn)定收益。第四十七頁，共八十三頁。ILLUSTATIONEXAMPLECm1=20+0.05pA€/MWPA=550MW

Cm2=25+0.1pB€/MWPB=450MWDA=500MWDB=500MW50MW=PABmaxLMPA=47.5€/MWLMPB=70€/MWconstrainedAB按節(jié)點電價結(jié)算的發(fā)電計劃第四十八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理按節(jié)點價格結(jié)算時，會產(chǎn)生交易盈余交易中心從發(fā)電商收?。?50MW*47.5€/MW+450MW*70€/MW=57625€/MW

交易中心從用戶收取：500MW*47.5+500MW*70=58750€交易盈余=58750-57625=1125€

處理交易盈余的方法是和發(fā)電廠商在簽定傳輸擁擠合同，合同規(guī)定，Pool在擁擠發(fā)生時要支付發(fā)電公司的金額，其中，為節(jié)點i電價。這實質(zhì)上將交易盈余用于補償阻塞發(fā)生后的受損失電廠，它保證了發(fā)電公司的穩(wěn)定收益。第四十九頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第一節(jié)輸電網(wǎng)阻塞管理3.輸電網(wǎng)阻塞管理方法2）基于市場的阻塞管理隨著電力市場的發(fā)展，多種市場運營模式互相結(jié)合，使市場交易形式更加復雜，也給阻塞管理帶來了困難。在一個POOL和雙邊交易模式共存的市場環(huán)境，在網(wǎng)絡阻塞時如何確定各種交易的優(yōu)先權(quán)、并做出公平的阻塞管理策略對系統(tǒng)運行員是一個頭痛的問題。為避免優(yōu)先性原則確定不當而引起爭議，產(chǎn)生了基于市場的阻塞管理方法?，F(xiàn)在基于市場的阻塞管理方法主要有兩類:一類是基于平衡市場，在阻塞時依據(jù)電廠和用戶的調(diào)整報價來消除阻塞:另一類是基于輸電權(quán)市場，在進行電能交易的同時進行輸電權(quán)交易，擁有輸電權(quán)的交易商在阻塞時用有優(yōu)先權(quán)。第五十頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理2）基于市場的阻塞管理基于平衡市場:平衡市場在現(xiàn)貨市場關(guān)閉之后開放，它的目的就是建立一個對所有市場參與者完全開放的市場競爭環(huán)境，給沒有完成電能交易目地的市場參與者提供一個再交易的機會。因此，實時平衡市場具有維持系統(tǒng)功率平衡和阻塞管理的功能。傳輸阻塞發(fā)生后，系統(tǒng)運行員根據(jù)平衡市場中發(fā)電商和用戶參與調(diào)節(jié)的報價意愿，運行阻塞管理程序以確定計劃調(diào)整方案。其目標函數(shù)一般為調(diào)整費用最小，約束條件包括機組出力約束、線路容量約束等。

第五十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理2）基于市場的阻塞管理基于平衡市場的數(shù)學模型（可采用最優(yōu)潮流技術(shù)求解）：目標函數(shù)：約束條件：(1）系統(tǒng)有功平衡約束(2)機組容量上下限約束(3)支路有功安全約束

第五十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析理想的電力市場,其市場結(jié)構(gòu)和管理規(guī)則應設計良好,能夠引導市場進入一種充分競爭的狀態(tài),以實現(xiàn)社會效益的最大化。由于市場參與者的博弈行為可能危害系統(tǒng)運行或引起市場價格明顯高出競爭的水平,因此理想市場中不應存在博弈行為。不幸的是,改革中的電力市場由于高進入壁壘、投資見效的長期性、電力需求彈性的缺乏等原因，使之具有寡頭競爭市場的特征，因而參與電力競爭的市場參與者們必然擁有市場力行使的可能性。第五十三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析市場力，或稱市場勢力，是一個或一組企業(yè)對某一行業(yè)價格和生產(chǎn)決策的控制程度.市場力的存在與否與該商品市場的市場結(jié)構(gòu)、該商品的稀缺性以及該商品的價格彈性等因素有密切的聯(lián)系。完全壟斷市場下，企業(yè)擁有高度的市場力，而在完全競爭的市場下，各市場參與者都是價格的接受者，因而沒有市場勢力的存在。第五十四頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析美國聯(lián)邦能源委員會（FERC）對市場力的定義如下:Marketpowerisdefinedastheabilitytowithholdcapacityorservices,toforecloseinputmarkets,ortoraiserivalfirms’costsinordertoincreasepricestoconsumersonasustainedbasiswithoutrelatedincreasesincotsorvalue.(FERC2000a)FERC對電力市場市場力的定義為市場力是市場中其中一個或多個市場參與者能夠操縱市場、抬高市場價格從而獲利的能力。市場力確定的兩點要素分別為存在著行使市場力的行為――容量持留或價格提升，以及由于該行為的行使導致利潤的增加。第五十五頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析市場力主要有兩種形式，分別為垂直市場力和水平市場力兩種。垂直市場力主要產(chǎn)生于擁有生產(chǎn)、輸送電能的兩個或以上重要環(huán)節(jié)的某一個公司或企業(yè)，特別是輸電系統(tǒng)。他們能夠控制瓶頸輸電線路只讓自己所屬的發(fā)電公司使用這些線路，從而達到獲取高額利潤的目的。電力工業(yè)市場化的目標之一就是開放輸電網(wǎng)絡、保證輸電系統(tǒng)使用的公平性，因此必須打破傳統(tǒng)的電力公司發(fā)、輸、配一體化的局面，也就是消除傳統(tǒng)的電力公司所擁有的垂直市場力。第五十六頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析

而水平市場力則指市場中某一參與者能夠控制市場價格而獲利的能力，一般由市場結(jié)構(gòu)決定。不同的市場結(jié)構(gòu)，市場參與者能夠操縱市場的能力也不同。電力工業(yè)市場化改革初期，目標是能夠打破傳統(tǒng)的電力公司發(fā)、輸、配一體化的局面，開放輸電網(wǎng)，消除電力公司所擁有的垂直市場力。然而，由于電力工業(yè)的特殊性，參與發(fā)電市場競爭的廠商數(shù)量有限，使得電力市場表現(xiàn)出明顯的寡頭競爭態(tài)勢，各發(fā)電廠商因此可能擁有很強的水平市場力。多個電力市場的運營經(jīng)驗也表明了由于參與者濫用所擁有的水平市場力導致了某些市場運行的失敗.同時，輸電系統(tǒng)的輸電容量限制，產(chǎn)生的輸電權(quán)市場，又再次為各發(fā)電廠商擁有垂直市場力創(chuàng)造了可能。因此對市場力的關(guān)注、監(jiān)管及相應平抑措施的制定和不良市場機制的改善始終貫穿在電力工業(yè)市場化改革的進程中。第五十七頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：1）輸電阻塞在電力系統(tǒng)中，電能是通過輸電線來傳送的，由于傳輸線容量限制或電網(wǎng)自身的缺陷，存在“瓶頸”現(xiàn)象，使得輸電線輸送的潮流在達到滿載值后就不能再在線路潮流方向上增加電能，使輸電網(wǎng)絡發(fā)生阻塞。輸電阻塞可能是長期的電網(wǎng)規(guī)劃不合理而產(chǎn)生的，也可能是由于某一時段內(nèi)負荷突然增長，導致發(fā)電出力迅速增加而輸電線路容量不足產(chǎn)生的輸電阻塞。第五十八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：1）輸電阻塞輸電系統(tǒng)容量限制不僅僅是由傳輸線的電氣容量限制，另外還有：變壓器容量限制、節(jié)點電壓約束、暫態(tài)穩(wěn)定約束和維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定約束等等。輸電線路容量約束或阻塞產(chǎn)生會把一個大的電力系統(tǒng)分割成幾個互不連通的孤立部分,這些孤立部分之間不能相互傳輸電能,即使某一部分電力供給不足，其他電能便宜的地區(qū)也無法輸送電能進來，這就可以使本區(qū)域的發(fā)電商實施市場力來提高電價，獲得壟斷利潤。第五十九頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：2）需求價格彈性當需求彈性大時，如果價格提高，需求量下降較大。如果需求彈性較小，價格提高時，需求量下降較小。發(fā)電側(cè)電力市場中，需求側(cè)不參與競爭，因此電力這種特殊商品的需求價格彈性很小，發(fā)電商容易操縱市場，行使市場力，大幅度提升報價。雖然報價提高但是其市場份額并不會大幅度地減少(甚至不減少)，從而使發(fā)電商可以充分實施市場力以獲取不合理的超額利潤。第六十頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：

3）發(fā)電商電量持留電量持留指在電力市場環(huán)境下，市場本身的容量固有短缺和人為造成的短缺(如發(fā)電商故意在電力需求較高的時段安排檢修，使發(fā)電機全部或部分停運)，抬高市場出清價格的經(jīng)濟行為。發(fā)電商實施市場力的最直接方法是提高報價，但市場管制者通過每日反復觀察，對發(fā)電機組成本有大致的了解，發(fā)電商不可能長期用報高價策略來實施市場力。因此發(fā)電商通常采用隱蔽性更高的策略——電量持留，讓系統(tǒng)用邊際成本更高的機組發(fā)電來滿足負荷平衡，以抬高市場出清價，增大市場力。第六十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：3）發(fā)電商電量持留

第六十二頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析發(fā)電側(cè)電力市場中產(chǎn)生市場力的主要因素：4）發(fā)電商市場份額一般來說，參與競價發(fā)電商越多，發(fā)電商的市場份額越小，發(fā)電側(cè)市場力就越小。當發(fā)電公司所占市場份額很大時，一般該公司具有一定壟斷市場的力量，也就是說該公司可以通過減少出力來提高電價。5）發(fā)電商聯(lián)盟合謀是指市場中某幾個或者所有發(fā)電公司通過事先私下達成的協(xié)議聯(lián)合投標，從而占有一個較大的市場份額以達到控制清算電價的目的，獲取超額利潤。第六十三頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理第二節(jié)電力市場的市場力分析電力市場中市場力的評估方法根據(jù)經(jīng)濟學和產(chǎn)業(yè)組織學理論，評估市場參與者所擁有的潛在市場力主要采用指數(shù)法，一般有兩類。其一為基于市場各參與者所占市場份額的市場集中程度指數(shù)，如集中度指數(shù)(ConcentrationRatio,CR)、HHI指數(shù)(Hirschman-HerfindallIndex,HHI)。另一類則是采用反映市場競爭程度的行為指數(shù)，如勒納指數(shù)LI(LernerIndex)、價格成本指數(shù)(PriceCostMarginIndex,PCMI)等，可以分成事先預測和事后分析兩種方法進行對市場中存在的市場力的評估。第六十四頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理電力市場中市場力的評估方法表征市場集中程度的集中度指數(shù)

(1)集中度指數(shù)CR(ConcentrationRatio):經(jīng)濟學中，集中度指數(shù)CR為市場中前K個所占市場份額較大的市場參與者的市場份額總和，表達式為:第六十五頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理K表示市場中前K個所占市場份額較大的市場參與者數(shù)目，也是參與集中度指數(shù)評估的市場參與者數(shù)目，一般為4、8或20，對應的集中度指數(shù)分別為CR4、CR8和CR20；

si表示第i個市場參與者的市場份額(百分值)。如果集中度指數(shù)CR為100，表示該市場為完全壟斷市場，市場參與者擁有很強的市場勢力；如果集中度指數(shù)為0，則表示該市場為完全競爭市場，各市場參與者所占市場份額非常小，無法操縱或控制市場中商品價格，因此無市場力行使現(xiàn)象的存在；而但集中度指數(shù)介于0與100之間時，則表示該市場處于寡頭壟斷競爭，市場參與者擁有一定的市場力。第六十六頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理（2）HHI集中指數(shù)另一個市場集中度指數(shù)Hirschman-HerfindallIndex采用的是所有市場參與者所占市場份額的平方和，表示成:K表示市場中發(fā)電公司的個數(shù)，si表示第i個發(fā)電公司的市場份額(百分值)。當HHI大于1800時，可以認為此時市場高度集中；當HHI介于1000與1800時，則該市場被認為適度集中；而當HHI小于1000時，市場相當于完全競爭市場。HHI越大，市場越集中，市場勢力被濫用的可能性就越大。一般認為，如果市場中的市場參與者達到或超過10個時，市場可以視為完全競爭市場，這可以根據(jù)HHI指數(shù)得到驗證。第六十七頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理表征市場競爭程度的價格-成本裕度指數(shù)

價格－成本裕度指數(shù)建立在完全競爭市場的基礎上。完全競爭市場中所有的市場參與者都是價格的接受者，而不是價格的制定者，因此沒有市場勢力的存在。價格－成本裕度指數(shù)是實際的市場價格與預估的完全競爭市場價格相比較后的相對值，能夠反映該商品市場的操縱程度，即各市場參與者可能擁有的潛在市場力程度。價格成本指數(shù)有兩大類：勒納指數(shù)(LernerIndex，簡稱LI)和價格成本指數(shù)(PriceCostMarginIndex，簡稱PCMI):第六十八頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理表征市場競爭程度的價格-成本裕度指數(shù)(1)勒納指數(shù)(LernerIndex，簡稱LI)

其中，p為市場中實際商品價格，MC（marginalcost）為該商品的邊際成本，ed為市場中該商品的價格彈性系數(shù)，為商品的價格變化所引起的需求量變化的大小程度第六十九頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理勒納指數(shù)反映了市場中參與者采用策略手段后提升市場商品價格的能力。如果實際價格越遠離該商品的邊際成本，說明市場中該參與者擁有的市場力就越大，市場中的競爭程度就越低。(2)價格成本指數(shù)(PCMI):

當市場中存在多個競爭者時，各競爭者所擁有的潛在市場力可以采用價格成本指數(shù)（PCMI）來衡量：第七十頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理那么，衡量整個市場潛在市場力的價格成本指數(shù)則可表示成：其中，為整個市場的加權(quán)平均邊際成本。由此可見，PCMI指數(shù)結(jié)合了HHI指數(shù)和市場中需求彈性的影響，因此與HHI指數(shù)相比，PCMI指數(shù)更具有合理性。第七十一頁，共八十三頁。第六章電力市場中的市場力與輸電網(wǎng)阻塞管理勒納指數(shù)和PCMI指數(shù)的優(yōu)點在于能夠直接反映市場參與者抬高價格的能力，因而是度量市場力的合理指標。評估價格成本指數(shù)的計算方法可以根據(jù)事先預測的方法，也可以采用事后統(tǒng)計分析的方法。事先預測法一般采用博弈均衡理論對市場中各參與者的策略行為進行分析并計算市場可能達到的均衡狀態(tài)，從而評估市場中可能出現(xiàn)的市場力行使情況。而事后分析方法則針對已經(jīng)運行的市場來衡量市場力的行使情況，對市場中該商品的邊際成本進行估計，從而衡量實際的商品價格與估計的邊際成本之間的偏離程度。第七十二頁，共八十三頁。電力市場的市場力分析電力市場中市場力的平抑措施根據(jù)評估市場力的這些指數(shù)分析，市場結(jié)構(gòu)、市場參與者數(shù)目、商品的價格彈性都與市場中的市場力息息相關(guān)，因此市場力的平抑措施主要包括消除市場進