電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行第一節(jié)概述一、對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的要求系統(tǒng)調(diào)度中心：保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。但不對(duì)可能造成的損害負(fù)責(zé)，停電事故的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本由電力用戶(hù)、發(fā)電商事實(shí)承擔(dān)電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)：確保輸配電公司提供令人滿意的電力系統(tǒng)可靠性水平。電力系統(tǒng)的可靠性是一種“公共物品”，所有電力用戶(hù)和發(fā)電商都能在不影響他人的前提下從中受益。二、電力系統(tǒng)可靠性的價(jià)值失負(fù)荷價(jià)值（ValueofLostLoad，VoLL），一個(gè)普通消費(fèi)者在沒(méi)有事先通知的情況下，為了避免一度電的停電所愿意支付的費(fèi)用。大量數(shù)據(jù)表明，雖然失負(fù)荷價(jià)值是對(duì)停電潛在成本的粗略估計(jì)，但這些數(shù)值都至少比當(dāng)?shù)仄骄妰r(jià)要高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，停電給消費(fèi)者帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相應(yīng)給發(fā)電機(jī)造成的收入損失。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行三、電力系統(tǒng)可靠性的成本系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性成本來(lái)自于兩個(gè)方面①系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商為了保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的成本②避免非計(jì)劃停電的成本預(yù)防措施：背離最低成本的運(yùn)行方案糾正措施：可靠性資源的備用成本和可靠性資源使用成本兩部分由于電力系統(tǒng)這種不確定性和復(fù)雜性，系統(tǒng)調(diào)度中心傾向于使用確定性規(guī)則來(lái)定義他們的可靠性責(zé)任，這些規(guī)則并沒(méi)有考慮為避免停電而采取的措施的成本。當(dāng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)這些標(biāo)準(zhǔn)并因此允許系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商向系統(tǒng)的用戶(hù)收取系統(tǒng)服務(wù)費(fèi)用時(shí)，他們實(shí)際上是代表消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)了一定程度的可靠性。四、獲取可靠性資源在競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)環(huán)境中，這些可靠性資源中的一部分屬于市場(chǎng)參與主體，且主要屬于發(fā)電側(cè)的市場(chǎng)主體，這些資源不會(huì)自動(dòng)和免費(fèi)提供給系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商，而必須通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)獲得。提前購(gòu)買(mǎi)可靠性資源：采購(gòu)成本可能更低；確保系統(tǒng)調(diào)度中心獲得足夠的可靠性資源去應(yīng)對(duì)可能的故障在有高比例不確定性可再生能源的電力系統(tǒng)中，接近實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)刻關(guān)閉市場(chǎng)是特別有利的，因?yàn)檫@樣會(huì)降低了這些可再生能源發(fā)電的不確定性，而這就減少了系統(tǒng)對(duì)備用資源的需求。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行第二節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題系統(tǒng)調(diào)度中心不僅要考慮電力系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，還要考慮未來(lái)幾小時(shí)內(nèi)可能發(fā)生的情況。一、系統(tǒng)平衡問(wèn)題只要供需是平衡的，頻率和交換功率就保持恒定。然而，電力供需的動(dòng)態(tài)平衡經(jīng)常會(huì)因擾動(dòng)而受到破壞，這些擾動(dòng)來(lái)自于負(fù)荷波動(dòng)、可再生發(fā)電出力變化、發(fā)電機(jī)組出力偏差和發(fā)電機(jī)組或互聯(lián)輸電線路偶發(fā)性故障等因素。較大的頻率波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰。發(fā)電機(jī)組通常被設(shè)計(jì)在相對(duì)較窄的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行；頻率降得太低，保護(hù)裝置會(huì)將發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)其他部分解列頻率偏差不是一個(gè)太嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)橄到y(tǒng)的總慣性隨系統(tǒng)規(guī)模的增加而增加。然而，互聯(lián)系統(tǒng)中負(fù)荷與發(fā)電出力之間突然的局部的巨大失衡可能會(huì)使聯(lián)絡(luò)線過(guò)載并觸發(fā)其斷開(kāi)連接，這將會(huì)影響相鄰網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。負(fù)荷和發(fā)電出力之間的微小不平衡并不意味著直接導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行可靠性問(wèn)題行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行一、系統(tǒng)平衡問(wèn)題1.平衡資源各種系統(tǒng)不平衡具有不同的“時(shí)間特征”。系統(tǒng)調(diào)度中心需要不同的可靠性資源來(lái)應(yīng)對(duì)各種類(lèi)型的系統(tǒng)偏差和不平衡。系統(tǒng)調(diào)頻資源：處理負(fù)荷的快速波動(dòng)以及常規(guī)發(fā)電和可再生發(fā)電出力的非計(jì)劃偏差；由能迅速增加或減少其出力的發(fā)電機(jī)組提供；通常在自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）下運(yùn)行負(fù)荷跟蹤資源：可以跟蹤較為緩慢的負(fù)荷波動(dòng)，特別是同一個(gè)交易時(shí)段內(nèi)的變化；開(kāi)機(jī)在線，具有響應(yīng)負(fù)荷變化的能力備用資源：應(yīng)對(duì)可能威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的嚴(yán)重且不可預(yù)測(cè)的電力短缺（校正性措施）；提供旋轉(zhuǎn)備用的發(fā)電機(jī)組須能夠立即響應(yīng)頻率的變化，并且它們可提供的全部備用容量必須快速可用；而提供補(bǔ)充備用服務(wù)的發(fā)電機(jī)組不需要立即開(kāi)始響應(yīng)。參數(shù)：響應(yīng)的速度和速率、發(fā)電機(jī)組持續(xù)響應(yīng)的維持時(shí)間發(fā)電機(jī)組提供平衡服務(wù)的能力取決于：機(jī)組出力的調(diào)整速率、機(jī)組所處的位置行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行一、系統(tǒng)平衡問(wèn)題2.隨機(jī)可再生能源發(fā)電的影響隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能等隨機(jī)可再生能源發(fā)電機(jī)組滲透率的增加，系統(tǒng)調(diào)度必須獲得更多的備用資源，以應(yīng)對(duì)可再生能源不可預(yù)測(cè)的發(fā)電出力變化，特別是在可再生能源“大發(fā)”的時(shí)期。隨著預(yù)測(cè)的提前時(shí)間拉長(zhǎng)，風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的不確定性顯著增大。二、電網(wǎng)問(wèn)題1.潮流輸送限制支路潮流和節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的影響：①檢查是否有設(shè)備運(yùn)行在其穩(wěn)定性極限外②定期進(jìn)行靜態(tài)安全計(jì)算分析在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，限制因素取決于其結(jié)構(gòu)：具有長(zhǎng)傳輸線的電網(wǎng)往往容易受到穩(wěn)定性問(wèn)題的限制，而連接更密集的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)則容易受到熱穩(wěn)定極限或電壓穩(wěn)定性因素的限制。如果備用容量是由聯(lián)合循環(huán)機(jī)組（CCGT）提供的，則必須準(zhǔn)備7200-9650MW的額外備用容量。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行2.電壓控制和無(wú)功支撐電壓調(diào)節(jié)服務(wù)的定義不僅要考慮在正常運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)電壓的能力，還要考慮在緊急情況下提供無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪芰?。事?shí)上，電壓調(diào)節(jié)服務(wù)通常被稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償服務(wù)。3.保持穩(wěn)定性的輔助服務(wù)系統(tǒng)調(diào)度還需要從發(fā)電機(jī)組獲取其他的保持電網(wǎng)穩(wěn)定性的輔助服務(wù)。聯(lián)合隔離方案、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行三、系統(tǒng)恢復(fù)偶爾出現(xiàn)系統(tǒng)擾動(dòng)帶來(lái)的震蕩失控，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰，這是系統(tǒng)調(diào)度難以避免的。系統(tǒng)調(diào)度有責(zé)任盡快將系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。重新啟動(dòng)大型火電廠在整個(gè)系統(tǒng)崩潰時(shí)難以獲取大量電力。一些類(lèi)型的發(fā)電機(jī)（如水電廠和小型柴油發(fā)電機(jī)）能夠手動(dòng)重啟或使用電池儲(chǔ)存的能量。系統(tǒng)調(diào)度必須確保有足夠的這些系統(tǒng)恢復(fù)資源可用，以保證在任何時(shí)候都能迅速提供系統(tǒng)恢復(fù)服務(wù)。這種輔助服務(wù)通常稱(chēng)為“黑啟動(dòng)”。四、市場(chǎng)模型與系統(tǒng)運(yùn)行模型準(zhǔn)確地確定輸電網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種發(fā)電機(jī)組出力的限制，需要使用復(fù)雜的電力系統(tǒng)模型進(jìn)行計(jì)算，這些模型考慮了系統(tǒng)當(dāng)前的或者預(yù)期的系統(tǒng)運(yùn)行方式。在使用市場(chǎng)出清軟件的情況下，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商還會(huì)同時(shí)使用更精細(xì)、更準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)模型進(jìn)行獨(dú)立的分析。基于這些模型計(jì)算的結(jié)果，系統(tǒng)調(diào)度會(huì)對(duì)根據(jù)市場(chǎng)交易出清形成的發(fā)電調(diào)度方案進(jìn)行修正，以使其符合電力系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行第三節(jié)獲取可靠性資源系統(tǒng)運(yùn)行商獲取所需資源的機(jī)制：①義務(wù)提供一些資源；②采用市場(chǎng)機(jī)制一、義務(wù)提供的方式強(qiáng)制性義務(wù)提供保證維持電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，雖然操作性強(qiáng)，但不一定有好的經(jīng)濟(jì)性不必要的投資；缺少技術(shù)創(chuàng)新或商業(yè)創(chuàng)新發(fā)展空間不受服務(wù)提供者歡迎；資源的義務(wù)提供方式并不適用于所有類(lèi)型的輔助服務(wù)二、可靠性資源市場(chǎng)長(zhǎng)期采購(gòu)合同適用于需求量不隨時(shí)間變化或變化很小的輔助服務(wù)，以及主要由設(shè)備技術(shù)特性決定供應(yīng)能力的服務(wù)。比如，黑啟動(dòng)能力，聯(lián)動(dòng)切負(fù)荷方案，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和頻率調(diào)節(jié)現(xiàn)貨市場(chǎng)更適合那些需求在一天中隨著時(shí)間變化很大的可靠性資源，備用服務(wù)的提供者也同樣傾向于采用短期合同和長(zhǎng)期合同的交易組合。市場(chǎng)提供了一種更靈活、也可能更經(jīng)濟(jì)的可靠性資源采購(gòu)機(jī)制。但是，目前還不清楚是否可以采用市場(chǎng)機(jī)制來(lái)采購(gòu)所有類(lèi)型的可靠性資源。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行第三節(jié)獲取可靠性資源三、大規(guī)模間歇性可再生能源發(fā)電滲透下的系統(tǒng)平衡由需求側(cè)資源提供備用，降低了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組提供備用的需求，并減輕了對(duì)可再生能源發(fā)電出力的限制。四、營(yíng)造一個(gè)公平競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境當(dāng)前許多電力市場(chǎng)仍然采用從發(fā)電側(cè)獲取輔助服務(wù)資源的方式。在一個(gè)真正競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有義務(wù)或動(dòng)機(jī)在可靠性資源的采購(gòu)中偏向于發(fā)電側(cè)，因?yàn)槠渌?yīng)主體也能夠提供相同質(zhì)量的服務(wù)。鼓勵(lì)電力用戶(hù)和其他主體提供可靠性資源的優(yōu)點(diǎn)：更多的輔助服務(wù)供應(yīng)商會(huì)增加這些市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)從系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，需求側(cè)的參與提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。使資源供應(yīng)分散化可以提高電力系統(tǒng)的可靠性。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行第四節(jié)購(gòu)買(mǎi)可靠性資源如果我們假設(shè)已經(jīng)采用了市場(chǎng)機(jī)制來(lái)采購(gòu)必要的資源，那么系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商須向資源供應(yīng)商支付購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，然后從系統(tǒng)中的電力用戶(hù)那里收回這些成本。一、可靠性資源需求的定量分析理想情況下，運(yùn)行可靠性水平應(yīng)該通過(guò)成本/收益分析來(lái)確定。在最優(yōu)水平上提供更多可靠性的邊際成本等于該可靠性的邊際價(jià)值（邊際價(jià)值則主要通過(guò)用戶(hù)失負(fù)荷的期望價(jià)值來(lái)衡量）。有必要建立激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商不僅要盡量減少購(gòu)買(mǎi)可靠性資源的成本，而且保證能購(gòu)買(mǎi)足夠數(shù)量的真正需要的資源。二、集中式電力市場(chǎng)中電能量和備用的協(xié)同優(yōu)化共識(shí)：電能量和備用應(yīng)通過(guò)聯(lián)合市場(chǎng)提供，并且這些市場(chǎng)應(yīng)當(dāng)聯(lián)合出清，以減少提供電能量和備用的總費(fèi)用?？紤]到要提供旋轉(zhuǎn)備用，發(fā)電機(jī)組不能滿負(fù)荷運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組需要更高的電能量?jī)r(jià)格補(bǔ)償增加的發(fā)電成本，最終導(dǎo)致滿足備用需求要求就會(huì)提高電能量的價(jià)格。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行二、集中式電力市場(chǎng)中電能量和備用的協(xié)同優(yōu)化例：考慮一個(gè)小規(guī)模的電力市場(chǎng)，其用電需求變化在300MW到720MW之間。假設(shè)只需要一種類(lèi)型的備用，并且備用容量需求達(dá)到250MW，以避免出現(xiàn)緊急情況時(shí)仍有用戶(hù)出現(xiàn)停電的情況。市場(chǎng)模式是集中式的，發(fā)電商按照他們的邊際成本進(jìn)行電能量市場(chǎng)報(bào)價(jià)，而且市場(chǎng)規(guī)則不允許對(duì)備用市場(chǎng)的單獨(dú)報(bào)價(jià)。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行二、集中式電力市場(chǎng)中電能量和備用的協(xié)同優(yōu)化例：考慮一個(gè)小規(guī)模的電力市場(chǎng)，其用電需求變化在300MW到720MW之間。假設(shè)只需要一種類(lèi)型的備用，并且備用容量需求達(dá)到250MW，以避免出現(xiàn)緊急情況時(shí)仍有用戶(hù)出現(xiàn)停電的情況。市場(chǎng)模式是集中式的，發(fā)電商按照他們的邊際成本進(jìn)行電能量市場(chǎng)報(bào)價(jià)，允許對(duì)備用市場(chǎng)的單獨(dú)報(bào)價(jià)?？梢酝瑫r(shí)對(duì)電能量市場(chǎng)和備用市場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)合出清，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成本最小化的目標(biāo)的同時(shí)，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性約束，并確保可以公平對(duì)待所有電能量市場(chǎng)和可靠性資源市場(chǎng)的市場(chǎng)主體。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行三、在電能量和備用之間分配輸電容量系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商不僅需要保證他們有足夠的備用容量，而且需要保證這些備用資源可以在需要時(shí)能通過(guò)電網(wǎng)供應(yīng)。電網(wǎng)可用傳輸能力（AvailableTransmissionCapacity，ATC）必須在實(shí)際的輸送電量和預(yù)留備用傳輸能力之間進(jìn)行優(yōu)化分配。四、輔助服務(wù)費(fèi)用分?jǐn)倐溆茫和ㄟ^(guò)故障概率分析，發(fā)電機(jī)組故障率更高的電力系統(tǒng)比發(fā)電機(jī)組更可靠的電力系統(tǒng)需要更多的備用容量調(diào)頻與負(fù)荷跟蹤：通過(guò)區(qū)分工業(yè)用戶(hù)和非工業(yè)用戶(hù)，在特定的電力系統(tǒng)中，93%的系統(tǒng)調(diào)頻和58%的負(fù)荷跟蹤需求來(lái)自工業(yè)用戶(hù)，盡管他們的用電只占全電力系統(tǒng)用電量的34%。行業(yè)PPT模板/hangye/第六章電力系統(tǒng)運(yùn)行出售可靠性資源出售可靠性資源是發(fā)電公司和其他市場(chǎng)參與主體的另一個(gè)商業(yè)機(jī)會(huì)。然而，物理約束和成本考量下將備用和電壓調(diào)節(jié)服務(wù)交易的與電能量交易聯(lián)系在一起是難以避免的。例：假設(shè)有這樣一個(gè)發(fā)電機(jī)組，可以在競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)上出售電能量和旋轉(zhuǎn)備用。可以將該發(fā)電機(jī)組視為這兩個(gè)市場(chǎng)的價(jià)格接受者，并且在這個(gè)兩個(gè)市場(chǎng)上按照出清價(jià)格可以售出任意數(shù)量的電能量或備用。設(shè)該機(jī)組運(yùn)行時(shí)間為1小時(shí)的市場(chǎng)周期，并假設(shè)該機(jī)組在該周期開(kāi)始時(shí)就已經(jīng)在運(yùn)行。目標(biāo)函數(shù)：電能量市場(chǎng)和備用市場(chǎng)的總收入與總成本之間的差額約束條件：發(fā)電機(jī)組的最大出力約束；最小穩(wěn)定技術(shù)出力約束；備用能力約束；機(jī)組可提供備用數(shù)量受爬坡率限制KKT條件不能確定哪個(gè)不等式約束有約束力，需要考慮8中可能的組合，他們均說(shuō)明了電能量市場(chǎng)和備用市場(chǎng)之間不同形式的相互作用行業(yè)PPT模板/hangye/第七章發(fā)電投資第一節(jié)從投資者角度看發(fā)電容量投資1.新建發(fā)電容量投資一家新的發(fā)電廠的決策需要計(jì)算發(fā)電廠的長(zhǎng)期邊際成本，但成本效益方程中的的成本和收益受到相當(dāng)多不確定性因素，施工延誤和燃料價(jià)格的波動(dòng)會(huì)影響長(zhǎng)期邊際成本。通常只有在已經(jīng)獲得的產(chǎn)業(yè)上游和下游長(zhǎng)期合約的支持下，才有發(fā)電的市場(chǎng)投資的可能性。有了這些長(zhǎng)期合約，發(fā)電投資者不用面對(duì)不受控制的市場(chǎng)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。有了這樣的合約，電廠的所有者因此僅承擔(dān)與電廠運(yùn)營(yíng)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，即發(fā)生故障可能會(huì)阻止其生產(chǎn)電能并履行其合同的風(fēng)險(xiǎn)。2.發(fā)電容量退役一旦一個(gè)發(fā)電廠投入運(yùn)行，其設(shè)計(jì)壽命周期只是理論參考值，實(shí)際經(jīng)營(yíng)周期可能很大程度地偏差這個(gè)參考值。市場(chǎng)狀況可能確實(shí)會(huì)發(fā)生很大的變化，以至于電廠產(chǎn)生的收入不再覆蓋其運(yùn)營(yíng)成本。除非有理由相信市場(chǎng)狀況會(huì)改善，否則電廠就應(yīng)該退役。需要強(qiáng)調(diào)的是，在競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)環(huán)境下，這樣的決策僅僅基于發(fā)電廠未來(lái)的收入和成本前景，而沒(méi)有考慮工廠的技術(shù)適用性或沉沒(méi)成本。另一方面，在這樣的決定中考慮了可收回成本（例如建造電廠的土地的價(jià)值），因?yàn)樗鼈兇砹丝色@取的收入。行業(yè)PPT模板/hangye/3.需求周期性波動(dòng)的影響如果隨著電力需求的增加而沒(méi)有相匹配的發(fā)電容量投資，或者由于發(fā)電機(jī)組退役而使可用發(fā)電容量減少，那么電能的市場(chǎng)價(jià)格就會(huì)上漲。這樣的電價(jià)上漲為發(fā)電公司投資新電廠提供了激勵(lì)。從理論上而言，對(duì)發(fā)電能力的投資原則與其他普通商品的投資原則并無(wú)差異。但是必須考慮到電能需求的周期性波動(dòng)以及天氣的重要影響。電能絕不是唯一表現(xiàn)出這種需求波動(dòng)的商品，但它是唯一不易被存儲(chǔ)的商品。在一個(gè)有效的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，邊際生產(chǎn)成本較低的發(fā)電機(jī)組通常有機(jī)會(huì)優(yōu)先于邊際成本較高的發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)。在用電高峰負(fù)荷的時(shí)期，大多數(shù)發(fā)電機(jī)組確實(shí)是滿負(fù)荷的，競(jìng)爭(zhēng)只限于在少數(shù)昂貴的發(fā)電機(jī)組之間；在低用電負(fù)荷時(shí)期，即使是高效的發(fā)電機(jī)組也可能不得不通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)以保持在線運(yùn)行，避免產(chǎn)生啟動(dòng)成本。第七章發(fā)電投資左圖為1999年賓夕法尼亞州電力系統(tǒng)的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，低用電負(fù)荷時(shí)期的價(jià)格比高用電負(fù)荷時(shí)期的價(jià)格要低競(jìng)爭(zhēng)也更激烈。右圖為賓夕法尼亞電力系統(tǒng)的價(jià)格持續(xù)時(shí)間曲線，顯示了一年中小時(shí)數(shù)中價(jià)格低于給定值的小時(shí)數(shù)比例。其形狀類(lèi)似于負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的形狀，但是其末端會(huì)因競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的改變而呈現(xiàn)與負(fù)荷持續(xù)曲線不同的陡峭的變化。行業(yè)PPT模板/hangye/第七章發(fā)電投資第二節(jié)從投資者角度看發(fā)電容量投資1.電能市場(chǎng)導(dǎo)向的發(fā)電容量投資正如我們?cè)诘?章中指出的，如果對(duì)一種商品的需求增加，或其供應(yīng)減少，隨后市場(chǎng)價(jià)格的上漲將鼓勵(lì)對(duì)生產(chǎn)能力的額外投資，最終達(dá)到一種新的長(zhǎng)期均衡。由于電力需求的周期性變化和缺乏彈性，電力市場(chǎng)的價(jià)格增長(zhǎng)通常不是平穩(wěn)和漸進(jìn)的。相反，當(dāng)需求接近總裝機(jī)容量時(shí)，我們可能會(huì)看到價(jià)格飆升（即短期內(nèi)價(jià)格大幅上漲）行業(yè)PPT模板/hangye/第七章發(fā)電投資2.容量補(bǔ)償電費(fèi)一些國(guó)家和地區(qū)的市場(chǎng)設(shè)計(jì)師已經(jīng)決定，與其不定期的因?yàn)槎倘睂?dǎo)致的價(jià)格飆升給發(fā)電商帶來(lái)的大量收入，還不如定期支付給發(fā)電商少量的錢(qián)進(jìn)行補(bǔ)貼。補(bǔ)貼費(fèi)用將與每臺(tái)發(fā)電機(jī)所能提供的容量成比例。這些容量補(bǔ)貼形成了一個(gè)現(xiàn)金流，與發(fā)電機(jī)組從電能市場(chǎng)的售電收入相互獨(dú)立。這些容量補(bǔ)貼收入應(yīng)該至少可以補(bǔ)償部分新發(fā)電機(jī)組的投資成本，并鼓勵(lì)發(fā)電公司保留那些很少被調(diào)用的發(fā)電機(jī)組容量。通過(guò)增加總可用發(fā)電容量，這些付款降低但不能消除市場(chǎng)短缺的可能性。另外，這樣做會(huì)導(dǎo)致更多的發(fā)電容量的可用性，并增強(qiáng)了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性，可以抑制電能市場(chǎng)的價(jià)格的上漲。這種容量補(bǔ)貼機(jī)制還存在一些實(shí)施中的困難。首先，目前關(guān)于如何合理確定總?cè)萘垦a(bǔ)貼費(fèi)用或單位裝機(jī)容量費(fèi)率還沒(méi)有確定性的有效方法。第二，在這樣一個(gè)機(jī)制中，關(guān)于應(yīng)該給每個(gè)發(fā)電機(jī)組補(bǔ)貼多少費(fèi)用的問(wèn)題可能導(dǎo)致無(wú)休止的爭(zhēng)論。為了克服這些困難，英格蘭和威爾士的電力庫(kù)（ElectricityPool）市場(chǎng)采用了另一種方法。在現(xiàn)貨市場(chǎng)的第t個(gè)時(shí)刻由集中競(jìng)價(jià)形成的電能市場(chǎng)價(jià)格中增加了一個(gè)容量電價(jià)分量，該分量如下所示：式中：VoLL（ValueofLostLoad）為失負(fù)荷價(jià)值，LoLPt（LossofLoadProbability）代表t時(shí)段的失負(fù)荷概率

CEt=VoLL×LoLPt行業(yè)PPT模板/hangye/第七章發(fā)電投資3.容量市場(chǎng)一些國(guó)家和地區(qū)的電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)并沒(méi)有選擇采用將發(fā)電容量總補(bǔ)貼或單位容量補(bǔ)貼固定下來(lái)的容量補(bǔ)貼方式，而是通過(guò)設(shè)定發(fā)電總體容量充裕性目標(biāo)，并由此確定實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的發(fā)電總?cè)萘克?。雖然在這個(gè)市場(chǎng)上要總體購(gòu)買(mǎi)的發(fā)的容量是由政府已經(jīng)確定的，但容量購(gòu)買(mǎi)價(jià)格取決于容量市場(chǎng)的賣(mài)方報(bào)價(jià)，而且可能有很大的波動(dòng)性。一些電力市場(chǎng)已開(kāi)始將需求資源納入其容量市場(chǎng)。在這些市場(chǎng)中，大用戶(hù)和將足夠數(shù)量的小用戶(hù)聚集在一起的負(fù)荷集成商能在系統(tǒng)調(diào)度提出要求后會(huì)降低用電負(fù)荷，并容量市場(chǎng)出售此負(fù)荷調(diào)節(jié)能力。4.可靠性合同在理想情況下，每個(gè)電力用戶(hù)都可以自由和獨(dú)立地決定愿意為自身的供電可靠性支付多少錢(qián)。在一個(gè)成熟的電力市場(chǎng)，用戶(hù)將能夠與發(fā)電公司簽訂一份長(zhǎng)期合同，保證以供電的可靠性水平。這樣的長(zhǎng)期合同將激勵(lì)發(fā)電公司投資建設(shè)達(dá)到期望可靠性水平所需的發(fā)電容量。只有電力市場(chǎng)發(fā)展達(dá)到一定的成熟程度，上述方法才有可行性?？煽啃院贤哂泻芏嗬硐胩卣鳎航档土讼到y(tǒng)邊際發(fā)電機(jī)組面臨的風(fēng)險(xiǎn)，將要拍賣(mài)的期權(quán)合同總購(gòu)買(mǎi)量設(shè)定在一個(gè)可能達(dá)到預(yù)期系統(tǒng)可靠性的水平，發(fā)電企業(yè)有動(dòng)力維持或增加發(fā)電容量的可用性，電力用戶(hù)可以對(duì)沖飆升的市場(chǎng)價(jià)格。行業(yè)PPT模板/hangye/第七章發(fā)電投資第三節(jié)考慮可再生能源的發(fā)電容量投資1.投資者的視角可再生能源發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行成本非常低，但這并不意味著它們可以自動(dòng)獲利，因?yàn)樗鼈兠縈W裝機(jī)容量的投資成本通常比常規(guī)的發(fā)電機(jī)組要高得多。因此，它們的利潤(rùn)取決于能否多發(fā)電。正如我們?cè)谇懊嬲鹿?jié)中討論的那樣，多國(guó)政府鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)可再生能源以應(yīng)對(duì)氣候變化，并建立了降低可再生能源相關(guān)的金融風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。2電力用戶(hù)的視角當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)評(píng)估可以滿足預(yù)期用電需求的發(fā)電裝機(jī)容量時(shí)，他們總是會(huì)將此裝機(jī)容量折算縮減一定的比例，因?yàn)?，由于?jì)劃停運(yùn)或強(qiáng)制停運(yùn)的原因，沒(méi)有任何發(fā)電機(jī)組在100％的時(shí)間內(nèi)都是可用的。由于可再生發(fā)電出力依賴(lài)于通常無(wú)法控制的某種資源，因此必須進(jìn)一步降低這些機(jī)組在確保充裕性的發(fā)電容量中的貢獻(xiàn)的估計(jì)，因?yàn)樵陔娏π枨蟾叻迤?，這些機(jī)組可能無(wú)法并不可用。如果可再生能源出力是季節(jié)性波動(dòng)的，而系統(tǒng)用電負(fù)荷在一年中的不同時(shí)間都可能達(dá)到峰值，那么對(duì)可再生能源發(fā)電對(duì)容量充裕性的實(shí)際貢獻(xiàn)的量化評(píng)估就不容易形成確定性的認(rèn)識(shí)。例如，太陽(yáng)能發(fā)電通?？梢詭椭鷿M足夏季用電高峰的需求，但是其對(duì)冬季用電高峰的貢獻(xiàn)則有很大不確定性。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資第一節(jié)輸電業(yè)務(wù)的性質(zhì)1.輸電業(yè)務(wù)的基本原理輸電業(yè)務(wù)存在的意義在于，發(fā)電商和用戶(hù)負(fù)荷處在輸電網(wǎng)絡(luò)的不同的位置。輸電的價(jià)值隨著發(fā)電廠和電力用戶(hù)之間的距離的增加而增加。如果可以在居民用戶(hù)和商業(yè)用戶(hù)那里安裝一種可靠的、環(huán)保的發(fā)電設(shè)備，而且這個(gè)發(fā)電設(shè)備還具有一定的經(jīng)濟(jì)效率，那么輸電業(yè)務(wù)就可能因?yàn)闆](méi)有需求而消失。2.輸電業(yè)務(wù)是一種自然壟斷業(yè)務(wù)與提供公共服務(wù)的所有壟斷企業(yè)一樣，政府必須對(duì)輸電企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管，以確保其提供服務(wù)質(zhì)量和價(jià)格方面實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。這樣的目標(biāo)并不容易實(shí)現(xiàn)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)自己對(duì)最優(yōu)輸電容量的判斷，取代了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中發(fā)電公司和電力用戶(hù)獨(dú)立購(gòu)買(mǎi)輸電容量決策匯總得到的需求曲線。3.輸電是一項(xiàng)資本密集型產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)距離可靠且有效地傳輸電能需要投資很多昂貴的電氣設(shè)備。雖然最貴重的設(shè)備顯然是架空輸電線路，但變壓器、開(kāi)關(guān)柜和無(wú)功補(bǔ)償裝置的成本也很高。要在接近物理極限的情況下維持系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，需要無(wú)處不在的繼電保護(hù)裝置、大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)以及復(fù)雜的系統(tǒng)控制中心。這些電網(wǎng)設(shè)備的投資成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)系統(tǒng)調(diào)度的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。因此，做出有效的電網(wǎng)投資決策是經(jīng)營(yíng)輸電公司最重要的工作。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資4.輸電資產(chǎn)使用壽命長(zhǎng)輸電設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命通常為20至40年甚至更長(zhǎng)。在如此長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，市場(chǎng)情景可能發(fā)生很大的變化。與此同時(shí)，不平衡的經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能會(huì)改變用電需求的地理分布結(jié)構(gòu)。5.輸電投資的不可逆轉(zhuǎn)性一旦輸電線路建成，就不能將其拆卸并重新安裝到其他可能有更好經(jīng)濟(jì)效益的地方。輸電網(wǎng)絡(luò)的所有者不得不在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)承擔(dān)其輸電投資決策的后果。使用率不如投資時(shí)預(yù)期那么高的大規(guī)模投資項(xiàng)目通常被稱(chēng)為擱淺投資。6.輸電投資是成塊狀開(kāi)展的輸電設(shè)備制造商只生產(chǎn)有限幾個(gè)額定電壓等級(jí)和額定容量的輸電設(shè)備。要求新輸電設(shè)備與用電需求的精確匹配往往是不切實(shí)際的，并且也是缺乏經(jīng)濟(jì)性的。因此，輸電設(shè)備投資發(fā)生頻率較低且成塊狀增加。7.輸電投資的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性在理想情況下，投資應(yīng)主要與生產(chǎn)能力成正相關(guān)關(guān)系。但對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)，建造輸電線路的成本主要與線路的長(zhǎng)度成比例，必須在線路的兩端新建變電站或擴(kuò)建現(xiàn)有的變電站。由于存在這些輸電投資的固定成本，輸電的平均成本隨著輸電量的增加而降低。因此，輸電網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資第二節(jié)基于成本的輸電擴(kuò)容1.確定輸電容量投資水平在傳統(tǒng)模式下，輸電設(shè)施投資按照以下流程進(jìn)行：①使用人口和經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)，輸電公司預(yù)測(cè)輸電容量的需求。②根據(jù)這一預(yù)測(cè)，公司準(zhǔn)備一個(gè)輸電擴(kuò)容規(guī)劃，并提交給輸電監(jiān)管機(jī)構(gòu)。③監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查了這個(gè)規(guī)劃，并決定是否可以建設(shè)或改造哪些輸電設(shè)施。④輸電公司利用股東和債券持有人提供的資金建造這些新輸電設(shè)施。⑤一旦新輸電設(shè)施投入使用，輸電公司就開(kāi)始通過(guò)向輸電網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)收取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用來(lái)回收投資成本。輸電投資的成本來(lái)確定準(zhǔn)許收入（成本加成）的模式，可以維持輸電公司的正常經(jīng)營(yíng)，這通常符合所有利益相關(guān)方的利益。這種定價(jià)機(jī)制也確保了輸電服務(wù)費(fèi)用的可預(yù)見(jiàn)性。但是，這種機(jī)制不能保證輸電容量的投資水平是經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資2.輸電費(fèi)用分?jǐn)偄汆]票法所有輸電用戶(hù)必須支付“電網(wǎng)服務(wù)費(fèi)用”，然后才能接入本地輸電公司的網(wǎng)絡(luò)。這一服務(wù)費(fèi)用通常取決于發(fā)電機(jī)組的額定功率或電力用戶(hù)的高峰需求，還與每年的電能生產(chǎn)或消耗有關(guān)，同時(shí)也與用戶(hù)所在的電壓等級(jí)相關(guān)。就像郵票一樣，這種服務(wù)費(fèi)用通常不取決于電能來(lái)自哪里，或去向何處，只要它在同一個(gè)輸電網(wǎng)內(nèi)即可。由于簡(jiǎn)單，該方法是使用本地輸電網(wǎng)絡(luò)時(shí)最常見(jiàn)的收費(fèi)機(jī)制。它的主要缺點(diǎn)是，每個(gè)輸電用戶(hù)支付的費(fèi)用不能反映他們實(shí)際使用輸電網(wǎng)絡(luò)的情況，也不能反映他們通過(guò)輸電網(wǎng)與其他主體互聯(lián)中獲得的價(jià)值。郵票方法的一個(gè)問(wèn)題是，它只包括本地輸電網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)成本。如果發(fā)電商想要在鄰近的輸電網(wǎng)中出售電能，可能需要額外購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的郵票才能接入鄰近的輸電網(wǎng)絡(luò)。如果兩個(gè)交易主體不在相鄰的輸電網(wǎng)中，需要向中間路徑中上所有其他輸電網(wǎng)的郵票。像一疊煎餅一樣，每個(gè)郵票的成本可能不是很高，但總支出可能很大。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“攤煎餅收費(fèi)”。這種做法通常被認(rèn)為是不合理的，因?yàn)槭杖〉妮旊娰M(fèi)用遠(yuǎn)高與電能輸送的成本，進(jìn)而導(dǎo)致原本經(jīng)濟(jì)有效的交易無(wú)利可圖。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資②合同路徑法合同路徑法起源于電力供應(yīng)行業(yè)主要由垂直一體化的公用事業(yè)電力公司組成的時(shí)代，當(dāng)時(shí)電能交易并不常見(jiàn)。當(dāng)某電力用戶(hù)不想從本地的公用事業(yè)電力公司購(gòu)電，而是想從某發(fā)電商那里購(gòu)買(mǎi)能源時(shí)，這個(gè)用戶(hù)仍然需要使用自己所在的這個(gè)公用事業(yè)電力公司的電網(wǎng)，以接收從發(fā)電公司送過(guò)來(lái)的電能。用戶(hù)必須與公用事業(yè)電力公司簽訂一份轉(zhuǎn)運(yùn)合同的合同，使這交易正規(guī)化。在這種方法中，轉(zhuǎn)運(yùn)合同需要在電網(wǎng)中確定一條連續(xù)的送電路徑（合同路徑），假定電能按該路徑從發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)流向用戶(hù)節(jié)點(diǎn)發(fā)電商和用戶(hù)僅為特定路徑上輸電設(shè)備的使用付費(fèi)，而不是整個(gè)輸網(wǎng)絡(luò)平均成本付費(fèi)的一小部分。與郵票法相比，這種方法從某種程度上講師更具有成本有效性，而且也能保證相對(duì)簡(jiǎn)單性。③兆瓦-公里法在兆瓦-公里法中，潮流計(jì)算用于確定電能在輸電網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際流動(dòng)路徑。通常先計(jì)算每個(gè)交易的兆瓦-公里數(shù)量。然后，將這個(gè)量乘以給定的單位輸電容量成本來(lái)明確轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。為了解決某些電力交易會(huì)減少特定線路的潮流這一事實(shí)，該方法可以改進(jìn)。評(píng)估交易的基準(zhǔn)情景和考慮交易的順序都會(huì)對(duì)分?jǐn)偨Y(jié)果產(chǎn)生重大影響，我們并不希望出現(xiàn)這種不唯一性。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資第三節(jié)輸電的市場(chǎng)價(jià)值1.輸電需求函數(shù)現(xiàn)在，我們將通過(guò)引入輸電需求函數(shù)來(lái)形式化我們?cè)谏鲜鍪纠兴龅难芯?。這個(gè)函數(shù)給出了在博爾多利亞和西爾瓦尼亞之間輸電功率為F時(shí)對(duì)應(yīng)的輸電市場(chǎng)價(jià)值：πT(F)=πS(F)-πB(F)其中，πT(F)表示輸電市場(chǎng)價(jià)值，西爾瓦尼亞和博爾多利亞的電能價(jià)格分別為πS(F)、πB(F)，上述價(jià)格均是關(guān)于潮流F的函數(shù)。經(jīng)過(guò)處理可以得到：πT(F)=[13+0.02PS(F)]-[10+0.01PB(F)]=3+0.02PS(F)-0.01PB(F)博爾多利亞和西爾瓦尼亞的發(fā)電功率可以用互聯(lián)線路潮流數(shù)量和本地用電負(fù)荷需求表示如下:PB(F)=DB+FPS(F)=DS-F因此輸電的市場(chǎng)價(jià)值可表示為：πT(F)=3+0.02(DS-F)-0.01(F+DB)將已知值代入需求函數(shù)，我們可以得到：πT=28-0.03F使用這個(gè)表達(dá)式，我們可以用一種特定的方式驗(yàn)證前面分析的結(jié)果。特別地，我們看到當(dāng)潮流等于0時(shí)，輸電價(jià)值是28$/MWh。相反，當(dāng)潮流達(dá)到933.3MW時(shí)，輸電市場(chǎng)價(jià)值降為零，這是在博爾多利亞和西爾瓦尼亞兩個(gè)市場(chǎng)的價(jià)格相等時(shí)的潮流值。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資上式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，我們可以得到輸電需求量跟輸電價(jià)格的函數(shù)關(guān)系：F(πT)=933.3-33.3πT如右圖所示，跟其他需求曲線形狀相同，輸電需求量隨著輸電價(jià)格的下降而上升。研究輸電商的輸電收入與輸電量之間的關(guān)系是很有意思的，輸電收入等于輸電價(jià)格乘以輸電量:R(F)=πT·F=(28-0.03F)·F右圖所示，這個(gè)收入函數(shù)是輸電功率的二次函數(shù)。如果沒(méi)有可用輸電能力，輸電公司顯然沒(méi)有任何收入，因?yàn)檩旊娏繛榱?。另一方面，?duì)于933MW的輸電能力，當(dāng)通過(guò)輸電線路的潮流達(dá)到最大值，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線兩端的節(jié)點(diǎn)價(jià)格是相同的。因此有πT=0，輸電收入也是零。當(dāng)輸電量為466MW可以獲得最大輸電收入。

博爾多利亞與西爾瓦尼亞互聯(lián)線路的輸電需求函數(shù)博爾多利亞和西爾瓦尼亞互聯(lián)輸電系統(tǒng)的輸電商收入隨著線路可用容量變化的函數(shù)關(guān)系行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資2.輸電供給函數(shù)現(xiàn)在讓我們看看輸電“市場(chǎng)”的另一面，構(gòu)建輸電的供給函數(shù)。建設(shè)一條輸電線路的年度成本由長(zhǎng)期變動(dòng)成本和固定成本組成，長(zhǎng)期變動(dòng)成本取決于線路的輸電容量T，固定成本則與輸電容量無(wú)關(guān):CT(T)=CF+CV(T)為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)長(zhǎng)期變動(dòng)成本是關(guān)于輸電容量的線性函數(shù)：CV(T)=k·l·T式中l(wèi)為線路長(zhǎng)度，km；k為建設(shè)長(zhǎng)度為1km的輸電線路分?jǐn)偟矫磕甑倪呺H成本，單位是$/（MW×km×年）。因此我們可以得到輸電容量的年度邊際成本是：這一數(shù)值被稱(chēng)為長(zhǎng)期邊際成本（Long-runMarginalCost,LRMC），因?yàn)樗c輸電投資成本相關(guān)。將其除以一年的小時(shí)數(shù)（τ0=8760小時(shí)），我們得到了每小時(shí)的長(zhǎng)期邊際成本（單位為$/MWh），符合我們構(gòu)建輸電供給函數(shù)的需要：由于我們對(duì)長(zhǎng)期變動(dòng)成本進(jìn)行了簡(jiǎn)化考慮，上面得到的輸電長(zhǎng)期邊際成本實(shí)際上是一個(gè)常量，它與線路的輸電容量無(wú)關(guān)。如果現(xiàn)在有一條長(zhǎng)度為1000km的輸電線路，我們假定：k=35$/（MW×km×年）可以計(jì)算出它的輸電的每小時(shí)長(zhǎng)期邊際成本為cT=4.00$/MWh行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資3.最優(yōu)輸電容量當(dāng)互聯(lián)輸電系統(tǒng)容量達(dá)到最優(yōu)時(shí)，輸電市場(chǎng)處于均衡狀態(tài)，即輸電用戶(hù)愿意支付的輸電電價(jià)等于提供該輸電容量的邊際成本。在這個(gè)最佳狀態(tài)下，我們有：πT=cT=4.00$/MWh聯(lián)立輸電需求量與輸電電價(jià)，我們可以計(jì)算出最優(yōu)輸電容量為：TOPT=800MW博爾多利亞和西爾瓦尼亞之間互聯(lián)輸電容量與節(jié)點(diǎn)電價(jià)差異之間的關(guān)系4.平衡約束成本和投資成本博爾多利亞和西爾瓦尼亞的邊際發(fā)電成本公式進(jìn)行推到，即可得到兩個(gè)市場(chǎng)的發(fā)電變動(dòng)成本：在第5章中，我們確定，當(dāng)發(fā)電不受輸電容量約束時(shí)，使系統(tǒng)發(fā)電成本最小的運(yùn)行方式是：PB=1433.3MW、PS=566.7MW互聯(lián)線路中的未阻塞潮流是：F=933.33MW各個(gè)國(guó)家和整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)小時(shí)發(fā)電變動(dòng)成本為：CB=24605$/h、CS=105785$/h、CU=CB+CS=35183$/h無(wú)約束調(diào)度和相對(duì)應(yīng)費(fèi)用分別被稱(chēng)為最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案和最優(yōu)化發(fā)電成本。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資5.用電負(fù)荷波動(dòng)的影響到目前為止，我們已經(jīng)做出了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的假設(shè)，即隨著時(shí)間的變化，用電負(fù)荷保持不變，但顯然這是不現(xiàn)實(shí)的，我們必須分析電力用戶(hù)行為的周期性變化帶來(lái)的用電負(fù)荷波動(dòng)，及其對(duì)輸電潮流的影響。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資6.次優(yōu)輸電容量的投資收回實(shí)際上，實(shí)際輸電容量很少會(huì)與期望的最優(yōu)值相吻合，如果考慮：影響電力的預(yù)測(cè)用電需求和發(fā)電價(jià)格的不確定因素；輸電容量投資的非連續(xù)性和不可分割性；以及歷史投資決策的遺留問(wèn)題,那么這種差異形成的原因就很容易理解了。顯然，電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商是根據(jù)實(shí)際輸電容量來(lái)運(yùn)行的，而不是基于一個(gè)優(yōu)化程序的結(jié)果來(lái)運(yùn)行系統(tǒng)的。由于節(jié)點(diǎn)電價(jià)和阻塞盈余是由實(shí)際輸電網(wǎng)絡(luò)決定的，所以研究對(duì)最優(yōu)輸電容量的偏離會(huì)如何影響輸電公司的成本收回是很重要的一個(gè)問(wèn)題。短期邊際輸電阻塞成本定價(jià)產(chǎn)生的收益大于建設(shè)輸電線路的投資成本，也就是說(shuō)，將輸電容量規(guī)模保持在低于最優(yōu)容量值的水平將獲得額外收益。阻塞盈余帶來(lái)的輸電收入大于最優(yōu)傳輸容量條件下的輸電收入，但不足以補(bǔ)償輸電過(guò)度投資下的投資成本。根據(jù)短期邊際阻塞成本定價(jià)確定的輸電收入大于輸電網(wǎng)的投資成本，將輸電容量控制在最優(yōu)水平以下會(huì)導(dǎo)致更為頻繁和嚴(yán)重的輸電阻塞，進(jìn)而增加輸電公司的收益。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資7.規(guī)模經(jīng)濟(jì)到目前為止，我們假設(shè)輸電設(shè)備的投資成本與輸電容量成正比。然而，這一投資成本的很大一部分是固定不變的，即于輸電容量大小無(wú)關(guān)。輸電固定成本的大小并與待建輸電線路的容量無(wú)關(guān)，因?yàn)槲覀円坏Q定進(jìn)行投資輸電擴(kuò)建項(xiàng)目，我們就承諾支付固定成本，這就與后續(xù)決定容量的大小的決策無(wú)關(guān)了。如果我們假設(shè)互聯(lián)系統(tǒng)的輸電容量為最優(yōu)輸電容量，并且所有的輸電容量都是可用的，正如前面的章節(jié)所示，在采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)模式下，節(jié)點(diǎn)電價(jià)差價(jià)產(chǎn)生的輸電收入正好可以補(bǔ)償輸電線路投資的變動(dòng)成本，但是，輸電阻塞收入是不足以補(bǔ)償輸電線路的固定成本的。Hogan（1999）建議，彌補(bǔ)這一收入缺口的一種方法是限制輸電容量的可用率，讓我們計(jì)算一下，如果它只向系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商提供650MW的輸電能力，而不是提供全部的800MW的輸電容量，輸電資產(chǎn)的所有者的短期輸電收入是多少。在這種情況下，持留150兆瓦的輸電能力產(chǎn)生足夠的額外輸電收入，以支付固定成本和可變成本。持留部分輸電容量會(huì)導(dǎo)致更大的節(jié)點(diǎn)電價(jià)差異，并由此增加輸電市場(chǎng)價(jià)值。因此，輸電服務(wù)用戶(hù)可能愿意支付更高的費(fèi)用從新建線路的輸電商手中購(gòu)買(mǎi)金融輸電權(quán)（FTR，F(xiàn)inancialTransmissionRight），從而為輸電商提有可能不僅可以收回其成本，還可以賺取利潤(rùn)。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資表8.8顯示了每個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間和在每個(gè)階段每個(gè)節(jié)點(diǎn)的用電負(fù)荷。值得注意的是，與前兩節(jié)點(diǎn)示例不同，每個(gè)節(jié)點(diǎn)不遵循相同的負(fù)荷變化模式。表8.9顯示了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊際發(fā)電成本隨輸出力而線性上升。再者，我們假設(shè)電力市場(chǎng)有足夠多的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者來(lái)確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電價(jià)等于該節(jié)點(diǎn)機(jī)組的其邊際發(fā)電成本。表8.8三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)用電負(fù)荷隨時(shí)間的變化

階段1階段2持續(xù)時(shí)間（h）21906570A節(jié)點(diǎn)負(fù)荷（MW）00B節(jié)點(diǎn)負(fù)荷（MW）100005000C節(jié)點(diǎn)負(fù)荷（MW）250010000表8.9三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)發(fā)電邊際成本節(jié)點(diǎn)發(fā)電容量（MW）邊際成本（$/MWh）A50000.03PA+2B70000.003PB+1.35C80000.003PC+1.758.網(wǎng)格結(jié)構(gòu)類(lèi)型的輸電網(wǎng)絡(luò)的投資擴(kuò)容我們現(xiàn)在必須探討基爾霍夫電壓定律（KVL，Kirchhof’sVoltageLaw）對(duì)輸電市場(chǎng)價(jià)值和輸電容量投資回報(bào)的影響。為了說(shuō)明這一問(wèn)題，我們將使用三節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)，假設(shè)每年的用電需求可分為兩個(gè)階段，以此來(lái)考慮需求變化的影響。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資第四節(jié)輸電其他方面的價(jià)值雖然輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最明顯的價(jià)值是它將電能從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到另一個(gè)區(qū)域的能力，除此之外，還有其他方面的價(jià)值，這些價(jià)值判斷有助于評(píng)估建設(shè)新輸電線路或擴(kuò)容現(xiàn)有線路容量的投資決策的合理性，在接下來(lái)的幾節(jié)中，我們將討論輸電網(wǎng)在其他方面可能創(chuàng)造的價(jià)值，包括使共享系統(tǒng)備用、實(shí)現(xiàn)電力總體平衡和保證發(fā)電容量裕度等方面。1.共享系統(tǒng)備用在第6.4.3節(jié)中，我們認(rèn)為，應(yīng)將部分可用輸電容量預(yù)留為系統(tǒng)備用容量的，而且這種預(yù)留的輸電備用容量很可能隨著具有隨機(jī)性的可再生能源發(fā)電容量比例的增加而增長(zhǎng)。在決定增加輸電投資時(shí)，也應(yīng)考慮到，增加的輸電容量可以增加系統(tǒng)備用容量，這樣的輸電價(jià)值判斷無(wú)疑對(duì)電網(wǎng)投資是有利的。目前，正如之前所討論的那樣，輸電的投資決策需要平衡了輸電阻塞成本和輸電投資成本，這樣的投資將使更有效的電能輸送成為可能。由于沒(méi)有明確考慮到輸電新增容量預(yù)留為系統(tǒng)備用容量帶來(lái)的效益，這可能導(dǎo)致輸電能力投資低于有效水平，進(jìn)而可能會(huì)限制電力系統(tǒng)消納可再生能源的能力，或者增加消納的成本。行業(yè)PPT模板/hangye/第八章輸電投資2.共享電力平衡資源通過(guò)輸電線路將兩個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)，使它們有機(jī)會(huì)獲得所需的發(fā)電容量，以保持發(fā)電和用電功率的平衡。當(dāng)具有隨機(jī)性的可再生能源發(fā)電機(jī)組在系統(tǒng)裝機(jī)容量中占有比較大的比例時(shí)，不同區(qū)域的市場(chǎng)通過(guò)輸電網(wǎng)共享電力平衡資源，進(jìn)而增強(qiáng)了對(duì)輸電容量的價(jià)值的認(rèn)識(shí)。每個(gè)區(qū)域的用電負(fù)荷、太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電都有隨機(jī)波動(dòng)性