電力經(jīng)濟學基礎(chǔ)2阻塞管理與節(jié)點邊際電價課件

1、電力經(jīng)濟學基礎(chǔ)（2）-阻塞管理與節(jié)點邊際電價基礎(chǔ)知識學習內(nèi)容：阻塞管理區(qū)域邊際電價節(jié)點邊際電價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限增長。傳統(tǒng)計劃體制下，線路功率越限是內(nèi)部問題。市場經(jīng)濟體制下，線路功率越限涉及各方市場主體的利益均衡。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。它有一套嚴密的計劃管理體系以實現(xiàn)規(guī)劃、運行、調(diào)度，完成諸如負荷預測、狀態(tài)估計、發(fā)電調(diào)度、無功控制、AGC、開停機計劃、事故預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

2、題都視為內(nèi)部子問題大多可通過行政手段，或是各方協(xié)調(diào)的方法來解決。阻塞管理提出的背景當實際運行中出現(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對電網(wǎng)的擴建和設(shè)備的更新與替換。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，以上這些方法都不易給出公平或明確的經(jīng)濟信號。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)營分解為獨立的發(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、塞問題便應運而生。阻塞管理提出的背景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。在市場經(jīng)濟的條件下，買賣雙方要求都能自由的進出市場與電力網(wǎng)絡(luò)的物理特性這兩者是一對天然的矛盾體。如何協(xié)調(diào)好這對矛盾體，公平對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)安全運行；從經(jīng)濟上講，就是制定一套合理的輸配電阻塞費用的分攤方案，使有利益沖突的各方能得到正確的經(jīng)濟激勵，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)運行。阻塞管理的發(fā)展在市場初期，市場模式較為簡單，人們通常采用簡單阻塞管理方法。隨著市場模式的復雜化，尤其是電力市場對安全性的要求，節(jié)點邊際電價成為了阻塞管理的首選方案。簡單阻塞管理方法阻塞管理方法分類非基于市場not market-based基于市場market-based交易類型type of contract按比例分配pro rata阻塞價格法congestion price修補法remedial methods顯性拍賣explicit auctioning隱性拍賣implicit auctioning市場分裂market splitting再調(diào)度redispatch

5、ing逆流交易counter trading先到先服務型first come,first serve市場分裂-區(qū)域邊際電價定義：在一定的系統(tǒng)運行狀況下，區(qū)域新增加單位電力需求時，所需增加的最小購電成本。區(qū)域邊際電價反映不同區(qū)域的短期邊際成本，隨著用電時間和位置的不同而不同。市場分裂-區(qū)域邊際電價存在條件：在不計網(wǎng)損情況下，不同區(qū)域之間存在輸電阻塞。如果沒有阻塞，各區(qū)域邊際電價相同，就是系統(tǒng)邊際電價。影響區(qū)域邊際電價的因素：報價、需求、阻塞。區(qū)域邊際電價穩(wěn)定限額150MW報價￥800/MWh 負荷1=50MW負荷2=350MW區(qū)域2P1=200MW最大出力=250MW報價 ￥200/MWhP2=

6、40MW，P2max=150MWP3=160MWP3max=160MW報價 ￥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電支出？阻塞管理的發(fā)展節(jié)點邊際電價（Locational Marginal Price）既是衡量電能價值的一種定價方式，同時也是緩解阻塞的一種方法。目前美國建立的幾個電力市場如：PJM、ERCOT、SPP、NY-ISO、CAISO、ISO-NE、MISO均采用或?qū)⒁捎霉?jié)點邊際電價作為阻塞管理和電能量現(xiàn)貨市場定價的方法。2 節(jié)點邊際電價與金融輸電權(quán)介紹內(nèi)容節(jié)點邊際電價金融輸電權(quán)目前定價、結(jié)算方法按報價結(jié)算 按市場出清價結(jié)算 按節(jié)點邊際電價結(jié)算 按報價結(jié)

7、算中標機組的結(jié)算價格為機組投標時的報價按市場出清價結(jié)算 所有中標機組按最后一臺中標機組的報價進行結(jié)算目前澳大利亞國家電力市場采用這種結(jié)算方法節(jié)點邊際電價美國各區(qū)域電力市場廣泛采用節(jié)點邊際電價節(jié)點邊際電價的起源FRED C. SCHWEPPE提出 經(jīng)濟含義：當前系統(tǒng)運行狀態(tài)下某節(jié)點增加一單位有功，同時保證電力系統(tǒng)安全運行所需的最小購電費用。節(jié)點邊際電價節(jié)點邊際電價作用：度量買賣電的價格衡量阻塞費用節(jié)點邊際電價發(fā)電機按所在節(jié)點的LMP收費負荷按所在節(jié)點的LMP付費雙邊交易支付功率流出節(jié)點與功率注入節(jié)點的節(jié)點邊際電價差節(jié)點邊際電價是在保障電力系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)上計算出來的。保障電力系統(tǒng)安全運行的要求

8、作為約束條件，參與節(jié)點邊際電價的計算節(jié)點邊際電價電力系統(tǒng)安全運行電壓運行極限熱穩(wěn)定極限穩(wěn)定運行極限等等變壓器超出運行極限經(jīng)濟含義節(jié)點邊際電價是經(jīng)濟調(diào)度的副產(chǎn)物保證全系統(tǒng)購電費用最小衡量系統(tǒng)資源稀缺狀況節(jié)點邊際電價在無網(wǎng)絡(luò)約束時ISO按發(fā)電商報價從低到高購買電能未中標負荷我要買最便宜的電節(jié)點邊際電價我要買最便宜的電負荷在無網(wǎng)絡(luò)約束時ISO按發(fā)電商報價從低到高購買電能節(jié)點邊際電價計算電力系統(tǒng)是一個復雜非線性系統(tǒng)滿足基爾霍夫定律為使節(jié)點邊際電價實用需要簡化（精度保證在工程允許范圍內(nèi)）電力系統(tǒng)的安全運行的約束轉(zhuǎn)化為有功功率的約束節(jié)點邊際電價-直流潮流實際應用中采用直流潮流模型支路功率的分布可以類比成簡

9、單電路3MW1MW3MW2MW節(jié)點邊際電價-負荷分布系數(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)點邊際電價計算牢記節(jié)點邊際電價的含義，使我們更清楚認識節(jié)點邊際電價的計算。 當前系統(tǒng)運行狀態(tài)下某節(jié)點增加一單位有功，同時保證電力系統(tǒng)安全運行所需的最小購電費用。節(jié)點邊際電價計算AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 =

10、 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生節(jié)點邊際電價計算AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MW阻塞發(fā)生阻塞費用AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 20

11、0 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生阻塞費用=0阻塞費用AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MW阻塞發(fā)生阻塞費用=$10/MW阻塞盈余AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW

12、無阻塞發(fā)生阻塞盈余=售電費-購電費=150*20-150*20 =0阻塞盈余AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $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)從阻塞中收取費用的權(quán)利與實際是否發(fā)電、購電無關(guān)金融輸電權(quán)各種類型輸電權(quán)的優(yōu)劣Obligations：購買的金融輸電權(quán)方向與實際阻塞方向相同獲得收益購買的金融輸電權(quán)方向與實際阻塞方向相反遭受損失金融輸電權(quán)Options：購買的金

13、融輸電權(quán)方向與實際阻塞方向相同獲得收益購買的金融輸電權(quán)方向與實際阻塞方向相反收益為0金融輸電權(quán)AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生B-A(obl)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 200 M

14、W投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生A-B(obl)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP = $20/MW150 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生B-A(opt)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB競價電量: 100 MW投標價格: $30/MW中標電量 = 150 MWLMP = $20/MW中標電量 = 0 MWLMP =

15、 $20/MW150 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MWLimit: 200 MWActual: 150 MW無阻塞發(fā)生A-B(opt)=1*(20-20)=$0金融輸電權(quán)AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MW阻塞發(fā)生B-A(obl)=1*(30-20)=$10金融輸電權(quán)AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MW阻塞發(fā)生A-B(obl)=1*(20-30)=$-10金融輸電權(quán)AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 90 MWLMP = $30/MWLimit: 60 MW競價電量: 200 MW投標價格: $20/MW阻塞發(fā)生B-A(opt)=1*(30-20)=$10金融輸電權(quán)AB150 MW中標電量 = 60 MWLMP = $20/MW中標電量 = 9