深度丨電力市場(chǎng)集中競(jìng)價(jià)的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理分析

2017-12-04 10:47:57 走進(jìn)電力市場(chǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

電力市場(chǎng)與其他市場(chǎng)的一個(gè)最主要的區(qū)別是電不易儲(chǔ)存，需要保持實(shí)時(shí)平衡，因此如何保持實(shí)時(shí)的供需平衡、如何對(duì)平衡進(jìn)行定價(jià)、結(jié)算也是電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。本系列文章中前面的文章對(duì)電力市場(chǎng)中對(duì)平衡的處理方法進(jìn)行了討論。電力市場(chǎng)中與實(shí)時(shí)供需平衡相關(guān)的另外一個(gè)特點(diǎn)是：對(duì)進(jìn)行電力生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組，有一些類型(很多市場(chǎng)中是很大一部分)具有較長(zhǎng)的啟停時(shí)間、較大的啟停成本，具有最大、最小出力及爬坡速度等約束。在需要保持實(shí)時(shí)供需平衡的電力市場(chǎng)中，如何對(duì)這些因素進(jìn)行考慮，也是電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。以美國(guó)PJM為代表的“集中”式電力市場(chǎng)和以英國(guó)、歐洲為代表的“分散”式電力市場(chǎng)，之間的一個(gè)主要的、本質(zhì)的區(qū)別就在于對(duì)機(jī)組的啟停等約束的處理不同。本文從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對(duì)電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)規(guī)則中對(duì)發(fā)電機(jī)組相關(guān)約束的處理方法進(jìn)行討論。

一、發(fā)電機(jī)組的成本與技術(shù)約束

1、發(fā)電機(jī)組的成本分析

企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)有不同類型的成本，這里以發(fā)電為例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1)電廠建設(shè)成本。包括購(gòu)買或征用土地、購(gòu)買相關(guān)設(shè)備、施工、調(diào)試等的成本。

2)啟停成本。發(fā)電機(jī)組從停機(jī)到啟動(dòng)或者從運(yùn)行到停機(jī)都需要一定的時(shí)間，也需要消耗一定的成本。特別對(duì)于火電等，啟、停時(shí)間一般較長(zhǎng)，啟停成本較大。

3)空載成本。在一些情況下，為了保證系統(tǒng)備用等需求，需要一些機(jī)組空載運(yùn)行，這種情況下，雖然沒(méi)有發(fā)出電力，但是機(jī)組仍然具有一些運(yùn)行成本。

4)發(fā)電變動(dòng)成本(微增成本)。是指由于實(shí)際發(fā)電而產(chǎn)生的增量的成本。對(duì)于火電機(jī)組，主要是燃料成本，對(duì)于核電、水電、風(fēng)電、光伏等，變動(dòng)成本幾乎為零。

2、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的技術(shù)約束

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，必須考慮發(fā)電機(jī)組的一些技術(shù)約束，最典型的是最小啟停時(shí)間和最大爬坡速率。

1)最小啟、停時(shí)間。發(fā)電機(jī)組從停機(jī)到啟動(dòng)、從運(yùn)行到停機(jī)都需要一定的時(shí)間，包括熱啟動(dòng)時(shí)間、冷啟動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等。

2)爬坡速率。發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率的變化有一定的限制，包括向上爬坡速率和向下爬坡速率。

二、電力市場(chǎng)中對(duì)發(fā)電機(jī)組技術(shù)約束的考慮方法

電力市場(chǎng)中，對(duì)發(fā)電機(jī)組的各種技術(shù)約束，有兩大類處理的方法。

1、由市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)者考慮

1)方法描述

這種方法下，要求發(fā)電機(jī)組在報(bào)價(jià)時(shí)，申報(bào)多個(gè)方面的參數(shù)和價(jià)格，包括：?jiǎn)⑼r(shí)間及成本、爬坡速率、空載成本、微增發(fā)電成本等。市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)者在市場(chǎng)出清時(shí)將相關(guān)技術(shù)參數(shù)作為出清模型的約束，保證出清結(jié)果在技術(shù)上的可行。

這種方法下，每個(gè)時(shí)段、每個(gè)位置的LMP(Locational Marginal Price)是根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的邊際成本概念計(jì)算出來(lái)的價(jià)格，即在該時(shí)段、該位置增加單位負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)增加的成本。對(duì)該時(shí)段的發(fā)電和負(fù)荷，都按照其所在位置的LMP結(jié)算。

由于市場(chǎng)出清價(jià)LMP一般會(huì)高于市場(chǎng)成員申報(bào)的微增發(fā)電成本，因此其通過(guò)LMP得到的收益除了補(bǔ)償其燃料等可變成本，還有多余的收入，可以用來(lái)補(bǔ)償其啟停成本。但是，這部分多的收入是不確定的，在一些情況下可能小于其啟停成本。這種情況下，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者會(huì)通過(guò)對(duì)發(fā)電企業(yè)支付另外的補(bǔ)償來(lái)保證其總收益大于總成本。系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者對(duì)發(fā)電企業(yè)支付的這部分成本一般以價(jià)格上浮(price adder 或 uplift)的形式分?jǐn)偨o市場(chǎng)的用戶。

2)方法優(yōu)點(diǎn)

這種方法的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

首先，能夠保證出清結(jié)合的可行性。在市場(chǎng)出清時(shí)已經(jīng)考慮機(jī)組的各種技術(shù)約束，結(jié)果一般是可行的。

其次，對(duì)發(fā)電商來(lái)說(shuō)，報(bào)價(jià)策略相對(duì)比較簡(jiǎn)單：根據(jù)機(jī)組的實(shí)際的成本、實(shí)際技術(shù)參數(shù)申報(bào)即可。

3)方法存在的問(wèn)題

這種方法存在的主要問(wèn)題是，發(fā)電機(jī)組如果僅僅得到按照LMP計(jì)算的收入，很多情況下可能無(wú)法補(bǔ)償其全部成本，特別對(duì)啟停成本比較大的機(jī)組。在系統(tǒng)中風(fēng)電、光伏等零邊際成本的發(fā)電比例增加以后，這一問(wèn)題更加突出。

以幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

【算例1.1】

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