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电力市场交易模式
电力市场交易模式
第五章电力市场交易模式
第一节电力市场的交易类型
一、电力市场运营结构
一个完整的电力市场,一般划分为中长期合约交易市场、期货交易市场、日前交易市场、实时交易(平衡)市场和辅助服务交易市场几种。
(一)中长期合约市场:
中长期合约是中长期实物交货合同,它可以通过竞价产生,也可以双边协商后以协议签订。
(二)期货交易市场:
期货交易是期货合约的交易。
(三)日前市场:
落实中长期合同电量,组织日前竞价,通过竞争发现日前市场价格,制定满足电网安全和经济运行的机组开停计划。
(四)实时平衡市场:
组织实时平衡市场,通过竞争发现实时市场价格。
(五)辅助服务市场:
通过竞争发现保证电力商品质量的各项服务内容的市场价值。
期货与期权交易市场
中长期合约交易市场配电公司电力小用户
发电公司日前交易市场
实时交易(平衡)市场电力大用户
辅助服务市场
图2.l电力市场运营结构图
第二节中长期合约交易市场
一、中长期合约交易市场
中长期合约交易是现货交易的一种形式,根据预先签订的合约商定付款方式,进行电量的买卖,并在一定时期内进行实物交割。
电力市场上的中长期合约交易,是利用市场成员中发电商所申报的机组基本数据、机组报价数据,机组检修计划,电力市场运营系统(调度)所报送的负荷预测数据、电网输送容量、安全约束等信息,在“公平、公正、公开”的原则下,按照电力市场的竞价规则,制定电力市场中长期合约交易计划,为参与交易的每个机组分配年度和月度合约电量。
中长期合约既可以通过竞价产生,也可以通过协商后双边签订。
在单一购买者市场中,中长期合约交易分为年度竞价及月度竞价,单一购买者(电网)从各个发电商中按报价从低到高排序,选择年度、月度电量的供应者,以鼓励发电商之间的竞争。
上述两种交易电量在电力市场初期占整个电力交易量的70%~80%。
如果政策允许,部分大用户也可直接从发电公司购电。
在输电网开放,有多个购买者或零售商竞争的电力市场中,中长期合约交易市场为长期市场和中期市场。
在长期市场中,由交易人进行双边交易,交易不再细化到0.5h间隔,交易量很大,长期交易以年度基本负荷为基础。
在中期市场中,通过交易人或交易中心进行电能买卖,交易基于季度、月或周的基本负荷,部分交易可以细化至0.5h交易时段,交易量较大。
电力中长期合约内容包括合约电量、合约电价、交易双方的权利和义务、拒绝供电或拒绝接受供电时的惩罚量或补偿量(中断电价)、时间等主要参数。
电力差价合约是中长期合约交易中比较常用的一种合约,由于其形式简单、易于操作,在英国、澳大利亚等国家的电力市场中得到了广泛使用。
差价合约是买电的(供)配电公司(或用户)与卖电的发电商之间的一种中长期合约。
当合约交货时的市场价格高于合约敲定价时,(供)配电公司(或用户)仍以市场价与pool(联营体)进行买电交易结算,而发电商需要把市场价与合约敲定价之间的差价交付给(供)配电公司(或用户),而当合约交货时的市场价格低于合约敲定价时,发电商仍以市场价向联营体卖电结算,而(供)配电公司(或用户)需要把市场价与合约敲定价之间的差价支付给发电商。
因此,差价合约等价于一个合约价格为敲定价的固定的中长期合约。
电能不能大量有效地储存是制约电力市场健康发展的主要因素之一,而电力中长期合约交易使电力被“虚拟”地储存,即中长期合约提供了类似于其他可储存商品的某种事前保护。
由于电力中长期合约交易减少了大型发电集团利用自己在局域网内装机容量大的优势可以操纵的日前市场电量,降低了日前市场所占的份额,从而减少了其操纵日前市场电价的可能,有利于市场公平竞争,形成高效的市场均衡电价。
二、中长期合约交易的市场运作
1.合约的标准化
年度电力合约包括:
年度合约电量、年度合约电价/金额。
年度合约在执行的过程中要分配到每个月,并结合月度合约一起分配到日。
年度合约市场的交易时间在执行年度计划前一年的12月第1周的第1个工作日8:
00开始,到该周第3日16:
30结束。
结束后72h内,签订执行年的年度合约(国外)。
月度电力合约包括:
月度合约电量、月度合约电价/金额。
月度合约市场的交易时间在合约计划执行月的前一月的第3周的第3个工作日8:
00开始,到该周的第5日16:
30结束。
结束后72h内,签订执行所竞价的月度合约。
2.合约市场需求预报和发布
在合约市场开市前三天,电力交易中心公布合约期限内的市场需求和各组的竞争电量。
包括年度合约市场的市场需求预测(电量)和各分组的总竞争电量;月度合约市场的需求预测(电量)和各分组的总竞争电量。
发电公司通过规定的通信方式进行市场需求信息的查询,并将查询或查询不到的结果告知电力交易中心联系,以便确定成员的公平性。
年度合约市场的竞争电量为全年总电量的60%。
在年度合约市场开市前对所有发电公司公布。
月度合约市场的竞争电量是根据上月合约电量完成情况、年度合约电量在交易月的分配情况等确定。
在月度合约市场开市前对所有发电公司公布(10%-20%)。
电力交易中心应公布的合约市场信息至少包括如下内容:
①年度、月度的负荷预报;②长期协议电量:
③各分组的市场成员的组成和各组的竞争电量;④合约市场的成交电价;⑤合约市场中各机组的成交电量。
三、合约市场数据申报与审核
发电公司得到市场需求预报信息后就要着手准备合约市场交易的申报。
1.合约报价的申报
每个合约市场交易日于上午8:
00正式开盘。
开盘后,各发电公司才可以进行合约市场的申报。
每个合约市场交易日于16:
00宣布收盘。
收盘后,各发电公司的当日合约市场数根被冻结。
发电公司在合约市场中申报的是不同价格下可提供的电量,即电量--价格曲线。
最大电量和最小电量一经申报,不得更改。
发电公司申报的最大电量是根据其机组能力,扣除检修后所能发出的最大电量,不得虚报。
发电公司每个合约交易日只有一次申报权利,并在合约市场次日交易中可对自己申报价格进行调整。
为防止投机,同一发电公司在市场交易过程中(所有交易日)任一电量点对应报价的调整幅度只允许在15%以内,否则视为无效申报。
每次合约市场申报提交后的3min内,发电公司都可以从电力交易中心得到该次申报是否有效性的信息。
如果发电公司在合约市场交易日期间,没有进行任何一次有效申报,则认为该发电公司在本次合约市场交易中自动弃权。
2.合约市场申报的审核
当期权买方要求履约时而卖出或买进一定数量的某种商品期货合约的义务。
期货交易中,期货合约交易双方都被赋予了相同的权利和义务。
3.交易中的履约保证金不同。
期权交易中,期权买方不需交纳履约保证金,其遭受的最大损失就是其购买期权时已支付的期权权利金。
期货交易中,交易双方必须预先交纳一笔保证金以表明其具有履约的能力。
4.交易中的风险损失不同。
期权交易中,期权买方的亏损是有限的,最大亏损额就是其购买期权时已支付的期权权利金,而期权卖方的亏损可能是无限的。
期货交易中,交易双方所承担的风险损失都是无限的。
5.交易中的获利机会不同。
期权交易中,由于期权买方具有行使买进或卖出期货合约的决定权,所以获利机会较多,对于期权的卖方,其获利额是有限的,就是买方支付的期权权利金。
期货交易中,套期保值者做保值本身,抓住了当现货市场价格出现对己不利变动时在期货市场获利的计划,但同时也放弃了当现货市场价格出现对己有利变动获利的机会。
期货投机者既可能获利,也可能遭受损失。
期权交易的作用:
(1)保值作用
(2)投机作用
六、电力期权交易程序
1.期权交易的加入阶段。
(1)选择电力期权交易公司或期权经纪公司及经纪人;
(2)收集资料、预测市场走势及程度;
(3)确定买卖电力及其相关期货合约的期权及权利金。
2.期权交易的订约阶段。
下达电力期权交易指令给经纪公司及经纪人,由经纪公司和经纪人送达场内交易员进行交易,场内交易员按照期权买方或卖方的交易指令进行下单操作。
3.期权交易定约的认定阶段。
场内的每一笔电力期权,都要经过交易所核定和清算中心结算、登记,才能得到确认,成为合法有效的期权合约。
4.期权交易的平仓阶段。
电力期权买方可以在期权有效期内,通过卖出相关期权的空头与持有的多头期权部位对冲平仓,电力期权卖方可以在买方提出履约要求之前,将持有的空头期权部位通过相关期权的多头实现对冲平仓。
第四节日前现货交易
1.发电侧电力市场的日前现货交易
在电力市场中必须建立和运行现货交易市场,用以满足电力的供需平衡,确定第二天每一个交易时段内的发电计划,并计算在每个区域参考节点和发电机组上网点的现货价格。
电力市场运行规则必须划分交易时段。
通常采用每30分为一个交易时段,整点结束或半小时整点结束。
(2)实时电力交易
为了保证供需平衡、维持系统稳定,发电侧电力市场运行部门可以在当天实时修改发电厂发电计划,发布实时调度指令,并计算在每一个区域参考节点上的实时发电价格。
2.交易步骤
(1)数据申报:
每个发电公司必须在给定的期限内,按照规定的格式,向市场运行部门进行数据申报。
数据申报的内容包括注册数据申报、现货市场数据申报、期货市场数据申报、辅助服务数据申报。
发电公司必须对所申报数据的真实性和准确性负责,市场运行部门可随时对发电公司所申报的数据进行检测和核实。
一般在发电公司进入市场的6周前将规定的有关注册数据向市场运行部门进行申报;为便于市场运行部门组织市场交易编制现货交易计划,一般要求发电公司在交易日前一天的10:
00以前,按照每台直调发电机组提交现货市场的申报数据。
(2)发电机申报的注册数据
发电机组的注册数据包括:
发电厂的位置、发电厂与电网的联络点和计量点、发电机组台数(编号)、电厂总注册容量、机组每日发电量限额、满负荷水平、总出力水平、正常及最低出力、高于额定容量的紧急发电出力、正常和最大爬坡速度、最小停机时间、从冷备用到热备用时间、从热备用到满负荷时间、每天/周最大停机次数。
(3)日前现货市场的数据申报
发电公司必须针对每台机组的数据,申报给日前现货市场,其数据首先需要得到电力市场运行部门的审核、批准,申报数据包括技术数据和经济数据。
发电机组的技术数据包括:
(1)可用容量数据。
直调发电机组的可用容量数据、经济调度的最大发电功率、经济调度的最小发电功率、机组的最大发电功率、机组的最小发电功率。
(2)非可调性数据。
机组日发电量的约束、发电机5min内能提供的旋转备用水平、正常和最大爬坡速度、最小停机时间、每天最多停机次数、发电机组的零负荷响应时间。
从并网后到带最低出力时间、电厂必须运行在最小或高于最小负荷的持续时间、从最低负荷降到零负荷的时间。
(3)发电机组的经济数据包括:
发电机组的启动价格、空载运行价格、经济调度范围内的分段发电功率、经济调度范围内每段发电功率对应的发电价格、最大发电功率时的价格、最小发电功率时的价格。
(4)辅助服务的数据申报
辅助服务的数据申报是指发电公司针对有偿辅助服务所进行的数据申报。
有偿辅助服务的数据申报只包括技术数据申报包括:
发电机组调峰能力、调频能力、无功容量和黑启动容量。
调峰数据指发电机组所能提供的旋转备用容量,停备容量(热备用、冷备用),响应时间,爬坡速率,调速器性能等。
调频数据包括发电机组的AGC控制容量,响应时间(低频响应或高频响应,或者二者兼有)。
无功发电机组的功率因数、进相运行能力.无功出力、无功备用等。
黑启动:
在系统事故、发电机组失去外部电源的情况下,能够自己启动的功率。
3.交易方式及市场清算
电力系统调度机构的主要任务是在执行电力交易中心的计划时,保证系统的安全可靠。
在一般情况下,调度机构不再有责任以最有效的方式满足需求,即如果电价很高,某些用户买不起,调度机构没有责任无条件地向这些用户供电。
通常,调度机构无需保证完全满足需求。
在实时情况系统发电的剩余通常是非零的,实时的现货交易市场可以看作是为了平衡需求而需要的附加的(边际的)发电所面对的交易市场。
日前的现货交易市场的清算(Clearing)过程遵循以下程序:
在日前每个发电厂商可以将其发电机组分成若干个容量段(框)以不同价格报价,进而交易中心将发电厂商的各容量段按报价由低到高排队,组成价格随电力需求增加而递增的发电商供应报价曲线,它可以被看作是次日系统不同供电水平下的边际成本曲线,一旦确定了现货交易市场次日某时段的需求后,就可找到平衡需求后的边际机组或容量段,相应的报价就是该时段的清算电价即市场可以接受的该时段最贵的电价,这个电价也将是该时段所有允许上网发电共同的电价,即现货交易的市场电价,由此形成次日不同时段的市场清算(边际)电价曲线。
三、发电商竞价上网的运作
发电商需通过报价竞争上网,从市场上得到上网价格。
以澳大利亚新南威斯州的电力市场报价的方式为例,每天4:
00到第二天4:
00为一个交易日。
交易日前两日,预报发电机组出力容量,交易日前一天10:
00报电力价格。
报价分为48个时段(每半小时为一时段,每一时段又以10个波段报出不同的发电出力和上网价格。
按时段电网预测用电负荷需要,对发电机组按‘报价低的先上网’的原则,确定发电厂的开机顺序和该时段的市场价格。
该时段的市场价格按该时段排序中最后一台机组的上网报价确定。
市场价确定后,所有上网发电机组均按此价格结算。
例2.1:
有三台发电机组A、B、C,在某时段供电报价如表2-1所示。
请参阅曾鸣书pp.38-39
按表2-1,A机组发电出力200MW,报价10$/(MW·h);B机组出力300MW,报价20$/(MW·h);C机组发电出力400MW,报价$30/(MW·h)。
发电负荷的调度与供电价格的确定如表2-2所示。
在表2-2中,此时段的需求负荷假如是150MW,调度令A发电,市场(上网)价即为$10;假如是250MW,调度令A发电200MW又令B发电50MW,此时市场价按B的报价为$20;假如是800MW,调度令A发足200MW,B发足300MW,C发300MW,此时市场价按C的报价为$30。
由此可见市场调度按低价位机组优先上网,市场价按所有上网机组中最高价定价,其他发电机组均按此价结算。
由此,A、B、C三台发电机组将在市场不同需求情况下获得不同收入。
浙江省和山东省的做法
从上面的介绍不难看出,在传统垄断的电力工业中,发电企业只关心生产,即按照调度部门下达的开停机计划和经济调度来生产。
对于电力产品的销售从不关心,对于降低生产成本,管理成本等的要求也常常不高。
然而在电力市场中,各发电企业为了确保自身的效益,必须对各种电价信号做出反应,在成员间展开竞争,并被迫进行生产、和管理的调整,以逐步达到以最小的成本满足预测的时变的需求。
换言之,在传统垄断的电力工业中,极小化系统运行成本是通过同时安排所有的现有资源来达到;而在电力市场中,最小成本首先是通过每个利益主体为了自身的利益而进行交易,然后经过一段时间对电价做出反应,调整它自己,如果不考虑交易成本这两个过程(垄断体制下的计划过程和市场体制下的调整过程),将随时间收敛于同样的结果——极小化系统运行成本。
然而,为了确保电力生产的稳定,在电力市场的竞争中,电价并不是唯一的。
通常分为基础电价和竞争上网电价。
前者包括固定成本和运行维护成本。
两部制电价是较为合理的一种选择。
它能保证成本的回收,并且还注意到通过竞争,迫使企业不断进行技术和管理的创新,以减少生产中的各种耗,从而降低电价。
第五节电力实时平衡调度交易
1.实时平衡调度交易的含义与意义
在电力市场的交易体系中,不论采用何种市场交易形式,电力实时平衡调度都是必不可少的环节。
而且,实时平衡交易权都将给予电力调度部门,这也是确保电网安全稳定运行的稳妥选择。
在电力市场中,一部分电量通过年度、月度、周合约(年度、月度、周合同)市场交易,一部分电量通过日前市场交易。
日期市场的调度交易计划是在考虑年度、月度、周合约市场交易计划(简称日期合同电量)、日前预测负荷、检修计划、电网安全约束以及市场成员的报价等约束条件上,作出的最优决策方案。
由于负荷预测误差、天气和电网事故等因素的存在,日前交易计划与电网运行情况及实际负荷水平之间往往会有一定偏差,实时平衡调度交易则是消除这一偏差的手段。
它通过组织实时平衡交易来有效消除系统中的不平衡功率,维持系统的安全稳定运行,并提供超短期电力供需平衡关系的经济信号。
2.电力实时平衡调度机制
维持电力系统的供需平衡,保证电力系统运行的安全性、稳定性和电能质量,是通过实时平衡调度机制来实现的。
实时平衡调度机制包括:
(1)下一个调度时段(5min为一个调度时段)的实时平衡调度交易(简称实施平衡交易,是实时平衡交易通过实时平衡交易市场实现),主要平衡各调度时段的电能供需中的不平衡;
(2)每个调度时段的实时平衡辅助服务(简称实时平衡辅助服务),主要平衡各调度时段的实际运行中出现的电网功率偏差(ACE);
(3)每个调度时段的电网阻塞在线校正控制,负责线路潮流安全。
实时平衡交易由电网调度员根据下一个(或几个)调度时段起始时间点的系统不平衡量,决定启用上调机组(或下调负荷)还是下调机组(或上调负荷),根据收到的增减出力(负荷)报价,按照一定的价格排序,对机组(或负荷)调度(调整发电和负荷水平),直到满足不平衡量,平衡下一个(或几个)调度时段内电网运行中可能形成的电能供需不平衡。
实时平衡辅助服务一般由调度员通过市场成员竞价或与市场成员进行双边洽谈签订合约,主要是平衡每个调度时段内的电网功率偏差,并使每个调度时段的电网频率及电压(一般通过调频、调压实现)维持在规定的范围内,保证电力系统运行的安全稳定性和电能质量。
调度员首先启用在日前市场或合约市场购买的辅助服务(包括调峰、调频、调压、各种备用等),如果日前购买的辅助服务不能满足系统运行的可靠性和电能质量,调度员就必须在时前/实时平衡交易市场购买与备用、频率和电压控制相关的辅助服务。
从英国、北欧、美国、德国等经验看,实时平衡调度机制的设计原则是:
(1)实时平衡调度机制的运行应尽可能少地影响其他市场交易量,并使平衡调度的总成本最低,其中也包括购买与备用、频率和电压控制相关的服务;
(2)公开、公平、公正地对待所有参加竞争的市场成员;
电网调度员可获得下一个(或几个)调度时段内系统发电和负荷的变化曲线,调度员的任务是对整个系统中出现的不平衡量进行调整、选择市场成员(如发电厂等)提供平衡辅助服务。
调度员的平衡调度主要由实时平衡交易和实时平衡辅助服务合同实现。
3.电力实时平衡交易市场设计及运作流程
3.1调度计划电量与合同电量
(1)该时段调度计划电量定义为:
调度计划出力=Q(年度)+Q(月度)+Q(周合约)+Q(日前交易)+Q(时前)
Q(年度):
年度合约交易分解到该时段的出力(或电量)
Q(月度):
月度合约市场交易合同分解到该时段的出力(或电量)
Q(周合约):
月合约市场交易合同分解到该时段的出力(或电量)+双边交易合同分解到该时段的出力(或电量)
Q(日前交易):
日前市场交易计划在该时段的出力(或电量)
Q(时前):
时前市场交易计划在该时段的出力(或电量)。
(2)该时段(或对应时段)合同电量定义为:
合同电量=调度计划电量+由调度员接受的实时调整电量。
3.2电力实时平衡交易市场的设计
电力实时平衡交易市场建立的目的是使电网调度员能够按照收到的增减出力(负荷)报价,调整发电出力或用户负荷,从而维持系统的能量平衡和安全运行。
发电商根据机组的发电出力情况、已签订的发电合同以及各自的报价策略自主决定是否参与实时平衡交易;如果参与实时平衡交易市场,可以根据市场规则提前数小时或提前数个交易时段向相应的调度交易机构申报可用上调出力范围及上调价格和可用下调出力范围及下调价格。
另外,用电方增加负荷报价相当于发电商减少出力报价。
在实时平衡调度中,电网调度员首先根据系统在下一个(或几个)调度时段初总的不平衡量,决定启用上调机组还是下调机组;然后,根据机组报价排序进行调度(上调机组出力时,按照机组上调出力报价由低到高的顺序选择调度,下调机组出力时,按照机组下调出力报价由高到低的顺序选择调度),直到满足不平衡量。
从国际经验来看,实时平衡交易市场应该由以下模块组成:
(1)超短期负荷预测:
根据系统的历史负荷数据,考虑天气因素的影响,预报下一个(或几个)时段的系统负荷。
超短期负荷预测是实时平衡交易的基础,要求精度比较高,一般误差应控制在1%以内。
(2)上调出力竞价:
当调度交易机构预测到下一个或若干个交易时段将出现较大的负荷增加,或由于正在运行的发电机组发生非计划停运而导致系统出现出力缺额,调度交易机构随即组织发电厂(机组)以一定的方式增加出力来满足系统负荷的变化。
愿意参与实时市场的发电机组可以提前数小时或提前数个交易时段申报可用上调范围及上调价格。
在实时交易中,电网调度员将根据系统总不平衡量,按照机组上调出力报价顺序,从价格低的机组开始调度,直到满足不平衡量。
(3)下调出力竞价:
调度交易机构在进行超短期负荷预测后,可能发现原先的发电计划过大,因而必须按照一定的市场规则削减原先制定的发电计划。
下调机组出力时,按照机组下调出力报价由高到低的顺序选择。
(4)实时平衡交易市场的电价机制及市场结算:
目前国际上实时平衡交易市场的电价机制主要有三种:
①按统一的边际上调价格和边际下调价格付费(如北欧实时平衡交易市场);
②按一机一价定价原则,参与调节的机组以报价作为结算价格(如英国实时平衡交易市场);
③按节点边际电价结算(节点边际电价一般为发电边际成本、输电阻塞费用、边际网损费用之代数和,如美国PJM、新英格兰实时平衡交易市场)。
3.3实时平衡交易市场运作流程
(1)发电厂在规定的时间内,通过电力市场运营系统,申报实时平衡交易市场规则规定的机组报价数据。
(2)电力调度交易机构接受数据申报、校核报价数据是否有效。
(3)在实时平衡调度时,进行未来一个(或几个)调度时段的超短期负荷预测。
(4)确定是否组织实时平衡交易及实时平衡交易类型(交易类型包括上调出力交易或下调出力交易)。
当调度交易机构根据超短期负荷预测结果,预计下一个(或几个)调度时段出现的负荷与各机组在该时段调度计划总出力之间的不平衡量的绝对值在1%以内时,则不组织实时平衡交易;当不平衡量的绝对值在1%以上时,调度交易机构将组织实时平衡交易。
若不平衡量为正,即预测负荷大于调度计划总出力,则进行上调出力交易,上调机组出力时,按照机组上调出力报价由低到高的顺序选择;若不平衡量为负,即预测负荷小于调度计划总出力时,则进行下调出力交易,下调机组出力时,按照机组下调出力报价由低到高的顺序选择。
(5)实时调度交易计划的下达和执行。
实时调度交易计划经过安全校正后,通过RTU通道向电厂端的有功控制装置发布并执行,或利用电力市场运营系统通过调度数据专网向市场成员发布。
(6)实时平衡交易市场的出清。
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