电力经济学基础2-电能市场成员行为优质PPT.ppt

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备会改变负荷消费模式。

v短期来看，随着短期价格的上涨，电力需求确短期来看，随着短期价格的上涨，电力需求确实会下降，但是下降的幅度非常小。

实会下降，但是下降的幅度非常小。

用户的需求v失负荷价值（失负荷价值（VOLL），量度用户赋予电能商品以），量度用户赋予电能商品以多大的价值。

它表示的是用户为了避免突然停电多大的价值。

它表示的是用户为了避免突然停电愿意为每愿意为每MWh电能支付的平均价格。

电能支付的平均价格。

vE&

W的的VOLL值等于值等于2768/MWh。

用户的需求最低最低值最高最高值平均平均值2001年年1月月0.00168.4921.582001年年2月月10.0058.8418.962001年年3月月8.0096.9920.00E&

WE&

W电力库的电能价格如下表电力库的电能价格如下表电力库的电能价格如下表电力库的电能价格如下表（单位：

（单位：

/MWh/MWh）用户的需求v电力用户需求弹性低主要是因为受到以下两种经电力用户需求弹性低主要是因为受到以下两种经济与社会因素的影响济与社会因素的影响首先，电能成本仅在大多数工业产品的生产成本中占到很小一部分，也只占大多数家庭用户生活成本的很小比例。

在一个世纪前刚刚出现商业发电时，电力商品就被打上了“使用方便，容易获取”的标记。

用户的需求v除了在电价突然上升时降低电力需求之外，电力除了在电价突然上升时降低电力需求之外，电力用户还可以推迟用电时间，以等待电价的降低。

用户还可以推迟用电时间，以等待电价的降低。

但这可能会增加成本。

v由此可知，大多数小居民用户与商业用户不会对由此可知，大多数小居民用户与商业用户不会对小时或半小时电能价格变化做出积极响应。

小时或半小时电能价格变化做出积极响应。

用户的需求v在未来可见的一段时间内，用户可能还会按照统在未来可见的一段时间内，用户可能还会按照统一价格购买电能。

统一价格会隔断用户与每日发一价格购买电能。

统一价格会隔断用户与每日发生的电能价格波动之间的联系，所以它们不会对生的电能价格波动之间的联系，所以它们不会对提高短期需求弹性起到任何作用。

提高短期需求弹性起到任何作用。

v如果电力需求弹性非常低，电力市场运营可能会如果电力需求弹性非常低，电力市场运营可能会受到非常坏的影响。

尤其是在不完全竞争市场上，受到非常坏的影响。

尤其是在不完全竞争市场上，我们会发现它可以增加电能生产者滥用市场力的我们会发现它可以增加电能生产者滥用市场力的能力。

能力。

电能零售商v积极参加市场交易对小用户可能得不偿失。

所以积极参加市场交易对小用户可能得不偿失。

所以他们往往更倾向于支付统一价格，也就是每他们往往更倾向于支付统一价格，也就是每kWh电能的价格都一样，每年最多调整几次。

电能的价格都一样，每年最多调整几次。

v零售商面临的问题是，他们必须按照变动的价格零售商面临的问题是，他们必须按照变动的价格在批发市场上购电，然后再以固定价格向小用户在批发市场上购电，然后再以固定价格向小用户零售。

零售。

电能零售商v各电能零售商出售给客户的电能数量以表计读数各电能零售商出售给客户的电能数量以表计读数为准，如果某一时段所有客户消费量的总和超过为准，如果某一时段所有客户消费量的总和超过他的合同购买量，那么零售商必须按照该时段的他的合同购买量，那么零售商必须按照该时段的现货价格在电能市场上购得相同数量的补充电能。

现货价格在电能市场上购得相同数量的补充电能。

类似地，如果合同购买量超过客户的实际消费量，类似地，如果合同购买量超过客户的实际消费量，则视零售商已经通过现货市场上出售了这一差量。

则视零售商已经通过现货市场上出售了这一差量。

电能零售商v为了减少现货市场价格波动所带来的风险，零售为了减少现货市场价格波动所带来的风险，零售商需要尽可能准确地预测出自身客户的电力需求商需要尽可能准确地预测出自身客户的电力需求量量v零售商的销售策略零售商的销售策略第二章生产者行为v机机组在在该时段内段内获得的利得的利润等于它的等于它的电能能销售收售收入与入与电能生能生产成本之差，它的利成本之差，它的利润最大化决策可最大化决策可以表示如下：

以表示如下：

v存在最存在最优解的必要条件是：

解的必要条件是：

边际收益恰好等于收益恰好等于边际成本成本完全竞争v如果市场是完全竞争的（或者机组的可用出力远如果市场是完全竞争的（或者机组的可用出力远小于市场的容量规模），市场价格小于市场的容量规模），市场价格不受不受Pi变化变化的影响。

此时，机组的边际收益等于：

的影响。

v上式揭示了这样一种事实，若发电商是价格接受上式揭示了这样一种事实，若发电商是价格接受者，那么他出售每者，那么他出售每MWh电能所能实现的收益就是电能所能实现的收益就是市场价格。

市场价格。

完全竞争v如果边际成本是关于电能生产量的单调递增函数，如果边际成本是关于电能生产量的单调递增函数，发电机组可以选择增加出力，直到边际生产成本发电机组可以选择增加出力，直到边际生产成本恰好等于市场价格为止：

恰好等于市场价格为止：

v但只有当边际成本大于平均生产成本时，按边际但只有当边际成本大于平均生产成本时，按边际成本出售电能才会盈利。

成本出售电能才会盈利。

完全竞争v例例1：

燃煤机组的最小稳定出力是：

燃煤机组的最小稳定出力是100MW（即保（即保证它能够连续生产的最低发电数量），最大出力证它能够连续生产的最低发电数量），最大出力极限是极限是500MW。

基于该电厂的实际量测数据，我。

基于该电厂的实际量测数据，我们可以得出机组的输入输出曲线为：

们可以得出机组的输入输出曲线为：

完全竞争v若是市场上的电能销售价格为若是市场上的电能销售价格为12$/MWh，由此可，由此可以计算出该机组的发电出力满足：

以计算出该机组的发电出力满足：

v或者或者MW完全竞争v发电极限发电极限如果则那么该机组肯定会按照最大出力进行发电。

如果显然，机组此时的发电会面临亏损，所以它的唯一选择只能是停机不发电。

完全竞争v例如例如如果市场价格大于或等于下面的值，那么该机组将会按照最大发电出力安排生产：

另一方面，要是市场价格低于下式给定的值，那么机组将会亏损：

完全竞争v空载成本（空载成本（No-loadCost）在安排机组的生产运营时，生产者还必须计及一些准固定成本（Quasi-fixedCost）因素，此类成本只有在机组运行时才会发生，但与机组的实际出力无关。

机组会保持与电网连接但却不提供任何出力，空载成本反映的就是维持机组空载运行所需要的燃料费用。

空载成本实际上仅仅是发电成本曲线的一个常数项。

完全竞争v例例2：

例：

例1中机组的二次成本曲线可以用下面给出中机组的二次成本曲线可以用下面给出的三段线性成本曲线来近似表示的三段线性成本曲线来近似表示该机组的调度应当随着电能市场的价格波动而变化：

（$/h）：

（$/h）（$/h）完全竞争完全竞争随着电能价格的升高，机组的利润会以分段线性方式上涨。

但因为存在空载成本，只有当价格大于11.882$/MWh时机组才会真正盈利。

完全竞争完全竞争v发电计划发电计划虽然发电机组在各个时段的出力计划都是最优的，但由于机组可能具有很大的启动成本，同时还需要遵守一些限制性约束，它往往不能实现利润最大化。

因此以1天、1周或者更长的时间为周期来优化生产计划，会显得更加合理一些。

为了能够实现优化，需要进行电价预测完全竞争v启动成本启动成本将机组从停机状态启动至可以进行发电生产的状态，该过程所需要花费的费用即为启动成本。

它是空载成本之外的另一种准固定成本。

为了最大化火电机组的利润，我们应当针对一个段比较长的时间来优化机组的启停安排。

这也就意味着为了避免启动成本，机组会选择在有些时段维持亏损运营，而不是简单地在降价时停机，然后在涨价时再开机。

完全竞争v例例3：

分析燃煤机组在一段长达几个小时的时间内：

分析燃煤机组在一段长达几个小时的时间内如何进行计划安排。

如何进行计划安排。

我们假设电能的销售价格是按小时计算，市场价格如图所示。

完全竞争假设机组在小时1段启动，它的启动成本是$600。

下表汇总了机组此时的成本与损益：

完全竞争v动态约束动态约束火电机组的启动或停止，甚至是稍微大一些的出力增减，都有可能给原动机带来非常大的机械负担。

如果负担过大的话，设备可能就会受到损害，缩短使用寿命。

为了减少频繁启动与关停对机组造成的损害，我们通常需要规定火电机组启动后，它应当保持并网发电的最短时间。

同时，我们一般也会规定火电机组关停后，它至少应当休息的时间长度。

此类约束确保汽轮机能有足够的时间让温升慢慢消退。

完全竞争v环境约束环境约束如果限制的是特定污染物在大气内的排放速率，这也就限制了机组的最大出力水平；

如果限制的是污染物在一年内的总排放量，此时电厂面临的是一种复杂的总量约束。

虽然水力发电厂不会排放污染物，也比火力发电厂更灵活，但是它们的用水可能会受到一些约束。

完全竞争v其它经济机会的影响其它经济机会的影响除了电能之外，发电机还能提供其它服务，如备用、负荷跟踪、调频服务与电压控制等。

这些不同的服务，通常被称为辅助服务或系统服务，是电能销售之外的另一个收入源。

完全竞争v基于购买决策的生产安排基于购买决策的生产安排假设某一发电公司签订了一笔双边合同，需要在某一小时内向给定负荷L供电。

我们首先假定该发电公司会利用它的一组数量等于N的电厂来履行合同规定的负荷供应任务。

很明显，它会以成本最小的方式进行电能生产。

也就是等耗量微增率准则：

完全竞争拉格朗日乘子的值就等于各机组新增单位MWh产量的成本。

所以该拉格朗日乘子常常也称为电能的影子价格。

我们假定该发电公司可以参加现货电能市场。

如果市场价格低于上面计算出的电能生产量所对应的影子价格，那么它应当选择向市场购买电能，并将自身机组的生产量调低，从而使得：

完全竞争假设某一小系统的负荷是假设某一小系统的负荷是300MW，它有两台，它有两台火电机组与一座小型径流式水电厂，那么如何使火电机组与一座小型径流式水电厂，那么如何使供电成本最小化呢？

水力发电厂的出力恒定等于供电成本最小化呢？

水力发电厂的出力恒定等于40MW，火力发电厂的成本函数如下式所示：

，火力发电厂的成本函数如下式所示：

v机组机组A：

$/hv机组机组B：

$/hv最优问题的拉格朗日函数可以写成如下的形式：

最优问题的拉格朗日函数可以写成如下的形式：

v其中其中表示需要由火电机组提供的表示需要由火电机组提供的260MW负荷。

负荷。