电力现货市场基本原理

电力现货市场基本原理1.电力现货市场建设的必要性2.电力现货市场的概念和基本原理3.市场改革中的关键问题分析4.总结和建议目录 Contents13发电高压输电低压配电用电种植高速运输消费苹果电力城镇配送苹果批发市场楼下水果店市场化电量：电力交易中心交易计划电量：电网公司统购市场化电量：售电公司零售分配给用户计划电量：地市供电局零售给非市场用户物理供应链果园商品交易链发电厂商品交易链电力也是一种商品与普通商品相比，电力商品具有显著不同的特性它决定了电力市场设计与普通商品市场有显著差异时刻保持供需平衡电以光速传送，并且不能大规模存储，发、输、配、用瞬时同步完成电网安全约束复杂电能输送不能超过电网最大送电能力，否则会导致设备损坏、电网失去稳定甚至崩溃电力传输有特定物理规律电能一经上网输送，量和路径由物理规律决定，而不由合同决定，并不能“一对一”的实现总量匹配4电力商品的特殊性？实时平衡、安全保供用户2用户1电厂1电厂2报价报价报价报价用户2,-20用户1,-10用户4,-30用户3,-40价差电厂4,-10电厂1-40电厂2，-30电厂3,-20电量MPQT发电特性电网数据负荷特性用户偏好市场参数用户需求电力商品的特殊性？集中竞价是主要形式本轮电改的历程和现货改革的发端6深圳开启输配电价改革2014.102015.032015.112017.8发布纲领性文件电改9号文6个配套文件确定市场建设框架确定8个现货市场试点 截至2018年底，全国市场化交易电量已经突破工商业用电量30%，各省均开展了中长期交易，但依然存在交易风险高、责权利不对等、价格引导作用不清晰等问题；必须进一步完善市场机制、发挥市场资源优化配置的作用、形成反映电力供需和生产成本的价格信号现货市场；7 负荷高的时刻电能边际价格高，负荷低的时刻定能边际价格低（国外出现负电价），电力具有时间价值一天内不同时刻负荷大小不一样实时电价反应边际机组的发电边际价格电力具有时间价值为什么要开展现货市场810公里5公里阻塞增加网损增加阻塞增加网损增加电源离负荷越远，网损越高，阻塞可能性越大，电力具有空间价值属性。电力具有空间价值为什么要开展现货市场电力现货市场的重要意义9现货市场意义以集中出清的手段促进了电量交易的充分竞争，实现了电力资源的高效、优化配置。促进竞争、优化配置形成与电力系统物理运行相适应、体现市场成员意愿的交易计划，为阻塞管理和辅助服务提供调节手段和经济信号。保障运行、管理阻塞分区、节点电价能够有效引导电源、电网的合理规划，为建设投资提供量化决策依据。引导规划、量化决策落实中长期合同交割与结算，以现货市场为核心的电力电量平衡机制调节发用电偏差，同时为中长期交易提供价格风向标。落实交易、调节偏差可真实反映电力商品在时间和空间上的供需关系，引导发用电资源响应市场价格波动，提升电网调峰能力、缓解阻塞。发现价格、激励响应电力市场是围绕稀缺性电力资源设计的协同体系 需要精准价格信号体系，反映电力商品稀缺性，提升资源优化配置水平10 按交易对象划分，电力市场体系分为容量市场、电量市场、辅助服务市场和输电权市场等；按时间划分，电力市场体系分为中长期市场（包括一年以上市场、年市场、季市场、月市场和周市场等）、日前市场和实时市场等；按市场性质划分，电力市场体系分为物理市场和金融市场。每个交易品种设计的核心是准入、出清和结算“双碳”倒逼市场改革深化随风逐日、泛在互联、多能协同、灵活互动随风逐日、泛在互联、多能协同、灵活互动电网调度电网调度AIMW196光伏出力弃光System operatorUserUserUserAggregatorRegulation serviceInformation热水器开启储能充电电动汽车充电暖通系统制冷多能源微网0 1 0 0 0 1MW196风电出力弃风电量消纳电量弃光电量消纳电量夜间弃风以价格信号和实时通信引导下的“源网荷储灵活互动”新型电力系统演变的关键挑战数据来源：电力碳中和目标下的成本冲击研究新能源渗透率成本交易机制全国统一电力市场调峰补偿机制需求侧响应机制市场机制负荷平移用户负荷清洁替代电能替代火电灵活性改造灵活发电电力系统互联辅助服务分时调度可再生能源预测并网准则随机机组组合系统调度电网扩展电网建设跨省跨区输送通道建设先进电网调度管理储能电化学储能热储能抽水储能氢储能源-网-荷-储协同优化主要变量实现基础蒙西电网南方电网2021年总体开展情况2022年市场发展规模预期5万亿千瓦时，70%2021年10月12日，国家发改委发布关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知，有序放开全部燃煤发电电量上网电价，扩大市场交易电价上下浮动范围，有序推动工商业用户全部进入电力市场；广东省能源局发布关于做好2022年电力市场年度交易工作的通知，称2022年电力市场规模约5500亿千瓦时；山东省能源局发布关于做好2022年全省电力市场交易有关工作的通知，明确2022年全省电力市场规模约3800亿千瓦时；山西省能源局发布2022年电力市场交易组织方案，持续增加电力交易规模：1500亿千瓦时电力市场建设最新进展市场建设节奏 现货试点省份：8个一批电力现货试点2020年均已完成月度以上的结算试运行，2021年起山西、甘肃、广东、山东等地区实现长周期不间断运行；2021年4月，选择辽宁省、上海市、江苏省、安徽省、河南省、湖北省作为二批现货试点 2022年6月，确定河北、宁夏、重庆、湖南、青海、江西、新疆、冀北等9省年底进去试运行；南方区域市场启动试运行；2021全国市场化交易电量3.7万亿千万时占比44.6%首批8个省份/地区现货试点二批6个省份/地区现货试点33个省份/地区均已开展电力直接交易西藏已发布电力直接交易方案2017全国市场化交易电量1.63万亿千万时占比26%电力市场规模、范围逐步扩大，体系逐渐完善1.电力现货市场建设的必要性2.电力现货市场的概念和基本原理3.市场改革中的关键问题分析4.总结和建议目录 Contents2目录 Contents节点电价15与实际矛盾：不可能实现瞬时交易应该提前多久？电力现货市场原理现货市场特征：一手交钱一手交货，实物交割。电力系统特征：电能量不能大量储存，电力生产与使用严格实时平衡。理论上电力现货的交易、交割、生产、使用都在用电的瞬间同时发生。交易与交割（生产、使用）分开电力现货需要提前一定时间量进行交易电力现货来源分析出清流程现货与中长期现货定义电力现货市场原理16日前市场是于运行日的前一日以d为时段组织交易的电能量市场日前市场日内市场是日前市场关闭后市场成员进行发用电计划微调的平台日内市场运行日当天日内实时市场是在实际运行前5-15分钟组织的电力实时交易平台，为电量供给和阻塞管理提供经济信号。实时市场实时运行时实时现货日前及更短时间内的考虑供需平衡和安全约束的电力产品交易的市场。运行日前一天日前现货市场Spot Market节点电价出清流程现货与中长期现货定义17中长期直购电交易二级市场日前市场日内市场实时市场现货市场的定位现货市场的定位时序递进时序递进周月度年度日实时购电合同用电量10亿度发电权交易形成次日发电计划滚动调整50.0Hz49.850.2发发 电电用用 电电偏差修正辅助服务市场中长期合约电力现货市场原理18实时市场LMP日前市场LMP由于发电燃料价格、电力供需关系、电网运行方式等影响，现货价格难以准确预测，未来现货价格存在较大的波动风险。为了规避现货价格风险，市场主体需要通过中长期合同提前锁定大部分电量的交易价格，满足较为确定的发用电需求，只在现货市场出售或购买不确定的发用电需求。金融交易Financial Market在交割日提前一段周期进行一般分为差价合约、期货和远期合同到期多为差价现金结算。规避现货价格波动风险证券交易中心（如纳斯达克）远期交易Forward Market电力交易中心（如Nord Pool）或场外进行节点电价出清流程现货与中长期现货定义市场模式选择本质是出清和结算方式的平衡19 集中式（PJM）分散式（英国）或&兼电力现货市场原理20市场成员申报信息形成发电计划（机组组合和发电曲线）市场出清通过安全校核未通过安全校核电网运行边界条件安全校核现货市场出清流程现货市场的出清机制，是基于市场成员申报信息以及电网运行边界条件，采用安全约束机组组合（SCUC）、安全约束经济调度（SCED）程序进行优化计算，出清得到日前市场交易结果。简单而言，就是在保证电网安全的前提下，优先调用系统中报价最为便宜的机组，直至满足负荷需求。形成节点电价SCUC/SCED模型节点电价出清流程现货与中长期现货定义219:3010:3012:0012:3017:30边界条件准备事前信息发布交易申报市场出清、交易结果发布发电调度计划调整9:30运行日前一天 D-1运行日 D发电出力/MW价格/元/MWh最小技术出力最大技术出力200220250280300150300170190240280五段报价发电出力/MW价格/元/MWh紧急调峰出力20022025028030015030017019024028010080深度调峰收益电能量申报深度调峰申报发电申报交易中心对申报信息进行审核和市场力检测日前现货市场申报229:3010:3012:0012:3017:30边界条件准备事前信息发布交易申报市场出清、交易结果发布发电调度计划调整9:30运行日前一天 D-1运行日 D“报量不报价”模式“报量又报价”模式购电申报小时1:0012:0018:0012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24负荷/MW申报24小时负荷曲线申报24小时每小时的“负荷-报价”曲线交易中心对申报信息进行审核日前现货市场申报电力现货市场原理23目标函数发电机组出力运行费用与启动费用之和最小化约束条件负荷平衡约束旋转备用约束支路潮流约束断面潮流约束机组出力上下限约束机组有功功率调节速率约束市场成员申报信息市场出清通过安全校核电网运行边界条件安全校核形成节点电价现货市场出清流程市场出清数学模型未通过安全校核形成发电计划（机组组合和发电曲线）SCUC/SCED模型节点电价出清流程现货与中长期现货定义24系统边际价格=0.4元边际机组边际机组 报价由低到高依次出清报价由低到高依次出清 将电能作为普通商品交易将电能作为普通商品交易 不考虑电网约束条件不考虑电网约束条件单段报价单段报价报价报价电量电量0.2元0.3元0.4元2、日前市场竞价原理：无约束出清25节点节点A A节点节点B B潮流方向出现阻塞潮流方向出现阻塞发电资源稀缺发电资源稀缺发电资源富裕发电资源富裕价价格格上上调调价价格格下下降降电价电价电价电价3、日前市场竞价原理：有约束出清3、日前市场竞价原理：有约束出清发电出力（万kW）0.3价格（元/kWh）00.4305040受安全约束不能出清日前市场需求预测发电出力（万kW）0.3价格（元/kWh）00.4305040外购电和A类机组外购电和A类机组日前市场需求预测全网统一出清价无约束全网统一出清考虑安全约束的节点电价出清电力现货市场原理27节点边际电价(LMP)系统能量价格=阻塞价格+节点边际电价机制实现了电能商品的经济属性和物理特性的有机结合，通过价格信号真实的反映了电网物理资源的稀缺性，并基于最优化原理实现了对电网运行和市场运营的最优引导，被美国各主要市场广泛采用和借鉴。市场成员申报信息市场出清通过安全校核电网运行边界条件安全校核形成节点电价现货市场出清流程未通过安全校核形成发电计划（机组组合和发电曲线）SCUC/SCED模型网损价格+节点电价出清流程现货与中长期现货定义289:3010:3012:0012:3017:30边界条件准备事前信息发布交易申报市场出清、交易结果发布发电调度计划调整9:30运行日前一天 D-1运行日 D日前现货市场由于天气、电网故障等偶然因素，使得由于天气、电网故障等偶然因素，使得日发电计划与实际负荷出现偏差日发电计划与实际负荷出现偏差实时市场