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第一篇 电力市场基本理论及总体结构3

第1章 电力市场的基本理论3

1.1 引言3

前言3

1.2 电力市场基本概念4

1.2.1 电力市场的定义4

1.2.2 电力市场的基本特征4

1.2.3 电价是电力市场的杠杆和核心内容4

1.2.5 电力市场目标5

1.2.4 电力市场运行需要的技术经济条件5

1.2.6 电力市场的基本原则6

1.2.7 电力市场建设需要周密设计方案6

1.3 电力市场理论研究的主要方向8

1.3.1 政策环境和市场结构8

1.3.2 电价体系9

1.3.3 交易机制9

1.3.6 市场机制下电力系统安全稳定分析方法和控制策略10

1.3.5 市场环境下的调度和控制10

1.3.4 技术支持系统10

1.3.7 电力市场经济稳定性及阻塞管理机制12

1.3.8 电力市场中安全与经济的协调13

1.3.9 市场环境下的输电网络管理14

第2章 电力市场模式分析与比较15

2.1 引言15

2.2 电力市场的目标模式15

2.3 电力市场的交易模型17

2.3.2 双边交易模式18

2.3.1 电力联营体(Pool)模式18

2.3.3 多边交易模式19

2.4 电力市场运营结构及交易类型19

2.4.1 电力市场运营结构19

2.4.2 电力市场交易系统总体结构20

2.4.3 中长期合约交易市场21

2.4.4 期货与期权交易市场21

2.4.7 实时交易(平衡)市场22

2.4.6 辅助服务交易市场22

2.4.5 日前交易市场22

2.5 电力市场中各级交易市场的协调23

2.5.1 年度与月度市场之间的协调23

2.5.2 月度市场与日前电力市场之间的协调23

2.5.3 日前市场与实时市场的协调24

2.5.4 辅助服务与实时交易市场和日前市场的关系24

2.6 电力市场竞价的各种模式24

2.6.1 限量竞争模式24

2.6.2 限价竞争模式24

2.6.3 基于两部制电价的竞价模式25

2.6.4 分次竞价模式25

2.6.5 逐步开放的市场模式26

2.6.6 分段竞价模式26

2.6.7 基于当量电价的竞价模式26

2.6.8 基于期货理论的电力市场竞价模式27

2.6.10 输(发)电权交易市场29

2.6.11 适应我国现阶段的竞价模式29

2.6.9 期权交易模式29

2.7 市场机制下电力系统的规划30

2.7.1 电力市场对传统电力系统规划的挑战30

2.7.2 电力市场下电力系统规划工作的基本思路30

3.2 我国电力工业引入市场机制的特殊问题31

3.2.1 各种产权机组原有合同的处理31

3.2.2 各种类型机组以及新老机组之间的公平竞争31

3.1 引言31

第3章 中国电力市场结构设计中的若干重要问题31

3.2.3 逐步过渡32

3.3 电力市场设计的依据32

3.3.1 竞价原则32

3.3.2 市场结构32

3.3.3 价格机制33

3.3.4 计算方法设计思想34

3.4 电力市场竞价模式和规则设计的基本原则34

3.5 电力市场的层次结构34

3.5.4 市场结构的发展与完善35

3.5.3 省网电力市场特点35

3.5.1 国家电力市场主要特点35

3.5.2 区域电力市场特点35

3.6 中国电力市场的目标模式36

3.6.1 发电侧竞争的电力市场--模式Ⅰ37

3.6.2 输电网开放，多个购买者模式--模式Ⅱ38

3.6.3 零售竞争阶段--模式Ⅲ39

3.7 省级电力市场运营模式39

3.7.1 水、火电竞价模式39

3.7.2 机组分组(类)竞价上网的模式40

3.7.3 限量竞价模式41

3.7.4 发电集团之间竞价上网的模式41

3.7.5 省级电网交易中心在大区电力市场中的作用41

3.8 区域电力市场运营模式42

3.8.1 中国区域电网概况及存在的问题42

3.8.2 发电侧竞争的区域电力市场42

3.8.3 输电网开放，多个购买者模式的区域电力市场43

3.9.1 双边交易模式45

3.9 区域电力市场运营中的市场竞价45

3.8.4 关于输电价格问题45

3.9.2 单一购买者模式46

3.9.3 电力经纪人模式46

3.10 国家级电力市场运营模式47

3.11 期货与期权市场及风险管理48

3.12 电力市场技术支持系统的建设48

第二篇 电力市场交易理论与运作机制53

第4章 中长期合约交易市场53

4.1 中长期合约交易市场设计思想53

4.2 基于竞价机制的电力中长期合约交易54

4.3 中长期合约交易市场的报价模式55

4.4 中长期合约交易计算的数学模型与算法55

4.4.1 数学模型55

4.4.2 算法56

4.4.3 中长期合约电力平衡计算62

4.4.5 年度与月度合约市场之间的协调63

4.4.6 月度合约市场与日前电力市场之间的协调63

4.4.4 数据流程图63

4.5 年度合约交易市场设计64

4.5.1 年度合约交易市场设计64

4.5.2 电力市场年度合约交易计算的数学模型65

4.5.3 年度合约交易计算数学模型的优化计算方法66

4.5.4 电力市场年度合约交易的滚动计算66

4.6 月度合约交易市场设计66

4.6.1 月度合约交易市场设计66

4.6.2 电力市场月度合约交易管理系统的数学模型67

4.6.3 月度合约交易数学模型的优化计算方法68

4.6.4 电力市场月度合约交易的滚动计算68

4.7 各类交易合约成份的相互关系68

4.7.1 年度交易合约68

4.7.2 月度交易合约68

4.8 用电侧开放的中长期合约交易市场69

4.8.1 市场的供应与需求70

4.8.2 供电侧市场开放情况下的交易中心决策70

4.8.3 具体算法设想71

第5章 中长期合约交易市场的运作机制72

5.1 概述72

5.2 合约的标准化72

5.3 合约市场分组竞价73

5.4 需求预报和发布74

5.5 合约市场数据申报与审核74

5.5.1 合约报价的申报74

5.6 竞价规则75

5.5.3 数据保密75

5.5.2 合约市场申报的审核75

5.7 交易机制76

5.8 市场出清与清算76

5.9 合约电量的履行76

5.9.1 电力调度交易中心的履约义务77

5.9.2 电力调度交易中心对合约电量分配结果的审核调整77

5.9.3 发电公司的履约义务77

5.11.2 发电违约78

5.11.1 支付违约78

5.10 合约的变更78

5.11 合同违约及处理78

第6章 电力期货交易市场79

6.1 期货交易市场概况79

6.2 电力期货合约80

6.2.1 电力期货合约的概念80

6.2.2 电力期货的作用82

6.3 国外电力期货(合约)市场的实践82

6.3.1 美国82

6.3.2 英国82

6.3.3 澳大利亚83

6.3.4 北欧83

6.4 期货交易与中长期合约交易的比较84

6.5 期货交易运作原理85

6.5.1 期货交易方式85

6.5.2 期货交易过程87

6.7 期货交易的经营管理88

6.6 期货合约标准化88

6.8 期货交易合同与现货交易合同的特点90

6.9 银行在避免电力市场风险中的角色91

第7章 电力期权交易市场92

7.1 电力期权交易92

7.2 期权市场与期货市场的关系92

7.2.1 期权与期货92

7.2.2 期权合约与期货合约93

7.2.3 期权交易与期货交易93

7.3 期权交易类型94

7.4 期权交易的功能作用95

7.5 电力期权交易程序97

7.5.1 电力期权交易的基本过程97

7.5.2 期权交易中的清算97

8.2 日前交易市场结构框图(图8-1)99

8.3 预调度计划编制原则99

第8章 日前交易市场的结构与模式99

8.1 引言99

8.4 日前市场运作的模式101

8.4.1 电力联营体(Pool)模型下的日前交易市场101

8.4.2 双边交易模型下的日前交易市场101

8.4.3 经纪人模式102

8.5 交易计划编制的有关问题103

8.5.1 概述103

8.5.3 交易计划求解的几个问题104

8.5.2 交易计划的意义104

8.6 电力市场交易计划的安全校核105

8.6.1 购电计划中安全校核设计原则105

8.6.2 安全校核的关键问题105

第9章 电力市场预调度计划的数学模型与算法108

9.1 预调度计划系统的结构和各模块功能108

9.2 日前交易计划的特点109

9.2.1 日前交易计划模型与传统发电计划模型的分析比较109

9.2.2 关于机组报价曲线的说明110

9.3 购电价格决策111

9.3.1 概述111

9.3.2 数学模型111

9.2.3 传统发电计划模型与统一价付费结算规则的矛盾111

9.3.3 算法112

9.4 水电购电计划113

9.4.1 概述113

9.4.2 功能设计113

9.4.4 算法模块设计114

9.4.3 数学模型114

9.5 火电系统的购电计划115

9.5.1 概述115

9.5.2 功能设计116

9.5.3 基于单时段交易的模型本质分析116

9.5.4 火电预调度计划的完整数学模型119

9.5.5 火电预调度计划的算法121

9.6.2 功能设计127

9.6.3 数学模型127

9.6 区域间电力交易计划127

9.6.1 概述127

9.6.4 算法设计128

9.6.5 算法流程128

第10章 快速静态安全校核算法130

10.1 基于直流潮流的静态安全校核模型130

10.2 常用的几种直流潮流校核算法130

10.2.1 常规算法130

10.4 发电联合转移分布因子和负荷模增发电联合转移分布因子131

10.4.1 发电联合转移分布因子的定义131

10.2.2 发电转移分布因子法131

10.3 交易计划模型的求解特点131

10.2.3 前代回代法131

10.4.2 发电联合转移分布因子的性质132

10.4.3 负荷模增发电联合转移分布因子134

10.5 快速静态安全校核算法设计135

11.2 安全校正策略的概念137

11.1 引言137

第11章 电力市场中的安全校正策略(Ⅰ)：优化计算类137

11.3 传统的有功经济安全校正模型139

11.4 市场环境下的有功经济安全校正模型140

11.5 经济安全校正算法设计140

11.6 多线路潮流越限的经济安全校正算法145

12.1.1 目标函数147

12.1.2 约束条件147

12.1 安全校正计算模型147

第12章 电力市场中的安全校正策略(Ⅱ)：灵敏度分析类147

12.2 机组有功出力对线路有功潮流的灵敏度分析148

12.3 安全校正策略的算法148

12.3.1 灵敏度系数百分比调整法149

12.3.2 灵敏度最大值调整法151

12.3.3 灵敏度小步长调整法151

12.3.4 价格灵敏度调整法152

12.4 基于灵敏度分析的断面有功安全校正策略152

12.4.1 概述152

12.4.2 数学模型153

12.4.4 算法分析及注意事项154

12.4.3 断面的灵敏度分析154

第13章 日前交易市场的运作机制156

13.1 概述156

13.2 日前竞争负荷预报与发布156

13.2.1 短期负荷预报156

13.2.2 日前竞争负荷预报157

13.2.3 信息发布与查询157

13.3 日前市场数据申报规范157

13.3.1 对发电公司申报的要求157

13.3.2 发电公司各机组申报的技术数据157

13.3.3 各发电机组申报的经济数据158

13.3.4 数据申报的审核158

13.3.5 申报技术数据的再修改158

13.4.1 买方市场和卖方市场159

13.4.3 买方市场中的电价机制159

13.4.2 买方市场和卖方市场的界定159

13.3.6 数据保密159

13.4 竞价原则159

13.4.4 卖方市场中的电价机制160

13.4.5 预调度计划的制定原则160

13.5 交易机制160

13.5.1 无约束发电出力计划的制定160

13.5.2 安全校核与分区电价161

13.6 实时调度162

13.7 日前市场的结算规则162

13.5.4 预调度计划的发布与查询162

13.5.3 发电机组开停162

第14章 辅助服务市场的运作及基本规则164

14.1 辅助服务市场的运作164

14.2 辅助服务特点和市场设计164

14.3 市场组织流程165

14.3.1 系统各功能模块组成165

14.3.2 总体市场的组织流程165

14.3.4 旋转备用市场的组织流程166

14.3.3 AGC市场的组织流程166

14.3.5 与日前有功市场之间的协调167

14.3.6 与实时市场之间的协调及实时调用过程167

第15章 AGC交易市场169

15.1 AGC市场概述169

15.2 AGC市场成员169

15.3 AGC申报169

15.4 AGC辅助服务市场的总体思路170

15.4.1 AGC机组容量的购买170

15.4.2 AGC机组基值点的形成过程171

15.5 AGC辅助服务市场数学模型及价格形成机制172

15.5.1 三种不同的价格体系172

15.5.2 边际价格机制172

15.5.3 一机一价的价格机制172

15.5.4 综合价格机制172

15.6 AGC服务的结算考核173

16.2 旋转备用市场的总体思路174

16.1 参与旋转备用市场成员174

第16章 旋转备用市场174

16.2.1 旋转备用的申报175

16.2.2 日前有功电量市场对旋转备用的考虑175

16.2.3 火电旋转备用结合水电备用平衡调整的市场175

16.3 旋转备用市场数学模型及价格形成机制176

16.3.1 三种不同的价格体系176

16.3.2 边际价格机制176

16.2.5 实时负荷调整与旋转备用计划外购买176

16.2.4 充分考虑火电机组跟踪负荷能力的旋转备用市场176

16.3.3 一机一价的价格机制177

16.3.4 综合价格机制177

16.4 算法思路178

16.5 旋转备用的结算考核178

16.5.1 旋转备用的结算178

16.5.2 旋转备用的考核178

16.6 运行备用的合理分布问题179

16.6.1 运行备用的合理分布问题概述179

16.6.2 市场机制下对运行可靠性提出更高要求180

第17章 非旋转备用市场182

17.1 参与非旋转备用市场成员182

17.2 非旋转备用申报182

17.3 非旋转备用市场的总体思路182

17.4 非旋转备用市场数学模型及价格形成机制183

17.4.1 三种不同的价格体系183

17.4.2 边际价格机制183

17.4.3 一机一价的价格机制184

17.4.4 综合价格机制184

17.5 算法思路184

17.6 非旋转备用的结算考核184

第18章 无功电压支持及黑启动辅助服务185

18.1 无功及电压支持辅助服务185

18.2 最优潮流优化无功及电压支持185

18.3 黑启动服务186

19.3 数据申报187

19.2 需求预报和发布187

第19章 电力辅助服务市场的运作机制187

19.1 交易流程187

19.4 竞价规则188

19.5 交易机制188

19.5.1 AGC188

19.5.2 旋转备用188

19.5.3 冷备用189

19.5.4 电压无功支持和黑启动服务189

19.8 水电辅助服务190

19.6 发电辅助服务的调度190

19.7 输电辅助服务190

第20章 实时平衡市场的运作机制191

20.1 实时平衡市场概述191

20.2 实时平衡市场的目标191

20.3 实时平衡市场的调度机制及其动作过程194

20.3.1 平衡机制总的设计原则194

20.3.2 平衡机制的数据要求195

20.3.3 电力市场实时平衡调度过程195

20.3.4 平衡市场和实时控制196

20.3.5 实时平衡交易的数学模型及其计算方法197

20.3.6 实时平衡市场的拥塞管理198

20.3.7 不平衡结算199

20.3.8 网络约束对其他市场的影响200

20.4 实时交易市场的报价模式200

第21章 实时平衡市场交易的数学模型及算法201

21.1 超短期负荷预报201

21.2 考虑预调度计划的实时交易202

21.3 不考虑预调度计划的实时交易204

21.4 安全校核205

21.5 考虑N-1线路安全性的实时交易数学模型与算法207

21.5.1 数学模型的基本思路208

21.5.2 实时交易的多发电计划方案208

21.5.3 实时交易的双发电计划209

21.6 阻塞管理209

21.7 自动发电控制210

21.9 实时发电监视212

21.8 实时调度指令的下发与执行212

第三篇 水电站群竞价上网模式与优化运行215

第22章 水电厂竞价上网模式215

22.1 水电竞价与火电竞价的比较215

22.2 水电报价包含的内容215

22.3 电力市场下水电交易与定价方法216

第23章 市场机制下梯级水电站短期优化运行的理论与方法研究(一)217

23.1 引言217

23.2 梯级水电站间的水力联系217

23.3 梯级水电站日优化运行目标219

23.4 梯级水电站日优化运行模型和最优性条件221

23.4.1 梯级水电站周期平稳日优化运行的数学模型和最优性条件221

23.4.2 梯级水电站过渡日优化运行的数学模型和最优性条件226

23.5 考虑流达时间为变量的情况下的梯级水电站日优化运行的最优性条件230

23.6 小结233

第24章 市场机制下梯级水电站短期优化运行的理论与方法研究(二)234

24.1 梯级水电站日优化运行的离散形式的最优性条件234

24.2 梯级水电站日优化运行的实用最优性条件236

24.3 制定梯级水电站日优化运行计划的实用迭代搜索算法239

24.3.1 制定梯级电站日优化运行计划的一步调整原则239

24.3.2 判断梯级电站日可行运行计划存在性的条件和寻找日可行运行计划的基本方法240

24.3.3 制定梯级电站日优化运行计划的实用迭代搜索算法243

24.3.4 制定梯级电站周期平稳日优化运行计划的详细步骤245

24.3.5 制定梯级电站过渡日优化运行计划的详细步骤248

24.4 小结249

25.1 水电站下游不稳定流的基本特性250

第25章 考虑水电站下游不稳定流的梯级水电站短期优化运行的理论与方法研究250

25.2 水电站下游不稳定流的计算方法251

25.3 考虑下游不稳定流的梯级水电站周期平稳日优化运行的最优性条件254

25.4 考虑下游不稳定流的梯级水电站过渡日优化运行的最优性条件259

25.5 考虑下游不稳定流的梯级水电站日优化运行的离散形式的最优性条件260

25.6 考虑下游不稳定流的梯级水电站日优化运行的实用最优性条件262

25.7 考虑下游不稳定流时制定梯级水电站日优化运行计划的实用迭代搜索算法267

25.8 小结269

26.2 梯级水电站日负荷优化分配的数学模型270

26.1 引言270

第26章 梯级水电站日负荷最优分配问题研究270

26.3 梯级水电站日负荷优化分配最优性条件273

26.4 梯级水电站日负荷优化分配的寻优条件和算法274

26.5 梯级水电站日负荷优化分配问题讨论276

26.6 小结277

第27章 洪水期梯级水电站短期优化运行方式研究278

27.1 引言278

27.2 下游电站日优化泄洪方式的数学模型和最优性条件278

27.3 制订下游电站日优化泄洪方案的迭代搜索算法280

27.4 小结281

第28章 水电站群联合调峰长期优化调度理论与算法282

28.1 引言282

28.2 数学模型282

28.2.1 符号约定282

28.2.2 状态方程283

28.2.3 目标函数284

28.3 长期优化调度中的联合调峰285

28.2.4 约束条件285

28.4 递推计算方法287

28.5 递推计算的收敛性288

28.6 余留效益函数的处理291

28.7 惩罚与可靠性291

29.2 电力市场中的风险及其识别295

29.2.2 电力市场中风险的特点295

29.2.1 电力市场中的风险因素295

29.1 引言295

第29章 电力市场交易中的风险问题295

第四篇 电力市场交易中的风险分析及电厂竞价上网辅助决策295

29.2.3 电力市场中风险的类型296

29.2.4 电力市场中的风险识别298

29.3 电力市场中的风险管理299

29.3.1 电力市场中风险管理的意义299

29.3.2 电力市场中风险管理的分类300

29.3.3 电力市场中风险管理的程序300

29.3.4 电力市场风险管理的方法301

30.1 电厂竞价上网辅助决策及风险分析简述303

第30章 电厂竞价上网辅助决策及风险分析303

30.2 总体设计304

30.2.1 日前交易市场报价辅助决策系统304

30.2.2 中长期合约市场报价辅助决策系统304

30.2.3 实时市场报价辅助决策系统304

30.2.4 辅助服务市场报价辅助决策系统304

30.3 系统基本设计思想304

30.4 电价决策分析子系统306

30.4.1 简介306

30.4.2 分析模型307

30.4.3 实现功能309

30.5 结算与评估子系统309

30.5.1 简介309

30.5.2 模型及算法310

30.5.3 实现功能311

30.6 发电商辅助报价决策的难点分析312

31.2 预测内容315

31.1 概述315

第五篇 电力市场预测、分析与协调315

第31章 电力市场需求预测315

31.2.1 年度预测316

31.2.2 月度预测316

31.2.3 日度预测316

31.3 中长期预测316

31.3.1 常规方法316

31.3.2 常规预测的进一步发展320

31.4.1 概述323

31.4 短期负荷预测323

31.4.2 相关因素的处理324

31.4.3 单一预测方法325

31.4.4 短期负荷预测的综合模型329

第32章 市场分析与评估332

32.1 概述332

32.2 目标333

32.3 分类333

32.5.2 发电厂报价预测335

32.5.1 系统负荷预测335

32.4 购电价格决策算法335

32.5 短期AAEM(周内)335

32.5.3 模式A(基于日负荷曲线)336

32.5.4 模式B(基于每日最高负荷时段)336

32.6 中期AAEM(月度)337

32.6.1 系统负荷预测337

32.6.2 发电厂报价预测337

32.6.3 模式A(基于日负荷曲线)337

32.6.4 模式B(基于月负荷持续曲线)337

32.6.5 模式C(基于每日最高负荷时段)338

32.7 算法流程图(图32-2)338

32.8 系统结构数据流程图(图32-3)339

32.9 子系统数据流程图(图32-4)340

33.3 年度与月度合约交易市场之间的协调341

33.2 目标341

33.1 概述341

第33章 多级电力市场之间的协调341

33.3.1 年度合约电量的月分配问题342

33.3.2 月度多级电力市场电量的制定342

33.3.3 年度竞价交易电量的结转方案343

33.3.4 月度与年度计划相互协调344

33.4 月度竞价交易市场与日前电力市场之间的协调344

33.4.1 竞价交易电量由月分解到日344

33.4.2 日合同电量分配决策和数学模型345

33.4.3 优化方法345

33.4.4 日合同电量分配到各时段346

33.4.5 月度竞价交易电量的月内日间结转346

33.5 辅助服务市场与有功市场的协调347

33.5.1 月度合约交易市场与辅助服务市场的协调347

33.5.2 日前有功市场与辅助服务市场的协调347

33.6.1 调度流畅性和调度流畅度348

33.6 日前市场与实时市场的协调348

33.5.3 时前/实时市场与辅助服务市场的协调348

33.6.2 调度流畅性与多级市场之间的安全性、可靠性协调349

33.6.3 调度流畅度的计算模型及算法350

33.6.4 考虑流畅度约束的交易计划模型及其算法350

33.6.5 算法流程图350

33.7 总体数据流程图352

第六篇 电力市场监管355

第34章 电力市场监管的基本概念355

34.1 概述355

34.2 监管机构356

24.2.1 建立国家电力监管委员会356

34.2.2 电力监管机构的职能356

34.3 系统设计原则357

34.4 建立监管系统的难度357

34.5 系统功能设计358

35.1 交易中心监管的构成359

35.2 年度合约交易市场的监管359

第35章 对电网交易中心的监管359

35.3 月度合约交易市场的监管360

35.4 日前市场的监管360

35.5 辅助服务市场的监管361

35.5.1 调频辅助服务361

35.5.2 备用辅助服务361

35.6 实时市场的监管361

35.6.1 实时竞价361

35.6.2 阻塞管理362

第36章 对发电公司的监管363

36.1 对发电公司监管的构成363

36.2 年度合约交易市场的监管363

36.3 月度合约交易市场的监管363

36.4 日前市场的监管364

36.5 辅助服务市场的监管364

36.5.1 调频辅助服务364

36.6 实时市场的监管365

36.5.2 备用辅助服务365

第37章 对考核的监管366

37.1 考核监管的构成366

37.2 年度合约交易市场考核监管366

37.3 月度合约交易市场的考核监管366

37.6 实时市场的考核监管367

37.5.3 无功辅助服务考核的监管367

37.5.2 备用辅助服务考核监管367

37.5.1 调频辅助服务考核监管367

37.5 辅助服务市场的考核监管367

37.4 日前市场的考核监管367

第38章 监管指标的计算算法368

38.1 概述368

38.2 变化幅度类368

38.3 相关行为类369

38.3.1 相关指数369

38.3.2 关联分析370

参考文献372