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(四)现货市场交易的一般模型
电力现货市场建立在实时电价概念的基础上,这里以一个简化的单时段单边现货交易(pool)模型为例来说明电力现货市场(spotmarket)的基本原理[3]。独立调度ISO代表所有电力用户向发电厂商购买电能,其目标是使购电总费用最小:
(7)
式中:ĉi是发电厂商的竞价曲线,为其出力Pi的凸函数(即ĉi对Pi的导数随Pi的增大而增大);n为发电厂商数。式(7)中Pi应满足:
(8)
式(8)为功率平衡方程,PL为用户的总需求电力。
对于式(7)、式(8)的条件极值问题可建立以下拉格朗日函数:
(9)
因此可得到c的极小化条件为:
(10)
式中拉格朗日乘子λ即等于边际价格ρM。将式(10)与式(8)联立求解,就可得ρM(即出清价)及各发电厂商的发电出力,这就是电力市场中独立调度的优化调度模型。
以上的ĉi(Pi)为发电厂商的竞价曲线,并不是其真正的成本函数。一般来说,其成本函数ci(Pi)只有发电厂商i自己知道,并不属于公共信息。
当发电厂商竞价曲线使dĉi/dPi不连续,或无法完全满足式(10)时,以上市场出清方法将退化为排队法,但两者本质一样。
要注意上述现货市场模型只是一个简化模型,在实际应用中还必须考虑电厂和系统运行的各种约束条件。实际现货市场交易模型有以下区别:1)采用多时段交易模型而不是单时段模型;2)用潮流方程取代式(8)的功率平衡方程,形成节点电价;3)考虑更多的发电机组技术约束;4)在双边竞价市场模式中,还包括负荷报价模型。
(五)小结
微观经济学是电力市场设计与分析所依托的基本理论,本文对供给、需求、市场均衡及生产成本的相关概念进行了介绍,作为后续电力市场理论阐述的基础。本文比较详细地介绍了实时电价的基本概念,然后以一个简化的单时段单边现货交易(pool)模型为例说明了电力现货市场的基本原理。需要说明的是,国内电力市场领域所讨论的“现货市场”概念主要来源于国外电力市场的spotmarket,并无统一定义,是一个有争议的概念。本文中的“现货市场”指日前、日内、实时的实物(电能量)交易市场,近期我国电力市场改革中有现货市场概念和理论神秘化的趋势,希望此文能清晰地解释相关概念,使更多改革参与者理解电力现货市场的本质。
[1]陈皓勇.基于改进拉格朗日松弛法的电能成本分析.西安:西安交通大学博士学位论文,2000.
[2]Schweppe,F.C.,Caramanis,M.C.,Tabors,R.D.,Bohn,R.E.SpotPricingofElectricity.Boston:KluwerAcademicPublishers,1988.
[3]王锡凡,王秀丽,陈皓勇.电力市场基础.西安:西安交通大学出版社,2003.
本文引用格式:
陈皓勇,王秀丽.广东电力市场改革探索(三):微观经济理论及电力现货市场原理.华南理工大学电力经济与电力市场研究所微信公众号:电力经济与电力市场(ipeem-scut).2016年11月29日。
延伸阅读:广东电力市场交易规则的回顾与分析
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