本文首先介紹了國外電力市場節點電價理論的研究和應用情況，根據我國區域電力市場建設進程，有針對性的分析了采用節點電價體制的優點。本文介紹了交流最優潮流和直流最優潮流在壹般電力市場節點電價計算中的應用，並對基於兩種電價算法建立相應數學模型，推導出節點電價數學公式。以IEEE-14母線系統算例證明，節點電價能夠有效反映電力資源稀缺程度，提高電力資源的使用效率，同時可為投資者提供可靠的經濟信號。 本文進壹步介紹了傳統的考慮節點邊際輸電損耗的節點電價計算法，並提出壹種改進的節點電價模型，並以簡單的3節點母線系統進行算例分析說明。此外本文提出壹種考慮網絡損耗的節點電價近似算法，並以IEEE-14母線系統算例表明，考慮網損成本的節點電價不僅保持了原有節點電價的優點，而且可進壹步激勵電源和電網投資，引導經濟合理的運行方式，完善電力市場電價體系，促進電力市場的建設。
作 者: 王永強
學科專業: 電力系統及其自動化
授予學位: 碩士
學位授予單位: 上海交通大學
導師姓名: 侯誌儉
學位年度: 2007
研究方向:
語 種 : chi
分類號:
關鍵詞: 節點電價計算法
電力市場
輸電損耗
機標分類號: TM728.3
機標關鍵詞：
基於輸電市場長期效率的節點電價研究
中國貴陽政府門戶網站 | 更新時間：2009-02-03 | 來源：中經專網
字號：大中小 復制本頁地址 打印本頁 關閉窗口
[摘要]國外電力市場普遍實的節點電價制度對我國電力市場的改革具有重要的借鑒意義。本文從輸電市場的長期效率出發，對節點電價內涵、特征及作用進行了深入的分析。通過研究發現，節點電價可以引導輸電容量的合理投資，促進發電公司和電力用戶有效使用輸電網，從而實現輸電市場的長期效率。
（中經評論·北京）輸電市場是輸電企業向發電企業、配電企業或用戶提供電能輸送服務的市場。輸電企業的成本以固定成本為主，其運營特點是投資周期長，沈沒成本高。輸電市場長期效率主要來自於電網企業的長期投資效率、發電企業和用電企業對電網的長期使用效率。
節點電價是電力批發市場價格制定的重要方法，已經被廣泛應用在美國幾個主要的電力市場，如PJM、加州、紐約電力市場。對於節點較為密集的網格狀輸電網，節點電價法是非常科學的電價制定方法，可以給出豐富的區域或節點價格信號，引導用戶合理進行電力消費和投資。節點電價可以引導發電企業和電力用戶合理使用電網，而根據節點電價之差確定的輸電阻塞價格也是引導輸電有效投資的經濟信號。另外，以阻塞價格為基礎確定的金融輸電權（FTR）作為壹種長期的產權安排，可以對輸電容量的擴展產生有效的激勵。
當前，我國的輸電網建設進入了高速增長期，很多區域電網公司要在“十壹五”期間將電網的規模翻壹番。在這樣的背景下，如何保證電網的投資效率就變得非常重要。所以，關於節點電價和輸電投資效率的研究對於我國電力市場的改革與電力行業的健康發展具有重要的意義。
壹、節點電價的形成機制
節點電價是～種市場定價機制，電力批發市場的買賣雙方在提供報價的基礎上形成了市場出清價格和交易量。所謂節點，就是輸電網中發電廠、電力用戶或變電所在某輸電網中的位置。節點電價，是指隨著節點或位置的不同而不統壹的電能價格。節點電價是發電廠賣電的電量電價，比如壹度電0.30元。節點電價也是供電商或大用戶購買電能的價格，其水平的確定是根據各個節點供電短期邊際成本。具體來說，在電網某壹運行狀態下，該節點增加單位電能消費導致電網和發電廠總體增加的成本。節點電價的形成是基於各發電商的賣方報價、各供電商和大用戶的需求報價、對未進行需求報價的電力消費預測、電網運行狀態和阻塞情況等因素，是市場定價和電網技術約束***同作用的結果。
節點電價主要是競爭性電力批發市場上的電能交易價格。在競爭性的電力批發市場中，多個發電公司直接將電能賣給多個電力大用戶和地方供電商（供電公司或配電商），而輸電網提供網絡輸送服務。這個市場主要是壹種集中交易市場。目前，我國電力批發市場比較特殊，多個發電公司將電能賣給唯壹的、地域壟斷的電網公司（輸電公司和配電公司），再由該電網公司將電能賣給多個電力用戶。這是壹個電網公司雙邊壟斷的市場。競爭性批發市場的基礎是輸電、配電分離和獨立輸電價格機制形成，配電公司與輸電公司分離以後成為批發市場的買方。由於目前我國電力批發市場的實體壹般為省或區域，而壹個省或區域包含多個地區及相應的地區配電商，所以，只要實現了輸院分離，即使沒有電力用戶直接進入批發市場，由於有多個地區配電商的存在，電力批發市場買方也能形成競爭關系。獨立輸電價格是電能交易時輸電網提供輸電網服務的價格。當輸電公司有了獨立的輸電價格，就可以退出批發市場，不參與電力批發市場的交易，而只是作為基礎設施運營商，提供網絡服務。
二、節點電價包含的輸電成本信息
輸電電價是輸電公司的輸電服務價格。壹般由電網服務費用、網損費用、輔助服務費用和阻塞費用等幾部分組成。電網服務費用主要是彌補電網的投資成本、管理成本等固定成本。輔助服務費用主要是電網為了電力系統運行的安全性、可靠性和電能質量保證提供的輔助服務所消耗的成本。網損費用是電能在輸電網中傳輸發生的電能損耗形成的成本。阻塞費用是由於電網輸送容量限制導致的電網阻塞形成的成本，它可以是直接進行阻塞管理發生的費用，也可以是電網稀缺容量租金。電網服務費用和輔助服務費用都有獨立的價格，但網損費用和阻塞費用可能都包含在節點電價中，沒有獨立的價格。
輸電服務是電能從電網某個節點的輸入和從電網另外壹個節點的輸出，而電網是跨地域的基礎設施，所以由電能的輸入節點和輸出節點確定的交易路徑就非常重要。由於節點電價是某個電能輸入節點賣方的售電價格和電能輸出節點買方的購電價格，由此可以推出買方的購電電價中包含電能價格和輸電價格，電能價格就是電能輸入節點的賣方售電價格，而輸電價格就是電能輸出節點價格與電能輸入節點價格之差。這個輸電價格只是輸電阻塞價格與網損價格，是輸電服務價格中的壹部分。
三、節點電價與輸電市場效率
節點電價是通過最優潮流程序計算出來的，該程序的目標是社會福利最大化。如果電力批發市場的需求為剛性需求，這個目標就等價於發電費用最小化；如果電力批發市場的需求為彈性需求，這個目標就等價於發電公司的生產剩余和電力用戶的消費剩余。最優潮流程序根據發電廠的賣方報價和用戶、供電公司的買方報價，在電網容量約束滿足的前提下安排各方的交易量並確定節點電價。如果在某線路上輸電阻塞發生，該線路作為稀缺資源就具有了市場價值（阻塞租金）。當從某壹輸電路徑傳輸電能時，部分電能會流過該阻塞線路，占用部分線路容量的機會成本就包含在節點電價之中。如果不考慮電網損耗，兩個節點的節點電價之差就是輸電阻塞價格，它等於這兩個節點之間傳輸電能導致的所有阻塞線路上的機會成本。所以，阻塞線路的阻塞租金、節點電價和輸電阻塞價格之間有密切的關系。
節點電價包含的阻塞租金信息是有效輸電容量判定的重要依據，因而成為引導輸電有效投資的重要的價格信號。某壹條輸電線路的阻塞租金是是指通過增加該線路的單位輸電容量導致的電力批發交易中發電成本的減少量，或者是交易中消費者剩余、發電商生產剩余的增加量。這是輸電線路容量增加帶來的邊際容量收益，體現了輸電線路容量的真實市場價值。隨著線路容量的增加，其阻塞租金會下降。若假設輸電邊際容量成本不變，可以推斷，當增加某壹線路單位輸電容量帶來的收益與由此增加的輸電容量成本相等時，也就是邊際容量收益等於邊際容量成本時，此時該線路輸電容量達到最優。
電力批發市場的交易時段很短，往往是半個小時或15分鐘壹個時段。然而，電網投資周期都比較長，壹個電網投資周期包含了非常多的交易時段，而某壹條輸電線路的市場價值取決於在壹個投資周期內該線路在所有的阻塞時段或高峰時段的累積阻塞租金。
由於節點電價和線路阻塞租金反映了輸電投資價值，可以作為有效的投資信號。如果輸電線路的邊際容量收益高於邊際容量成本，說明該線路容量投資不足，可以增加投資；如果線路邊際容量收益低於邊際容量成本，則說明投資過度，應該減少投資。無論是對電網總體的評價，還是對於某壹輸電項目的評價，輸電容量阻塞租金都可以作為基本的價值評價標準。輸電阻塞價值是未來電網投資的收益，可以憑借過去實際發生的線路阻塞價值來預測，也可以通過電力期貨市場來對未來的電力交易和輸電阻塞價值進行預測。
金融輸電權是壹種輸電市場上采用的金融衍生工具，它是將輸電阻塞價值產權化的壹種安排。在電網的投資市場，電網投資商通過對某條線路容量的投資來獲得金融輸電權.通過輸電權，輸電的投資收益權可以被分解、流動，這提高了輸電投資市場的效率。而對於輸電市場的需求方，考慮到電力市場運行的隨機性和不確定性，發電公司和用戶的雙邊交易可以通過購買金融輸電權來規避未來可能發生的阻塞收入風險。金融輸電權的交易可以通過定期拍賣來實現交易效率。另外，輸電權可以分為長期輸電權和短期輸電權。對於電網投資商來說，出售金融輸電權可以套現未來的收益，規避了，電力市場的經營風險。所以，長期輸電權比短期輸電權更具有吸引力。從國外電力市場的實踐來看，短期輸電權對電網商業投資的激勵效果並不理想。所以，基於電力期貨市場的長期輸電權將是大勢所趨。
輸電阻塞發生以後，壹般是發電容量集中的區域的節點電價低，用電和負荷集中的區域的節點電價高。所以，節點電價的分布會鼓勵發電公司在負荷集中的區域投資發電廠，或在這壹區域原有發電廠增加發電容量；節點電價的分布也會鼓勵用電企業在節點電價便宜的發電集中區域落戶，或擴大生產。這將導致發電容量充裕的地區用電增加，節點電價水平下降；而發電容量短缺的地區發電容量的增加，節點電價上升，最終各個地區的節點電價水平差異減小。而對於用電成本在總成本40%以上的高耗能企業來說，這種節點電價的引導作用會非常明顯。從總體來看，高水平節點電價地區的用戶會減少用電，低水平節點電價地區的用戶會多用電，而且長期彈性大於短期彈性，這有利於提高電力市場的效率。
四、節點電價的應用價值
目前，在我國的各省電力市場並沒有獨立的輸電電價，由自然壟斷的省電網公司運營輸電網和配電網。省電網公司的收入來自於向電力用戶售電的收入與向發電公司買電的費用之差，這就是實際的輸配電價，它不包含任何的區域或阻塞信號。
從電網用扇來看，發電企業和用電企業面臨的價格也是如此。各個發電公司的上網電價都是政府制定的管制價格。是按照發電公司平均成本制定的價格，並沒有包括區域信號。在2004年國家發改委頒布的電價改革方案中，發電公司在未來將采取兩部制電價，容量電價由政府控制，電量電價在市場中競價形成。無論是現在的管制價格，還是將來的市場競價，都未考慮區域信號。各省電力市場的各類電力用戶都面臨的是由政府制定的用戶電價，這個價格對全省的用戶是統壹的，也沒有包括區域信號。
電網是跨地區的基礎設施，如果沒有包含區域信息的市場價格去引導的電力的投資和消費，也就不能通過市場機制去實現輸電市場的長期效率。從這個角度來看，在條件成熟時，在我國的電力市場引入節點電價制度將有利於電力行業的健康發展。
五、結論
本文從輸電市場長期效率的視角，分析了節點電價的內涵、市場形成機制和價格引導作用。節點電價是電力批發市場的價格，包含了輸電成本信息。節點電價之差反映了輸電容量租金或輸電阻塞價格，是輸電容量作為稀缺資源的市場價值，是引導輸電容量合理投資的重要信號。由於節點電價包含豐富的經濟信號，電力市場中的各個主體行為可以被有效引導，有利於實現資源的優化配置，這對電力市場的健康發展具有重要的意義。