CN1256465A - 电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法 - Google Patents

Abstract

一种通过技术支持系统收集发电机组的变动成本,按照反映机组效率特性的该变动成本对机组上网排序,并对上网电量进行控制与结算的方法。技术支持系统是一个包括发电厂数据申报、包销合同管理、电能量分时数据采集、发电上网控制和电费结算模块并兼有信息交换、处理和控制功能的计算机网络。电网调度机构以一定的方式通过各模块控制电网机组的上网电量,实现供需平衡和完成相应的电费结算。本发明容易实现,适应性强。适合我国的国情和电力发展水平。

Description

电力市场发电机组上网电量的控制 及相应结算方法

本发明涉及一种由电网经营企业(含电网调度机构)根据发电公司通过技术支持系统自行申报的、反映一次能源转换为电能效率的各机组变动成本，按照效率优先原则，实施发电机组上网电量控制，并完成相应电费结算的方法。

目前，国外都是按“价格优先”控制发电机上网的顺序。其实现方法是：发电商和批发商或用户直接见面；电网经营企业通过兼有信息交换和控制功能的计算机网络(称为技术支持系统)，收集每台机组的报价，按照价格由低到高实施发电机的上网控制；每三、五分钟确定一个调度电价，再按时间加权变换为每半小时一个电价。能够近于实时地对全网各结点的电力、电量确定价格与结算并实施监控。国外实现上述功能的这种技术支持系统投入巨大，如美国加州花了三亿二千万美元。

国内按“价格优先”控制上网电力电量的系统还处于试运行阶段。六个试点省份(东北三省、山东、上海和浙江)都是参照国外的“价格优先”原则开发技术支持系统，其特点是由发电企业自由报价竞争，但仅以一部分电量例如不到20％实行竞价上网。上述试点单位按“报价”控制的方法或者由于出现了恶意报价，而被政府有关主管部门明令暂停；或者操作繁杂，超出了现阶段的实际需要；或者其技术支持系统脱离国情，可能导致额外的运作成本等等。

我国与西方发达国家的电力工业发展阶段不同，国情有别。我国电力系统发电机组上网控制所面临的特定难题主要有：1、发电侧利益主体多元化，实行多种电价，过去传统的按等微增率控制机组出力的方法已不可用；2、老火电机组能耗高，效率低，变动成本高，但上网电价低。从节约一次能源的观点看，理应限制这类机组上网发电；但从“报价”水平及降低电价的表层看，这类机组却应该多发。3、老火电厂装机容量小，职工人数多，退休人员多，需要考虑这类电厂的历史贡献，对这些电厂做作出合理安排。4、老电厂一般是省电力公司内部统一核算的发电企业，它与省电力公司既有关联交易又有交叉补贴关系。其中个别老火电厂有可能因设备老化，早已停发；或因退休人员多，装机容量小等原因，对省电力公司来说也是一个不小的负担。另外，在输配电定价机制确立之前，老水电厂确实又是省电力公司赖以维持的重要财力来源。5、新火电和新水电厂的能耗低、效率高，变动成本低，但因它执行的是还本付息电价，电价也很高。与上述老电厂的情况相对照，可知这是一对矛盾。另外，新电厂一般是独立发电公司，与省电力公司没有利益上的直接关联，加上省电力公司又事实上掌握着发电机组的控制权，使上述矛盾变成了“剪不断，理还乱”的棘手事。因此，目前只有两种选择：其一，省电力公司交出对发电机组的控制权；其二，省电力公司所属的电厂统统分离成为独立电厂。对方案一，大家都知道目前不可取，于是要求“网厂分离”就成了当前的唯一选择。可是，根据前述理由，这还得要一个过程，不能急于求成。另外，即使网厂分开了，也仅仅解决了网厂之间可能联手挤压独立发电公司的问题。而将被一并切断的网厂之间交叉补贴问题，却需要以解决电网经营企业的价格机制为前提。6、目前电力相对富余，尤其是丰水期，水电大都会弃水，火电有大量的机组停运，例如新火电机组虽然效率高，但因价格高影响其机组的年利用小时数。地方政府和有关用电企业、发电企业和省电力公司，自然想到了降价促销。可是怎样降，降多少，降价损失怎样分摊等等，又是一件讲不清的事：政府和高能耗用电企业认为还降得不够，认为是他们给电力企业带来了充分利用水电的机会；而电网经营企业又认为由于增加了电网高峰时段的需求，不得不短时增开火电机组，由此增加的启停费用远远大于增加的廉价电量所带来的经济利益。

我国电力行业由于电源结构上存在因新老发电企业历史沿革不同所带来的上述高效高价、网厂不分等问题，按“价格优先”组织上网电源，显得步履维艰。

本发明旨在提供一种全新的控制方法，解决现有方法的弊端以及我国电力系统发电机组上网控制所面临的一系列特定难题，最大限度地实现资源的优化配置，达到提高效率、调度“三公”(公平、公正、公开)，并使发电侧降低电价的好处转移给最终用户的目的。

本发明的实现方法是这样的：

由电网经营企业(含电网调度机构)根据发电公司通过技术支持系统自行申报的、反映一次能源转换为电能效率的各机组变动成本，按照效率优先原则，实施对发电机组上网电力电量的控制与相应的电费结算，

1、所述的各发电机组一次能源转换为电能的效率是这样得来的：它由发电公司自行(或专门的试验机构)结合机组检修通过试验得出；或由发电机组制造厂家提供；或通过对历史运行数据进行计算分析得到。各机组的效率可以采用多种表达形式，例如换算为相应一次能源的耗费，并摊进相应的运营、维护费用，将其转换为用货币表示的该机组单位上网电能所需的一次能源及维修、人工费用，即与单位上网电量相应的变动成本Pi，Pi一经确定后，应记录在发电公司与电网经营公司之间的合同中。

发电公司与电网经营公司之间的这份合同除记录Pi之外，还要反映各发电企业不同的历史沿革所带来的苦乐不均问题。把由于退养职工多或还本付息压力大等因素分离出来，再参照电网总的年度上网电量规模或它的某个百分数(例如90％)以及各机组历年上网电量水平，转换为机组的年上网电量和上网电价，把各发电企业由于不同的历史沿革所带来的退养职工多或还本付息压力等因素，剥离出来，集中处理为各类机组具有可比、接近平衡的上网电量或年利用小时数、但有着可能很不相同、甚至相差悬远的上网电价。把反映企业历史沿革的这两个参数也写进合同，并由电网经营企业依此包销，分别成为包销电量Qc和包销电价Pc，这份合同因此也称之为包销合同。这项历史遗留问题的清理工作需要政府有关部门的大力支持、配合。不过，作为一种简易的启动方式，就用前几年实际上网电量数据平均值的某个百分数(例如90％)作为包销电量Qc；以现行电价作为包销电价Pc也未尝不可。

2、所述的技术支持系统是一个包括发电厂数据申报、包销合同管理、电能量分时数据采集、调度自动化系统、发电上网控制和电费结算等模块并兼有信息交换、处理和控制功能的电网调度自动化计算机网络。电网控制指挥中心(电网调度机构)以一定的方式通过各模块控制全电网的电力电量供需平衡和安全稳定运行。

发电厂数据申报模块完成各机组变动成本Pi的申报和可调出力、启停调峰和备用容量等有偿辅助服务的控制管理(有偿辅助服务由电网调度机构另行结算，不在本发明讨论之列)。本发明既适用于目前尚未安装这套设施的电网，又能适应有了这套设施而趋于或实现了实时运作的电网条件。

包销合同管理模块完成各机组的包销电量Qc和包销电价Pc的管理与结算，还可根据需要来决定是否把它作为电网经营公司与发电公司的总的最终清算窗口。包销合同管理模块要将包销合同中的包销电量Qc分解成到季、到月、到周、到日、到每半小时的负荷轮廓曲线Pf，并不时滚动更新。还要将发电机组的可调出力Pa与负荷轮廓曲线Pf对照。由Pa所形成的电量称Qa(可调电量)；由Pf所形成的电量为Qc。当Pa低于Pf时所影响的电量要从包销电量中扣除，用以作为辅助服务中别的机组可调出力项下的奖励性支付基金。

电能量分时数据采集系统，是用以采集电网各计量关口电能量数据的一套庞大的系统。它采集的发电机组等关口电量数据带有时标(时间间隔可短到一至三分钟)，并通过通信网络(电话通信网络或数据通信网络)远传给电费结算模块。这套系统是决定发电上网控制及其结算的时间跨度的关键设施，因此，它是实时电力市场的必备设施。本发明既适用于目前尚未安装这套设施的电网，又能适应有了这套设施而趋于或实现了实时运作的电网条件。

调度自动化系统是目前国内电网已普遍使用的设施。其中的自动发电控制(AGC)，是实现全网机组上网电量控制的主要工具。由于本发明选取的关键参数Pm具有一系列独有的特性，所以在本发明的具体实施中，技术支持系统中的上网电量数据采集、发电上网控制与结算模块就将十分简洁，用目前的电网调度自动化手段就可处理。只是到了供需直接见面，电网经营公司退出电力电量的购销活动之后，才需要实时电力市场的实现手段与方法。调度自动化系统中还包括电网安全监控模块，用于对电网安全稳定进行计算、分析或校核。当电网经济与安全发生矛盾时，电网经济性能必须以安全稳定为前提。本发明可以定量分析出电网各不同安全稳定措施的开销或成本。本发明不涉及调度自动化系统的内部组成。

发电上网控制模块是根据经济性能(如Pi和辅助服务)对发电机组上网排序并控制发电机组上网电量的关键设施。电网控制指挥中心(电网调度机构)的控制行为通过它得以实现。

电费结算模块的结算结果既可以与发电公司定期清算，也可以输入包销合同管理模块，由包销合同管理模块连同包销合同的执行结果一并与发电公司定期清算。本模块的控制功能通过发电自动控制设施(通常称为AGC，是电网调度自动化的重要组成部分。)直接控制发电机组的出力，实现本发明的目的。由于电网一般都已具有AGC，因此，本发明既适用于目前尚未具备发电机组上网排序手段的电网，又能适应有了该模块而趋于或实现了实时运作的电网条件。

3、所述的电网经营企业(指省电力公司，含电网调度机构)与发电公司就机组的控制、电能、电费结算关系。

发电公司按照发电机组的实际上网电量V和全网最高变动成本Pm以及提供的有偿辅助服务，同调度机构进行资金结算。或者只进行这笔资金的权益结算，留待财务部门定期清算。

按实际上网电量V和最高变动成本Pm结算的那部分电费，以及有偿辅助服务费Ra，由财务部门交由电网调度机构运作。

合同双方必须根据全网最高变动成本(调度价)Pm(或者，当机组未上网期间，按机组的实际变动成本Pi)和包销合同订定的包销电价Pc之间的价差，及包销电量Qc相互找补差额。

发电公司从电网调度机构和省电力公司收到的资金总额包括如下三部分：一、根据包销合同与省电力公司财务部门相互找补差价的部分；二、根据实际上网电量和全网最高变动成本，从电网调度机构结算的收益；三、提供有偿辅助服务所得到的收益。第一块收入，主要反映电厂历史沿革的差别；第二块收入，反映了效率优先的原则：各机组变动成本的高低决定了实际上网电量多寡。第三块作为电网调度机构的成本，用于支付电厂或机组提供的辅助服务(本发明仅一般涉及)。以某发电机组的某一定时间区段为例，若设包销电量为Qc，包销电价为Pc，变动成本为Pi，相应于包销合同时间跨度(同期)的实际上网电量为V，全网最高变动成本为Pm，辅助服务收入为Ra；那么，发电公司的该机组实际可得毛收入Rr，可用下述数学公式表示：

Rr＝Qc(Pc-Pm)+VPm+Ra    (1)上式右边的三项分别对应于前述发电公司的三部分收入：

式(1)右边第一项，发电公司按机组包销电价(Pc)与全网最高变动成本(Pm)之间的差价和包销电量(Qc)与省电力公司财务部门结算。若Pc与Pm的差为负值，即Pm大于Pc，这意味着发电公司向省电力公司财务部门退回该差价。

式(1)右边第二项，发电公司实际上网电量(V)、按全网最高变动成本(Pm)作为结算价，与电网调度机构结算所得收入。因此，全网最高变动成本(Pm)又称为调度价。不过，发电公司还得冲销相应电量(V)反映燃料、维修及人工费用的变动成本(Pi)费用，才是发电公司实际意义上的所得，即净收入：

R＝Qc(Pc-Pm)+V(Pm-Pi)+Ra    (2)

式(1)右边第三项为提供辅助服务所得到的收益。

式(2)是计算机组净收入的公式，当机组的变动成本Pi大于全网最高变动成本Pm时，如果不考虑有偿辅助服务所得到的收益，机组上网发电反而对发电公司不利。因为，这时V(Pm-Pi)为负值，意味着发电公司的净收入还会减少。所以，发电公司为了自身的利益，在其Pi大于Pm时，会主动要求将机组停下来。或者说，发电公司有压力要将机组的Pi降下来。

这样，在技术支持系统中，与发电机组上网电力电量控制及其经济利益紧密相关的六个参数可分为三组：

第一组，Qc和Pc，由包销合同确定，一旦包销合同生效，它们就成定数。但是为了防止发电公司作弊：在合同签订之后为挤着上网而虚降变动成本。技术支持系统还必须进行如下处理：在发电公司未提交相关机组变动成本降低的有效证明材料(并应向其他发电公司公布)之前，所降变动成本幅值的一部(例如一半)，必须从包销电价Pc中减掉。

这是本发明中用于防止恶意提供数据的有效方法：发电公司虚降变动成本，虽然必定在上网序列中靠前了，可能提前完成Qc，并进而超发，但发电公司的决策者就面临一项风险：超发的那一块得利，能否弥补得了由于包销电价Pc降低所带来的损失呢？

在技术支持系统中作如上处理也为发电公司降价销售提供了一个契机：对由于发电公司上述降价而留给电网经营公司的这一块利益，必须被列为向用户降价的基金。同时，这项措施又消除了因网厂不分，可能出现网厂联手挤压独立发电公司的弊端，消除了独立发电公司的担心。

第二组，V和Pi，由发电公司自己掌握，关键是反映机组效率的变动成本Pi。虽然Pi同负荷水平密切相关，但一台机组或一个厂、一个发电公司的变动成本在某个期间内是相对固定的，这是一个很重要的客观事实，除非机组进行了大的改造，或由于燃料(价格、质量)波动、水电站开始或面临弃水。这些都是可公开、可监管的事件，不会受上述制衡机制约束(以便鼓励发电公司进行技术改造提高效率和充分利用廉价、清洁能源)。

第三组，Pm和Ra，由电网经营公司(含电网调度机构)掌握。有偿辅助服务的定价，例如机组启停一次或低于最低技术出力的补偿金额等，都可以根据运行数据或同类机组的数据，或通过专门试验来确定，因此确定辅助服务收入Ra不会成为障碍。

再看Pm，因为它类似于实时电力市场的边际成本，无疑是发电公司最值得关注、值得不放心的参数。本发明中的Pm完全不同于实时电力市场中的边际成本(Pm)，虽然两者的形式完全一样。在实时电力市场中，Pm为电网动态的上网电量边际价格，脚标m表示边际(marginal)；而我们采用全网最高变动成本(Pm)，脚标m表示最大(max)。两者的概念完全不同。

在“报价竞争”的实时电力市场中，发电上网控制的方法是：上网容量达到预测负荷需求后，上网序列的最后一台机组的报价(边际价格)就作为所有上网机组的结算电价。由于电网负荷需求是动态的，因此边际价格，即上网电量的结算价格也是动态的。按照实时市场的定价方法，上述计算发电公司收入的公式应该是积分形式，或准确地说，是每三、五分钟计算一次各项的代数和，再累加取代数和完成当日的电费结算。

根据定积分计算的牛顿—莱布尼兹定理，我们可以在确定的积分区间内，先分别积分再进行相应运算。也就是说，发电厂收入的最终结算结果与几部分收入合并结算还是分别结算无关，只与边际价格和结算时段有关。另外，实时电力市场的边际价格又是一个价格的参照标准，低于这个标准的所有机组不但可以上网，而且就按这个价格标准结算。边际价格每变化一次，就得确定一次积分区间，进行相应计算。这就是实时电力市场必得以庞大的技术支持系统为基础的缘由。

根据上述数学原理，并注意到在包销电量Qc之内都是按包销电价Pc结算的事实，结合电网的实际情况进行研究，不难在不同的季节、不同的负荷水平下界定不同的机组变动成本，把它作为相应结算时段的全网最高变动成本，也就是调度结算价格(称调度价)。例如，丰、枯水期各取一个全网最高变动成本就可以了，甚至全年取同一个也未尝不可。因为，在包销电量Qc之内，发电公司的总收入与调度价并没有关系。也就是说在我们的方法中，无论怎样确定“边际价格”或“调度价格”与发电公司都没有经济上的益损关系。

上面所讨论的是机组上网运行、且实际上网电量尚未超出包销电量Qc时的电费结算情况。

当机组实际上网电量超出包销电量Qc之后，按照下述方法结算其电费：在全网总包销电量完成前，只要机组实际上网电量超过其包销电量Qc而进入超发，就将尚未完成包销电量的机组序列中的最低变动成本Pii作为超过包销电量机组的结算价格。随着第二、第三台机组陆续进入超发，结算价格就随之梯次升高。即超发部分的净收入：

R＝(Pii-Pi)(V-Qc)    (3)

这种结算方法体现了同网同质同价的原则(超过包销电量机组的结算电价均相同)。

在全网总包销电量完成之后，全网最高变动成本Pm已不能用，电网的基本格局必定是：若干高能耗机组未完成包销电量；一些低能耗机组已超额完成了包销电量。电网经营企业已有一定的超额获利(源自于机组间变动成本的差别)，已有能力将高能耗机组的未完成的包销电量买断，或理解为履行包销合同的能力。这意味着所有机组都已处在同一起跑线上，企业沿革不同导致的苦乐不均已随包销合同的履行而解决，面对的是一块新增电量，怎么办？本发明为定量地解决这一问题构筑了如下技术平台。

有两种处理方式：

第一种是最简洁的方式：由于这一块电量数量并不多，不妨仍沿用前述方法，将尚未完成包销电量的机组序列中的最低变动成本Pii作为超过包销电量机组的结算价格。随着后续机组陆续进入超发，结算价格再随之梯次升高，最终接近或等于Pm。当电网负荷水平不高，可能到结算期结束，高能耗机组还会因缺少上网机会，远未完成包销电量！

第二种，电网负荷较重，高能耗机组也因上网多发，也很快加入超发机组的队伍，即全部机组都完成了包销电量，只是低能耗机组超得多一些。这时，问题就显得复杂些。它实质上等价于这么两个问题：

其一，在“三段式电价(把最终用户承担的电价分为：上网电价、输电价格和售电价格三部分)”中，怎样确定发电上网电价？是适当提高上网电价？还是保持在Pm不变，将电网经营企业获得的超额利润作为向用户的降价基金？还是用来增强电网经营公司的实力？这需由政府决定，不属本发明讨论的范围。

其二，又回到了问题的起点：用随负荷需求的动态排序形成的机组边际变动成本(因本发明中的Pm已不能用)，加上本发明中抑制恶意提供数据和制约网厂联手作弊的方法进行实时结算处理，虽然这是日后从根本上解决问题的出路，但对目前的电网条件来说确实还不值得。因为这一块电量数量并不多(才占总上网电量的10％左右)。当然，对已具备实时运作条件的电网来说，完全可以采用实时控制的方法。不过，从前面的分析可以看出，我国目前除了从技术支持系统的意义上说不具备建立实时电力市场的条件之外，主要还有三点：1、以电价为具体表现的电力企业的历史问题待理顺；2、网厂不分；3、供需未直接见面。

另外，如果出现某(些)机组全年都没有运行过(可能性很大)，除了表示超发机组的超发部分的电量结算价不会超过该机组的变动成本之外，还表示该机组已到了考虑退役的时候了。

最后，所发明的上电量控制与结算方法，还能够定量地给出全电网在各不同负荷水平下的电网调峰的成本。这些就不做更深入的分析了。

下面我们对未能上网机组的电费结算进行讨论：

当机组不运行时，发电公司收入中就没有实际上网电量V那一项。仅有省电力公司按相应时段的合同电量Qc(由负荷轮廓曲线分解、确定)、以及按一个合理的价格进行补偿性结算的那一块。因此，现在的问题归结为：按一个什么价格来结算这种“虚电量”呢？

如果建成了完善的技术支持系统，实现了电力市场的实时运作，那么调度价就是当时的系统边际价，也就是当时的系统边际成本。某台机组之所以未能上网，就因为它的变动成本大于系统边际成本(对“价格优先”的报价上网电力市场来说，这种情况是因为机组的“报价”高于系统的边际“报价”)。

在包销电量之内，按包销电价和系统上述边际价格对它补差，可理解为向它购买了上网电量指标，为效率高的机组腾出了市场空间。因此，给它一定的补偿是合理的，在实时电力市场，因为有庞大的技术支持系统，所以是可行的。

然而，建立实时电力市场的技术支持系统是一项耗资巨大的工程，不是短时间可以实现的。那么，能否在既不需要多大投入、又能实现资源的优化配置呢？

前面我们已经讲到，把电网运行机组中变动成本最大的一台机组的变动成本(也可经测算后略微提高一点，为发电公司留出合理的获利空间)作为一个结算时段中的调度价Pm，可大大简化发电公司与调度机构的结算工作量。

对上网运行的机组，若其上网电量在包销电量的数额之内，设定的上网调度价Pm不会对发电公司的最终结算造成数额上的影响(据定积分的计算定理)。

对未能上网运行的机组，若其上网电量未超出包销电量的额度，就不能按上述调度价Pm来补差额。因为，Pm与Pi之间有一段可观的差额。所以，必须按Pc与每台机组的实际变动成本Pi来补差价。这就是说，对未能上网的机组，前述计算发电公司收益的公式必须修改为：

               R＝Qc(Pc-Pi)    (4)

从上面我们对包销电量之内的上网与未上网机组结算情况的分析可以看出。这种方法不仅很好地解决了上网与未上网的利益矛盾，而且，结算工作也相当简单，根本就不需要庞大的计算机系统。

另外，把未上网机组的补差幅度由Pm改为Pi，有其更深的含义与作用：鼓励变动成本高的机组让出市场空间，客观上等于建立了一个实时、高效的电量调济交易所，这是本发明的一个很有经济价值与实际意义的特色。在本发明中，把发电机组启停调峰和长时间在技术出力之下运行作为有偿辅助服务处理的目的，就是为了方便发电公司准确地测算和申报变动成本。

下面结合附图，对本发明做进一步叙述。

图1、发电上网出力控制与结算技术支持系统物理连接示意图

图2、Qc被分解到每半小时的负荷轮廓曲线Pf(示意图)。其中，Qc(MWh)：表示包销电量(兆瓦时)；Pf(MW)：将包销电量分解到每半小时变化一次的发电出力功率(兆瓦)。

图3、可调出力曲线Pa与负荷轮廓曲线Pf的匹配示意图。其中，Pa：表示每半小时变化一次的机组实际的可调出力(兆瓦)；Qa：为Pa的积分，即相应于Pa的可调电量(兆瓦时)；ΔQc-ΔQa：为Pa小于Pf时的相应电量。

图4、发电机组同电网调度机构的控制、电费与结算关系图。其中，F表示发电机组；CW表示省电力公司财务部门；D表示电网调度机构；V表示机组的实际上网电量；Ra表示有偿辅助服务收入；

图5、发电机组上网电量控制与结算示意图。其中，Pc：包销电价；Pm：电网最大变动成本；Pi：机组实际变动成本；Pii：尚未完成包销电量的机组序列中的最低变动成本；Qc：机组的包销电量；Pi’：机组(可能)虚降变动成本；V：机组的实际上网电量；V1：全网总上网电量完成之日，超发机组的相应上网电量。

一、如图1所示，发电上网电量控制与结算技术支持系统由发电厂数据申报、包销合同管理、电能量分时数据采集、调度自动化系统、发电上网控制和电费结算等模块并兼有信息交换、处理和控制功能的电网调度自动化计算机网络。

(一)电网控制指挥中心(电网调度机构)以一定的方式通过各模块控制全电网的电力电量供需平衡和安全稳定运行。

(二)发电厂数据申报模块通过电话或数字通信网络完成各机组变动成本Pi的申报和可调出力、启停调峰和备用容量等有偿辅助服务的控制管理。

(三)包销合同管理模块完成各机组的包销电量Qc和包销电价Pc的管理与结算，还可根据需要来决定是否把它作为电网经营公司与发电公司的总的最终清算窗口。

(四)电能量分时数据采集系统，是用以采集电网各计量关口电能量数据的一套庞大的系统。它采集的发电机组等关口电量数据带有时标(时间间隔可短到一至三分钟)，并通过通信网络(电话通信网络或数据通信网络)远传给结算模块。

(五)调度自动化系统是目前国内电网已普遍使用的设施。其中的自动发电控制(AGC)，是实现全网机组上网电量控制的主要工具。由于本发明选取的关键参数Pm具有一系列独有的特性，所以在本发明的具体实施中，技术支持系统中的上网电量数据采集、发电上网控制与结算模块就将十分简洁，用目前的电网调度自动化手段就可处理。只是到了供需直接见面，电网经营公司退出电力电量的购销活动之后，才需要实时电力市场的实现手段与方法。调度自动化系统中还包括电网安全监控模块，用于对电网安全稳定进行计算、分析或校核。调度自动化系统的内部组成图中未予标示。

(六)发电上网控制模块是根据经济性能(如Pi和辅助服务)对发电机组上网排序并控制发电机组电力电量的关键设施。电网控制指挥中心(电网调度机构)的控制行为通过它得以实现。

(七)电费结算模块的结算结果既可以与发电公司定期清算，也可以输入包销合同管理模块，由包销合同管理模块连同包销合同的执行结果一并与发电公司定期清算。

(八)信息的交换、处理由电网的电话或数字通信网络(由载波、微波、光缆构成)，以及电网的局域、广域计算机网络实现。这些手段对电力系统来说现已基本具备。

二、如图2所示，为了保证电网电源的持续与均衡，并保证有足够的备用容量。包销合同管理模块要将包销合同中的包销电量Qc分解成到季、到月、到周、到日、到每半小时的负荷轮廓曲线Pf，由电网调度机构负责整个电网任何时候的发电能力与负荷的平衡，并不时滚动更新。当机组未能上网发电时，就采用同期的Qc计算其应得电费。

三、如图3所示，包销合同管理模块还要将发电机组的可调出力Pa与负荷轮廓曲线Pf对照。由Pa所形成的电量称Qa；由Pf所形成的电量为Qc。当Pa低于Pf时所影响的电量(图中标为1、2和3，其总电量为ΔQc-ΔQa)，应记录下来，并从包销电量中扣除，用以作为辅助服务中别的机组可调出力项下的奖励基金。

四、如图4所示，M1表示发电公司就其机组的实际上网电量从电网调度机构收到的电费，其值为：M1＝VPm+Ra；M2表示发电公司就其机组的包销电量与省电力公司财务部门相互找补差额，其值为：M2＝Qc(Pc-Pm)，当M2为负值时，表示由发电公司向省电力公司付款；当机组未能上网时：M2＝Qc(Pc-Pi)；M3表示调度机构的开销全部来自于省公司财务部门。

五、如图5所示，将机组的上网电量分成两个区段(指以其包销电量为界的两个区段)和两种状态(指上网与未能上网)的三种不同情况分别进行电费结算。

(一)在包销电量之内：当机组上网时，其净收入：R＝Qc(Pc-Pm)+V(Pm-Pi)+Ra；毛收入：Rr＝Qc(Pc-Pm)+VPm+Ra；

(二)在包销电量之内：当机组未能上网时，其净收入：R＝Qc(Pc-Pi)；

(三)当超过包销电量之后：在全网的总包销电量完成之前，只要机组实际上网电量超过包销电量Qc而进入超发，就将尚未完成包销电量的机组序列中的最低变动成本Pii作为超过包销电量机组的结算价格。随着第二、第三台机组陆续进入超发，结算价格就的结算价格。随着第二、第三台机组陆续进入超发，结算价格就随之梯次升高，最终接近或等于Pm。即，

毛收入：Rr＝Pii(V-Qc)；净收入：R＝(Pii-Pi)(V-Qc)

(四)在全网的总包销电量完成之后，虽然本发明中的调度价Pm已不适用，因所涉及的上网电量已不多，不妨仍作同样处理，即：

毛收入：Rr＝Pii(V-Qc)；净收入：R＝(Pii-Pi)(V-Qc)

(五)如若某发电公司虚降机组变动成本，在其未提交机组变动成本降低的相应有效证明(并应向其他发电公司公布)之前，所降变动成本幅值的一部(例如一半)，必须从包销电价中减掉(如图中虚线所示)，该金额作为向最终用户的降价基金。此举消除了网厂联手作弊的利益驱动。

(六)在包销电量之内，发电公司的总收入与调度价Pm并没有关系。电费结算的工作量大为简化。

(七)在电网所有发电公司(一个发电公司一般有多台机组)都完成了包销电量之日起，调度价Pm为日后电价改革，实行“三段式电价”，以及为进行输配分开估测“过网费”等提供了很好的模拟、测算环境。并且，当全网完成了总包销电量后，电网经营企业多得了一块超额利润，也可作为向最终用户的降价基金，从而构成向最终用户降低电价的定量分析平台。

(八)第一台机组完成包销电量之后，它就开始挤占高能耗机组的上网电量空间，高能耗机组虽不上网发电，但按包销电量和包销电价与其变动成本之间的差价获得收入，它肯定满意；低能耗机组也可获得比其变动成本高的收入，它也会满意。这种高、低能耗机组之间相互转让上网电量份额的效果，相当于创办了一个上网电量调剂交易所。

本发明具有下述明显的优势与特色：

1、采用“效率优先”的原则，既符合国家的能源政策，又避免了市场技能和市场环境方面的欠缺可能带来的弊端：首先，象上述高低能耗机组之间自动地转让上网电量份额的功能，就是本发明的一大特色。尤其是水火电机组之间的相互调济，节能效果和经济效益的无疑十分巨大。

其次，解决了网厂之间可能出现的联手作弊，挤压竞争对手的利益驱动，消除了独立发电公司的顾虑。给网厂分开留下了必要的缓冲时间，为电力行业的改革避免采用硬着陆方式提供了条件。也是本发明的一大特色。

2、符合我国目前的国情和电力发展水平，目前国内电网现有的调度自动化设施就可满足本发明的基本需要。不必急于投资建设庞大的实时技术支持系统，既使得每个省级电网节省数千万元的投资，又极大地加快了改革的进程。是本发明的又一大特色。

3、为降低电价，让最终用户得利，为发电公司和电网经营企业降价销售、开拓市场提供了定量分析和具体实施的较好方式，具有很好的社会、经济效益。也是本发明的又一特色。

4、发电机组上网电力电量的控制与电费结算方法设计科学、新颖简洁，驾简驽繁，几乎兼有现有发电上网控制方法的所有优点，又避免了它们的缺点。而且可以移植给实时电力市场。是本发明的第五个特色。

5、能够很方便地逐步推进、过渡到实时电力市场和供需直接见面的全面开放电力市场，避免了因情况不熟，仓促实施可能出现的失误与损失。是本发明的第六个特色。

6、经济学信息丰富。从供需平衡、电价空间、到电源布点、建设时机、边际价格、网络损耗、电网瓶颈等等都可以定性或定量给出真实的经济学、会计学信息。尤其是对电网整体或电网经营企业以及各发电公司、或发电机组的固定成本、变动成本和机会成本都能够给出动态、完整与客观的信息。例如，全年不同时期、不同电网条件、不同负荷水平下Pm的变动情况就包含了很丰富的信息。是本发明的第七个特色。

7、充分考虑了新老电力企业的历史沿革，兼顾了它们的利益。不会造成各相关利益主体的财务和既得利益的大的调整与震动。是一种有关各方都易于接受的改革模式和具体推进、操作方式。是本发明的第八个特色。

综上所述，本发明具有重大的社会效益和经济效益，对构筑适合中国国情的电力市场有广泛的推广使用价值。

Claims (6)

1、一种电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是由电网经营企业(含电网调度机构)根据发电公司通过技术支持系统自行申报的、反映一次能源转换为电能效率的各机组变动成本，按照效率优先原则，实施对发电机组上网电量的控制与相应的电费结算，

(1)所述的技术支持系统是一套包括发电厂数据申报、包

销合同管理、电能量分时数据采集、调度自动化系统、发电上

网控制和电费结算模块(或子系统)，并兼有信息交换、处理和

控制功能的电网调度自动化计算机网络。电网经营企业(含电

网调度机构)以一定的方式通过有关模块对全电网机组的电力

电量进行直接或间接控制，实现电网的供需平衡和安全稳定运

行，

  (2)所述的电网各机组变动成本是相应于实际上网电量、

并折算成货币形式的单位上网电量变动成本，由各发电公司根

据燃料、运输的价格、质量或水情(对水电厂而言)，在扎实的

基础工作之上提出，并不时作一定幅度的调整，预先向电网调

度机构申报，

(3)所述的机组上网电量的电费结算为：将机组的上网电

量分成两个区段和两种状态的三种不同情况分别进行电费结

算。1)、在包销电量之内：当机组上网时，其净收入R＝Qc(Pc-

Pm)+V(Pm-Pi)+Ra；其中：R为机组应得到的净收入；Qc为包销

电量；Pc为包销电价；Pm为全网最高变动成本，又称为调度价；

V为机组在结算期内的实际上网电量；Pi为机组变动成本；Ra为

机组提供辅助服务的收入。2)、在包销电量之内：当机组未能

上网时，其净收入R＝Qc(Pc-Pi)；3)、当超过包销电量之后：

无需理会全网的总包销电量是否完成，只要机组进入超发，就

将尚未完成包销电量的机组序列中的最低变动成本作为超过包

销电量机组的结算价格。随着第二、第三台机组陆续进入超发，

结算价格就随之梯次升高，最终接近或等于Pm。这种情况下，

机组的净收入为：R＝(Pii-Pi)(V-Qc)；其中，Pii为未完成包

销电量的机组序列中的最低变动成本。

2、根据权利要求1所述的电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是所述的电能量分时数据采集子系统不构成对本发明的限制。所述的电能量分时数据采集子系统未投入仅影响本发明电费结算的时间跨度和发电公司调整、申报机组变动成本的时间跨度。

3、根据权利要求1所述的电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是所述的发电厂数据申报模块不构成对本发明的限制。所述的发电厂数据申报模块未投入仅影响发电公司调整、申报机组变动成本的时间跨度。

4、根据权利要求1所述的电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是所述的发电上网控制和电费结算模块不构成对本发明的限制。所述的发电上网控制和电费结算模块未投入仅影响电量结算的时间跨度和增加入工数据处理的工作量，以及发电公司调整、申报机组变动成本的时间跨度。

5、根据权利要求1所述的电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是各机组变动成本反映了一次能源转换为电能的效率：1)、它随燃料的价格、质量或水情作一定幅度的波动，是可以公开的事件；2)、发电公司出于自身利益的原因，决不会将它虚报得比实际大；3)、发电公司有压力和动力将它尽可能地降下来；4)、由于机组的效率不会为零，也不会为无限大，也不会没有任何理由地突变，因此，对发电公司申报的变动成本异乎寻常的下降，且未能作出合理解释，在本发明中被作为恶意提供数据对待，并在包销电价中减掉该降低幅值的一部，作为向最终用户的降价基金。

6、根据权利要求1所述的电力市场发电机组上网电量的控制及相应结算方法，其特征是Pm(全网最高变动成本，又称调度价)，在所述的包销电量之内，发电公司的总收入与调度价并没有关系；而在所述的包销电量之外，它为日后电价改革，实行“三段式电价”，以及为进行输配分开估测“过网费”等提供了很好的模拟、测算环境。并且，当全网完成了总包销电量后，电网经营企业多得了一块超额利润，也可作为向最终用户的降价基金，从而构成向最终用户降价的定量分析平台。

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