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发电企业成本分析与市场竞争

作　者: 张晓东
导　师: 宋之平
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 热能工程
关键词: 电力市场边际成本热经济学策略竞标供给函数均衡
分类号: F426.61
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

电力工业的市场化改革已经成为我国电力工业发展的不可逆转的趋势。在电力市场的条件下,企业生产成本、市场竞争状况和竞标策略成为决定发电企业盈利水平的主要因素。本文以电力市场为背景,研究发电企业参与市场竞争条件下的系统运行性能分析、成本特性监测、市场分析和竞争策略问题,以及现货电力市场的模拟分析问题和容量备用问题。传统的会计成本分析不能给企业参与市场竞争提供充分、合理的信息。基于机组能耗特性的变动成本函数在市场竞争中起主要的作用。本文研究了发电机组平均成本特性和边际成本特性,它们共同划定了机组报价可行域的下边界。机组在少量电量参与市场竞争的条件下,竞价电量的盈亏平衡电价是平均边际成本。企业实际最低报价应该采用边际成本。本文采用线性边际成本函数假设,研究了成本曲线拟合问题。热经济学方法采用成本的概念分析热力过程的经济性,适合于将能量传递和转化过程描述为商品生产过程。本文研究了采用热经济学结构理论进行热力系统成本分析的方法。这些方法适合于在线分析,在成本计算、设备性能评估方面具有潜在优势。特别是在热电联产机组的分析中,热经济学方法可以给出理论上正确的多种能量产品的成本分析结果。本文还提出和建立了热电联产系统的生产结构模型,对多产品系统的生产函数特性以及不同产品之间的替代特性等问题进行了初步研究。电价预测是企业决策的重要参考信息,也可能成为某些企业竞价策略的基础。尽管预测技术不断发展,预测电价的不确定性总是存在。本文采用博弈论中的零和二人混合策略建立了发电厂商的竞价模型。采用模拟运行的方法,对基于该竞价模型的几种报价方案进行了对比研究,对收益与风险状况以及竞价不成功的比例进行了统计分析。由于偏高的报价具有停机风险,相比之下,偏低报价带来的损失可能更小。因此,如果电网不对机组启停进行额外补偿,即使市场采用按竞标价格支付(PAB)的规则,模拟运行的结果也表明,在模型最优报价的基础上适当降低报价可以提高机组的期望收益。电力市场是不完全竞争市场,一般的竞价策略问题是如何抬高报价。本文建立了一种易于操作的竞价模型,基本的假定是市场采用第一价格统一暗标拍卖机制,接受线性、单调非减的竞标函数。按照多人非合作博弈均衡原则,推导、论证了发电企业的反应函数。根据市场中发电企业状况和市场信息量的不同,提出了三种具体的竞标策略,即分别估计每个竞争对手策略的方法、假定所有发电企华北电力大学博士学位论文- II -业策略相同的方法和将所有其它企业视为单一竞争对手的方法。算例研究的结果表明,第三种方法具有很好的稳定性。该方法在现实环境中也具有较好的可操作性。第二种方法最简单,也具有一定实用价值。供给函数均衡(SFE)模型在电力市场模拟分析得到较多的应用。一些研究采用零截距线性边际成本假设,可以给出简洁的模型和现实的结论。本文则采用正截距线性边际成本假设,建立了现货电力市场的模拟分析模型。本文的研究表明,正截距与零截距线性边际成本模型之间可以相互转化,提出了模型转化算法。利用这个转化算法,可以在采用更接近实际的假设条件下,用最简洁的模型进行市场分析。算例研究表明,在技术水平一致、没有电网约束的条件下,市场中完全竞争企业所占的容量份额越少,需求弹性越小,竞标企业的规模越大,就越有可能通过抬高报价获得更多利润。最后,本文对电力市场条件下的容量成本回收机制和容量备用的充足性问题进行了研究,这些机制包括单一电量市场、动态容量成本补偿机制和基于容量义务的容量信用市场机制,以及容量电量共同市场机制。引入市场机制、依据价格规律引导投资和消费、保证发电容量充足性对于提高电力工业经济效率是必要的,但其前提条件是需求具有价格敏感性。而为了避免现货电价和容量投资的的大幅度波动,采用行政干预的容量成本补偿机制是必要的。本文建立了发电企业在电量容量共同市场规则下策略竞标的 SFE 模型,和单纯电量市场的结果进行了比较。分析了发电企业市场力对两种市场的影响。模型研究表明,电量容量共同市场在获取到足够备用容量的同时,不会增加系统支付费用。实际上电量支付费用还会有所减少。而市场出清电价会略有降低。本文最后采用发电企业技术一致性假设,给出了不同企业数目情况下的算例结果。关键词:电力市场,边际成本,热经济学,策略竞标,供给函数均衡

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-13
主要符号表  13-14
第1 章绪论  14-31
  1.1 引言  14-17
    1.1.1 本课题研究的背景  14-16
    1.1.2 本文研究的目的和意义  16-17
  1.2 电力市场与竞标机制  17-21
    1.2.1 电力市场的结构  18-19
    1.2.2 电力市场中的交易形式  19-20
    1.2.3 日前现货交易的竞价方式和结算方式  20-21
  1.3 热力系统经济性评价与成本计算  21-25
    1.3.1 火电厂热经济性评价  21-23
    1.3.2 火电厂成本分析  23-24
    1.3.3 热力系统分析的热经济学方法  24-25
  1.4 竞价策略与市场分析  25-29
    1.4.1 发电企业的竞价策略  25-27
    1.4.2 电力市场分析与模拟  27-29
  1.5 本文的主要工作  29-31
第2 章发电成本特性  31-61
  2.1 引言  31-32
  2.2 生产函数  32-38
    2.2.1 锅炉设备的动力特性  34
    2.2.2 汽轮发电机组的动力特性  34-35
    2.2.3 单元机组的负荷特性  35-36
    2.2.4 能耗特性的在线测量  36-37
    2.2.5 并列运行机组的边际能耗特性  37-38
  2.3 实时成本分析  38-50
    2.3.1 成本的构成与动态处理  39-42
    2.3.2 启停费用  42-43
    2.3.3 发电企业的成本函数  43-47
    2.3.4 盈亏平衡分析  47-50
  2.4 边际成本与机会成本  50-54
    2.4.1 边际成本与竞标可行域  51-53
    2.4.2 机会成本  53-54
  2.5 电价政策  54-57
    2.5.1 单一制上网电价  54-56
    2.5.2 两部制上网电价  56-57
    2.5.3 单一过渡电价  57
  2.6 成本曲线拟合  57-61
第3 章热经济学理论及其应用  61-89
  3.1 引言  61-63
  3.2 热经济学结构理论  63-68
    3.2.1 热力系统的物理模型  63-64
    3.2.2 热力系统的生产模型  64-67
    3.2.3 结构理论  67-68
  3.3 热经济学边际成本  68-73
    3.3.1 边际成本  68-69
    3.3.2 结构理论与边际成本分摊  69-70
    3.3.3 影响单位边际耗的主要因素  70-71
    3.3.4 过程单元的输出特性  71-73
  3.4 热力系统的性能评估  73-83
    3.4.1 运行性能评估的热经济学方法  74-78
    3.4.2 能耗影响分析  78-79
    3.4.3 200MW 机组运行性能诊断  79-83
  3.5 两种商品的生产  83-89
    3.5.1 利润最大化  84-85
    3.5.2 热力系统的热经济学模型  85-86
    3.5.3 边际产量和收益分析  86-87
    3.5.4 产品的替代性分析  87-88
    3.5.5 算例研究  88-89
第4 章竞价策略  89-105
  4.1 引言  89-90
  4.2 市场竞争与对策  90-93
    4.2.1 需求、供给与收益  90-91
    4.2.2 市场竞争的对策模型  91-93
  4.3 零和二人对策模型  93-99
    4.3.1 零和二人混合策略  94-96
    4.3.2 电价预测的动态回归模型  96-97
    4.3.3 报价策略的模拟与风险分析  97-99
  4.4 多人非合作博弈模型  99-105
    4.4.1 市场规则与企业成本  99-100
    4.4.2 竞标问题的数学模型  100
    4.4.3 竞标策略的具体分析  100-102
    4.4.4 算例  102-105
第5 章电力市场分析的 SFE 模型  105-120
  5.1 引言  105-107
  5.2 电力市场的数学模型  107-112
    5.2.1 供给函数均衡模型  107-109
    5.2.2 模型的正规化  109-111
    5.2.3 企业规模与竞价策略  111-112
  5.3 市场分析模型算例  112-120
    5.3.1 市场描述  112-115
    5.3.2 市场出清电价  115-116
    5.3.3 市场效率  116-118
    5.3.4 发电企业利润  118
    5.3.5 小结  118-120
第6 章电力市场条件下的容量备用问题  120-148
  6.1 电力系统可靠性与容量备用  120-124
    6.1.1 谁需要容量备用  120-122
    6.1.2 备用容量的商品性质与价值  122-123
    6.1.3 容量支付与新增投资激励  123-124
  6.2 电力市场中确保容量充足性的机制及其作用  124-128
  6.3 单纯电量市场中的容量成本回收  128-132
  6.4 基于容量获取义务的容量市场  132-140
    6.4.1 容量市场机制  132-134
    6.4.2 容量市场模型分析  134-135
    6.4.3 完全卖方垄断市场  135-138
    6.4.4 算例  138-139
    6.4.5 完全竞争市场  139-140
    6.4.6 关于容量市场的几点结论  140
  6.5 电量容量共同市场的SFE 模型分析  140-148
    6.5.1 市场描述与基本假设  141-142
    6.5.2 市场均衡  142-144
    6.5.3 与单纯电量市场的比较  144-146
    6.5.4 算例  146
    6.5.5 本节结论  146-148
结论  148-151
参考文献  151-158
致谢  158-159
附录  159-163
攻读博士学位期间发表的学术论文  163

发电企业成本分析与市场竞争

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