На первых этапах регулируемого оптового рынка электроэнергии оптимальные режимы определялись по условию минимума издержек на генерацию, учитывающих топливную составляющую при фиксированной норме прибыли,

                                       (2.1)

при условии выполнения баланса  в каждый момент времени

,                                    (2.2)

где  – затраты на выработку для каждого генератора.

Условие минимальных затрат на генерацию, как известно,

,                                      (2.3)

можно рассматривать как затраты на генерацию дополнительного МВт.ч, востребованного на рынке, т.е. как рыночную цену.

Таким образом, производную  можно трактовать как относительный прирост затрат (ОПЗ) и важнейший фактор определения цены электроэнергии при работе генератора с мощностью . Условие (2.3) соответствует равенству ОПЗ в системе, что приводит к формированию единой равновесной цены на электроэнергию. Это условие справедливо лишь при соблюдении баланса активной мощности и отсутствии каких-либо технологических ограничений.

    Поскольку затраты на производство электроэнергии при изменении выработки определяются в основном расходной характеристикой, то соответствующая цена во многом определяется видом характеристики относительного прироста. Для участия в рынке на сутки вперед каждый генератор должен заблаговременно подать Администратору торговой сети, так называемую, ценовую заявку (ЦЗ), представленную тремя ступенями (рисунок 2.6). ЦЗ должна определяться в диапазоне мощности, в котором относительный прирост больше удельного расхода топлива.

    Существует множество способов получения ценовых заявок в реальных конкретных ситуациях. На рисунке 2.6 исходная нелинейная характеристика затрат в рабочем диапазоне мощности аппроксимирована тремя линейными участками, производная на которых и определяет цену для каждого диапазона. Ценовая заявка может определяться на основе характеристик относительного прироста (ХОП) расхода топлива с учетом цены топлива и нормы прибыли путем замены тремя ступенями. Ценовая заявка, с которой поставщик электроэнергии выходит на рынок, формируется для каждого часового интервала времени внутри суток.

Рисунок 2.6

    Без учета системных ограничений и технических потерь, связанных с передачей электроэнергии,  равновесная цена определяется в соответствии с алгоритмом, по которому производится раздельное суммирование ранжированных по возрастанию ценовых пар заявок на продажу и по убыванию заявок на покупку электроэнергии отдельно для каждого часа суток «Х». 

Совместное решение задачи для продавцов и покупателей электроэнергии по их ценовым заявкам соответствует реализации, так называемого, эластичного рынка, в котором суммарная генерируемая (потребляемая) мощность зависит от поданных ценовых заявок как генераторов, так и потребителей.

Заявки потребителей и поставщиков образуют ступенчатые кривые спроса и предложения (рисунок 2.7), пересечение которых определяет равновесную цену, соответствующую равенству объема спроса и предложения . Потребители (покупатели) определяют свои требования к объемам поставки электроэнергии  по цене . Поставщики (продавцы. генераторы) назначают цену , по которой бы хотели продать на рынке объемы . Все заявки образуют ступенчатые кривые спроса и предложения, пересечение которых определяет равновесную цену ( ), соответствующую равенству объемов спроса и предложения. При этом изменяется смысл целевой функции и задача сводится к отысканию ее максимума:

,                              (2.4)

где - ценовые заявки покупателей и продавцов,  – объемы потребления и выработки электроэнергии для установленного интервала времени. Целевая функция (2.4) получила название «функция благосостояния участников рынка».

Учитывая, что интервал времени , для определения объемов электроэнергии, одинаков как для покупателей, так и для продавцов, целевую функцию задачи расчета результатов аукциона электроэнергии преобразуют к виду:

, 

или

.                            (2.5)

Данное преобразование позволяет записывать целевую функцию и систему ограничений, используя одинаковые режимные переменные. Для полного описания электрического режима энергосистемы необходимо записать дополнительно систему ограничений в виде равенств (как правило, это уравнения узловых напряжений) и системные ограничения, представленные в форме неравенств.

Таким образом, для реализации механизма конкурентного ценообразования используется ценовая заявка в виде документа, с помощью которого оформляется ответственное намерение участника рынка по поводу объемов и цен поставки или покупки электроэнергии на рынке. Ценовые заявки поставщиков на участие в конкурентном секторе подаются в отношении каждого генерирующего агрегата, ценовые заявки покупателей – в отношении каждой точки поставки на каждый час следующих суток. На рынке «на сутки вперед» заявки могут содержать определенное число пар «цена-количество» или содержать только количество без указания цены (ценопринимающие заявки), что по умолчанию соответствует продаже или покупке по любой равновесной цене.

В связи с тем, что на первом этапе внедрения конкурентного рынка электроэнергии не предполагается эластичное (гибкое) формирование суммарной генерируемой мощности на основании ЦЗ потребителей, оно будет осуществляться на основании прогноза электропотребления, которое должно полностью удовлетворяться (жесткий рынок), то ниже будем рассматривать функцию (2.5), в которой первая группа слагаемых образует некоторую константу. В этом случае задача сводится к минимизации линейной целевой функции

                                 (2.6)

с учетом ряда ограничений в форме равенств и неравенств.