基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(一):不同定价机制下发电商报价双层优化模型

电力现货市场定价机制是市场设计的重点问题之一,与发电商交易行为相互影响。定价机制设计需要考虑发电商可能的交易行为,而不同定价机制下发电商报价策略不同,为系统性地解决这一嵌套难题,形成2篇不同侧重点的论文。作为首篇,该文探讨强化学习在发电商报价决策中的适用性,完整考虑系统和分区边际电价的两阶段过程,构建节点、系统、分区3种边际电价定价机制下的发电商报价双层优化模型,并基于可变学习速率和策略爬山算法相结合的多智能体强化学习方法对模型进行迭代求解。该双层模型中,上层为发电商报价决策层,下层为市场出清层,以决策层优化的发电商报价信息和出清层计算的发电商中标信息作为上下层之间的交互数据,不断优化发电商报价策略。最后,以IEEE 39系统为例,选择4个典型负荷场景,优化3种定价机制下的发电商报价,结果表明:所提模型和算法可有效求解发电商最优报价策略,获取市场均衡结果。     

电力现货市场环境下提供位置信号电价机制的协同作用

对电价中的位置信号及能够提供位置信号的电价机制进行分类梳理和总结,对电力现货市场环境下电价中位置信号的作用进行分析;结合电力现货市场仿真,定量分析在不同的电网结构及系统阻塞条件下,电能量现货市场中的“节点边际电价（LMP）机制”和“分区输电定价”机制在实现其作为公共事业服务价格作用方面的协同作用关系;结合中国某省电网的实际情况,通过电力现货市场仿真和电价测算对分析结果进行验证,为中国电力现货市场环境下的电价机制选择提出建议。     

电力现货市场环境下提供位置信号电价机制的协同作用

对电价中的位置信号及能够提供位置信号的电价机制进行分类梳理和总结,对电力现货市场环境下电价中位置信号的作用进行分析;结合电力现货市场仿真,定量分析在不同的电网结构及系统阻塞条件下,电能量现货市场中的“节点边际电价（LMP）机制”和“分区输电定价”机制在实现其作为公共事业服务价格作用方面的协同作用关系;结合中国某省电网的实际情况,通过电力现货市场仿真和电价测算对分析结果进行验证,为中国电力现货市场环境下的电价机制选择提出建议。     

基于节点边际电价的电力市场分区策略研究

随着中国新一轮电力体制改革的加速推进,区域中长期交易市场逐渐成熟,现货市场成为深化电力改革推进的突破点。针对现货市场下的节点边际电价展开研究,基于各省电改政策分析了最优潮流下的节点边际电价计算方式,采用预测-校正原偶内点法进行优化,并通过Psat搭建仿真模型进行验证。基于阻塞对节点边际电价的区域影响特性,考虑空间分布、发电企业报价和节点边际电价,提出一种电力市场分区策略。经仿真验证,所提策略可以较好地应用于现货市场分区,能够明确反映电力市场价格信号,为发电企业和电力用户的投资提供方向,促进电力现货市场的有序发展。     

电力市场建设初级阶段水电上网电价的定价模型研究

本文基于会计成本法和边际成本法的定价方法理论,本着将上网电价分为容量电价和电量电价两部分,并由电量电价参与竟价的基本原则,针对水电上网参与竟价存在的问题,构建了两种水电上网电价定价模型.最后通过两种模型的分析比较,得出了适合电力市场建设初级阶段水电上网电价的定价模型--基于会计成本法的两部制定价模型.     

基于边际成本的无功服务定价方法研究

详细分析了边际成本法的定价理论基础,特有功实时电价的概念和计算方法推广到无功实时电价的计算中.为此,提出以电网运行成本最小为目标函数,建立含节点无功平衡约束的成本最小化模型,并通过IEEE14节点系统仿真计算来分析基于边际成本的无功定价方法.按用户实际消耗的无功电量计算无功电费并制定无功电价,可以合理地分摊系统的无功供...     

面向电力现货市场的专项工程两部制输电价格优化模型

针对电力现货市场运行后,专项工程输电价格核价电量难以按照原有方法确定以及现行输电定价机制可能影响电力现货市场竞争效率的问题,提出了面向电力现货市场的专项工程两部制输电价格优化模型。首先,分析了中国现行的、以输电功能为主的跨省跨区专项工程输电定价机制在电力现货市场环境下的不适应性,阐述了传统方法在专项工程准许收入回收风险的公平分担以及在促进电力市场有效竞争等方面产生的不利影响。然后,定性分析了以输电功能为主的专项工程电量输电价格对电力现货市场交易的影响,设计建立了基于一维搜索算法及多时段电能量与备用联合经济调度模型的专项输电工程两部制电价优化模型,以此确定两部制输电价格中通过容量电价回收专项工程准许收入的临界点。最后,通过算例仿真验证了模型的有效性,并分析了影响输电价格结构的关键因素。     

一种新的峰谷分时电价定价模型及其仿真策略

针对目前我国电力市场严峻的电力供需形势以及分时电价机制,借鉴国内外的一些先进经验,提出了一种新的基于电力需求价格弹性矩阵的峰谷分时电价定价模型。电力需求价格弹性矩阵可由系统内所有典型行业在峰、平、谷各时段的平均电价和用电量求得。基于此,还对所提出的峰谷分时电价定价模型的仿真策略和软件实现流程进行了详细的分析。该定价模型的实施有利于减小电网高峰负荷,改善负荷曲线。     

统一结算点电价机制下金融输电权的交易模拟与结算风险评估

基于节点边际电价构建的电力市场体系通常开设金融输电权(FTR)市场,为市场成员提供规避空间价格风险的金融工具。市场建设初期,广东电力现货市场用户侧在统一结算点电价机制下进行结算,和传统节点边际电价机制下的FTR市场相比,可能导致结算环节存在资金不平衡的风险。为此,文中首先对比分析了传统节点边际电价和统一结算点电价这2种机制下FTR结算的异同,构建了FTR结算的数学模型。然后,理论推导了2种电价机制下FTR收益的差异,提出了FTR的交易模拟与同时可行性检验方法。基于IEEE 30节点系统开展FTR交易模拟,分析了2种电价机制下FTR收益差形成的原因,并对FTR市场交易收支不平衡风险进行了评估分析。最后,为统一结算点电价机制下开展FTR市场建设提出了相关建议。     

基于离散选择的可控负荷菜单定价方法

合理的需求侧电价是促进和引导用户主动需求响应的关键因素。借助离散选择理论,针对地域分散、数量庞大的可控负荷需求响应的不同边际成本和消费偏好,提出了基于离散选择的可控负荷菜单定价方法。考虑到用户在多种电价下的不同偏好选择行为,该方法以负荷削减边际成本、负荷削减量以及补偿电价为影响因素,建立了用户对菜单电价的离散选择模型,计算了用户对菜单电价的离散选择概率。然后以需求响应电价和负荷削减量为菜单选项,以系统供电成本最小为目标,构建了反映用户不同消费偏好的可控负荷菜单定价模型。最后通过算例仿真,分析了有无离散选择下系统供电成本和用户总负荷削减量以及影响用户选择因素的敏感度,表明考虑离散选择的菜单定价,能够有效地反映用户对不同电价的选择偏好,诱导其内在需求弹性,从而使菜单电价更好地满足用户的消费偏好,促进用户主动参与并削减更多的负荷,节约系统供电成本,实现电力资源的优化配置。     

基于人工约束生成的电力市场非凸定价

在电力市场中,若不考虑机组的非凸成本特性,节点边际电价可为市场成员提供良好的激励信号。反之,若计及机组的启停、空载成本,以节点边际电价为代表的线性定价机制无法满足市场成员的激励相容性,即无法支撑市场竞争均衡。针对非凸市场环境下的定价难题,首先,该文分析节点边际定价、整数规划定价、凸包定价等几种典型的定价方法,归纳总结出一种基于人工约束生成的一般性非凸定价思路;然后,提出了一种支撑非凸市场竞争均衡的通用性定价方法,展示了市场均衡价格的统一推导方式及制定规则;并且,基于对偶理论,证明了所提方法的有效性和充分性;最后,针对具体的市场出清模型,添加特定的人工约束构建定价模型,并在算例分析中进一步验证了所提定价方法的实际应用价值。     

电力市场中的一般均衡与无功定价

从电力市场的一般均衡理论出发，通过描述电力市场决策模型与一般均衡模型之间存在的必然联系，建立考虑无功功率和有功功率2种商品的电力市场竞争性均衡模型，并利用等报价方法对此均衡模型进行求解。通过对无功功率定价问题的研究，指出一般均衡理论与节点电价理论之间存在的区别。最后，通过IEEE30节点系统的仿真计算表明，电力市场的一般均衡是普遍存在的，可以作为电力市场决策的依据。     

不同定价方式下电力拍卖市场运行特征的比较研究:(一)模型与算法

由于电力拍卖市场具有明显的寡头市场特征,且由于发电领域依然存在规模经济性,电力拍卖市场的定价规则出现了多种选择,如边际成本定价、按报价支付定价和当量电价定价法.文中构造了一个基于智能代理的仿真模型讨论3种定价方法的市场运行特征.该模型用具有分散自主决策和智能学习的代理表示发电厂商,在重复进行的报价博弈中,发电厂商通过利润高低按照生物的条件反射原理学习并改进报价策略,追求其利润最大化,随着迭代次数的增加,市场将逐步收敛于均衡位置.然后,通过不同定价方式的拍卖市场均衡状态的比较给出了3种定价方式的市场运行特点.给出了智能代理仿真的模型及其发电厂商的学习算法.最后用一个算例阐述了学习算法的特点.     

需求侧参与的电力批发市场定价机制

在对系统边际电价法引发的市场问题的根源分析基础上,研究了需求侧参与的电力批发市场定价理论.根据我国情况提出了区域电力市场采用需求侧参与批发定价的双侧市场模式.它将是一种更有效的集中批发市场模式.     

当量定价机制下发电商的产量决策分析与比较

分析了当量定价机制下发电商的最优产量决策,比较了当量电价、统一出清和按报价支付3种定价机制对发电商的产量决策的激励作用。指出在统一出清和按报价支付定价机制下,发电商会通过持留行为滥用市场力,而在当量电价下,尤其在缺电情况下,发电商的最优产量决策仍然是申报其最大可用容量,而不是持留发电容量。当量定价方法激励发电商申报全部容量的机制,可以保证电力市场的充裕容量,从而实现了电价乃至市场的稳健性。     

基于机制设计的可控负荷需求响应菜单定价研究

随着高级量测体系(AMI)为核心的智能电网技术的发展,用户从完全被动的电力消费者转变成主动的需求响应参与者。为了促进用户积极的响应电网调度,减小用户与电网之间信息不对称产生的信息成本,引入机制设计理论,借助可控负荷参与市场交易时的报价信息划分用户类型,提出了以系统供电成本最小为目标的用户类型离散的可控负荷菜单定价方法。通过IEEE-30节点系统算例仿真,设计出适用于5种用户类型的菜单电价,通过菜单电价和固定电价下系统供电成本和用户总负荷减少量和利润的对比分析,表明引入机制设计理论的菜单定价能够节约系统供电成本,有效促使用户主动上报真实类型信息并获得更多的利润回报,提高可控资源的利用效率。     

云南电力市场上网电价形成机制研究

对云南电网实际情况的分析和研究,利用边际成本法对两部制电价进行定价,并对两部制电价基本定价模型进行分析和改进,得出两部制电价的最终上网电价模型,使得电力市场资源得到优化,效率得到提高,从而促进云南电力市场电价机制的不断完善和发展。     

节能发电调度配套上网电价定价机制研究

在不影响电力系统供电安全可靠性以及保障社会总福利不变的前提下,研究与节能发电调度相配套的机组上网电价定价机制,提出了基于发电权转让的单一制电价补偿机制和适应节能发电调度的两部制上网电价机制2种方案。对第1种方案给出了发电权转让补偿价格计算公式,并对其优缺点进行了分析;对第2种方案给出了基于容量电价分档和电量电价分档的直接定价法和间接定价法2种方法,并设计了电价调整机制,对其优缺点进行了分析。最后提出了下一步节能发电调度配套上网电价定价机制改革的思路。     

电力边际成本定价类型及特点

电价在电力市场中起着优化资源配置、组织生产、促进流通、平衡利益等一系列重要作用.国内外专家就电力市场中电价的功能、电价制定、价格管理与执行等领域作了广泛深入的研究.从电价形成机制与电价体系等方面对电价的理论发展进行了分析和综述.主要介绍了电价的边际成本定价类型及特点,包括峰谷电价、实时电价的计算.     

节点边际电价的优化原理

为了实现电力市场的优化运营,关键是要建立安全约束经济调度与节点边际定价机制.安全约束经济调度能综合考虑系统的经济性与安全性目标,它既保证了系统的优化运行,也保证了系统的供电可靠性;而节点边际电价是从空间和时间2个层面尽量精确地反映电力系统的运行成本的定价机制.文中首先介绍了安全约束经济调度与节点边际价格的求解模型,描述了节点边际定价市场的优化原理;接着给出了节点边际电价的直流潮流法求解原理,并举例进行说明;最后指出节点边际电价有许多违反常规认识的地方,但这并不说明节点边际价格有错,关键原因在于电力系统运行除了遵守经济法则之外,还必须符合可靠性要求.