节点电价的理论剖析与拓展

电力市场化的改革关键在于还原电力的商品属性,通过市场发现价格,发挥电价在引导能源资源配置中的关键作用。节点电价是美国区域电力市场及我国现货市场试点建设中普遍采用的定价机制。该文通过剖析节点电价的物理内涵及其经济学原理,说明节点电价的一般计算方法,论证节点电价满足的激励相容性质。分析结果表明,节点电价激励相容属性成立的条件是市场出清模型为凸优化问题,而电力现货市场出清中需要求解的机组组合模型为非凸模型。针对这一关键问题,给出非凸定价的概念,并深入剖析非凸定价的典型代表——凸包定价方法,给出凸包定价的基本模型,推导凸包定价可降低上调费用的优良性质,阐述其物理内涵和经济学意义。     

凸包定价模式下的电力市场潜在市场力分析方法

机组开机成本导致其生产函数具有非凸、非连续等复杂结构特性,这使得传统仅针对实时电力市场设计的节点边际定价模式存在诸多市场漏洞。凸包定价模式(也称"拓展节点边际定价")通过给系统中的机组提供最低上调价格来克服生产函数复杂特性带来的挑战,并提高市场效率,但其凸包定价模式仍不完善。文中聚焦于凸包定价模式中的一个简化模型,分析市场参与者在简化模型中的潜在市场操纵行为以及操纵能力,并提出一种量化市场力的指标,这种指标在简化模型中具有超模性质。     

含风电电力系统能量–调频–备用联合运行日前市场电价机制智能代理仿真分析EI北大核心CSCD

由于输电容量约束,二次调频和旋转备用在实时调度过程中可能出现输电阻塞,分割了市场,加剧火电机组的市场力,现有的节点边际价格机制难以激励火电机组申报真实的能量和辅助服务成本信息,从而阻碍风电的消纳。为设计市场电价机制、促进新能源消纳,建立了含风电电力系统能量–调频–备用联合运行日前市场智能代理仿真模型。首先,构建了考虑预想极限场景下辅助服务可用性的日前市场出清模型,建立了含辅助服务调度阻塞成本的能量、调频和备用的节点边际电价和Vickrey-Clarke-Groves(VCG)电价机制;进而,应用智能代理的仿真方法研究了两种电价机制下的市场均衡情况,以评估两种电价机制的差别;最后,通过修改的IEEE39节点系统验证了VCG电价机制的有效性。     

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...     

集成定价法在输电电价中的应用

对输电电价的定价方法进行了研究,对输电网的成本进行了分析,将其成本分为固定成本和变动成本2大类,固定成本基本上不随时间变化,变动成本随时间变化而不断改变。提出了集成定价思想,即对输电网的固定成本采用综合成本定价法,按最大需量进行分摊,而对变动成本则采用基于边际成本定价法的实时电价并进行实时分摊,两者有效结合即得出输电网的电价模型。该模型可称为集成定价法下的节点电价模型,可以应用于实时电价、分时电价、日前市场电价和远期合同电价。通过算例说明了该电价模型的具体应用。     

对偶问题多解情况下一种基于激励的节点电价确定方法

在一个有大容量机组和大用户主导的电力市场中,定价多解情况发生的概率是不可忽略的,并且产生的影响也是显著的。针对对偶问题多解情况,文中分析了问题产生的本质,进而提出了一种基于激励的定价方法。首先,在传统定价理论的基础上进行了合理延伸,分析了双侧竞价模式下定价的理论区间,并提出了伪边际报价的概念。然后,通过对市场参与者激励的讨论,构造了关于伪边际报价的附加方程,从而实现拉格朗日乘子的唯一求解,并据此确定节点电价。理论分析和算例表明该方法确定的节点电价是合理且激励相容的。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(二):结合理论与仿真的定价机制决策框架

该文研究了电力现货市场定价机制的选择和设计问题。首先,初步分析系统边际电价、节点边际电价和分区边际电价等3种定价机制的适用性,提出理论分析和市场仿真相结合的电力现货市场定价机制决策框架。理论分析方面,梳理了电力现货市场定价机制的理论和国际实践,给出3种定价机制的出清模型和电价计算方式,基于安全约束经济调度模型建立兼容性再调度模型;从价格信号作用、对中长期市场交易开展的影响、市场监管和配套机制需求等多个维度,对3种定价机制的特点进行对比分析,并探讨定价机制与市场模式的配合关系和我国定价机制设计中需要考虑的关键问题。市场仿真方面,基于3种定价机制下的发电商报价双层优化模型,对IEEE 39系统进行仿真计算。最后,综合分析仿真结果和定价机制特点,为算例系统选择合适的定价机制,验证了所提电力现货市场定价机制决策框架的有效性。2篇论文共同解决了定价机制设计与发电商报价策略的嵌套难题。     

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.     

考虑多市场主体参与的气电区域综合能源系统市场定价策略

随着多市场主体接入,如何管理系统中的分布式资源成为气电区域综合能源系统的核心问题。从激励价格角度出发,建立含商业楼宇和分布式电源2类市场主体的区域综合能源系统日前市场出清模型,综合考虑节点净有功负荷、净无功负荷和天然气负荷对系统运行的影响,通过引入多类灵敏度因子线性化潮流约束和稳态气流约束;进一步地,将出清的节点边际价格分为有功基础电价、无功基础电价、阻塞管理电价、电压支撑电价、网损边际电价、基础气价和气压支撑价格7类,通过不同价格信号引导促使市场主体调节自身运行方式支撑系统运行。基于改进的IEEE 33节点配电网和24节点气网构成的区域综合能源系统的仿真结果验证了所提出的基于节点边际价格分解的定价策略的有效性和合理性。     

节点电价与对偶乘子的内在关联分析与扩展

电价的科学性和合理性对电力市场的调节配置至关重要。作为常用的边际定价形式,节点电价表达为对偶乘子的线性函数。基于基本的定价原理,文中梳理了节点电价的物理内涵,说明了基于边际定价原理推导的节点电价与系统稀缺资源价格之间的内在联系,并论证了其合理性。基于此,提出了具有可扩展性的统一电价表达式,将电价扩展为对偶乘子和转移分布因子的一般函数形式。以线路越限造成价格尖峰为典型应用场景,建立了以电价为优化变量的定价模型,在IEEE30节点系统及波兰2383节点系统中验证了所提电价机制的实际应用价值。     

考虑节点边际电价的配电网与多微电网双层鲁棒经济调度

可再生能源出力的不确定性给市场定价机制带来了挑战,实现市场参与者的利益均衡分配成为亟待解决的关键问题。提出一种计及风电出力不确定性的节点边际电价市场出清机制。建立配电网与多微电网协调优化调度的双层模型,上层模型为考虑风电出力及功率交互不确定性的配电网数据驱动鲁棒经济调度模型,下层模型为考虑电价型需求响应的微电网数据驱动鲁棒经济调度模型。通过配电网与微电网之间功率交互与电价信息的传递进行上、下层模型的迭代求解,实现不同市场参与者的利益均衡分配。测试系统的仿真结果验证了所提模型及求解方法的有效性。     

计及暂态频率稳定约束的同步惯量经济价值评估

高渗透率新能源接入系统后,保障系统具有充足的在线惯量是维持系统频率安全稳定的关键,同时建立惯性辅助服务市场是解决该问题的有效手段。因此,将同步惯性响应纳入有偿服务,搭建考虑系统最低同步惯量需求约束的定价出清模型,并提出离散变量松弛化的方法,将出清模型转化为凸优化问题。然后,基于边际成本定价法和拉格朗日对偶原理,以最低同步惯量需求约束对应的影子价格来评估其经济价值,为惯性服务定价。最后,以改进的IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为例,对同步惯量影子价格的存在机理、数值影响因素以及同步机组收益进行分析讨论。结果表明,含高比例新能源系统具有建设惯性辅助服务市场的必要性和迫切性。所提方法和仿真结论为惯性服务市场化提供了参考性意见。     

计及可靠性的跨地区交易统一输电定价模型

结合中国跨地区输电交易、电力体制及价格政策环境,构造了输电系统可靠性影响的评估指标,建立了计及可靠性的跨地区交易统一输电定价模型。该模型包括二层结构:一是深入分析输电成本,提出了长期边际输电可靠性成本的计算方法,基于电网使用程度和长期边际输电可靠性成本,构建了计及可靠性的用户输电定价模型;二是综合考虑输电线路的投资及可靠性贡献,建立了电网运营商输电收益分配模型,构造并引入了过度投资惩罚基金的经济激励模型。该模型采用统一定价机制,克服了多级叠加和点费率定价不能清晰反映跨区域交易对电网的使用份额的不足,定价公平,结算简单透明;可靠性分量的引入能够为市场成员提供输电阻塞的经济信号,有效引导输电投资和使用。IEEE 57节点算例验证了其有效性与合理性。     

解除管制的电力零售市场实时电价研究

零售侧打破垄断引入竞争是电力市场发展的趋势,制定合理的零售电价是市场开放的关键.根据电力零售市场的特点,基于负荷价格响应的定义以及边际成本定价理论,推导出了考虑负荷价格响应的有功实时电价的表达式.以社会成本最大化为目标函数,建立了考虑负荷价格响应特性的最优潮流模型,从而求解出未来引入竞争的电力零售市场中电力库交易模式下的实时电价.采用32节点配电系统对所提方法进行仿真,结果证明为促进零售市场竞争、引导用户合理用电提供了合理有效的定价方法.     

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。     

基于价值分配、成本分摊的城市能源互联网交易机制与方法研究

目前,城市能源互联网建设方兴未艾,海量能源供需主体依托电网和互联网平台已实现万物互联。然而,现有基于节点电价的电力市场交易机制已不再适用于市场成员产销融合的城市能源互联网。为此,提出了基于双向拍卖的城市能源互联网交易机制,构建了内嵌配电成本的优化模型,并通过多时段网络流进行高效求解,更加清晰透明地展现了市场均衡过程,实现了配电成本的合理分摊、社会福利的有效分配、传输容量稀缺性的市场化定价,从而激励市场成员真实报价。所提交易机制及其网络流实现方法在15节点配电网算例进行了测试,经济效率、激励相容性得到了有效验证。有效的交易机制设计将促使城市能源互联网具有更强的市场活力。     

解读当量电价法

通过对当量电价法与统一出清电价法的对比分析,证实了当量电价法不但符合电力系统运行特点,而且与统一出清的边际成本电价法一样,能够提供丰富和正确的经济学信号。但发电上网当量电价法又是在保持优良加载顺序条件下,将边际成本性质的最小成本折线,提升到参考系的平均成本水平,这就使当量电价理论区别于传统的边际成本理论,将经济学的边际成本理论和会计学的平均成本理论统一起来。因此,文中指出,当量电价法是一类新的定价方法,它有严格的经济学基础,特别适用于有强烈规模经济性的电力市场。同时,它还解决了市场效率和投资充分回报这个两难问题;特别是在电力短缺情况下,可以自动抑制电价的飞升,又可以对发电厂商的不良市场行为自动实现有效而合理的惩罚,解决了缺电条件下同样能开放电力市场的重大难题;并提供了与政府职能相称的有效、合理的监管手段。当量电价法不失为一种适用于电力市场的优秀的定价方法。     

分散松弛因子在节点电价分解中的应用

提出一种分散松弛因子的确定方法.这种方法以当前仍具有有功调节能力的发电机组(边际机组)为对象,先计算边际机组有功出力对负荷有功的灵敏度,再按与灵敏度成正比的方法确定分散松弛因子,继而将这种分散松弛因子应用于电力市场中广泛采用的基于直流最优潮流的节点电价分解模型中,弥补了常规算法无法正确反映边际机组的缺陷.数字仿真结果验...     

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.     

考虑灵活性供给约束的区域综合能源系统节点边际能价分解分析

高比例分布式可再生能源接入给区域综合能源系统（RIES）的灵活、经济运行带来了巨大挑战。为探究RIES运行灵活性与经济性间的内在机理联系,提出了一种考虑灵活性供给约束的RIES节点边际能价求解方法。首先,构建了市场环境下RIES日前调度模型,该模型重点考虑机组运行灵活性供给约束,包括多能能量供给及多能调节容量约束;然后,基于该模型求解RIES的节点边际能价,并对其进行分解,分析了热电联产机组运行灵活性供给约束对多能能价耦合的影响机理及尖峰价格形成机理;最后,采用电热联合RIES仿真算例进行多场景对比分析,结果表明,所提方法量化了多能运行灵活性供给对节点边际能价的多重影响,有效确定了机组多能灵活性供给的边际成本。