Analyzing Two-Settlement Electricity Market Equilibrium by Coevolutionary Computation Approach

Forward contracts play an important role for market power mitigation and risk hedging in electricity markets. In this paper, a two-settlement electricity market including a forward market and a spot market is formulated as a two-stage game. The linear supply function equilibrium (LSFE) model and Cournot model are used to model strategic bidding for the spot market, while the forward market is modeled by Cournot model. A coevolutionary genetic algorithm (CGA) is employed to determine the market equilibrium. The paper then examines the question whether generation companies (GenCos) would voluntarily enter forward markets due to economic inspiration and studies theoretically and numerically the factors which can affect the bidding behaviors of GenCos. The effectiveness of CGA in determining the market equilibrium is investigated and demonstrated based on two test examples. The studies show that GenCos' decisions on the participation in forward markets depend significantly on the type of competition that they have in the spot market. Moreover, GenCos' bidding behaviors in the forward market can be affected by their cost parameters and the slope of system demand function significantly.      

考虑电力差价合同的发电厂报价策略研究

在市场环境下,各发电厂的电力销售既可通过现货市场来进行,也可利用能回避现货电价波动风险的远期合同市场来进行。介绍了一个能研究差价合同市场对发是 在现货市场中报价策略影响的市场决策模型,其中各个发电厂以极大化自己的利润为目标,整个模型的均衡点包括各个发电厂在现货市场的均衡报价策略,以及在差价合同市场中的均衡合同电量等。     

考虑现货市场竞价空间的梯级水电站中长期合同电量分解模型

电力中长期市场与现货市场衔接的核心问题之一是中长期物理执行合同到短时间尺度的合理分解。为缓解现货市场电价的剧烈波动和促进市场的平稳运行,建立了考虑余留现货竞价空间均衡化并兼顾各流域梯级水电站间合同分解公平性的中长期合同电量分解非线性规划模型。该模型考虑了梯级水电站间紧密的水力和电力联系以及合同电量的执行要求,并采用多项式拟合技术处理模型中多变量耦合非线性关系。文中以中国西南地区水电富集的云南电力市场为背景进行案例分析,结果表明该模型能够合理地分解各流域梯级水电站中长期交易合同,并为现货市场提供均衡化的竞价空间。     

考虑期权合约的电力市场古诺-纳什均衡分析

期权是发电商进行策略性竞价和规避市场风险的重要金融工具,目前的研究主要集中在期权的风险规避功能,关于期权对发电商竞价策略的影响研究甚少。该文建立了考虑电力期权的两阶段古诺博弈模型,给出了市场均衡的解析解,结果表明期权的存在增强了电力市场的竞争,在一定程度上抑制了发电商的市场力滥用,为保持较高的现货电价和稳定的收益,发电商有兴趣维持现货电价的高波动性。     

考虑远期合同交易的发电市场分段线性供应函数均衡模型

采用线性供应函数均衡方法，针对多个具有非零截距线性边际成本的非对称发电商，研究了考虑远期合同交易的发电市场均衡模型。提出了2种方法，即基于发电阈值电价的方法与基于竞标闲值电价的方法，来获取分段均衡的供应函数，并计及发电商出力限制对均衡结果的影响。算例分析表明了模型的有效性，并且显示，如果市场规则要求发电商投标时必须保证其合同电力，则在发电商的合同销售电力较大时，这种市场规则通常将导致市场均衡价格的明显下降。     

不确定市场下的一种二层规划最优竞价模型

在不确定的电力现货市场条件下,讨论了发电商和售电商关于长期合约交易与现货交易之间的最佳选择策略方法,提出一种(随机)二层规划理论模型及其求解算法。根据求解结果,发电商可确定适当的合约电价及合约电量,使公司获得最大利润;售电商能对签订多少合约电量和购买多少现货电量做出最佳决策,使公司获得最大效益。最后给出了结论及需进一步研究的问题。     

考虑需求不确定性的电力市场参与者套期保值策略研究

需求的不确定性和电力价格的易变率在电力市场环境中均要高于传统体制，这就使发电商和配电商等市场参与者面临着巨大的市场风险，远期合约等衍生产品由于其灵活性而成为市场参与者回避风险的有效工具。该文对由现货和远期合约两个交易市场组成的两阶段电力批发市场中的市场参与者行为进行了研究，讨论了发电商等市场参与者在现货和远期合约两个市场中交易量的分配问题，推导出了市场均衡状态下发电商和配电商在现货和远期合约两个市场中交易量分配的解析解以及均衡时的远期价格，对市场参与者的套期保值策略进行了讨论，并通过算例说明了总需求的均值、标准差、偏度以及风险回避系数的变化对市场参与者套期保值的影响。     

Modeling and analysis of strategic forward contracting in transmission constrained power markets

Taking the effects of transmission network into account, strategic forward contracting induced by the interaction of generation firms’ strategies in the spot and forward markets is investigated. A two-stage game model is proposed to describe generation firms’ strategic forward contracting and spot market competition. In the spot market, generation firms behave strategically by submitting bids at their nodes in a form of linear supply function (LSF) and there are arbitrageurs who buy and resell power at different nodes where price differences exceed the costs of transmission. The owner of the grid is assumed to ration limited transmission line capacity to maximize the value of the transmission services in the spot market. The Cournot-type competition is assumed for the strategic forward contract market. This two-stage model is formulated as an equilibrium problem with equilibrium constraints (EPEC); in which each firm's optimization problem in the forward market is a mathematical program with equilibrium constraints (MPEC) and parameter-dependent spot market equilibrium as the inner problem. A nonlinear complementarity method is employed to solve this EPEC model.     

考虑远期合同市场的发电商竞价策略研究

合同交易随着电力市场化的不断完善和风险管理的需要，呈现出越来越重要的作用．在一个规范、成熟的电力市场中，应当是实时市场和合同市场并存的，两者互为补充、相辅相成、缺一不可．因此，研究一个考虑合同市场的发电商竞价策略模型就有尤其重要的意义和研究价值．针对考虑合同市场的发电商竞价策略进行了研究，建立了发电商竞价策略的数学模型．理论分析和算例结果表明了模型的实用性．     

兼容中长期实物合同的日前市场出清模型

如何处理中长期实物合同交割与电网运行约束之间的衔接问题,是分散式市场模式现货市场出清模型设计的关键。文中分析了欧洲分散式市场模式现货市场出清模型的特点,根据中国电力交易和调度管理体制与欧洲的差异,设计了一种日前现货交易与中长期实物合同交割、电网阻塞管理协同优化的市场出清模型。模型允许机组在日前自主决定其次日启停机计划,通过反向交易报价机制实现对中长期实物合同发用电计划的阻塞管理和帕累托改进,通过引入供需平衡松弛变量满足极端供需情况下的模型求解问题。基于IEEE 30节点系统的算例仿真表明,模型能够适应不同市场场景的运行需要,提高日前市场和实时平衡两阶段的整体社会福利。     

考虑需求侧竞价的发电公司竞价策略分析

采用微观经济学理论研究了单边开放的电力市场模式中考虑需求侧竞价的发电公司竞价策略问题。运用经济学理论中的供给函数均衡模型建立考虑需求侧竞价的发电侧竞价策略模型,运用连续函数极值原理分析得到发电公司的优化报价策略,结果表明发电公司的优化报价策略是报价高于边际成本,需求侧竞价的存在可有效地降低发电公司的报价;论证了需求侧竞价情况下市场均衡解存在且唯一,并得到了均衡解和市场力之间的函数表达式;最后分析了长期和约对均衡解的影响,发现长期和约可降低发电公司的市场力。     

发电企业竞标策略的研究

电力市场是不完全竞争市场，发电企业将通过竞标策略来追求最大的收益。该文假定电力市场是需求刚性的发电侧市场，采用暗标拍卖的竞价方式，并统一使用市场出清价结算。发电企业提交的竞标曲线是企业发电出力与电价之间的线性单调不减函数。文中在分析了已有竞标策略研究的基础上，建立了最优竞标策略的数学模型，给出了最优竞标反应函数，并根据可获取的市场信息量的不同，提出了3种具体的竞标方案，即分别估计竞争对手策略的方法、假定所有发电企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。算例表明该文的方法具有较好的适应性和较小的决策风险。     

电能与备用市场竞价古诺模型的均衡策略分析

运行备用在维持系统安全稳定运行方面具有重要的作用，而在电力市场中，作为独立的经济实体的发电商不会无偿提供备用服务，因而电能市场和电能备用市场并存是电力市场发展的必然趋势。在电能与备用市场顺序交易决策的基础上，利用古诺模型研究了发电商在电能与备用市场的均衡策略，比较了在调用不同的备用参与发电情况下的均衡结果，最后分析了远期合约时均衡策略的影响。     

供电公司使用期权合同购电优化策略研究

研究了当供电公司既可以从实时电力市场购电，又可以通过期权合同市场购电时供电公司的最优购电决策问题。假设实时电力市场购电价格、电力零售市场的需求以及零售价格都是随机变量，且它们之间存在一定的函数关系，通过建立2阶段数学模型，求出风险中性的供电公司应从电力期权合同市场购买的期权合同的数量、供电公司应执行的电力期权合同的数量以及从实时电力市场中购买电量的解析解。算例结果证明了所得出结论的正确性。     

考虑用户切换行为的电力零售市场博弈模型

为了定量研究电力零售市场中用户在零售商间的切换行为对零售商竞价策略的影响,基于Bertrand竞争模型建立电力零售商参与零售市场竞价交易的博弈模型,其中引入市场份额函数反映用户切换行为;从理论上证明该模型纳什均衡解的存在性和唯一性,并采用非线性互补方法求得均衡解。算例仿真验证了所提模型的有效性,且用户的切换行为有助于缓解零售商在零售竞价交易中报高价的市场力滥用行为,进而提高电力零售市场的效率。     

基于均衡分析的总统调合同电量比例研究

该文针对中国电力市场中合同市场运行规则的特点，应用猜测供给函数均衡方法模拟发电公司策略行为，并考虑风险规避型的合同电价和现货电价之间的联系，构造了电力公司作为单一购买者和市场运营机构参与重复博弈的电力市场运行时，确定市场统调合同电量占总统调用电量的最佳比例的数学模型，使合同市场能够最大限度地发挥其平抑发电公司所拥有的潜在市场力的作用。通过算例计算分析合同电价的波动、合同电量的分配方案以及市场中电力需求的弹性对统调合同电量所占最佳比例的影响。     

日前竞价交易对发电厂商利润的影响分析

最新华东电力市场改革的市场交易方式,使发电厂商在签订年度合同及月度竞价交易合同后能够保障一定的基本收入,日前竞价交易结果则成为影响发电厂商之间获利差异的重要因素.着重分析了发电机组竞价上网的量价组合对发电机组获利的影响.     

基于双边合同二次交易的高低匹配竞价机制Swarm仿真

在发电侧电力市场双边竞价过程中，为了约束发电商的市场力，提出一种基于双边合同二次交易的高低匹配竞价机制。为了验证该机制的正确性，构建了基于Swarm的多主体仿真模型。在模型中考虑了报价接受风险因素，从而使模型与现实中的报价行为更加接近。在多主体博弈过程中，主体具有自治能力，可以采取学习博弈方法，充分利用所获取的信息，在竞价过程中不断修正其价格和电量的申报策略。通过对南方某电力市场进行仿真，发现基于双边合同二次交易的竞价机制可以把发电商的市场力约束在一个较小的范围内。     

发电商的模仿学习竞价策略

在重复博弈的电力市场中,发电商的竞价策略和个体学习行为是个复杂的动态问题。分析发电商竞价策略这一热点问题的最新研究思路和仿真方法。为模拟发电商的自主学习和市场的动态演化过程,引入博弈学习理论,建立基于模仿学习的发电商竞价策略模型,分析不同信息条件下的学习动态过程,及重复竞标时发电商模仿学习对博弈演变及市场均衡的影响。仿真结果表明模仿学习具有较好的收敛性。另外,完全信息条件下,发电商全局学习能引导市场趋于瓦尔拉斯均衡和古诺-纳什均衡二者之间的一个均衡状态;非完全信息条件下,发电商全局学习的结果是市场总体行为收敛到古诺-纳什均衡,而发电商的个体行为则与古诺－纳什均衡状态存在偏差。     

基于CVaR风险计量指标的发电商投标组合策略及模型

电力市场中各类市场具有不同的价格波动特性和收益率随机变化特性。为了保证年度收益最大且风险最低,发电商需在各个市场上合理分配参与竞价的电量。借鉴金融领域风险管理的理论,以条件风险价值(CVaR)为风险计量指标,综合考虑风险和期望收益率,建立了新的发电商均值-CVaR投标组合优化模型。应用该模型,对发电商在年度合约市场、月度合约市场、日前市场和实时市场4个市场总电量的分配比例和有效前沿进行了计算。计算结果表明,所提出的模型能较真实地反映发电商所面临的市场风险的本质特征,可使发电商在保证一定期望收益率的前提下承担最小的CVaR风险,从而为发电商的投标决策与风险评估提供了新的思路。