3种定价方法对发电厂商报价策略的诱导机理

在电力市场环境下，发电厂商的目标是其自身利益最大化，而不是社会福利最大化，故有必要研究电力市场定价方法对发电厂商策略性报价的诱导机理，进而引导发电厂商进行成本和服务的竞争，而不是策略的竞争。文中分析了3种定价方法下发电厂商的价格决策和产量决策。在价格决策方面，统一出清电价和PAB(按报价支付)电价方法下，发电厂商均有偏离成本报高价的倾向；在实用当量电价方法下，证明了发电厂商所得的支付电价不敏感于报价，并立其最优报价策略是按真实成本报价。在产量决策方面，统一出清电价方法下，发电厂商可利用市场力通过持留发电容量获取超额利润；而在PAB和当量电价方法下，持留容量都将导致发电厂商利润损失。因此，从定价方法对发电厂商报价策略的诱导机理来看，当量电价方法要优于统一出清电价和PAB定价方法。     

需求弹性对统一出清电价下发电容量持留的影响

分析了统一出清电价机制对发电商持留容量的激励,针对电力市场设计中应充分考虑需求响应的积极作用,建立了需求曲线线性条件下的需求弹性对单个及N个不同发电商临界及最优持留容量的影响的详细数学模型,并用实例进行了仿真.仿真结果证实了在单一买方的实时电力市场中引入需求价格弹性的必要性,而且随着需求弹性的增加发电商有利可图的持留容量空间也趋于萎缩,因此可以作为制约发电商利用容量持留而哄抬电价的有力工具.     

当量电价自动抑制厂商不良持留行为的自律新机制

持留发电容量(囤积居奇)获利是发电厂商行使市场力的最常用手段,由于极具隐蔽性,其危害也最大.在统一出清和两部制电价下,发电厂商从自身利益出发会采取持留容量策略;在PAB电价下,发电厂商可先持留容量造成供应紧张,然后通过报高价获利.在上述传统定价机制下,只能采用外置的补救性措施来抑制市场力,无法从根本上解决问题.实用当量电价为抑制市场力提供了全新的机制,使抑制市场力措施在定价机制中内部自律化.作者首次分析了实用当量电价下,发电厂商拥有多个发电单元的持留容量行为(发电厂商勾结的情况与此类似);结果表明,即使在这种情况下发电厂商仍没有持留容量的利益驱动,体现了当量电价抑制市场力的内在自律新机制.     

一种激励相容的发电市场竞价机制

寡头竞争的电力市场在信息不对称性，在按统一市场出清价支付或按报价支付的发电竞价机制环境下，发电商会操纵报价以追求最大收益，这会危及系统的安全经济运行，基于机制设计理论和边际成本定价理论，发展了一种具有激励相容特性的发电市场竞价机制，该机制能引导理性发电商披露其真实运行成本，并能实现发电商固定容量成本的合理回收，特别是给予边际发电商相对较大的固定成本补偿，有助于那些风险回避的峰机组投资商的投资激励，基于Monte Carlo模拟方法的算例仿真表明了该机制的特性。     

基于古诺博弈的容量补偿与容量持留比较

首先利用电力系统随机生产模拟技术,从理论上阐明了英国早期电力市场和当量电价的容量补偿基本原理。基于成本的分析表明,英国式的容量补偿主要考虑了机组强迫停运所引起的可靠性的容量价值补偿,而这一部分价值没有体现在能量市场规则中,所以补偿是必须的;当量电价除了补偿这部分价值外还包括了规模经济性依然存在所需要的补偿。然后构造了发电厂商采用容量持留策略的智能代理仿真模型,其中包括了能量主市场和备用辅助服务市场,进一步检验并比较了在寡头市场条件下这2种都具有容量补偿功能的市场运行特点。结果表明,在当量电价机制下,发电厂商没有实施容量持留行为的策略空间,并能引导出既自愿又充足的申报容量,且能维持市场电价的稳定。而在英国早期的电力市场中,发电厂商可以利用持留容量获得超额利润,同时造成申报容量的不足和市场电价的飞升,而且越是备用容量不足,发电厂商的这种市场力就越大。而造成这种结果的真正原因是统一出清电价本身,容量补偿方法对于激励或抑制发电商市场力的作用都相当有限。因此,在通常的寡头竞争市场,基于统一出清的英国容量补偿方法不具有市场的有效性和稳健性,而当量电价方法既能给予充分的容量回报,又具有良好的市场有效性和稳健性。     

容量电价机制对发电商竞价行为的激励

容量电价是调控电源投资和建设的一种宏观手段，还会对市场成员的竞价行为及电力市场交易产生影响。该文从激励的角度分析容量电价对市场成员竞价行为的影响，并利用基于报价中标概率信念函数的电力市场模拟方法，通过建立考虑容量电价因素的发电商个体新决策模型，定量研究和比较了国内两种不同容量电价补偿机制对发电商竞价行为和市场均衡状态的影响。理论分析和算例表明，按照中标容量支付容量电价，会抑制发电商的报价投机行为，使市场均衡价格较低。     

MCP机制下考虑供需弹性的发电容量持留

统一出清的定价机制是电力市场中发电商存在持留行为的根本原因。针对电力市场设计中应考虑供需弹性的积极作用,该文分析了拥有边际机组的单个发电商容量持留行为发生的条件及其影响因素,并提出了将持留前后的购电费用之比作为衡量系统持留严重程度的指标W,算例验证,证明供需弹性可以作为制约发电商利用容量持留哄抬电价、危及市场稳定性的有力工具之一。     

发电容量的持留激励和电力危机的预警

通过N个发电商的古诺博弈模型，研究了统一的边际出清电价机制对发电商持留容量的激励作用，在短期市场没有容量增加、市场信息对政府和监管机构是完备的、发电商具有线性边际成本并且是规模不等的情况下得出了持留行为均衡的解析解。该解与发电商的市场份额和HerfindahlHirschman 指标有关，并得出每个发电商容量持留的市场临界需求水平，进而提出了电力市场监督指标的一级预警负荷水平、二级预警负荷水平和三级预警负荷水平。     

非线性边际成本下的多个发电商的持留均衡

电力市场中的物理持留可能会导致出清电价的飞升,使购电方面临巨大损失,因此有必要研究物理持留.在实际情况下发电边际成本更接近于非线性,因此作者从定价机制为统一出清、负荷需求无弹性的前提出发,基于发电商边际成本曲线,分析了规模不等的N个厂商持留的古诺-纳什均衡,并得到了在边际成本非线性情况下的持留的封闭解.实例结果表明,发电商的最优持留量与市场总负荷需求成正比,并随着自身份额的增大而激增;单个发电商的市场份额不超过10%是使市场总持留量不致过大的市场份额的上限;对较大份额发电商的资产拆分将有效减少市场的总持留量,且等份额拆分比不等份额拆分的效果更好.此研究结果可供设计电力市场的规则、对市场力实施限制和减少发电商的大量持留参考.     

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。     

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。     

不同定价方式下电力拍卖市场运行特征的比较研究(二)仿真结果及其分析

以IEEE可靠性测试系统的数据为基础,对不同定价规则的电力拍卖市场进行了基于智能代理的仿真。结果表明：①在统一出清电价(UCP)和按报价支付(PAB)的电力市场,减少发电厂商的市场份额可以削减发电厂商的市场力,但条件是系统要有足够的备用容量;如果负荷需求接近总可用容量,即使最大的发电厂商的市场份额只有11．4％时,其电力市场的价格也会远远偏离其边际成本价格。②在PAB电力市场,市场均衡状态的总购电费用以及平均价格两方面几乎和UCP电力市场电价没有差别,甚至还要高于UCP电力市场的均衡价格,因此,使用PAB的方法很难达到抑制电价飞升的目的。③在当量电价(EVE)的电力市场,发电厂商几乎没有策略空间,所有的发电厂商都自动按照其成本报价,而且对于各种情况都具有相当稳定的表现。EVE还提供了一种独特的容量投资自动补偿机制,使得在发电生产成本存在规模经济性时,发电厂商可以得到合理的补偿。而在UCP和PAB电力市场,一方面会出现发电厂商报高价的现象,另一方面还会出现部分发电厂商负利润的情况。所有结果表明EVE具有优良的市场特征,对于发电容量相对紧缺,不变成本不可忽视的中国电力工业现状,采用EVE不失为一个明智的选择。     

当量电价体系及相关制度设计:（二）发电上网的实用当量电价法及其市场特性

介绍了实用当量电价法的基本原理和有关操作事项，包括其右端点原理。它不仅很好地解决了电力市场的两难问题，而且具有10个优良市场特性：既保征了市场效率，又给予充分合理的投资回报，满足了第1市场原则；提供了正确的短期经济学信号；提供了正确的长期经济学信号；无须设置价格上限，自动抑制价格尖峰；通过设置容量成本参考系，实现有效合理的政府监管；自动抑制发电厂商的不良报价行为，实现价格策略的稳健性；自动抑制发电厂商的持留容量行为，实现产量策略的稳健性；电价成分可分，便于对“新厂”和“老厂”实行不同的财税及金融调控，实现第2市场原则；易于理解，易于实现，易于监管；引入新要素后的可扩展性，目前，巳扩展了从发电、输电到辅助服务等近10个核心模型及算法，几乎是一个区域电力交易市场所必需，初步形成了当量电价理论体系。此项成果的启示和意义在于：在电力市场结构还很不完美的寡头竞争条件下，比之高成本的资产拆分和系统扩容，一个低成本的当量电价体系辅以合理的政府监管，同样可以实现相当完美的市场特性，在政府与市场、交易与投资、效率与公平、资产与经营等方面都有很好的协调一致性。     

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.     

当量电价体系及相关制度设计:(三)水电上网的当量电价法

介绍了在电力库联营模式下水电竞价上网的方式及其当量定价方法。由于水电工况变化较大，要求合理评价其容量和电量价值，当量电价就有了独特的优势。原则是电力交易中心优先利用水电，但其电价由其等值火电决定。方法是水调中心先申报水电的日上网容量和电量，用峰修整方法获得修整后火电系统面对的剩余负荷曲线，然后，用实用当量电价法确定各火电的当量电价，再将水电插入，用其上下相邻火电的当量电价等值该水电，并评定其电价。整个过程是通过水调中心和电力交易中心之间的电量及电价几次交互，达到双方可接受的协调一致。最后讨论了水电的年收支平衡问题。这一方法很好地体现了当量电价方法的优越性。     

发电厂商策略性报价的行为特性初探

发电厂商的行为特性对其报价策略的选取有重大影响。文中通过指数型效益函数计入发电厂商的风险取向，得到考虑竞价失败损失和发电厂商风险取向的最优报价策略。由于风险取向的不同，发电厂商的报价策略各不相同。但在统一出清电价下，无论发电厂商是何种风险类型，其最优报价在形式上均为在其运行成本减去竞价失败损失的基础上再加上一个提升量。在成本相同的情况下，风险进取者的报价高于风险回避者。避免竞价失败损失是发电厂商报价低于成本报价的根本原因。理论分析和数值算例都说明了上述结论，并用蒙特卡罗模拟验证了最优报价的正确性。