电力市场中发电商策略投标的最优状态反馈控制

对寡头电力市场中发电商策略投标的最优状态反馈控制进行了研究.电力市场中的重复投标过程被描述成一个动态的反馈系统,从而发电商的长期优化决策建模成一个标准的最优控制问题.在考虑系统负荷的周期性的基础上,讨论了系统的稳定性,并研究了闭环最优控制系统解的存在性和唯一性.基于Pontryagin极值原理,通过一个特别的"扫描法"推导得到了最优的状态反馈控制律.应用最优控制对发电出力作长期优化决策的性能在算例仿真中给出.     

考虑机组出力约束的发电商最优竞价策略研究

电力市场环境下,发电商之间的竞争是一个处于不完全竞争市场、非完全信息下的非合作博弈模型。在分析各种发电商策略性报价基础上,在双人博弈理念下,考虑到机组出力约束,提出了发电商最优竞价策略的数学模型并给出了其求解方法,从而得到了发电商的最优报价策略和在报价越界时优化调整策略。通过算例验证了该方法的有效性,其结论是:当发电商对系统负荷需求不同情况下采用相应的报价策略时,即可实现企业利润的最大化。     

考虑机组出力约束的发电商最优竞价策略研究

电力市场环境下,发电商之间的竞争是一个处于不完全竞争市场、非完全信息下的非合作博弈模型.在分析各种发电商策略性报价基础上,在双人博弈理念下,考虑到机组出力约束,提出了发电商最优竞价策略的数学模型并给出了其求解方法,从而得到了发电商的最优报价策略和在报价越界时优化调整策略.通过算例验证了该方法的有效性,其结论是:当发电商对系统负荷需求不同情况下采用相应的报价策略时,即可实现企业利润的最大化.     

电力市场条件下的发电投资均衡

将电力市场短期发电决策和长期投资决策统一到一个模型框架中,基于样本路径依赖的开环信息结构建立了一个旨在描述自由竞争市场发电商长期行为的随机动态博弈模型,试图给出需求不确定条件下发电投资时机、类型及数量的动态均衡。模型求解应用了适合于大规模不确定性博弈问题的随机逼近算法。算例基础上的比较静态分析表明了初始发电容量大小和不确定程度变动对参与人容量扩张路径的定量影响。     

现货市场中发电厂商的投标策略

探讨在电力市场统一出清价格机制条件下,发电商在现货市场中追求收益最大的报价策略。采用线性报价函数,给出发电商在负荷刚性和负荷弹性市场中的报价策略模型,结果表明最优报价策略是发电商本身成本和其他发电商报价及成本的函数。应用混合策略方法来描述其他发电商的报价行为,进而得出了混合策略下发电商的报价策略模型。最后用实例进行说明。     

基于分段电力合同的发电商优化合同电量

分段电力合同是一种新型的电力双边合同,电力双边合同的分段交易能够充分体现不同电力段的价值,从而有效地提高市场效率。文中研究发电商面对分段电力合同的最优合同电量问题。考虑到发电商对市场风险的不同偏好,建立了发电商通过分段电力合同和日前竞价市场交易电能的效用函数模型,并以最大化效用函数作为发电商分段合同电量优化的目标。该优化问题是一个2层优化的NP-hard问题,并有复杂的机组运行约束,因此采用2层优化的遗传算法(GABBA)求解该问题。以某实际电厂为例,分析了GABBA算法特性以及分段电力合同中各段价格对各段优化合同电量的影响,并比较了基于普通电力合同和分段电力合同的发电商最大期望效用,说明了电力分段交易的必要性。文中建立的发电商优化合同电量模型及其求解算法具有通用性,可为发电商的双边合同交易提供决策依据。     

基于猜测变量的期权与现货市场均衡分析

针对当前国内外电力市场实际运营的要求,研究发电商在期权与现货市场的联合竞争问题,分析期权对电力市场均衡和发电商竞争策略的影响。基于非合作博弈论,建立了一个考虑发电商猜测变量的两市场联合均衡模型,该模型所描述的均衡问题是一个具有均衡约束的均衡问题,可用后向推导方法求解。结果表明,发电商能自愿参与期权交易,影响竞争对手的策略行为是激励发电商销售期权的有效机制,期权在一定程度上抑制了发电商的市场力滥用、提高了电力市场效率。仿真算例表明了模型及方法的合理性和有效性。     

含多风场接入的多主体发电系统运营损益动态风险Copula-VaR评估方法

电力市场环境下,拥有不同发电机组的各发电商具有不同的利益述求,他们共同构成了多主体的发电系统。为了帮助各发电商准确评估自身风险并制定对应于特定风险偏好的报价策略以提高利润,提出了基于Copula理论的多主体发电系统运营损益动态风险价值评估模型。首先,考虑多风场出力相关性,建立了基于交流潮流的含风电接入的电网日前动态经济调度最优潮流模型,并计算各类发电商运营损益;其次,引入Copula理论构建了多个发电商运营损益函数的高维相依结构模型;最后,通过VaR的定义求出风电可再生能源发电商运营损益动态风险的VaR值,并与传统火电机组发电商的VaR值进行比较分析。基于IEEE39节点系统的算例验证了所提模型和方法的有效性。     

计入发电商风险偏好的电力市场古诺均衡分析

大规模的风电并网会增加常规发电商的市场竞争风险,在此环境下,具有不同风险偏好的常规发电商会通过不同的策略性竞争行为协调其市场竞争收益和风险.针对具有风电并网发电的电力批发市场,采用均值-方差效用理论,建立了一个考虑发电商风险偏好的电力市场古诺均衡模型,并给出了其解析解.理论分析着重研究了风电出力的不确定性和常规发电商风...     

不确定多市场环境下基于序列运算的发电商容量分配策略

在多元化的电力市场中，发电商面临的关键问题是如何在合约交易、日前交易、辅助服务交易的竞争市场中分配有限的发电容量，从而获得最大效益。作者提出了不确定市场环境下发电商的一种容量分配方法，该方法应用序列运算理论(SOT)描述了不完全竞争的市场模型；引入经济学的效用函数来描述不同决策方案的效益；选择效益最大的方案作为有限发电容量的最优分配方案。以IEEE RTS为例，具体分析了发电商在合约市场、日前有功市场、旋转备用市场的容量分配问题。仿真结果表明所提出的方法能够合理地确定发电商的最优容量分配方案。     

Generator bidding in oligopolistic electricity markets using optimal control: fundamentals and application

In this paper, optimal control is applied to study generator bidding in an oligopolistic electricity market. The repeated bidding process in (hourly-based) real-time electricity markets is modeled as a dynamic feedback system; an optimal control problem is then formulated to explore individual generator's long-term/multiperiod optimization behavior. Particularly in our formulation, the periodic property of the system demand is considered. Several lemmas are included for concerning system stability. Based on the necessary conditions for optimality from the Pontryagin maximum principle, a sweeping method is proposed, and an optimal state-feedback control rule is then obtained via backward induction. Numerical results suggest that the generator who unilaterally applies optimal control for generation decisions will obtain more profits. A sensitivity analysis is also performed, identifying these market factors that affect the performance of optimal control.     

使用LSFE分析计及输电系统约束的市场势力

基于线性供给函数均衡(LSFE)模型，提出了一种计及输电系统约束的计算发电商Lerner指标的新方法。在竞争性的电力市场中，发电商的发电成本数据并不公开，因此不能使用市场仿真计算发电商的Lerner指标。运用所提出的方法，独立系统运行员(ISO)可以在未知发电商成本信息的情况下计算发电商的Lerner指标。该方法只需要各参与者(发电商和用户)的报价曲线和在市场Nash均衡点的电价、功率信息以及输电网络的运行状态信息就可以计算，计算简便，结果精确。该方法还能表明进行策略报价的发电商的Lerner指标与它的市场份额成正比，与所有其他市场参与者的市场份额、供给(需求)价格弹性和对该发电商的网络影响因子的乘积之和成反比。还定义了一个市场综合指标用来度量整个市场中的发电商市场势力作用的相时程度．     

统一出清定价体制助长发电商默契串谋的机理分析

揭示了在很一般的寡头竞争情况下,特别是在电力并不富余的情况下,统一出清定价体制不能防止默契串谋的发生。首先讨论了在长期重复报价条件下,统一出清定价体制可能助长发电商默契串谋的若干因素;描述了发电商默契串谋如何形成以及需要研究的问题;然后使用Forehheimer模型框架,构造了发电商默契串谋的模型,分析了发电商的市场行为,发现了形成默契串谋的必要条件;进而运用默契串谋的“内稳定”和“外稳定”的概念进行分析后指出,由于电力市场一般都不是理想的完全竞争市场,在统一出清体制和重复报价条件下,市场最终会形成2种局面:由一个大的发电商单独实施市场力;多个发电商的稳定默契串谋,而其余发电商“搭便车”。某电力市场的实例验证了理论的合理性,随后给出了5点结论。此项研究有助于政府加强监管,甚至表明,有必要寻求替代统一出清电价体制的新方法。     

基于价格配额曲线的售电商投标策略优化

近年来随着中国电力体制的改革,大量售电商参与到电力市场之中.对于部分售电商而言,其可能存在一定的市场影响力,投标行为会对市场出清电价产生影响,进而影响到自身的投标策略.考虑到售电商自身的投标策略对市场出清电价的影响以及出清电价本身的不确定性,文中将市场出清电价分布与价格配额曲线(PQC)相结合,建立了基于PQC的市场出清电价的分布模型,进而建立了售电商在电力市场的投标行为优化模型.同时,研究了不同市场供求关系下对应的出清电价分布情况对售电商投标策略的影响.算例表明,对比不同情况下售电商的最优投标策略,基于PQC的方法可以使售电商更好地适应市场并合理地调整投标策略.     

引入投资决策的电力容量市场均衡分析

针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

有差价合约日前市场中计及风险约束的最优报价策略

日前市场是国内外目前实际运营的以联营体为基础的单一购买者模式的电力市场所采用的最主要的形式.在有些日前市场中采用了差价合约来规避单一购买者和发电公司可能面对的由于电价波动所带来的财政风险.针对具有差价合约的日前市场,在假设市场规约要求发电公司采用线性报价函数申报下一个交易日每个时段的报价而且市场按统一清算价对每个交易时段分别进行结算的前提下,构造了发电公司在日前市场考虑风险约束的最优报价策略的数学模型,计及了发电机组的运行约束和启动成本,并发展了以遗传算法为基础的有效的求解方法.最后,用一个算例说明了所提出的方法的基本特征.     

The Demand Elasticity Impacts on the Strategic Bidding Behavior of the Electricity Producers

Due to the oligopoly structure of the electricity markets and to the constraints imposed by the transmission network, the producers may exert market power by strategically bidding higher than their marginal costs. This brings market performance far from the perfect competition equilibrium, with higher market clearing price and extra surpluses obtained by the producers. Demand elasticity can significantly affect the market performance contributing to mitigate the strategic bidding behavior of the producers. Compared to other commodity markets, demand elasticity in the electricity markets is low, but even a small increase can result in appreciable improvement of the market performance. The network constraints of the power system play a specific role in determining the oligopoly equilibrium of the gaming behavior of the electricity producers. The model of supply function equilibrium is first applied to a simple three-bus test system for a conceptual analysis and then to a standard IEEE 30-bus test system. The effects of an increase of demand elasticity are assessed, resorting to a set of proper quantitative indexes     

Congestion influence on bidding strategies in an electricity market

Much of the research on bidding strategies in an electricity market has focused on idealized situations where participants have limited market power and the transmission system is not constrained. Yet, congestion may act to effectively give a bidder market power, and consequently the ability to influence the market clearing price. In such a noncompetitive situation, the bidding strategies of market participants will change. In this paper, the electrical power market is modeled as an oligopoly market and the Cournot quantity model is applied to the bidding strategy problem. The bidding process with congestion management is modeled as a three level optimization problem. A statistical methodology is then proposed as a solution for large systems.