PAB和MCP电价机制下考虑不同容量水平的市场均衡分析

电力市场研究中,一个重要的课题是如何预测和分析一个给定市场设计的性能。文中在假设各机组边际成本相同的基础上,建立了电力市场价格竞争的双层优化模型。分析了在按发电方报价结算(PAB)电价机制容量强约束和弱约束条件下的Nash均衡,并进一步与市场清算电价(MCP)机制进行对比,从理论上得到在容量紧张时,PAB机制下电价波动小、平均电价高,而MCP机制下电价波动大、平均电价低的结论。     

PAB和MCP电价机制下考虑不同容量水平的市场均衡分析

电力市场研究中，一个重要的课题是如何预测和分析一个给定市场设计的性能。文中在假设各机组边际成本相同的基础上，建立了电力市场价格竞争的双层优化模型。分析了在按发电方报价结算（PAB）电价机制容量强约束和弱约束条件下的Nash均衡，并进一步与市场清算电价（MCP）机制进行对比，从理论上得到在容量紧张时，PAB机制下电价波动小、平均电价高，而MCP机制下电价波动大、平均电价低的结论。     

基于动态博弈的电力市场均衡的稳定性分析

对电力市场中的重复拍卖，用动态博弈的方法，以电价为参考变量，利用Betrand模型重点研究了Pool模式下纯策略Nash均衡点的唯一性与稳定性，以及Nash均衡的收敛性质。研究结果表明，均衡点的稳定性与发电容量必须运行率（MRR）以及由MRR决定的均衡点的个数关系密切，当均衡点唯一时必然稳定；存在多个均衡点时均衡点的稳定性与市场初始状态有关。文中采用了全局稳定、区域稳定、随机状态、等效边际成本等概念来更好地说明电力市场中的问题，并且用图形的方法直观地对均衡点的稳定性问题做出了描述。     

日前交易边际电价的预测方法

在电力市场日前交易中,边际电价对独立发电商、输配电服务提供者、电力零售商和电力客户等市场成员的经济利益影响重大。针对电力市场研究的热点问题即边际电价预测问题,分析了边际电价的微观经济机理,指出供求均衡规律是影响边际电价的主要因素,以及边际电价具有周期性、波动性和分时均值回复等特征;对边际电价预测方法从ARIMA模型、GARCH模型、动态回归模型、传递函数模型、灰色系统模型、混沌相空间重构、人工神经网络、委员会机器、支持向量机、市场模拟等方面进行了评述;提出了选择边际电价预测方法的建议,并指出由于市场力、博弈、串谋、容量持留等因素会影响预测精度,因此组合预测模型是提高预测精度的一种可行方法。     

市场力指标组态作用下的发电企业报价带研究

在电力市场复杂多变的市场环境下, 对于参与报价的发电企业来说, 对自身在市场中所处的竞争地位的估计具有重要的经济意义。发电企业通过全面综合地对市场中各个参与者或者单独对自身各种竞争力指标的估计, 分析得出自己在市场中竞争的地位, 从而进行相应合适的报价。不同市场力指标反映不同的竞争因素。从发电企业的角度, 对HHI, DHHI, MRR, Lerner, MPC 五种市场力指标进行分类分析, 分为报价事前分析和报价事后分析。最后综合多种因素分析得出一个衡量市场力的综合指标, 该指标的大小范围同时也决定了发电企业的报价范围———报价带, 发电企业可以根据报价带进行有优势的报价, 并举例说明对发电企业市场竞争力的分析要充分考虑多方面因素, 综合评估才能得出科学判断。     

基于企业经营决策的发电商最优竞价策略

在电力市场环境下，发电商的策略性投标行为关系到电价风险、市场稳定、市场力滥用行为及发电商自身利润等诸多问题。文中在对发电机组成本／需求的微观经济分析基础上，建立了机组面对需求曲线的公式及求解方法，提出了机组市场价格控制区的新概念。基于经济学中企业经营决策的最大利润原理，阐述了“边际发电成本等于边际发电收入”的机组最优竞价准则，提出了拥有不同市场力的发电商最优竞价策略及算法。     

多区域互联电力系统输送服务边际电价的实现和分析

在电力工业中,按参与转运的电力公司和其他电力公司（电力交易方）在地域上的关系可以划分为不同的转运类型：区域内部,母线到母线;区域间,区域到区域;区域间,区域到母线;区域间,母线到区域;区域间,母线到母线。在一个多区域互联电力系统中,一个区域的有功/无功的边际转运成本是系统中电力交易买卖双方的功率变换变化一个单位时引起的该区域内运行成本的变化。每一个转运区域的边际转运成本是用多区域最优潮流模型基于最优发电调度计算得到的。应用每个区域的发电成本对母线功率需求变化和功率交换水平变化的信息,可以计算不同类型的电力交易的边际转运成本。文中通过一个有16条母线和４个互联区域的系统来分析和运用所提方法,并讨论了负荷水平和交换功率水平变化对边际转运价格的影响。     

考虑市场力的短、中、长期电价预测

分别介绍了采用BP神经网络模型和线性回归模型进行电价预测的方法和结果。方法的突出特点是在预测模型中引入了一个衡量市场力的新指标——发电容量必须运行率(MRR)，从而充分考虑了市场力对电价的影响，提高了电价预测的精度，特别是增强了短期预测模型对最高限价的预测能力。文中对MRR指标进行了简单的介绍，并针对电价预测的不同特点，对预测模型和预测变量的选择进行了探讨，提出了自己的观点。基于浙江电力市场实际运营数据的初步预测结果表明，所建预测模型是适用的，选择的预测输入变量是恰当的，电价预测精度能够满足电力市场实际运营的需要。     

基于委托-代理模型的绿色电力市场激励机制

根据发电企业参与绿色电力市场的成本和收益,搭建了政府和发电企业之间的"委托-代理"博弈模型,通过将博弈模型分别在自愿认购市场和配额考核市场下进行求解,研究了在不同绿色电力市场下,政府对发电企业采用的不同激励机制。     

考虑市场力的短、中、长期电价预测

分别介绍了采用BP神经网络模型和线性回归模型进行电价预测的方法和结果。方法的突出特点是在预测模型中引入了一个衡量市场力的新指标——发电容量必须运行率(MRR)，从而充分考虑了市场力对电价的影响，提高了电价预测的精度，特别是增强了短期预测模型对最高限价的预测能力。文中对MRR指标进行了简单的介绍，并针对电价预测的不同特点，对预测模型和预测变量的选择进行了探讨，提出了自己的观点。基于浙江电力市场实际运营数据的初步预测结果表明，所建预测模型是适用的，选择的预测输入变量是恰当的，电价预测精度能够满足电力市场实际运营的需要。     

A price competition model for power and reserve market auctions

In our recent work, we formulated a price competition game model for modeling oligopolistic competition in a single-period electricity market auction. An assumption made in the study is that generator marginal costs are un-identical. In this paper, we continue to study single-period auction games, with the assumption that generator marginal costs are identical. We found that the later assumption facilitates a sharper result, which states that the market clearing price (CP) at equilibrium under tight capacity constraint is unique. This assumption also permits us to obtain simpler equilibrium characterization and mathematical proofs. Furthermore, we extend the model to study the auction game in which power and reserve are auctioned simultaneously. As an application, we derive market power indices out of the suggested game-theoretic models.     

完全开放的双边电力市场中供需双方叫价拍卖的贝叶斯博弈模型

随着我国进行电力体制改革和建立发电侧竞争市场，需求方很快也会引入竞争，并建立完全开放的双边电力市场。研究供给侧和需求侧如何建立有效的报价策略具有十分重要的理论和实践价值。作者将所有发电公司看成供给方，把所有买电代理商看成需求方，将供给方和需求方的报价问题看成是他们向市场的投标问题，并根据市场确定的规则，总需求电量将在某一价格下完成交易，因而它是供给方和需求方的双方叫价拍卖问题。通过对双方叫价拍卖的交易规则进行描述，针对供给方的生产成本和需求方的估价是私有信息的情况，建立了完全开放的双边电力市场中供给和需求双方叫价拍卖的不完全信息贝叶斯博弈模型，并求解贝叶斯纳什均衡，给出供给方和需求方的均衡报价策略。     

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。     

A large generator's bids in an electricity supply auction: Uniform pricing versus pay‐as‐bid pricing

A pay‐as‐bid auction has been adopted in a balancing market under New Electricity Trading Arrangements in England and Wales since 2001 instead of a uniform price auction previously used in a day‐ahead pool market. In contrast, a spot market in Japan, where a general electric utility would be the main supplier, plans to employ a uniform price auction. In this paper we model an electricity spot market in which one large generator competes with many fringe generators to supply electricity, analyze how this large generator bids to maximize its profits, and report some implications for the design of this market. Three types of auction are analyzed: a highest‐winning‐bid pricing (HWB) uniform price auction, a lowest‐losing‐bid pricing (LLB) uniform price auction, and a pay‐as‐bid auction. It is shown that the slope of the bid curve, which is obtained by plotting the large generator's bidding prices against its generation costs, are steeper in an LLB uniform price auction and flatter in a pay‐as‐bid auction than those in an HWB uniform price auction. This implies that an LLB uniform price auction or a pay‐as‐bid auction would make room for the fringe generators to win an auction. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 160(4): 41–48, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20420     

基于强势买电期权的大供电商风险管理模型

为有效规避市场风险,基于期权思想为供电商建立了一个风险管理模型.供电商以约定的价格与发电商签订一个包含若干买方期权的合同。先利用无套利原理计算得到合同敲定价格,再以供电商期望收益最大化建模,得到其应购买的买方期权最优数量的解析解。理论研究和算例分析的结果表明这种合同模型比普通单边差价合同更具实用性;并说明供电商通过该模型能规避风险的同时增加收益。     

浅析发电公司的竞价策略

电力市场中实时平衡交易即竞价上网交易是不可缺少的、最具特色的一种交易形式。在竞价过程中，发电公司的竞价策略问题是目前电力市场研究的热点。文中讨论了完全竞争市场中，各发电公司应基于边际成本竞价。而垄断竞争市场中具有市场势力的发电公司可以通过撤掉一部分电量或抬高报价来提高市场电价。文中着重对具有市场势力的发电公司的竞价策略进行分析，并提供了澳大利亚新南威尔士州电力市场的算例。     

电力市场中MCP和PAB机制的Swarm仿真分析

竞价机制的设计一直是电力市场设计的难点。采用Swarm仿真的研究方法对两种竞价机制的均衡过程进行了比较分析。仿真发现,在市场出清价MCP（Market clearing price）和按报价支付PAB（Pay-as-Bid）机制下,在发电商博弈过程中,PAB机制中出清电价低于MCP机制;在发电商博弈达到市场均衡后,MAC机制中出清电价低于PAB机制;在PAB机制中,每个发电商成交电量和成交价格的波动幅度要小于MCP机制。在竞争博弈过程中发电商的无意识共谋行为也是两种竞价机制中存在市场力的原因之一。     

Multi-agent based experimental analysis on bidding mechanism in electricity auction markets

Determining the best market pricing rule is a controversial issue in the design of electricity auction markets. Pay-as-bid (PAB) has been proposed to replace the market-clearing price (MCP) in deregulated electricity markets, with the expectation that it would lower market prices and reduce price volatility. A multi-agent based experiment was constructed to compare and analyze the balanced process of the two auction mechanisms. Each adaptive agent represents a generator who develops a bid price and quantity based on a reinforcement learning algorithm. In the simulation experiments, the experimental results are not as expected. Before the market reaches equilibrium, the market price with the PAB mechanism is lower than it is with the MCP mechanism. However, the market price in the PAB mechanism is higher than it is with the MCP when the market achieves a state of equilibrium. With the PAB mechanism, the volatility of volume and price of each generator is less than it is with the MCP system, as expected. The experimental results also show that unconscious collusion behaviors by generators during the game process are a key reason for producing generator market power in the two auction mechanisms.     

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．