基于博弈论的发电侧竞价市场均衡特性分析

利用供给函数均衡模型分析发电侧竞价市场均衡的性质.求解出市场均衡下市场出清电价、发电商上网电量和收益等市场出清结果的解析解,通过推导这些市场出清结果相对需求价格函数参数和发电商成本函数参数的导数并确定其性质,揭示了电力需求和需求价格弹性及其组合影响市场均衡的规律,结合两种不同发电商成本结构分析了发电商成本特性对市场均衡的影响.算例验证了导数性质及相关结论.     

基于通用博弈模型的电力市场均衡对比分析

根据通用博弈模型研究发电商在制定竞价策略时是否考虑竞争对手行为对市场均衡的影响。通过建立日前市场发电商的通用博弈模型,求解出市场出清结果,继而推导发电商在不考虑和考虑竞争对手行为2种情况下的最优策略,指出这2种情况下的市场均衡分别对应Cournot模型和供给函数模型的均衡结果,证明了市场出清电价、发电商的上网电量和收益等出清结果对发电商策略参数的单调性,从而确定发电商策略参数变化时各种市场出清结果的变化趋势,并据此在成本对称和领导–跟随者2种常见成本结构下对不同情况下的市场均衡进行对比。算例验证了上述结论。     

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.     

考虑排放权交易的电力市场均衡模型

为减少温室气体排放而建立的排放权交易机制,给促进可再生能源电力发展提供了参考,以研究排放权交易对市场出清结果的影响为目的,建立了考虑排放权交易的电力市场均衡模型。该模型计及网络约束、负荷弹性需求、发电商生产成本和减排成本,采用猜测供给函数模拟发电商博弈行为,是一个符合混合线性互补形式的双层优化问题。设计一个3节点算例,通过GAMS-PATH软件求解,其结果验证了该均衡模型的正确性,算例显示,排放权交易有利于提高低排放率发电商的市场竞争力。最后结合国外排放权交易情况,给出我国开展排放权交易的建议。     

基于协同进化算法的集中竞价市场模拟分析

仿真实验是验证市场规则的有效手段,从国内电力市场的月度集中竞价规则出发,基于协同进化算法,对相应的统一出清和报价撮合出清进行对比分析。首先,提出一种基于策略集形式的协同进化机制,用于模拟真实市场下的购售电双方博弈竞争情况。其次,研究月度集中竞价相关规则,基于购电商和发电商各自利益最大化,重点对市场环境下统一出清模型和撮合出清模型进行对比分析,定量分析了市场中购售双方的博弈过程,从而求解市场仿真均衡。仿真结果表明,统一出清较撮合出清波动性更大,市场的出清情况与发电商和购电商的成本和效益函数有关。     

考虑需求侧竞价情况下的竞价上网策略研究

运用微观经济学理论研究了单边开放的电力市场中考虑需求侧竞价的竞价上网策略问题.基于供给函数均衡模型建立了考虑需求侧竞价的发电商竞价策略模型,证明发电商的优化竞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商的报价.论证了需求侧竞价情况下市场均衡解存在且唯一,并探讨了均衡解和市场力之间的关系,证明差价合约对均衡解和发电商市场力的影响.     

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。     

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.     

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。     

含储能参与的日前市场价值公平分配机制

现有的节点边际电价机制中,由于传统发电商具有市场操控力,当储能独立参与市场出清时,各发电商采取策略性报价,打压并挤占储能电站的市场份额,阻碍了储能电站参与市场出清,间接导致市场出清总成本增大。为此,文中提出一种包含传统机组以及储能电站参与的市场竞争机制。首先,分析现有市场结算机制的弊端以及阻碍储能参与市场出清的原因;其次,建立含储能参与的市场出清模型,采用样本均值近似求解二阶段随机规划模型;接着,基于VCG结算机制,提出适应储能参与的日前市场价值分配机制;最后,提出解决激励相容而造成的系统收支不平衡问题的策略。文中采用修改后的IEEE30节点为例,证明该机制满足激励相容、收支平衡以及削弱传统发电商的市场操控力等性质,同时储能的参与将会减小系统出清总成本,降低市场价格剧烈波动的风险。     

计及虚拟电厂的多主体分段报价的电力市场竞价模型

基于售电侧放开的背景,研究了传统发电商、售电商与虚拟电厂同时参与市场竞争的报价模型和电力市场优化出清模型。基于传统发电商和虚拟电厂的边际成本和售电商的边际收益建立各主体的报价函数模型,采用分段线性化的方法,将连续报价函数线性化,得到分段报价函数模型,将其带入优化出清模型中,得到优化出清结果。算例验证了方法的有效性。     

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.     

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。     

考虑风电的电力市场发电商竞标博弈模型

以线性供给函数均衡(linear supply function equilibrium,LSFE)模型为基础,建立了市场出清价格(market clearing price,MCP)机制下考虑风电、机组约束以及系统约束的发电商策略性竞价模型。该市场模型对应完全信息静态博弈问题,是一个典型的两层优化模型。模型下层求解市场出清问题来确定发电商最优出力以及正、负备用容量,上层求解发电商竞价利润最大化问题。模型下层属于凸二次规划问题,根据这一特点设计了粒子群优化算法和序列二次规划相结合的迭代算法来求解纳什均衡点。算例测试表明与按报价支付(pay as bid,PAB)机制相比,在MCP机制下能量市场和备用市场的价格普遍偏低。     

输电网络约束下发电商的市场力行为分析

市场力是指市场参与者能够影响市场出清价格和交易数量的能力。研究电力传输网络约束下竞争电力市场中发电商市场力行为对加强市场监管以及引导市场公平竞争具有重要意义。主要针对不完全信息条件下的双边竞争市场,应用博弈论中均衡模型来分析发电商在最大经济利益的驱动下行使市场力的策略竞标行为,采用2层优化搜索策略计算纳什均衡解的方法进行市场力评估。IEEE30节点的算例分析中,以完全竞争市场下的均衡电价为基准,比较了完全信息与不完全信息条件下发电商拥有的市场力大小,仿真结果表明该市场力分析方法有助于市场监管人员测算与控制市场力,加强市场监督。     

基于猜测供给函数的需求弹性对电力市场运行的影响

影响市场运行的一个重要因素是需求弹性。低需求弹性将导致市场出清价格高,市场运行效率低,经济效益分配不合理。由于电力商品的特殊性,目前电力市场本质上具有寡头竞争的特点。相对较完全的竞争市场,发电商的策略竟标行为将导致市场运行在低效率水平下,这一消极因素在低需求弹性下尤为突出。为此提出了一个能评估需求弹性对发电商策略竞标行为影响的模型。该模型将发电商的博弈行为模拟成猜测供给函数(conjiecture supply function,CSF)竞争,同时将交易市场中的用户需求弹性包含在数学模型中。通过对意大利电力市场的单时段交易的模拟,运用一系列指标来量化评估需求弹性对具有寡头竞争性质的市场运行的影响。     

电力拍卖市场竞价模式的系统仿真分析

已有文献中关于电力拍卖市场竞价模式对中小发电商和电源结构优化影响效果的分析较少,并且垄断竞争市场结构与完全竞争市场结构下的电力市场运行结果有所不同。为此,文章构建了具有市场力模块的电力市场系统动力学模型,其仿真结果显示,基于边际成本的统一出清模式有利于中小发电商的发展,而按报价支付模式有利于电源结构优化。     

售电侧开放下日前电力市场动态博弈模型

针对我国未来售电侧开放下日前电力市场信息不完美等一系列特点,建立日前电力市场报价策略动态调整(博弈)及均衡仿真模型。首先,基于利润最大化原则,构建发电商及售电商报价策略决策模型;其次,基于市场出清价格模式(market clearing price,MCP)建立ISO市场出清模型;第三,构建不完美信息情况下,发电商(售电商)的适应性学习模型;第四,组合以上3个模型,完成市场动态博弈模型的构建,运用改进式和声搜索算法(harmony search algorithm,HSA),对发电商(售电商)策略的动态调整过程及纳什均衡情况进行模拟。最后,在算例仿真中验证模型合理性的同时,在供求总容量匹配与否2种情况下,对模拟结果进行比较,提出几点关于我国未来日前电力市场建设的参考建议。     

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对程度。     

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。