计及输电约束和需求方投标的线性供应函数均衡点的求解算法

在具有需求方投标的电力市场中，需求方通过策略性投标以获取最大利润，从而影响了市场的均衡结果。该文对线性供应函数均衡的应用加以推广，将需求方投标纳入线性供应函数均衡中，基于最优潮流灵敏度，在时市场中考虑需求波动的情况下，推导出了整个市场均衡点的迭代求解算法。算例表明，无论输电约束存在与否，需求方投标均可显著降低发电商行使市场力的能力；在没有输电约束的情况下，纯策略的线性供应函数均衡是存在的；在输电约束起作用的情况下，随着需求的升高，会达到阻塞状态的纯策略的线性供应函数均衡。     

计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略研究

“碳中和·碳达峰”目标的提出加快了我国碳排放权交易市场(简称“碳市场”)的建设与发展。对于光热电站而言，在电力市场与碳市场中制定合理竞价的策略对于保障其自身投资回报至关重要。为此，提出了一种计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略。首先，分析了光热电站在电力市场与碳市场中的交易流程与框架，以及参与多市场的博弈均衡性。其次，计及新能源出力不确定性，提出了光热电站参与电力市场与碳市场的双层鲁棒优化模型。其中上层为光热电站竞价决策模型，下层为电力市场与碳市场出清模型。然后，针对这一非线性、多目标、多层规划问题，基于KKT条件和博弈均衡分析，将双层模型转换为单层模型。并基于强对偶理论和二进制扩展方法对模型中的非线性项线性化，以实现模型高效求解。最后，以典型光热电站为例进行了数值仿真，验证了所提竞价策略的合理性与优越性。     

碳市场背景下发电商竞价策略及电力市场均衡分析

碳市场交易提高了传统化石能源机组的发电成本,进而影响其在电力市场的竞价行为,电力市场均衡也随之发生改变。文章针对碳市场背景下的电力市场均衡问题建立了双层均衡模型,上层模型为考虑碳成本的发电商最优竞价模型,下层模型为考虑碳配额总量约束的电力市场出清模型,通过最优性条件理论以及二进制展开法、大M法等线性化手段将双层模型转化为混合整数线性规划,基于PJM 5节点系统,求解了多市场环境下有无碳市场的电力市场均衡,分析了碳市场对电力市场均衡状态的影响;同时,基于碳配额总量对电力市场均衡的灵敏度分析发现碳配额总量需适度收紧才能最大程度实现电力低碳减排作用。     

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．     

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。     

发电商不同策略的供应函数均衡分析

电力市场是一个接近寡头垄断的市场,因而市场中的发电商往往会采用策略性投标来获得最大收益.根据联营模式下电力市场的特点,利用供应函数模型来模拟发电商的策略行为,给出了各发电商选择改变不同投标参数报价时的反应函数,通过算例比较研究了多个发电商在改变不同投标参数报价时的纳什均衡策略,结果表明选择改变不同投标参数报价会影响均衡结果.此外,还分析了需求弹性等因素对发电商均衡策略的影响.     

Optimal bidding strategies in oligopoly markets considering bilateral contracts and transmission constraints

In electricity industry with transmission constraints and limited number of producers, Generation Companies (GenCos) are facing an oligopoly market rather than a perfect competition one. Under oligopoly market environment, each GenCo may increase its own profit through a favorable bidding strategy. This paper investigates the problem of developing optimal bidding strategies of GenCos, considering bilateral contracts and transmission constraints. The problem is modeled with a bi-level optimization algorithm, where in the first level each GenCo maximizes its payoff and in the second level a system dispatch will be accomplished through an OPF problem in which transmission constraints are taken into account. It is assumed that each GenCo has information about initial bidding strategies of other competitors. Impacts of exercising market power due to transmission constraints as well as irrational biddings of the some generators are studied and the interactions of different bidding strategies on participants’ corresponding payoffs are presented. Furthermore, a risk management-based method to obtain GenCos’ optimal bilateral contracts is proposed and the impacts of these contracts on GenCos’ optimal biddings and obtained payoffs are investigated. At the end, IEEE 30-bus test system is used for the case study in order to demonstrate the simulation results and support the effectiveness of the proposed model.     

电网企业购售电决策中的报价空间分析

电网企业作为电力市场的主要成员,面临着进行购售电决策的难题,其中需要确定市场主体参与电力市场竞争、进行报价决策时报价曲线的决策空间,即报价空间。作者首先阐述了电网公司购售电决策时可行报价曲线的各种约束条件以及可作为参考的边界曲线,分析了购售电报价空间的确定方法;然后分析了电网公司报价曲线变化对成交结果的影响,提出了报价水平调整空间的概念;阐述了报价空间及其分析方法在购售电决策过程中的应用方式,并以实际数值做出说明。文章对于市场主体竞价决策过程提高决策效率,合理地决策报价曲线,具有重要参考价值。     

计及输电约束的线性供应函数激励显示机制

基于博弈论中的机制设计理论和线性供应函数均衡(LSFE)理论,设计了一种激励相容的线性供应函数激励显示机制。依据该机制,所有发电商的最优报价策略为呈报其真实的边际成本曲线;所有用户的最优报价策略为呈报其真实的边际效用曲线;而且参与者(发电商和用户)是否披露其真实的经济信息与输电约束及其他所有参与者的报价策略无关,即所有参与者披露其真实的经济信息为市场惟一的纳什均衡,且该均衡为占优战略均衡。从而,独立系统运行员(ISO)根据参与者的报价曲线实施经济调度,以实现电力资源的优化配置和社会福利的最大化。不仅从理论上论证了所提出的激励机制的合理性,而且以IEEE3机9节点电力系统为例进一步验证了该机制在限制市场势力和提高电力系统运行效率方面的有效性。     

目标级联分析法在完全竞争发电市场迭代竞价机制中的应用

采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。     

Impacts of Network Constraints on Electricity Market Equilibrium

Nash equilibrium is usually used as the solution of generator's strategic bidding in electricity markets. The available literature has shown by simulation that multiple market equilibria or no pure equilibrium may be induced after the inclusion of network constraints (transmission constraints). This paper presents a systematical analysis for the impacts of network constraints on the market equilibrium in oligopolistic electricity markets. In our modeling, the independent system operator (ISO) dispatches generation and determines nodal prices via solving an optimal power flow (OPF); and the individual generator optimizes its submitted supply function with Nash-supply function equilibrium (SFE) strategy, after taking into account ISO's decision-making process on dispatched generations and nodal prices. The conditions for the existence of equilibrium are given, and it is shown that there may be multiple equilibria or no pure Nash equilibrium. The equilibrium, if it exists, will be at a point where generators pay no congestion charge     

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。     

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。     

信息披露机制对市场效率的影响

从制度经济学的角度来看,电力市场是一个由多种制度构成的制度体系,信息披露制度是其中一个重要组成部分。文中在研究市场成员行为特征的基础上,从理论上研究和建立了研究市场信息与市场成员学习和决策行为之间互动关系的框架,并利用报价中标概率信念,定量描述市场信息对市场成员学习行为的影响。在基于报价中标概率信念的电力市场模拟方法的基础上,对不同信息披露制度下电力市场的演化过程和均衡状态进行了定量的研究和比较。研究表明,不同的信息披露制度能够使市场成员获得不同的交易知识、产生不同的报价策略,使电力市场产生不同的演化过程和均衡状态。此外,在不同的供求关系下,信息披露制度对市场均衡状态的影响力度不同。     

电力实时平衡调度交易市场运作机制及模型的研究

电力实时平衡调度交易是保证电网在市场环境下安全稳定运行的关键,是竞争性电力市场的重要组成部分,是电网调度决策的一项重要内容。文中对电力实时平衡调度机制、实时平衡交易市场的设计及运作流程、机组报价、实时调度交易计划的制定及其安全校正机制、电网阻塞在线校正机制、实时平衡辅助服务、实时平衡交易市场的电价机制及结算机制等进行了分析研究。为尽量避免市场投机行为,文中还探讨了市场成员在实时平衡交易市场申报竞价数据的时间提前量与买时平衡交易市场的电价机制之间的协调关系。最后,对电力实时平衡调度自动控制系统的结构与功能进行了详细设计。     

基于优化理论市场化的日前电力市场机制设计

如何降低电力市场的价格风险是电力市场领域的难题。其核心问题之一,即市场成员成本的信息不对称问题常常导致电力市场中的资源错配。为确保电力市场高效有序的运行,文中提出了基于优化理论市场化的新型市场机制。该机制让市场成员融入传统的Lagrange松弛法迭代计算过程,将原来的数学迭代计算过程转化为一种市场均衡过程;在此均衡过程中,市场成员可权衡其收益与约束条件的满意程度,必要时改变相应的报价策略。这种以市场机制协同传统优化方法的迭代计算出清机制,能够激励市场成员理性报价,发现和权衡优化可行域,消除成本信息不对称导致的竞争不充分,在更大的可行域内真实地实现电力市场各要素的帕累托最优。基于IEEE 30节点系统的算例模拟计算表明,这种新型的市场机制可有效地解决市场成员成本信息不对称问题,并且利用边界条件的弹性化可在更大的可行域内得到比传统机制更优的出清结果。     

基于Berge-NS均衡的电力市场多主体非合作博弈竞争模型

售电侧放开促使了电力市场主体的多向性选择,同时也增强了多元主体间的激烈竞争,而市场外部因素是不确定的,每个市场主体就需要在含不确定性的博弈中研究多元主体间的竞争关系并发展竞价策略,这对于促进电力市场的发展具有重要的意义。在明确市场主体需求的基础上,分别对发电商、售电商和大用户主体构建了市场决策模型;根据Berge-NS均衡模型制定了电力市场多主体非合作博弈竞争的流程和步骤,并利用磷虾群(KH)优化算法对各市场主体竞价策略的动态调整和市场均衡情况进行求解。通过算例仿真对所构建竞争博弈模型及求解算法进行验证,相关结果表明:随着博弈的不断深入和市场信息的积累,市场主体间的竞价策略会逐渐达到均衡状态,从而实现各方收益共赢和协调发展,有效提高了市场效率;同时验证了KH优化算法在求解电力市场多主体博弈竞争问题时的可行性和有效性。     

市场环境下分布式光伏协调售电交易机制及策略

推进分布式电源参与电力市场交易是能源发展与市场发展的必然要求,而分布式电源可通过售电公司代理的方式参与市场。在现货市场背景下,以分布式光伏为例,针对协调售电的模式,提出了以售电公司购电成本最小化为目标的交易决策模型。设计了代理双方“双价格”的合约定价机制,分别基于预测电价及实际电价确定优化决策价格和结算价格,前者用于模型优化,后者用于合约结算,从而实现代理双方的利益平衡,为售电公司代理并管理分布式光伏发电从而促进市场环境下分布式光伏的有效利用提供思路,也为售电公司在新的代理关系下参与现货市场申报提供依据。     

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.     

上网竞价策略的供给函数均衡分析

电力市场是一个不完全竞争的寡头垄断市场,研究竞价策略对发电商非常重要。市场中的独立发电商往往会采用合理的竞价策略来获得最大收益。该文根据联营模式下电力市场的特点,利用供给函数模型来模拟发电商的策略行为,给出了市场均衡解。此外,还分析了分段报价、需求弹性等因素对发电商均衡策略的影响。仿真算例说明了该方法的合理性和可操作性。