系统边际电价概率分布检验及模型研究

对系统边际电价的概率分布研究是电力市场定量分析研究工作的基础。该文通过概率坐标图、峰度和偏度分析,对系统边际电价的分布特性进行定性和定量分析,并通过J-B检验严格验证系统边际电价分布的非正态性。根据概率坐标图发现的电价具有分段正态分布的特点,提出用加权双高斯分布模型来刻画系统边际电价概率密度分布,美国PJM (Pennsylvania-new Jersey-Maryland)和澳大利亚NSW (New South Wales)电力市场的实际数据表明,该模型比传统的高斯分布和超高斯分布更接近实际的电价分布。     

不确定性电价分析

电价是电力市场中核心问题之一。交易中心执行交易过程，根据机组报价数据确定系统边际电价。值得注意的是，未来的系统边际电价是一个随机变量，这是由于未来时间机组可用率、系统负荷等不确定性因素的存在。因此，从概率角度考察电力市场中的电介分布规律是非常合理而且也十分必要的。与其他研究不同的是，该文提出了由机组报价的概率性而直接导致的不确定性电价这一新问题。鉴于这个问题的复杂性，该文以序列运算理论为基础，提出了一种合理的分析方法。可直接处理机组报价的不确定性，最终算出在不同的需求下系统边际电价的概率分布，并进一步得到其期望和方差。这个分析结果将为评价电力市场的风险提供直接的依据。算例研究表明该文模型和算法的正确性。     

基于节点边际电价的电力市场分区策略研究

随着中国新一轮电力体制改革的加速推进,区域中长期交易市场逐渐成熟,现货市场成为深化电力改革推进的突破点。针对现货市场下的节点边际电价展开研究,基于各省电改政策分析了最优潮流下的节点边际电价计算方式,采用预测-校正原偶内点法进行优化,并通过Psat搭建仿真模型进行验证。基于阻塞对节点边际电价的区域影响特性,考虑空间分布、发电企业报价和节点边际电价,提出一种电力市场分区策略。经仿真验证,所提策略可以较好地应用于现货市场分区,能够明确反映电力市场价格信号,为发电企业和电力用户的投资提供方向,促进电力现货市场的有序发展。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(二):结合理论与仿真的定价机制决策框架

该文研究了电力现货市场定价机制的选择和设计问题。首先,初步分析系统边际电价、节点边际电价和分区边际电价等3种定价机制的适用性,提出理论分析和市场仿真相结合的电力现货市场定价机制决策框架。理论分析方面,梳理了电力现货市场定价机制的理论和国际实践,给出3种定价机制的出清模型和电价计算方式,基于安全约束经济调度模型建立兼容性再调度模型;从价格信号作用、对中长期市场交易开展的影响、市场监管和配套机制需求等多个维度,对3种定价机制的特点进行对比分析,并探讨定价机制与市场模式的配合关系和我国定价机制设计中需要考虑的关键问题。市场仿真方面,基于3种定价机制下的发电商报价双层优化模型,对IEEE 39系统进行仿真计算。最后,综合分析仿真结果和定价机制特点,为算例系统选择合适的定价机制,验证了所提电力现货市场定价机制决策框架的有效性。2篇论文共同解决了定价机制设计与发电商报价策略的嵌套难题。     

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。     

基于人工约束生成的电力市场非凸定价

在电力市场中,若不考虑机组的非凸成本特性,节点边际电价可为市场成员提供良好的激励信号。反之,若计及机组的启停、空载成本,以节点边际电价为代表的线性定价机制无法满足市场成员的激励相容性,即无法支撑市场竞争均衡。针对非凸市场环境下的定价难题,首先,该文分析节点边际定价、整数规划定价、凸包定价等几种典型的定价方法,归纳总结出一种基于人工约束生成的一般性非凸定价思路;然后,提出了一种支撑非凸市场竞争均衡的通用性定价方法,展示了市场均衡价格的统一推导方式及制定规则;并且,基于对偶理论,证明了所提方法的有效性和充分性;最后,针对具体的市场出清模型,添加特定的人工约束构建定价模型,并在算例分析中进一步验证了所提定价方法的实际应用价值。     

中国电力中长期市场分时段交易价格形成机制及模型

电力中长期市场分时段交易是中国电力市场改革的重要举措之一。针对当前电力中长期市场分时段交易价格形成机制不合理、不完善的问题,提出了中国电力中长期市场分时段交易价格形成机制及其模型。首先,分析影响中国电力中长期分时段交易价格形成的因素,提出电力中长期交易的4种典型场景;然后,综合考虑生产成本和用户效用,探索性地提出适用于中长期分时段交易的系统平均成本定价、用户失负荷价值定价、系统边际成本定价和发电企业失负荷价值定价4种成本定价机制,构建了基于成本定价的分时段交易定价模型;最后,以某省实际数据为例进行测算,验证了模型的有效性。     

电力市场竞价交易结算价格机制研究

对电力市场拍卖交易中的系统边际价格、投标价格、混合价格、灵活价格、系统价格权拍卖、当量价格等价格结算机制的基本原理和特点进行了综述和比较分析，为电力市场交易规则设计和电力市场模拟分析提供参考。     

机组发电成本曲线的相关研究

在当前已提出的电力市场定价方法中 ,一般都以机组在某一时段内的平均发电成本作为竞价参数 ,它只是对边际成本定价的一种近似。为了较好地接近实际情况采用了 U型边际成本曲线进行分析。同时考虑到电力市场的特殊性 ,将电网约束条件引入价格模型 ,综合各机组的可供负荷情况 ,得出求解市场价格的计算表达式。     

基于价值公平分配的电力市场竞争机制设计

有序推进电价机制改革,构建"公平、开放、有序、竞争、完整"的电力市场体系,是中国新一轮电力体制改革的关键任务。目前国外电力市场普遍采用边际价格出清的交易机制,然而理论与实践均证明,边际价格机制难以促进市场成员真实报价,难以解决电力系统信息不对称的难题。为促进市场成员理性报价、实现电力资源优化配置,提出一种基于价值公平分配的电力市场竞争机制。首先,分析了边际价格难以保证发电机组真实报价、导致市场效率损失的现象和原因;进而,基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制设计理论,提出适应电力日前市场的价值公平分配机制,理论证明所提机制满足激励相容、个体理性以及系统成本最小化,并解释了该机制实现激励相容原理的经济学意义。基于IEEE 30节点和118节点系统的算例分析验证了该机制的有效性。     

考虑电价不确定性的负荷价-量曲线聚合方法

随着电力市场的发展,需求侧逐渐参与电力市场报价。报价曲线需要反映需求侧的真实价格响应特征。然而,需求侧的负荷资源具有数量多、单个容量小的性质。大量用户聚合上报的价-量曲线尽量准确地反映需求侧特征,有利于售电侧准确掌握聚合用电特性,维护电力市场经济信号准确性。针对此,提出一种考虑电价不确定性的需求侧用户价-量曲线聚合方法,该方法可有效保留各负荷的价格响应特性,并为大量需求侧用户参与市场出清提供技术支撑。首先,该文考虑电价预测的不确定性,基于后验误差与核密度估计,建立适应多种电价预测模型的电价概率分布生成方法;在此基础上,提出需求侧用户价-量曲线的最优聚合模型,能在预测电价附近展现良好的聚合精度,且适用于不同出清模式的电力市场。针对所提模型具有的分段非线性特性,该文采用启发式算法-粒子群算法求解该模型。最后,基于真实电价数据验证了所提方法的有效性。     

基于加权双高斯分布的广义自回归条件异方差边际电价预测模型

研究电力市场系统边际电价(system marginal price,SMP)条件方差的变化规律及残差的统计分布特征,据此引入广义自回归条件异方差(generalized auto-regressive conditional heteroskedasticity,GARCH)模型,并建立了基于加权双高斯(weighed double Gaussian,WDG)分布假设的GARCH模型(GARCH-WDG)对系统边际电价的变化规律进行研究。美国PJM市场和澳大利亚NSW市场的实际数据表明,GARCH模型对电价的估计和预测均有良好的效果,GARCH-WDG模型则进一步改善了GARCH模型的性能。     

Supplier's optimal bidding strategy in electricity pay-as-bid auction: Comparison of the Q-learning and a model-based approach

In this paper, the bidding decision making problem in electricity pay-as-bid auction is studied from a supplier's point of view. The bidding problem is a complicated task, because of suppliers’ uncertain behaviors and demand fluctuation. In a specific case, in which, the market clearing price (MCP) is considered as a continuous random variable with a known probability distribution function (PDF), an analytic solution is proposed. The suggested solution is generalized to consider the effect of supplier market power due to transmission congestion. As a result, an algebraic equation is developed to compute optimal offering price. The basic assumption in this approach is to take the known probabilistic model for the MCP.     

配电市场中配电商成本分析方法

配电商的成本水平是其定价的基础,也是市场监管者对配电商实施价格监管的依据。文中应用偏最小二乘(PLS)回归方法建立了配电商的基于生产函数理论的成本函数模型。结合配电商售电规模和消费客户特性,给出了配电商成本评价分析指标：经济规模和经济负荷密度,形成了一种基于经济规模和经济密度特征的成本评价与分析方法。实例演算证明了文中所提出的分析方法的合理性。     

Distribution network expansion planning and DG placement in the presence of uncertainties

Distribution network expansion planning (DNEP) is one of the most important tools to deal with the demand growth in a system. DNEP is usually carried out through reinforcement or installation of new components. In this paper, a new and combined methodology is used to consider several practical aspects in DNEP such as uncertainty, distributed generation (DG), load growth, electricity market and multi stage dynamic expansion are included in the planning. So that DNEP is addressed in the presence of distributed generation (DG), considering load and price uncertainties under electricity market environment. The proposed planning aims at minimizing investment and operational costs simultaneously. Since DNEP in coordination with DG planning leads to reduce planning cost; therefore, the coordinated DNEP and DG planning are presented in this paper. The proposed planning is implemented by the particle swarm optimization (PSO) technique. Besides, the uncertainties are modeled as the probability distribution function (PDF) and Monte-Carlo simulation (MCS) is used to insert the uncertainties into the programming. The proposed planning is carried out based on the 9-bus as well as Kianpars–Ahvaz test systems (Kianpars–Ahvaz is a practical network in Ahvaz province, Iran). The simulation results demonstrate the ability and effectiveness of the proposed planning to deal with uncertainties under electricity market environment.     

Stochastic Simulation of Spot Power Prices by Spectral Representation

Simulating the random changes of power prices is a crucial task for operational and trading decisions. Currently, models stemming from econometrics and financial mathematics represent the dominating approach to the stochastic simulation of electricity prices. This work proposes a novel methodology based on frequency-domain techniques for simulating the random fluctuations of hourly electricity prices according to probabilistic and spectral properties observed in historical data. The developed nonparametric algorithm is based on the well-known spectral representation method. The method has been extended to accurately reproduce the remarkable non-Gaussian and local nonstationary features of power prices. An iterative procedure and a nonlinear memoryless transformation have been applied to simultaneously match the observed evolutionary spectral content and the marginal non-Gaussian probability density function (PDF) of the random power price fluctuations. The proposed method is general and can be applied to any power market as it does not require the postulation of a model structure and the calibration of model parameters. The method is computationally very efficient as it takes advantage of fast Fourier transform techniques. Spot prices quoted on the German EEX have been selected for extensively testing the quality of the synthetically generated prices. Results show that price samples simulated with the proposed model replicate very accurately both the distributional and time-varying spectral features of the stochastic electricity price dynamics.     

电力市场下系统边际价格混合预测模型的新研究

电力市场中,价格作为各市场主体运营工作的重要参考信息,一直得到广泛的重视和研究.但是,电价影响因素之间复杂的相互作用增加了电价预测建模的难度.针对该问题,该文提出了一种基于独立分量分析-支持向量机的系统边际价格预测混合模型.首先,该模型基于影响因素的高阶统计信息,通过构造混合优化变换函数,建立自适应的独立分量分析迭代算法,并提出基于峭度的去冗余新方法,实现了电价影响因素的特征提取,挖掘出更具表征能力的电价有效影响因素集.然后,将该样本集用于回归支持向量机的训练,建立了独立分量分析与支持向量机相结合的电价预测模型.该模型充分发挥独立分量分析的特征提取优势,增强了支持向量机模型输入样本的表征能力,使电价预测模型更加准确.美国加州现货电能量市场的实例数据验证了该文所建模型的有效性.