电力市场中发电厂竞价策略研究(1)

I摘要电力市场化是当今电力工业发展的必然趋势，它引起了电力工业产权结构的变革，同时引发了一系列新的技术问题。本文针对电力市场中的发电商竞价策略问题进行了研究，首先介绍了电力市场的运营交易模式及出清电价结算机制。其次，把竞价问题看成是竞价者和市场之间的零和二人混合对策问题来制定竞价方案的方法，给出了竞价方案，指出了发电厂应根据自己成本来进行竞价。接着介绍了电力市场中发电厂商竞价现状和博弈论方法，最后用概率论描述竞争对手的报价行为，建立了不完全信息下的基于概率论的双层竞价策略模型，提出了针对该数学模型的求解算法及框架，即用遗传算法寻优，从而得到最优报价参数。关键词：电力市场；博弈论；竞价曲线；遗传算法；竞价策略II目录第一章绪论...................................................................................................................1第二章电力市场的运营交易模式及出清电价结算机制.......................42.1电力市场的概念.............................................................................................................42.2电力市场的结构和运营模式..........................................................................................52.3电力市场的交易模式.....................................................................................................82.4电价的形成机理...........................................................................................................102.4.1市场出清价结算机制.............................................................................................102.4.2电力市场出清电价的形成过程.............................................................................11第三章电力市场中发电厂商竞价现状和博弈论方法.......................143.1发电厂商竞价策略研究现状........................................................................................143.2按成本分析进行报价...................................................................................................153.3电力市场中发电厂商竞价的博弈论方法....................................................................163.3.1博弈论的基本概念...............................................................................................163.3.2博弈的战略式表述................................................................................................183.3.3博弈论的分类........................................................................................................183.3.4纳什均衡................................................................................................................193.4博弈理论在发电厂报价中的应用................................................................................203.4.1发电厂商的竞价策略.............................................................................................203.4.2有功负荷的最优分配.............................................................................................21第四章不完全信息下发电商的竞价策略....................................................244.1采用概率论描述竞争对手的报价行为........................................................................244.2不完全信息下发电商竞价策略模型............................................................................264.3遗传算法简介...............................................................................................................274.4遗传算法的解算原理...................................................................................................27总结..................................................................31参考文献..........................................................33致谢..................................................................341第一章绪论概述电力是具有自然垄断特性的准公共产品，多年以来，电力行业在世界各国都由国家进行垄断经营，无一例外的实行发、输、配、售垂直一体化的垄断型结构，由政府进行电价调控和生产调度。随着全球经济的迅速增长，电力工业面临着前所未有的挑战，电力工业高度垄断经济的负面影响逐步体现出来，电力工业缺乏竞争压力，经营管理因循守旧。严重阻碍了技术进步乃至社会生产力的提高。增加电力工业的活力，自20世纪80年代末起，电力工业的市场化在全世界的范围内展开，电力工业的经营方式正面临着重大的改革。尽管各国的改革方案不尽相同，但改革的核心都是打破垄断，通过在电力行业引入市场机制来进行资源的优化配置和利用，从而为社会提供更廉价、更可靠的电力。到目前为止，全球已有不少国家都进行了电力工业的市场化改革。早在上世纪八十年代智利和英国就开始了电力工业改革，是世界上最早进行电力工业市场化的国家。随后美国、日本、澳大利亚、挪威、瑞典、新西兰，印度、阿根廷、智利及东欧国家都先后卷入了这股电力工业改革的洪流，并激励了世界上其他各国的市场化发展进程。尽管有美国加州电力市场失败的教训，但更多的是成功的经验。在世界电力工业改革大潮的推动下，我国的电力改革也正在逐步深化。1998年开始，在辽宁、吉林、黑龙江、山东、上海和浙江6个电网内开展模拟电力市场。2002年底，电力工业进行了资产重组，新成立了11家电力公司。2004年，规划了东北、华东、南方、华中、华北和西北6个区域电力市场。着眼于电力工业在新形势下的新发展，“厂网分开、竞价上网”推进电力市场化改革已经成为共识。2011年进入“十二五”规划，电力体制改革开始实施“主辅分离”方案。电力工2业的市场化，导致电力的调度、运行、结算等一系列的环节都发生了较大的变化，同时也带来了一些新的问题。新的运营环境要求采用先进的经济手段和研究新的技术支撑方法，以保证电力市场的高效运行。在此背景下，电力市场基本理论、特别是电力市场中发电厂商竞价策略研究电力市场运营技术以及电力市场技术支持领域的研究已成为当前电力市场研究的关键和热点。新的电力市场环境给电力工业提出了更高的要求和许多值得深入研究的课题，总体来看，电力市场理论研究的方向大致分为九个方面，分别为政策环境和市场结构、电价体系、交易机制、技术支持、市场环境下的调度和控制、市场机制下电力系统安全稳定分析方法和控制策略、电力市场经济稳定性及阻塞管理机制、电力市场中安全与经济的协调以及市场环境下输电网络管理。研究发电商在电力市场环境下的竞价策略问题以及分析电力市场中发电商的策略性行为就是技术支持领域中的一个热点问题。发电商的竞价策略是指发电商在电力市场进行电力交易时根据市场规则进行报价决策时所采取的一整套策略。在理想的、完全竞争的电力市场中，发电商为了最大化个体利润，其最优的竞价策略是将电力价格设定在系统边际成本。但由于电力工业存在着许多特殊性，如存在进入壁垒(投资规模大)、市场成员相对固定而且个数有限、输电约束和输电损耗等问题，在给定的地区内只有有限的若干电厂参与竞争，电力市场事实上更接近于寡头垄断的市场。这样，发电商可以不按边际成本作为竞价策略，而是利用电力市场结构和规则的不完美性，合法的进行投机来获得更大的利润。对于发电商而言，策略性的报价可以增加自身的利益。尤其是我国的电力市场刚刚起步，新组建的发电公司对市场环境还不熟悉，急需完善的报价策略理论作为指导，以及高效的报价辅助决策工具来帮助决策人员和报价人员进行报价决策。所以本课题的研究具有重要的理论和实际意义。对于电力运营者而言，必须提供有效的竟价算法和规则，使所有参与竞价的电力用户处于平等和合理的地位；同时竞价算法还应使竞价的过程公正3和高效的进行。因此研究和考察发电公司的报价行为，有助于考察发电公司滥用市场力的行为，从而识别市场结构和市场规则中存在的漏洞，促进电力市场政策法规的不断完善。所以本课题的研究结果对制定电力市场的政策有一定的帮助。4第二章电力市场的运营交易模式及出清电价结算机制2.1电力市场的概念狭义的电力市场一般是指发电市场、输配电市场、供电市场、用电市场、电建市场等。广义的电力市场，可以根据商品的市场属性和电力商品的特殊性加以说明，但目前还没有统一的定义。目前比较流行的定义为：电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用电等各环节的成员，组织协调运行的管理机制和执行系统的的总和。电力市场的管理机制是指，主要借助经济手段进行管理，不同于传统的行政管理机制。电力市场的执行系统包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。电力市场的基本特征是：开放性、竞争性、计划性和协调性。与传统垄断的电力系统相比，电力市场最大特征是具有开放性和竞争性。与普通商品市场相比，电力市场则具有计划性和协作性。电力市场的实质是通过建立一个充满竞