基于博弈论的发电厂商竟价上网报价策略的研究

兰州理工大学硕士学位论文基于博弈论的发电厂商竟价上网报价策略的研究姓名：史松涛申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：王树东20080520基于博弈论的发电厂商竟价上网报价策略的研究作者：史松涛学位授予单位：兰州理工大学相似文献(10条)1.会议论文李为.王鑫基于博弈论的发电厂商竞价策略2005发电厂商竞价上网能否获胜的关键就是如何确定报价曲线,而其竞价上网的博弈解又是获取报价曲线的关键.本文研究了电力市场的特点和现状,首先分析了发电厂商竞价上网的基本过程,然后建立了具有约束条件的发电厂商竞价数学模型,最后给出了基于博弈论和概率论的竞价策略.2.学位论文董福贵电力市场中发电厂商的报价策略研究2005电力市场不是完全竞争市场而是更接近于寡头垄断市场，存在着博弈行为和一些未知的、不确定的因素，发电厂商可以通过策略化的报价来达到企业利润的最大化。如何制定报价策略已成为发电厂商急需解决的问题。本文正是针对发电厂商报价策略这一核心问题进行了研究。论文的主要工作和创新点如下：首先探讨了在电力市场统一出清价格机制条件下，发电厂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，给出了发电厂商在负荷刚性和负荷弹性市场中报价的数学模型。建立了混合策略模型来表示发电厂商各种可能策略组合下的收益，并给出了采用模糊集方法来描述竞争对手报价行为的模糊博弈均衡模型。这是本文的创新点之一。第二建立了基于遗传算法的小波神经网络电价预测模型，经实例验证该方法有效地提高了短期电价预测精度。在预测的电价基础上，建立了独立发电厂商报价策略模型，并采用遗传算法求解最优报价方案。第三运用博弈论的贝叶斯均衡理论研究了电力市场环境下发电厂商在合同市场的报价模型。建立了两个发电厂商向大用户竞争供电的报价模型；在此基础上，推导出多个发电厂商向大用户竞争供电的理论模型。接着建立了单一发电厂商和大用户的合同谈判模型，包括考虑电力供求态势的模型以及序贯谈判模型，讨论了达成交易的可能性。这是本文的创新点之一。第四从独立发电厂商的角度建立了发电厂商组合报价模型，给出了发电厂商在合同市场的最优投标电量。定义了发电厂商在现货市场的最优反应电价。应用微观经济学中的成本、收益理论探讨了合同电量对最优反应电价的影响。从投标策略最优组合的角度出发，以降低风险、保证生产成本的回收为目标，对发电厂商的组合报价策略进行了探讨，通过建立求解最低风险率的数学模型来确定发电厂商在不同电力销售市场中的投标发电量。同时研究了在考虑收益最大和风险规避的情况下，发电厂商参加合同市场和不参加合同市场时的报价模型。这是本文的创新点之一。第五以经济学的市场效率原理对发电侧市场进行了分析，提出了以发电市场的效率、市场效益分配的平等性作为分析发电市场的性能指标。为分析和评估发电市场的性能，给出了模拟发电市场的数学模型，并且分析了对发电市场产生影响的几个重要因素。研究了用户参与报价对发电市场产生的影响，给出了用户参与报价情况下电力市场的决策模型。3.期刊论文李晓刚.言茂松.谢贤亚3种定价方法对发电厂商报价策略的诱导机理-电力系统自动化2003,27(5)在电力市场环境下,发电厂商的目标是其自身利益最大化,而不是社会福利最大化,故有必要研究电力市场定价方法对发电厂商策略性报价的诱导机理,进而引导发电厂商进行成本和服务的竞争,而不是策略的竞争.文中分析了3种定价方法下发电厂商的价格决策和产量决策.在价格决策方面,统一出清电价和PAB(按报价支付)电价方法下,发电厂商均有偏离成本报高价的倾向;在实用当量电价方法下,证明了发电厂商所得的支付电价不敏感于报价,并且其最优报价策略是按真实成本报价.在产量决策方面,统一出清电价方法下,发电厂商可利用市场力通过持留发电容量获取超额利润;而在PAB和当量电价方法下,持留容量都将导致发电厂商利润损失.因此,从定价方法对发电厂商报价策略的诱导机理来看,当量电价方法要优于统一出清电价和PAB定价方法.4.学位论文邹斌电力市场定价机制及其博弈均衡市场特性研究2006由于电力市场不具备完全竞争的市场条件，市场中的发电厂商数目不是足够的多，需求缺乏价格弹性等因素，采用边际定价机制的电力市场出现了许多的问题，其中比较有代表性且相互联系的两个问题是投资存在某种程度的萎缩，备用容量随着电力市场的运行从开始的过剩逐渐转变为短缺以及发电厂商利用其市场力抬高批发电力市场的价格谋取高额利润。因此，许多新的定价方法被提出来以便克服目前电力市场运行的困境。例如，按报价支付定价方法，当量电价机制就是其中被人们广泛谈论的不同于边际定价的电力市场定价机制。本文研究电力市场的定价机制的博弈均衡特性。对于寡头的电力市场而言，要评价一个定价机制是否合适仅仅基于成本的讨论是不够的，需要在博弈模型的框架下充分考虑市场成员的行为影响。评价一种市场机制的优劣通常采用的方法是构造这种市场机制的博弈模型，求解博弈模型的均衡解，分析其Nash均衡状态的市场特性。但是，针对电力市场的博弈模型求解非常困难，理论博弈模型的应用受到了限制。本文采用最近十多年正蓬勃发展的智能代理仿真模型讨论定价机制的博弈均衡状态的市场性质。智能代理仿真模型用具有分散自主决策和智能学习的Agent表示发电厂商，在重复进行的报价博弈中，发电厂商通过利润高低按照生物的“条件反射”原理学习并改进报价策略，追求其利润最大化，随着迭代的进行，市场将逐步收敛于均衡位置。本文首先发展了一个电力拍卖市场的智能代理仿真的模型及其发电厂商的学习算法，并用一个算例阐述了学习算法的特点。在此基础上，本文具体讨论了电力市场如下的定价问题。首先，本文讨论了统一出清、按报价支付以及发电上网的当量电价等三种不包含输电约束的能量市场定价机制的市场特征。基于成本分析，本文证明了当量电价中最小成本折线的数学性质，即最小成本折线是日报一价时按照日购电费用最小优化模型的k-T条件的图形表示。基于这个基础，我们容易看出当量电价的容量补偿是以边际电价为基础，考虑发电机组容量投资的规模经济性，用平均容量成本进行补偿的机理。然后构造了这三种定价机制的电力拍卖市场的智能代理仿真模型，对这三种定价机制进行了博弈均衡状态的市场特性研究。研究表明：统一出清电价的定价机制能够正常运行的基本条件是每个发电厂商的市场分额要足够的小(一般要小于10％)，且市场中必须拥有足够的备用容量(一般要求至少10％的备用)。如果这些条件不满足，发电厂商会实施其市场力，并引起电价飞升。也即，目前的电力市场机制不能够在电力短缺的条件下有效运行。而按报价支付定价机制不可能有效抑制发电厂商的市场力实施；发电上网的当量电价即便在发电容量短缺的条件下，发电厂商具有较大的市场份额时都具有稳健的市场价格，具有优良的市场特性。第二，本文对包含运行备用和容量补偿的英国电力市场规则以及计及运行备用的当量电价进行了研究。首先基于发电厂商的生产成本，利用电力系统随机生产模拟技术讨论了英国容量费方法与当量电价方法的异同。基于成本的分析表明，英国式的容量补偿主要考虑了机组强迫停运所引起的可靠性的容量价值补偿，而这一部分价值没有体现在能量市场规则中，所以补偿是必需的；当量电价则在此基础上还包括了规模经济性依然存在所需要的补偿。然后本文构造了智能代理仿真模型讨论在寡头市场特征下英国容量费方法与当量电价方法的市场特性。结果表明，在当量电价机制下，发电厂商没有实施容量持留行为的策略空间，并能引导出既自愿又充足的申报容量，且能维持市场电价的稳定。而在英国早期的市场规则中，发电厂商可以利用持留容量获得超额利润，同时造成申报容量的不足和市场电价的飞升，而且越是备用容量不足，发电厂商的这种市场力就越大。而造成这种结果的的真正原因是统一出清电价本身，容量补偿方法对于激励或抑制发电商市场力的作用都相当有限。结论是：在寡头竞争市场，英国容量补偿方法不具有市场的有效性和稳健性，而当量电价方法既能给予充分的容量回报，又具有良好的博弈均衡市场特性。第三，本文构造了包含输电网络的电力拍卖市场的智能代理仿真模型，对于边际节点电价与输电收费中固定成本分摊的问题进行了讨论。结果表明，即便面对复杂的输电网络，即便发电厂商只具有部分理性，但是由于电力拍卖市场具有典型的重复博弈特征，发电厂商依然具备利用规则发现对自身有利的报价策略的能力。而针对一些具体的市场规则在其对应的均衡状态的分析表明：(1)边际节点定价方法可能刺激发电厂商利用堵塞分割市场，实施其空间的市场力；(2)利用潮流追踪法确定发电上网机组利用输电设备的份额仅仅是提供了输电收费的技术基础，如果依照这个比例直接将每条线路的成本分摊到使用者的身上，可能会由于某条线路过高的输电费用而迫使发电厂商利用报价回避使用这条线路，结果会造成整个系统的运行效率的降，扭曲了潮流；(3)输电当量定价机制在给予输电容量充分的回报同时，还能够保证潮流与最优经济潮流相同，从而保证了市场效率。且由于当量电价引导发电厂商按成本报价，所以具有良好的市场运行特性。总之，本文的研究表明：(1)目前流行的电力市场边际定价机制需要同时满足“充裕的发电容量”和“发电厂商拥有足够小的市场份额”等两个条件才可以正常运行，否则会出现发电厂商利用市场力抬高电价的状态，现有电力市场电价机制面临严峻挑战；(2)基于成本分析的英国电力市场容量费补偿是有道理的，但在寡头和缺电的市场条件下不能够正常运行；(3)输电定价机制中简单地将固定成本按照使用情况分摊，会引起潮流扭曲，损害市场运行效率；(4)基于成本分析的当量电价机制具有相当的合理性，且在相当宽松的条件下(发电容量短缺，发电厂商具有较大的市场份额)其市场均衡状态表现十分稳健；在此基础上，无论是发电还是输电，都能既保证容量成本的充分回报，又能保持市场是有效率的，也即稳健是基础，充分回报和市场效率是目标；目前的研究表明，当量电价具有非常好的效率、成本和博弈市场特性。(5)对于电力市场而言仅仅基于成本分析是不够的，应该充分考虑市场成员的行为影响。而智能代理仿真模型是一个在考虑市场成员博弈行为影响的情况下评估电力市场机制的有效工具。5.期刊论文张俊敏.窦肇平.侯志俭.ZHANGJun-min.DOUZhao-ping.HOUZhi-jian用博弈论分析电力市场中发电厂商的投标策略-东北电力技术2005,26(4)考虑在PowerPool模式下,所有的发电厂商以利润最大化为目标,而电力联营中心则以整个系统的利益最大,即整个系统的发电总成本最小为目标.运用博弈论来分析和模拟发电侧电力市场中PowerPool模式下各个发电厂商的策略行为,根据博弈规则找出博弈的Nash均衡,得到各自的最优投标策略.文中以IEEE-30节点系统作为一个模拟的电力市场进行验证.6.学位论文王瑞庆考虑期权交易的电力市场纳什均衡及发电竞争策略研究2008全球性电力工业结构重组和解除管制的市场化改革，带来了电力系统运行方式的深刻变革，其目的在于通过引入公平竞争的市场机制，达到改善经济效率，实现电力资源的合理分配和社会效益的最大化。然而，由于电力工业存在进入壁垒高、需求弹性小、输电约束、输电损耗、电能不能大规模有效存储等特殊属性，决定了在电力市场中的一个供电区域只能有少数发电厂商提供电力，使得电力市场表现出明显的寡头垄断态势。在寡头竞争的电力市场环境下，市场参与者需要密切关注自己的决策行为及其产生的后果，而市场监管机构更需要研究不同市场模式下的市场特性和效率，因此科学合理的电力市场决策分析模型和方法的研究具有重要的理论和现实意义。而基于博弈论的各种寡头均衡模型是用来定量预测和研究各市场参与者的策略行为以及其对整个市场产生的影响的重要工具。本论文应用金融工程理论和非合作博弈理论结合电力工业的特点，研究电力期权对电力市场均衡和发电厂商竞争策略行为的影响，具体包括以下几个方面：第一，对金融工程理论在电力市场中的应用进行了概述，对电力市场中存在的风险进行了分类，提出了电力金融合约市场的框架和电力市场风险管理的基本步骤，同时运用金融工程的相关理论研究了电力远期合约、电力期货合约和电力期权合约的