電力市場的競價原理與數(shù)學(xué)模型分析.pdf

華中科技大學(xué) 碩士學(xué)位論文 電力市場的競價原理與數(shù)學(xué)模型分析 姓名 胡濤 申請學(xué)位級別 碩士 專業(yè) 概率論與數(shù)理統(tǒng)計 指導(dǎo)教師 周曉陽 20060429 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 摘 要 當(dāng)前世界范圍內(nèi)正在逐步實現(xiàn)電力系統(tǒng)市場化的體制改革 放松管制 引入 競爭 實現(xiàn)電力工業(yè)市場化已成為各國電力改革的大趨勢 電力市場改革的第一 步是開放發(fā)電側(cè)電力市場 然后逐步開放輸電市場和配電市場 競價算法作為電 力市場技術(shù)支持系統(tǒng)的核心 在電力市場發(fā)展的不同階段雖然形式有所不同 但 其數(shù)學(xué)模型是基本一致的 最終目的都是在滿足系統(tǒng)安全約束和電能質(zhì)量的條件 下提高經(jīng)濟性 所以在電能交易中 要達(dá)到發(fā)電商自身利潤最大化和系統(tǒng)購電費 用最小化這個雙重目標(biāo) 策略競價是至關(guān)重要的一環(huán) 本文首先對電力市場的基 本結(jié)構(gòu) 運行方式 交易模式等方面的內(nèi)容進行了概括性的介紹 對我國電力市 場改革的現(xiàn)狀和發(fā)展前景進行闡述分析 然后對電力市場的競價規(guī)則和競價交易 價格結(jié)算機制進行了歸納和總結(jié) 對競價數(shù)學(xué)模型進行了完整的描述和分析 考 慮到電力市場約束條件很多 整體解決比較困難 本文采用組合和分配分步驟的 方法 建立了基于爬坡約束的多時段競價模型 并通過數(shù)據(jù)模擬計算 分析比較 得到一些重要的結(jié)論 最后 本文把學(xué)習(xí)自動機理論引入電力市場 并充分考慮 網(wǎng)絡(luò)約束對發(fā)電商策略競價的影響 建立了網(wǎng)絡(luò)約束條件下基于學(xué)習(xí)自動機的發(fā) 電商競價模型 該模型具有連續(xù)性 并充分反映了發(fā)電商競價策略的相互作用 值得進一步研究 關(guān)鍵詞 電力市場 競價策略 競價模型 爬坡約束 網(wǎng)絡(luò)約束 市場力 學(xué)習(xí)自 動機 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 II Abstract In recent years power markets are undergoing reform step by step to enhance their competitiveness over the world Since the reform trend is infrangible the deregulation and competition was brought into power industry system The first step of the power market reform is to open supply side market then to transmission side and distribution side market step by step As the core of the power markets technique support system bidding arithmetic varies in the different stage of power market but its mathematical models in nature are the same and its purpose is to improve economic effectiveness while satisfying system security constraints and electricity quality To maximize power producers profit and to minimize operator s purchase cost the Bidding strategies are very important for all the participants of electricity markets In this paper we first introduced the markets structure operation mode trading mode and describes our nation s power market reforming and its future In the next chapter we first generalize power markets bidding rule and settlement method then describe and analysis bidding mathematical models completely As there is so many constraints and it is hard to solve the problem wholly a bidding model of multiple stages of time based on three constraints is described in the chapter 4 and we can draw some conclusions through computation by using this model These conclusions will help us to improve the existent bidding models At the end of this paper we use learning automation to study power market and a bidding model of considering transmission network constrains is presented this model shows the interaction of the power producers and it worth to research further Key words Power market Bidding strategy Bidding model Climbing constrant Network constrant Market power Learning automation 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的 研究成果 盡我所知 除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何其他個 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 對本文的研究做出貢獻的個人和集體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本人完全意識到 本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 學(xué)位論文作者簽名 日期 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有 權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和 借閱 本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫進行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 保密 在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密 請在以上方框內(nèi)打 學(xué)位論文作者簽名 指導(dǎo)教師簽名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 本論文屬于 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 緒 論 1 1 引 言 當(dāng)前世界范圍內(nèi)正在逐步實現(xiàn)電力系統(tǒng)市場化的體制改革 1 放松管制 引入競 爭 實現(xiàn)電力工業(yè)市場化已成為各國電力改革的大趨勢 電力市場化的目的是打破 壟斷 促進競爭 使電力工業(yè)逐步面向市場 建立電力市場 本著公正 平等的原 則進行電力自由貿(mào)易的方式越來越受到人們的重視 電力市場發(fā)展的第一步是開放 發(fā)電市場 然后逐步開放輸電和配電市場 隨之而來的是 越來越多的發(fā)電公司逐 漸成為一個相對獨立的主體參與到貿(mào)易競爭中來 形成一種自由競爭的局面 電力市場是電價 電力系統(tǒng)運行 負(fù)荷管理 電力通信系統(tǒng)的總和 是電力工業(yè) 技術(shù)與經(jīng)營管理的綜合 2 電力市場的基本原則是公平競爭 電力生產(chǎn)使用過程可以 分為發(fā)電 輸電 配電和用電四個環(huán)節(jié) 對此 電力市場的發(fā)展可以分為四個階段 發(fā)電 輸電 配電和用電各環(huán)節(jié)統(tǒng)一壟斷經(jīng)營 在發(fā)電環(huán)節(jié)引入競爭 而輸電 配電和用電環(huán)節(jié)仍保持壟斷經(jīng)營 在發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)引入競爭 而配電和用電環(huán) 節(jié)繼續(xù)保持壟斷經(jīng)營 在發(fā)電 輸電 配電和用電各環(huán)節(jié)間均引入競爭 電力的 不可儲存性要求發(fā)電 輸電 配電和用電時時刻刻保持平衡 因此 電力市場既有 競爭的一面 又有協(xié)調(diào)統(tǒng)一的一面 我國是在現(xiàn)行調(diào)度體制的基礎(chǔ)上有計劃地建立和發(fā)展電力市場 3 因此 它應(yīng)該 是一種層次結(jié)構(gòu) 開始是樹狀的 將來各層次之間會出現(xiàn)交叉 這套新的電力貿(mào)易 體系與現(xiàn)行模式相比將有根本性的變化 并將與其他商品市場有更多的共同之處 同時仍然考慮到電力商品的特殊性 官方對新體制的要求是 去除電力市場中的不 合理現(xiàn)象 對電價施加壓力 政府估計批發(fā)電價大約可以下降 10 必須保障即時 及長期供電的可靠性 提高價格透明度 使用戶參加價格制訂過程 進一步促進市 場競爭 尤其是要給各種不同燃料以公平機會 鼓勵有利于環(huán)境保護的發(fā)電項目 如天然氣發(fā)電及可再生燃料發(fā)電 國內(nèi)電力市場的產(chǎn)生是中國改革開放的必然結(jié)果 其本質(zhì)是引入公平競爭機制 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 它既是一次體制改革 又是一次技術(shù)飛躍 它將引用調(diào)度 運行 計劃 自動化 規(guī)劃和用戶等方面的一系列重大變革 隨著電力企業(yè)公司制改組 商業(yè)化運營 法 制化管理的不斷推進和電力行政管理職能移交地方政府 政企分開 廠網(wǎng)分開 網(wǎng) 配分開 配售分開等改革舉措的逐步實施 電力市場化進程日益加快 在中國加入 W T O 后 電力工業(yè)迫于多方面壓力必將是中國最后一個打破壟斷的行業(yè) 為此 應(yīng)充 分開展理論研究 做好規(guī)約準(zhǔn)備 建立模擬系統(tǒng) 優(yōu)化中國實現(xiàn)電力市場的歷史過 渡 1 2 電力市場競價算法和競價模型概述 掌握市場化運營己經(jīng)成為當(dāng)今電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢 其目的是引入競爭機 制 激發(fā)電力工業(yè)的話力 電力市場發(fā)展的第一步是開放發(fā)電市場 然后逐步開放 輸電市場和配電市場 價格是市場配置資源 調(diào)節(jié)生產(chǎn)與消費的杠桿 在電力市場 中 購電電價由交易中心綜合發(fā)電方報價與市場需求 同時考慮系統(tǒng)狀況得到 它 不再像電力管制時期那樣由主管部門核定 而是由電力商品的價值決定 同時受供 求關(guān)系影響 因此 電價包含了豐富的信息 上網(wǎng)機組的成本 市場的供需狀況以 及系統(tǒng) 輸電網(wǎng)絡(luò)與發(fā)電機等 的健康狀況等等 競價算法作為電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)的核心 在電力市場發(fā)展的不同階段形式有 所不同 但其數(shù)學(xué)模型是基本一致的 最終目的都是在滿足系統(tǒng)安全約束和電能質(zhì) 量的條件下提高經(jīng)濟性 電力市場的競價算法有排隊法 等報價法 線性規(guī)劃法 網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法 動態(tài)規(guī)劃法和對偶規(guī)劃法 4 9 等 但每種方法各有側(cè)重點 使用條件 各有不同 發(fā)電市場是電力市場中最先開放的市場 也是發(fā)展較為成熟的部分 發(fā)電市場中 的運作模式分為雙邊合同模式 B i l a t e r a l 和交易中心集中競價出清模式 P o o l 兩 大類 競價模式有分時競價模式 簡化競價模式和分段競價模式 針對不同的電力 市場 有許多文獻提出了不同的電力市場競價模型 本文第三章將對競價理論和模 型做簡要綜述 并將在第四章建立一個基于爬坡約束的多時段競價模型 在第五章 建立一個網(wǎng)絡(luò)約束條件下基于學(xué)習(xí)自動機的競價模型 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 1 3 本文研究的主要內(nèi)容和主要貢獻 本文的主要工作及研究成果如下 1 對我國電力市場改革現(xiàn)狀進行了概括和總結(jié) 對電力市場規(guī)則進行了扼要的 闡述 并對我國電力市場發(fā)展前景進行了分析 2 對電力市場的競價規(guī)則和價格結(jié)算機制進行了綜述和歸納 對競價數(shù)學(xué)模型 進行了完整的描述和分析 并為今后的研究方向打下鋪墊 3 針對電力市場競價整體解決困難的問題 采用組合和分配分步驟的方法 以 電網(wǎng)統(tǒng)一邊際成本結(jié)算下的購電費用最低為目標(biāo)函數(shù) 以電網(wǎng)功率平衡 發(fā)電容量 限制和爬坡速度限制為約束條件 建立多時段的統(tǒng)一出清價的定價模型 4 以上述模型為基礎(chǔ) 從供應(yīng)函數(shù)的角度 通過相同數(shù)據(jù)的模擬計算 分析比 較以下兩種情況 1 單供應(yīng)函數(shù)時 考慮爬坡約束和不考慮爬坡約束對統(tǒng)一出清 價的影響 2 多供應(yīng)函數(shù)時 與單供應(yīng)函數(shù)比較對市場力影響 5 對學(xué)習(xí)自動機的原理進行了詳細(xì)的描述 并把學(xué)習(xí)自動機引入電力市場 6 充分考慮網(wǎng)絡(luò)約束對發(fā)電商競價策略的影響 建立了網(wǎng)絡(luò)約束條件下基于學(xué) 習(xí)自動機的發(fā)電商競價策略模型 1 4 本文研究工作的意義 電力市場化改革涉及的問題非常廣泛和深刻 大的方面包括政治 市場經(jīng)濟體制 市場經(jīng)濟結(jié)構(gòu) 宏觀控制策略等問題 深入到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行 安全可靠運行 諸多方面 1 9 9 9年我國發(fā)電量達(dá)到 1 2 0億 K W H 但基本上沒有形成規(guī)范的市場競爭 和市場交易行為 近幾年我國一些電網(wǎng)和省電業(yè)局在電力市場方面做了一些有益的 嘗試 這些做法和最終的電力市場還有相當(dāng)?shù)牟罹?有關(guān)理論體系也有待完善 目 前電力體制不適應(yīng)社會主義經(jīng)濟體制的主要弊端表現(xiàn)在 1 間斷經(jīng)營管理的體制性 缺陷日益明顯 2 市場壁壘阻礙電力資源優(yōu)化配置 3 現(xiàn)行管理方式不適應(yīng)發(fā)展 要求 促進我國電力市場化發(fā)展的還有這幾個特殊因素 1 我國經(jīng)濟發(fā)展不平衡 導(dǎo) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 致了負(fù)荷分布的不均勻 2 近幾年來隨著電力工業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整 我國電力供需形勢發(fā)生了新的變化 電力供需矛盾趨于緩和 3 互聯(lián)電網(wǎng)的不同區(qū) 域在不同時間的發(fā)電成本有差異 讓邊際成本低的區(qū)域向成本高的區(qū)域供電 不僅 可以節(jié)約現(xiàn)有資源 還能使參與交易的區(qū)域從中獲得經(jīng)濟效益 因此 為了適應(yīng)我國電力市場改革的發(fā)展 我們建議開展中國電力市場開發(fā)的研 究 其中 最主要的是電力市場競價行為的研究 以及電力市場競價策略優(yōu)化問題 的研究 規(guī)劃和優(yōu)化競價市場對我國電力市場改革有非常重要的意義 10 主要有以 下幾條 1 促進電力企業(yè)加強內(nèi)部成本的管理 提供市場競爭優(yōu)勢 電力企業(yè)要在競爭中保持優(yōu)勢 首先應(yīng)具備合理的報價成本 發(fā)電企業(yè)的運行與 維護費用在整個發(fā)電成本中占有較大的比重 如果企業(yè)降低了運行與維修費用 這 就意味著企業(yè)具有較低的發(fā)電成本 也就意味著在同等條件下該企業(yè)比其他競爭主 體更具有優(yōu)勢 因此企業(yè)加強內(nèi)部成本管理是實現(xiàn)成功報價的基本條件 2 促使發(fā)電企業(yè)轉(zhuǎn)變觀念 積極關(guān)注市場信息的變化 系統(tǒng)邊際電價是發(fā)電企業(yè)的產(chǎn)品價格 是企業(yè)賴以實現(xiàn)利潤最大化的基礎(chǔ) 因此 準(zhǔn)確地預(yù)測系統(tǒng)邊際電價是發(fā)電企業(yè)把握未來短期市場電價信息的關(guān)鍵 而預(yù)測效 果的好壞又是報價策略優(yōu)劣的直接影響因素 3 為發(fā)電企業(yè)規(guī)避風(fēng)險 占有市場 實現(xiàn)利潤最大化的目標(biāo)提供技術(shù)保證 由于電力市場天然的市場結(jié)構(gòu)上的缺陷 使得發(fā)電企業(yè)有機會利用策略性的競價 來實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化的目標(biāo) 在每一次競爭選擇中 企業(yè)總是要面臨利益與風(fēng)險 得與失的考驗 因此如何準(zhǔn)確的把握市場規(guī)律 最大程度地規(guī)避風(fēng)險 成為發(fā)電企 業(yè)迫切需要研究的決策問題 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 2 電力市場基本規(guī)則和我國電力市場改革現(xiàn)狀 2 1 引 言 近百年來 電力行業(yè)在世界各國都是傳統(tǒng)的壟斷性行業(yè) 但近年來 世界各國正 在逐步實現(xiàn)電力系統(tǒng)市場化的體制改革 隨著電力市場的興起和我國社會主義經(jīng)濟 體制的建立 引進市場經(jīng)濟體制 使電力工業(yè)要面向市場 已成為了我國電力工業(yè) 改革的大趨勢 本章將首先介紹一下電力市場的基本結(jié)構(gòu) 運行方式 交易模式等 方面的內(nèi)容 然后對我國電力市場改革的現(xiàn)狀和發(fā)展前景進行闡述分析 2 2 電力市場的結(jié)構(gòu) 3 按照競爭程度的不同 電力市場的結(jié)構(gòu)大致可以分為完全競爭 壟斷競爭 寡頭 壟斷和完全壟斷四種類型 由于電力生產(chǎn)的特殊性 如發(fā)電公司數(shù)目有限 投資規(guī) 模大 輸電約束 在一定程度上或一定范圍內(nèi)限制了某些大用戶選擇發(fā)電公司 和 輸電損耗 打擊大用戶購電的積極性 等 決定了在電力市場中 某些地區(qū)可能只 有少數(shù)發(fā)電公司提供電力 因此電力市場不是完全競爭的市場 而是更接近于寡頭 壟斷的市場 這樣發(fā)電公司可以通過策略性報價來達(dá)到利潤最大化的目標(biāo) 電力市場的發(fā)電環(huán)節(jié)和供電環(huán)節(jié) 兩者各有不同的技術(shù)和經(jīng)濟特性 決定了發(fā)電 環(huán)節(jié)不具有自然壟斷性 而供電環(huán)節(jié)則具有自然壟斷性 電力市場的競爭 最初是 從發(fā)電市場的開放開始的 一般說來 開放發(fā)電市場 既有利于發(fā)電市場引人競爭 同時也易于管理 是包括我國在內(nèi)的許多國家電力市場改革初期選擇的一種平穩(wěn)的 過渡方式 2 3 電力市場的運行方式 一個全面 高效的市場運營機構(gòu)是電力市場實現(xiàn)電能公平 公正 公開交易的必 要保證之一 10 目前電力市場主要有兩種運行方式 一種是電網(wǎng)運行調(diào)度和市場交易分立的形 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 式 如美國加州電力市場的 I S O I n d e p e n d e n t S y s t e m O p e r a t o r 獨立系統(tǒng)操作員 和 P X P o w e r E x c h a n g e 電力交易所 I S O 負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)安全和阻塞管理 P X 負(fù)責(zé)期 貨和現(xiàn)貨交易 另一種是電網(wǎng)運行調(diào)度和市場交易一體化的形式 即聯(lián)營體模式 P o w e r P o o l 大多數(shù)國家的電力市場 包括中國在內(nèi) 都采用這種運行方式 我 國現(xiàn)行的 P o w e r P o o l運行方式主要是 1 N 模式 1 是指電力市場的單一購買 者 即電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè) N 是指參與市場競爭的各個獨立的發(fā)電企業(yè) 例如山東 浙江 上海等電力市場 電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)是發(fā)電側(cè)電力市場的單一購買者 負(fù)責(zé)經(jīng)營 所以發(fā)電企業(yè)的上網(wǎng)電力電量 并保證用戶用電 大多數(shù)用戶不能與發(fā)電方簽訂購 電合同 只能由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)采用躉售或零售的方式供電 有些電力市場 允許少 數(shù)大用戶可以不通過電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè) 直接與發(fā)電企業(yè)簽訂購 售協(xié)議 將來 隨著電力市場化改革的進一步深入 用戶選擇權(quán)的進一步擴大 我國的 電力市場會出現(xiàn)更加靈活的市場運行方式 2 4 電力市場的交易模式 電力市場的交易按時間可以分為期貨交易 現(xiàn)貨交易 實時交易三種模式 期貨 交易是指對未來比較長的時期內(nèi) 電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)與各發(fā)電公司進行的大宗電力合同 的買賣過程 我國的期貨交易實際上包括了期貨合同和長期合同 隨著市場的發(fā)展 和完善 長期合同的比例將逐漸減小并最終由市場決定的期貨交易合同所取代 相 對于期貨交易而言 現(xiàn)貨交易更接近于實際運行時間 一天后 一小時后 發(fā)電企 業(yè)根據(jù)更準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測與電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)進行交易 現(xiàn)貨價格由競爭決定 它既與 電力市場的供求關(guān)系有關(guān) 又與競爭方式有關(guān) 實時交易是指在交易日當(dāng)天進行的 交易 實時交易基本上是作為長期合同和現(xiàn)貨交易的補充 2 5 中國電力市場改革現(xiàn)狀和前景分析 電力市場是進行電力交易的場所 其方法就是將市場經(jīng)濟引入電力行業(yè) 運用經(jīng) 濟規(guī)律來管理電力市場交易 以促進電力企業(yè)之間的公平競爭 自 2 0世紀(jì) 7 0年代 以來 世界各國的電力工業(yè)從電力生產(chǎn) 建設(shè)規(guī)模 能源構(gòu)成到電源和電網(wǎng)的技術(shù) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 都發(fā)生了較大的變化 并逐步向市場化發(fā)展 進入 2 0世紀(jì) 9 0年代后 其發(fā)展逐漸 形成了以下三個突出的動向 1 世界發(fā)電量的年增長率趨緩 而一些發(fā)展中國家尤 其是亞洲國家仍然維持較高的電力增長速度 2 電力技術(shù)的發(fā)展向效率 環(huán)保的更 高目標(biāo)邁進 3 電力管理體制和經(jīng)營方式發(fā)生變革 由壟斷經(jīng)營逐步轉(zhuǎn)向市場開放 放松管制 引入競爭 實現(xiàn)電力工業(yè)市場化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的歷史趨勢 2 5 1 中國電力市場改革現(xiàn)狀概述 我國于 1 9 9 9 年 1 月在山東 浙江 上海等地陸續(xù)開展了 廠網(wǎng)分開 競價上網(wǎng) 的試點 由此 我國電力工業(yè)改革進入了實質(zhì)性階段 廠網(wǎng)分開 競價上網(wǎng) 即是 將電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)擁有的發(fā)電廠與電網(wǎng)分開 建立規(guī)范的 具有獨立法人地位的發(fā)電 實體 單獨經(jīng)營核算 承擔(dān)法人義務(wù) 在廠網(wǎng)分開的初期 它只是一種經(jīng)營權(quán)的轉(zhuǎn) 移 并不改變產(chǎn)權(quán)隸屬關(guān)系 電網(wǎng)仍根據(jù)其所占產(chǎn)權(quán)的多少享受投資者的權(quán)益及相 應(yīng)的回報 建立發(fā)電側(cè)電力市場是我國電力工業(yè)打破壟斷 引人競爭 實現(xiàn)全面電 力市場化改革的第一個階段 總之 與過去相比 新電力市場模式豐富了電力交易 方式 為市場成員特別是需方成員提供了更多的競爭機會 增加了市場的透明度和 穩(wěn)定性 簡化了報價形式 限制了市場投機行為 向著電力工業(yè)全面市場化邁進了 一大步 2 5 2 中國電力市場改革分析 我國電力體制改革的十年目標(biāo)是 打算用十年的時間 即到 2 0 1 0年 在全國建 立一個與社會主義市場經(jīng)濟相適應(yīng)的電力體制框架 改革的內(nèi)容是 在發(fā)電側(cè) 實 行市場經(jīng)濟的辦法 讓用戶有權(quán)選擇發(fā)電廠 在輸電側(cè) 有權(quán)保持獨家經(jīng)營 形成 適合我國發(fā)電現(xiàn)狀的若干區(qū)域電力市場 政府對電力的管理主要是 電網(wǎng)調(diào)度 維 護市場的公平競爭 我國電力體制改革的五年目標(biāo)是 到 2 0 0 5 年 要全面實行廠網(wǎng) 分開 初步建立發(fā)電側(cè)的競爭市場 上網(wǎng)電價由市場競爭來調(diào)節(jié) 電廠可以向大用 戶直接供電 大用戶有權(quán)選擇供電廠商 實行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn) 清潔電源優(yōu)先的新機制 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 未來我國電力市場在總體結(jié)構(gòu)上可能分為三個層次 即國家電網(wǎng)電力市場 區(qū)域 電網(wǎng)電力市場 省網(wǎng)電力市場 電力市場改革的近期重點是建立省網(wǎng)電力市場 而 遠(yuǎn)期目標(biāo)則是建立全國統(tǒng)一 開放 競爭 有序的大電力市場 我國的電力市場將 由上述三個層次的電力市場耦合而成為一個有機整體 國際電力市場改革的經(jīng)驗告訴我們 電力市場改革必須根據(jù)本國電力發(fā)展的特點 選擇適當(dāng)?shù)哪Ｊ?經(jīng)過研究論證 制定目標(biāo)明確的計劃 并在法律法規(guī)的支持下 逐步有序地實施 就我國目前電力工業(yè)發(fā)展程度和相關(guān)社會經(jīng)濟環(huán)節(jié)來看 這一目 標(biāo)必須分階段逐步來實現(xiàn) 通過在電力生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)逐步引入競爭 充分考慮已 形成的電力供應(yīng)特性和電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 結(jié)合電網(wǎng)未來發(fā)展格局 分階段選擇電力市 場模式 分級構(gòu)筑市場結(jié)構(gòu) 選擇并制定適當(dāng)?shù)氖袌鲞\行機制 同時建立健全市場 管理體系 使電力市場改革平穩(wěn)地向前發(fā)展 分三階段具體分析如下 1 第一階段是發(fā)電側(cè)引入競爭機制的模式 這一階段是中國電力市場的初建階段 在第一階段中 國家電網(wǎng)電力市場尚未形 成 區(qū)域電網(wǎng)電力市場開始起步運作 輸電和配電仍需統(tǒng)一經(jīng)營和管理 為保證各獨 立發(fā)電公司 或發(fā)電集團 的平等參與競爭 電力公司對買 賣的運行操作須堅持公 平 公開 公正的原則 電力交易過程始終要在法律和政府的有效監(jiān)督之下 初建 階段的電力市場 各市場要素都不規(guī)范 不完善 然而 重要的是 廠網(wǎng)分開 競 價上網(wǎng)使電力市場建設(shè)跨出了重要的一步 引入了競爭機制 走上了市場經(jīng)濟的道 路 2 第二階段是發(fā)電環(huán)節(jié)競爭 輸電網(wǎng)開放模式 輸電運行機構(gòu)為電量交易提供轉(zhuǎn)運服務(wù) 逐步進行配電公司 大用戶與發(fā)電公司 的雙向選擇 進行期貨交易和現(xiàn)貨交易 電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)作為主要購買者 在市場中 發(fā)揮主導(dǎo)作用 體現(xiàn)對市場的控制力 發(fā)電商和配電公司通過市場直接交易 配電 公司在其專營區(qū)對用戶提供電力 市場以區(qū)域電網(wǎng)公司 省電力公司 發(fā)電公司 配電公司 大用戶為主體 發(fā)電資產(chǎn)的重組形成以獨立發(fā)電公司為主體發(fā)電側(cè)電力 市場 省電力公司在第二階段承擔(dān)輸電 調(diào)度 市場運作 配電公司股東 購電者等 項職能 區(qū)域電網(wǎng)公司承擔(dān)輸電 調(diào)度 市場交易中心等職能 在第二階段 大部 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 分電量由買賣雙方通過雙向選擇的競爭方式簽訂合同進行期貨交易 小部分電量通 過市場竟價進行現(xiàn)貨交易 這種方式的競爭力度比單一購買者市場大大增強 市場 管理政監(jiān)分開 將作為政策制定者的政府管電部門與電力監(jiān)管機構(gòu)分開 設(shè)立電力 監(jiān)管機構(gòu) 同時制定與多個購買者市場相適應(yīng)的電力監(jiān)管法規(guī) 輸電網(wǎng)的開放 需 要制定輸電價格等配套政策 在第二階段 國家電網(wǎng)電力市場初步形成框架 區(qū)域 電網(wǎng)電力市場的交易量逐步增加 與第一階段市場不同 市場更多地允許發(fā)電商與 供電公司之間的自愿交易 可以現(xiàn)貨交易市場上進行交易 也可以通過合同方式來 實現(xiàn)交易 上述特點表明 這一階段的電力市場 各市場要素逐步完善 競爭力度 增大 發(fā)電環(huán)節(jié)已展開比較完全的競爭 3 第三階段是零售競爭階段 這一階段的電力市場配電網(wǎng)開放 配電業(yè)務(wù)與售電業(yè)務(wù)分開 零售公司在電力零 售市場展開競爭 用戶對零售商有選擇權(quán) 市場以國家電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè) 區(qū)域電網(wǎng)經(jīng) 營企業(yè) 省電力公司 配電公司 從事售電業(yè)務(wù)的公司 用戶為主體 零售商向用 戶發(fā)出告示 用戶根據(jù)電價及服務(wù)質(zhì)量選擇零售商 與零售商簽訂供用電合同 目 前 以打破壟斷 引入競爭 提高效率 促進發(fā)展 構(gòu)建公平競爭 開放有序的電 力市場體系為總體目標(biāo)的新一輪電力體制改革已正式拉開序幕 電力市場的開放有 一個逐漸推進的過程 除電網(wǎng)管理和運營外 其他領(lǐng)域和環(huán)節(jié)將逐步放開 這一階 段 不僅在發(fā)電環(huán)節(jié) 而且在零售環(huán)節(jié) 都展開較完全的競爭 這一階段的市場應(yīng) 實行集中監(jiān)管 國家和省兩級電力監(jiān)管機構(gòu)不僅與政府管電部門分開 實行政府管 電部門領(lǐng)導(dǎo)下的自主監(jiān)管 而且 把 多頭監(jiān)管 改為 集中監(jiān)管 對電力投資和 電價的監(jiān)管職能也由電力監(jiān)管機構(gòu)統(tǒng)一承擔(dān) 同時制定與發(fā)電環(huán)節(jié) 零售環(huán)節(jié)開展 完全競爭相適應(yīng)的電力監(jiān)管法規(guī) 在第二階段國家電網(wǎng)電力市場逐步完善 區(qū)域電 網(wǎng)電力市場逐步與國家電網(wǎng)電力市場融為一體 全國電力市場的效益得到較好的發(fā) 揮 上述三階段實施步驟 是我國電力市場模式逐步升級 市場開放程度逐步擴大 市場要素逐步完善 競爭力度逐步增強的過程 也是電力企業(yè)改革和政府機構(gòu)改革 逐步深化的過程 分階段 有步驟地進行電力市場改革是必需的 同時 電力市場 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 的建立需要先進的技術(shù)條件支持 例如 零售競爭市場需要有堅固的電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 先 進的通訊網(wǎng)絡(luò) 完善的金融系統(tǒng) 法制系統(tǒng)做支持 同時需要更換復(fù)雜昂貴的表計 來實現(xiàn)用戶的自由選擇權(quán) 我們可以采取分步放開用戶的方法來推進改革 尤其是 一些大用戶 可以在第一階段進行允許發(fā)電公司交易的試點 2 6 本章小結(jié) 本章闡述了我國電力市場改革的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 重點側(cè)重于發(fā)展前景的分析 完成的主要工作有 1 對電力市場的基本結(jié)構(gòu) 運行方式 交易模式等方面的內(nèi)容進行了扼要的敘 述和分析 2 扼要總結(jié)了我國電力市場改革的現(xiàn)狀 對改革內(nèi)容 模式和特點進行了小結(jié) 3 對我國電力市場改革的前景進行了分析 其中對改革前景 改革的階段性目 標(biāo)和帶來的影響進行了比較詳細(xì)的分析 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 3 電力市場的競價規(guī)則及模型 3 1 競價概述 3 1 1 競價市場的分類 由于電力市場波動性較大而且電力具有不可存儲性 為了保證其穩(wěn)定性 電力市 場同時存在日前市場 實時市場 輔助服務(wù)市場和合同市場等四類市場 11 日前市 場是電力市場最主要的特色之一 通過它可以保持電力商品的供求競爭 有利于提 高電廠的生產(chǎn)效率 實時市場作為日前市場的補充 以保證市場供需平衡為宗旨 輔助服務(wù)市場的目的是保證在供需出現(xiàn)突然變故時能使系統(tǒng)恢復(fù)平衡 其中包括無 功補償和各種不同的有功備用 合同市場的目的是規(guī)避電力價格波動的風(fēng)險 既可 以是與交易中心簽訂的 也可以是與大用戶簽訂的 既有遠(yuǎn)期合同 也有近期合同 對于發(fā)電商而言 這四類市場都是其參與競爭的舞臺 所以為了保證年度收益最大 并且風(fēng)險最低 發(fā)電商必須在各個市場上合理分配參與競價的電量和容量 本文將 著重探討發(fā)電商在日前市場的競價策略 3 1 2 競價協(xié)議 競價協(xié)議大致分為雙邊合同和拍賣兩類 本文只討論基于拍賣協(xié)議的電力市場 拍賣是一種將負(fù)荷分配給發(fā)電商的有效機制 不同的市場形式有不同的拍賣規(guī)則 按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為靜態(tài)拍賣和動態(tài)拍賣 也稱迭代拍賣 開放式拍賣和 密封式拍賣等 12 靜態(tài)拍賣時發(fā)電商只有一次投標(biāo)機會 動態(tài)拍賣時發(fā)電商可以在 觀察市場出清價和其他對手的出清情況后修改自己的報價 從結(jié)算的角度分為有區(qū) 別拍賣和無區(qū)別拍賣 前者是指投標(biāo)成功的發(fā)電商按其報價付給報酬 后者是指按 市場統(tǒng)一價付給其報酬 目前大多數(shù)電力市場都是采用密封無區(qū)別拍賣的形式 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 3 1 3 報價協(xié)議 報價協(xié)議對于競價來說是一個至關(guān)重要的基礎(chǔ) 報價主要有兩種形式 單一報價 和復(fù)合報價 前者只要求發(fā)電商給出它將來每一時段的電價曲線 系統(tǒng)調(diào)度中心不 負(fù)責(zé)機組啟停安排 由發(fā)電商考慮機組運行的物理限制 后者要求發(fā)電商除了上報 電價曲線之外 還要上報機組爬坡率 啟停費用以及無負(fù)荷運轉(zhuǎn)費用等參數(shù) 前者 基于分散管理 在市場出清后很難保證其可行性 所以需要超短期平衡市場的支持 后者基于集中管理 在市場出清后能保證其可行性 但它在一定程度上限制了發(fā)電 商的靈活性 難以保證其可行解的最優(yōu)性 報價曲線大致可分為兩類 13 分段報價和連續(xù)報價 分段報價要求發(fā)電商根據(jù)自 己的機組構(gòu)成情況按階梯報價 其中又分為上升階梯報價和下降階梯報價 例如英 格蘭電力市場屬于前者 荷蘭電力市場屬于后者 文獻 14 對發(fā)電報價的成本曲線 單價曲線和成本微增率曲線進行了綜合研究 分析了不同報價形式的特性 3 2 策略競價分析 按照微觀經(jīng)濟學(xué)理論 在完美的市場條件下 邊際成本是每一個市場參與者的最 優(yōu)報價 但是 新興的電力市場的特點決定了它的非完美性 競價策略是指發(fā)電商 利用電力市場的這種非完美性不按邊際成本報價而增加自身利益的報價行為 競價 策略的主要目標(biāo) 是在考慮電力系統(tǒng)運行的各種規(guī)則和限制條件的基礎(chǔ)上 通過合 法地操縱市場力 合理選擇報價曲線 謀求自身利益的最大化 競價策略的實現(xiàn)基 于實時電價的電力市場 關(guān)于實時電價的理論 文獻 15 16 給出了較詳細(xì)的論述 實 時電價以成本為基礎(chǔ) 準(zhǔn)確的成本分析是進行策略競價的先決條件 即報價仍然必 須基于成本曲線 所以為了制定報價策略 發(fā)電商首先必須準(zhǔn)確掌握自身機組的成 本特性 文獻 17 18 給出了一些有效的成本分析方法 可以作為指導(dǎo)競價的基礎(chǔ) 對 競爭對手的估計是競價的關(guān)鍵 因為競爭對手的行為間接影響發(fā)電商自身的獲利 對競爭對手的估計分為兩個方面 一是估計競爭對手的生產(chǎn)成本 二是估計競爭對 手的競價策略 由于競爭對手的報價是保密的 所以從市場出清信息中是不能直接 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 得到競爭對手的報價的 只有通過對競爭對手的機組類型和燃料市場進行分析 估 計其生產(chǎn)成本 然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合市場力分析 估計其競價策略 優(yōu)化 合理的報價是競價的最終目的 目前國內(nèi)外學(xué)者對電力市場策略競價的研 究方法大致可分為以下四類 即市場優(yōu)化方法 基于博弈論的方法 估計競爭對手 行為的方法和其它一些特殊的優(yōu)化方法 本章接下來將對上述幾種方法進行詳細(xì)分 析 3 2 1 市場優(yōu)化方法 市場優(yōu)化方法是直接按照電力市場的結(jié)構(gòu)和交易模式構(gòu)造模型 同時考慮電力系 統(tǒng)的各種約束條件 以市場買電費用最小 自身獲利最大為雙重目標(biāo)進行優(yōu)化求解 市場優(yōu)化方法原理比較簡單 但是它要求發(fā)電商預(yù)測系統(tǒng)需求 同時還要考慮市場參 與者的協(xié)定 網(wǎng)絡(luò)潮流以及傳輸線阻塞等 是一種計算量較大競價方法 幸運的是 隨著現(xiàn)代電子計算機技術(shù)的快速發(fā)展 以前束縛該方法的計算量大的問題將會得到 很大的改善 國內(nèi)外學(xué)者對市場優(yōu)化的方法作了很多研究工作 文獻 19 針對新英格 蘭電力市場 提出一種電廠競標(biāo)部分出力 自己安排剩余出力的模型 該文獻首先求 解了交易中心調(diào)度模型 然后將上述電廠競價問題求得的收斂結(jié)果 市場出清價及各 電廠出清電量 帶入電廠自身的機組調(diào)度模型 優(yōu)化機組之間的出力分配以及電廠的 報價函數(shù)的系數(shù) 此模型的不足之處在于沒有考慮競爭對手的行為 文獻 20 提出的 模型基于市場統(tǒng)一出清價 通過解一組滿足電廠自身獲利最大化條件的微分方程組 得到最優(yōu)競價策略 結(jié)論表明 電廠都傾向于報出高于成本費用的電價 但此方法過 于繁瑣 文獻 21 假設(shè)電廠報價曲線是線性的 交易中心調(diào)度目標(biāo)是買電費用最小 提 出的模型是每個電廠選擇自己的報價函數(shù)的系數(shù)從而最大化自身獲利 同時也考慮 競爭對手的期望反應(yīng) 該文給出了兩種求解方法 即蒙特卡羅隨機模擬方法和數(shù)值計 算方法 結(jié)論表明需求彈性有助于降低市場出清價 但該文給出的競爭對手參數(shù)的概 率分布值得進一步研究 總之 市場優(yōu)化方法原理簡單 而且考慮了電力市場的各種約束條件 是一種不 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 錯的方法 但很多人在運用這種方法進行研究工作時 常常把電廠的邊際成本函數(shù) 視為發(fā)電商的報價函數(shù) 有違電力市場寡頭壟斷的特點 忽視了發(fā)電商的市場力 這 是值得進一步改進的地方 3 2 2 博弈論方法和競爭對手行為分析方法 博弈論是研究兩個或者多個有利益沖突的個體 在有相互影響的情況下如何進行 各自優(yōu)化決策的理論 博弈論方法通常和競爭對手行為分析方法結(jié)合使用 兩者相 得益彰 博弈論與常規(guī)優(yōu)化決策的不同之處在于 22 a 博弈論中參與者在利益上有沖突 b 參與者各自做優(yōu)化決策 并企圖使個體利益最大化 c 個體的利益與其他個體的決策相關(guān) 即個體的決策會影響他人 他人的決策會 影響自身 d 博弈論中一般假定參與決策的個體均為 理性 的 電力市場恰好具有這些特點 因此 近年來有很多學(xué)者將博弈論引入電力市場中 來研究指導(dǎo)發(fā)電商的報價 在電力市場下 調(diào)度中心的負(fù)荷是公開的 即博弈的目標(biāo) 是給定的 博弈的參與者即電廠個數(shù)是有限的 屬于寡頭競爭 各個電廠的投標(biāo)即報 價曲線是保密的 因此 電力市場競標(biāo)屬于一種非合作的不完全信息博弈 其寡頭競 爭特點決定了市場出清電價與每一個發(fā)電商的報價都相關(guān) 每個發(fā)電商的行為都會 影響到其他發(fā)電商的獲利和市場的出清電價 同時 每個發(fā)電商的獲利也與其他發(fā)電 商的報價策略有關(guān) 然而 每個發(fā)電商各個時刻的投標(biāo)都是不確定的 所以電廠進行 策略競價有兩個難點 第一個難點是如何估計競爭對手的投標(biāo)行為 第二個難點是如 何制定自己的報價曲線 對于競爭對手行為的分析 學(xué)者們也提出了多種方法 文獻 21 將每個競爭對手的 報價參數(shù)視為一個正態(tài)分布函數(shù) 以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ) 采用數(shù)值方法決定此分布函數(shù) 的參數(shù) 得到一個隨機優(yōu)化模型 文獻 23 提出了三種分析競爭對手行為的方法 1 經(jīng) 過估計得到競爭對手的費用曲線后 給每個參數(shù)加上某種隨機擾動 得到競價曲 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 線 2 在分析對手歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 估計對手的幾種可能的費用曲線 例如報高 價 中價 低價等 然后分別以一定概率疊加擾動 3 在第一種方法得到的競價曲 線的基礎(chǔ)上再疊加某種分布的隨機擾動 這三種方法均有一定的可取之處 是值得進 一步研究的 文獻 24 給出兩個電廠競爭同一出力的情形 采用概率分布曲線來模擬競 爭對手的成本函數(shù) 求解同時滿足兩者期望利潤最大的平衡點 但是這種方法難以推 廣到多個體博弈的情形 文獻 25 認(rèn)為電廠的獲利不但與其能量成本曲線有關(guān) 而且與 運行參數(shù)有關(guān) 提出了一個專門優(yōu)化最小出力的模型 分析了兩個電廠在其他條件相 同的情況下 最小出力參數(shù)對機組競價結(jié)果的影響 并給出了相應(yīng)的算法 其結(jié)論表 明通過估計競爭對手的報價行為 優(yōu)化最小出力也可以增加自己的獲利 文獻 26 從系 統(tǒng)調(diào)度的角度給出了一種考慮市場中每個電廠市場力的市場出清模型 其中每個電 廠根據(jù)自己的市場力對線性報價曲線進行策略修正 其結(jié)論表明電廠不按邊際成本 報價是能夠得到更多利潤的 在正確估計了競爭對手的競價行為之后 發(fā)電商再利用博弈論對第二個難點進行 求解 即進行電價 電量分析得到發(fā)電商自身的報價方案 文獻 22 介紹了博弈論的建 模以及求解過程 并粗略闡述了博弈論在電力市場中的應(yīng)用 考慮到電力市場競價屬 于一種非合作的不完全信息博弈 文獻 27 通過引入第三方博弈者 自然的方式把 不完全信息的博弈變?yōu)樾畔⑼耆煌昝赖牟┺膩砬蠼?每個市場參與者均對自己 的競爭對手進行分類 并對每一類的可能性進行概率估計 形成一個概率意義上的期 望收益矩陣 依據(jù)納什平衡點的概念求解 但是 求解過程和結(jié)果都是一種離散狀態(tài) 與費用函數(shù)連續(xù)性不符合 而且如何得到其他電廠的收益概率分布是一個難題 文獻 28 中通過引入虛擬對手的概念 將所有競爭對手等效為一個虛擬競爭對手 提出了一 個基于博弈論和概率論的求解模型 但虛擬競爭對手的行為如何分析 該文并未細(xì)究 將其簡單地視為線性分布函數(shù)有失偏頗 文獻 29 則將發(fā)電商競價問題看成是競標(biāo)電 廠與市場間的博弈 進而用博弈論中的零和二人混合博弈進行求解 然而 模型的前 提是已知市場電價的分布規(guī)律 正如前文指出 電價的波動性是很混亂的 要預(yù)測準(zhǔn) 確很困難 而且 根據(jù)發(fā)電商在市場中的地位不同 報價應(yīng)該有所不同 而該文求得的 最優(yōu)電價與電廠的特征無關(guān) 值得進一步細(xì)究 文獻 30 討論了完全競爭市場和壟斷市 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 場中發(fā)電公司的競價策略 對具有市場勢力的發(fā)電公司的競價策略進行了定性分析 認(rèn)為可以通過撤掉一部分電量或者抬高報價來提高市場電價 但沒有給出具體的報 價策略 考慮到多個電廠可能聯(lián)盟競標(biāo)的情形 文獻 31 利用博弈論中 n 人對策理論 對獨立競標(biāo)和聯(lián)盟競標(biāo)情況下發(fā)電公司的行為和市場狀況進行了分析 其結(jié)論表明 只要保持產(chǎn)權(quán)獨立 各參與者追求個體利益最大化 結(jié)成的聯(lián)盟不會穩(wěn)定 而且進一 步指出即使聯(lián)盟也未必獲得更大的利潤 電力市場中博弈論和競爭對手行為策略的研究很多 限于篇幅 這里就不一一列 舉了 隨著國內(nèi)外學(xué)者對電力市場研究的深入和廣泛 他們將會發(fā)揮更加重要的作 用 3 2 3 其他方法 不少學(xué)者將近幾年出現(xiàn)的一些新優(yōu)化算法也引入到策略競價中來 文獻 32 將競價 看成一個M a r k o v 決定過程 將競爭對手模型視為競價參數(shù)的聯(lián)合概率分布 構(gòu)造了一 個離散隨機優(yōu)化方法 并給出了計算轉(zhuǎn)移概率和利潤的方法 但是 在實際運用中得 到競爭對手的各個競價策略的離散概率以及轉(zhuǎn)移概率都是困難的 文獻 33 中將負(fù)荷 分成峰荷 中荷 谷荷三類 將競爭對手分成有威脅對手 可能威脅對手 無威脅對 手三類 采用 F C M F u z z y C M e a n 聚類 然后構(gòu)造一個輸出為自身報價的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型進行非線性擬合 但是 算法需要大量歷史數(shù)據(jù) 而且有些數(shù)據(jù)例如其他電廠的歷 史報價信息是保密的 所以此模型缺乏實用性 文獻 34 給出了一個基于序優(yōu)化方法的 日前市場策略競價模型 即首先構(gòu)造一個描述競價策略影響市場出清價的近似模型 然后對給定的市場出清價利用拉格朗日松弛法解最優(yōu)機組調(diào)度問題 得到一條初始 報價曲線 并對曲線做一系列擾動得到一個報價曲線集 最后利用依次優(yōu)化法以高概 率挑選一條 足夠好 的曲線 但該方法僅從自身優(yōu)化考慮 沒有顧及競爭對手的行 為 文獻 35 采用正態(tài)分布函數(shù)描述競爭對手的投標(biāo)行為 將最優(yōu)競價策略描述為隨機 優(yōu)化問題 應(yīng)用蒙特卡羅方法求解 模型的關(guān)鍵是競爭對手的報價函數(shù)的分布參數(shù)如 何得到 這是運用此模型的前提 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 現(xiàn)代優(yōu)化算法的引進增加了解決問題的途徑 但怎樣更好地與電力市場結(jié)合 構(gòu) 造與電力市場更接近的模型 仍然是擺在學(xué)者面前的難題 3 3 競價交易價格結(jié)算機制 最早被利用作為電力市場競價交易結(jié)算機制的是基于微觀經(jīng)濟學(xué)的市場均衡理 論 邊際成本理論和拍賣理論的系統(tǒng)邊際價格 S M P s y s t e m m a r g i n a l p r i c e 結(jié)算機 制 也即是統(tǒng)一市場出清價格機制 由于電力市場是一個不完全競爭的市場 采用 S M P機制有其固有的缺點 因此后來針對 S M P的缺點提出了按實際投標(biāo)價格結(jié)算 P A B p a y a s b i d 的拍賣機制 但隨著電力市場運行經(jīng)驗的積累和有關(guān)研究的深入 人們又發(fā)現(xiàn) P A B機制并不能完全解決 S M P機制的缺點 而且缺乏市場經(jīng)濟學(xué)基礎(chǔ) 于是人們又在綜合 S M P 和 P A B 的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上 提出了其他幾種價格結(jié)算機制 本 節(jié)將對現(xiàn)有的幾種競價交易價格結(jié)算機制進行論述 并對各自的優(yōu)缺點進行比較分 析 3 3 1 系統(tǒng)邊際價格結(jié)算機制 系統(tǒng)邊際價格 S M P 是在滿足一定的約束 如系統(tǒng)約束 機組約束 交易約束等 條件下 按發(fā)電商 或機組 的報價由低到高的順序分配發(fā)電負(fù)荷 即公平性準(zhǔn)則 最 后一臺滿足系統(tǒng)負(fù)荷平衡的發(fā)電商 或機組 的報價即為系統(tǒng)邊際價格 在系統(tǒng)邊際 價格結(jié)算機制下 所有成交交易統(tǒng)一按系統(tǒng)邊際價格結(jié)算 現(xiàn)貨市場競價交易計劃的目標(biāo)一般是系統(tǒng)總購電費用最小 即最優(yōu)性準(zhǔn)則 按照 以上一般方法確定的邊際價格只有在報價曲線為 單調(diào)上升 曲線時才能定為滿足 系統(tǒng)總購電費用最小的目標(biāo) 而對于 單調(diào)下降 報價曲線 為了能滿足總費用最 小的購電目標(biāo) 可考慮采用以系統(tǒng)邊際價格最小為目標(biāo) 對中標(biāo)發(fā)電商 或機組 的 交易計劃進行調(diào)整的優(yōu)化方法來確定新的系統(tǒng)邊際價格 即最優(yōu)購電價格 36 但若 僅以此新邊際價格及對應(yīng)的電能進行結(jié)算 會違反市場交易的公平性準(zhǔn)則 這需要通 過合理的結(jié)算規(guī)則來協(xié)調(diào) 如 不改變原有的電能計劃 僅改變結(jié)算價格 報價在新邊 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 際價格以下的電能按新邊際價格結(jié)算 報價在新邊際價格以上的電能按實際報價結(jié) 算 S M P 機制的優(yōu)點是 1 有豐富的微觀經(jīng)濟學(xué)理論基礎(chǔ) 可提供有效的市場經(jīng)濟信號 有利于實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置 2 在 S M P機制下 市場清算價格為所有成交的最高價 格 與機組自身報價的關(guān)系很小 發(fā)電商主要考慮的問題是如何實現(xiàn)成交 因而報低 價是比較保險的策略 所以S M P 機制能夠激勵發(fā)電商 除少數(shù)具有市場力的發(fā)電商外 報低價 這不僅有利于降低 S M P 節(jié)省購電成本 而且也有利于中小發(fā)電商與大發(fā)電商 之間的平等競爭 S M P 機制的缺點是 1 在不完全競爭的電力市場中 具有市場力的發(fā)電商可通過物 理持留 即持留發(fā)電容量 使高成本的發(fā)電機組進入發(fā)電序列 從而抬高邊際價格 和 經(jīng)濟持留 即利用市場力直接抬高發(fā)電價格 導(dǎo)致系統(tǒng)邊際價格偏離正常競爭價格 過高或飛升 從而大大增大系統(tǒng)購電總成本 一項研究表明 37 當(dāng)負(fù)荷占總可用發(fā)電 容量的 8 0 以下時 發(fā)電商通常會按成本報價 當(dāng)負(fù)荷占總可用發(fā)電容量的 8 0 8 5 時 發(fā)電商的報價至少會比成本高 6 0 當(dāng)負(fù)荷占總可用發(fā)電容量的 8 5 以上時 發(fā)電 商的報價可高達(dá)其成本的 3 8 倍 2 在 S M P 機制下 市場運行實踐和仿真分析都表明 一方面存在機組報價偏離成本的高價 另一方面又存在機組利潤為負(fù) 市場出清價格 低于機組發(fā)電成本 的情況 這種矛盾的結(jié)果同時存在 不利于市場的有效管理 目前 正模擬運行的華東電力市場和東北電力市場分別在月度競價交易 待開放的日前競 價交易中擬采用 S M P 機制 3 3 2 投標(biāo)價格結(jié)算機制 投標(biāo)價格結(jié)算機制 P A B 是在滿足一定的約束 如系統(tǒng)約束 機組約束 交易約束 等 條件下 按發(fā)電商 或機組 的報價由低到高的順序分配發(fā)電負(fù)荷 并按實際報價 進行交易結(jié)算 直至滿足系統(tǒng)負(fù)荷平衡 P A B 機制的優(yōu)點是 1 在相同發(fā)電報價下 相比于 S M P 可節(jié)省系統(tǒng)購電總成本 2 在 P A B機制下 發(fā)電商沒有持留容量的利益驅(qū)動 假定持留容量前后報價不變 其最 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 優(yōu)的產(chǎn)量決策是上報最大可用容量 從而可防止發(fā)電商在系統(tǒng)容量緊缺時利用持留 容量措施操縱市場價格 P A B 機制的缺點是 1 缺乏足夠的經(jīng)濟學(xué)理論基礎(chǔ) 不能提供有效的引導(dǎo)投資 生 產(chǎn)和消費的市場經(jīng)濟信號 2 在 P A B機制下 發(fā)電商有報更高價格的傾向 38 因為 在 P A B機制下 發(fā)電商的清算電價完全由自身報價決定 其報價除了要考慮能否成交 外 還需考慮自己的目標(biāo)利潤要求 因而有更直接而強烈的報高價傾向 這可能使得 P A B 在總體水平上高于 S M P