博弈論及其在電力市場(chǎng)中的應(yīng)用

#博弈論博弈論的發(fā)展博弈論也稱對(duì)策論，是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支，主要用于研究當(dāng)多個(gè)決策主體之間存在利益關(guān)聯(lián)甚至沖突時(shí)，各決策主體如何根據(jù)自身能力及所掌握的信息，做出有利于自己或決策者群體決策的一種理論。博弈論源于經(jīng)濟(jì)學(xué)，但其在軍事、社會(huì)、工程等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，其在電氣工程領(lǐng)域最早應(yīng)用于電力市場(chǎng)，本質(zhì)上仍然屬于經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、調(diào)度、控制等諸多形態(tài)均出現(xiàn)了重大變化。如在發(fā)電側(cè)，出現(xiàn)了大型風(fēng)電場(chǎng)、集中式光伏電站等可再生能源發(fā)電，極大增加了電源出力的不確定性；在配電側(cè)，出現(xiàn)了分布式發(fā)電、微電網(wǎng)等新型電力供應(yīng)模式，在增加電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活性的同時(shí)更增加了運(yùn)行復(fù)雜度；在用戶側(cè)，負(fù)荷更具主動(dòng)性，隨著電動(dòng)汽車、智能家居及樓宇的日益普及，使得參與主導(dǎo)電力系統(tǒng)運(yùn)營的決策主體趨于多樣化。凡此種種，以智能電網(wǎng)為主要特征的新一代電力系統(tǒng)運(yùn)營特性日趨繁雜。在此情況下，如何確定各決策主體最佳策略從而平衡和優(yōu)化電力系統(tǒng)有關(guān)各方利益是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的課題，而傳統(tǒng)的以單一個(gè)體決策為主要特征的最優(yōu)化理論體系難以克服此困難。此種背景下，面向復(fù)雜主體多目標(biāo)優(yōu)化的博弈論完全有望成為攻克智能電網(wǎng)諸多關(guān)鍵難題的有力工具。博弈論的分類根據(jù)博弈者選擇的戰(zhàn)略，可以將博弈分成合作博弈(cooperativegames與非合作博弈(non-cooperativegames。)合作博弈與非合作博弈之間的區(qū)別主要在于博弈的當(dāng)事人之間能否達(dá)成一個(gè)有約束力的協(xié)議，如果有，就是合作博弈；反之，就是非合作博弈。根據(jù)參與人行動(dòng)的先后順序，可以將博弈分成靜態(tài)博弈 (staticgame)與動(dòng)態(tài)博弈(dynamicgame)。靜態(tài)博弈是指博弈中參與人同時(shí)選擇行動(dòng)，或者雖非同時(shí)行動(dòng)，但行動(dòng)在后者并不知道行動(dòng)在先者采取了什么具體行動(dòng)。動(dòng)態(tài)博弈是指參與人的行動(dòng)有先后順序，而且行動(dòng)在后者可以觀察到行動(dòng)在先者的選擇，并據(jù)此作出相應(yīng)的選擇。例如：囚徒困境是同時(shí)決策的，屬于靜態(tài)博弈，棋牌類游戲等決策或行動(dòng)有先后次序的，屬于動(dòng)態(tài)博弈。根據(jù)參與人對(duì)其他參與人的了解程度，可以將博弈分成完全信息博弈(gamesofcompleteinformation)和不完全信息博弈(gamesofincompleteinformation)。完全信息博弈是指在每個(gè)參與人對(duì)所有其他參與人(對(duì)手)的特征、戰(zhàn)略和支付函數(shù)都有精確了解的情況下進(jìn)行的博弈。如果了解得不夠精確，或者不是對(duì)所有的參與人都有精確的了解，在這種情況下進(jìn)行的博弈就是不完全信息博弈。目前經(jīng)濟(jì)學(xué)家們現(xiàn)在所談的博弈論一般是指非合作博弈，由于合作博弈論比非合作博弈論復(fù)雜，在理論上的成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如非合作博弈論。然而非合作博弈又分為：完全信息靜態(tài)博弈，完全信息動(dòng)態(tài)博弈，不完全信息靜態(tài)博弈，不完全信息動(dòng)態(tài)博弈。與上述四種博弈相對(duì)應(yīng)的均衡概念為：納什均衡(Nashequilibrium)，子博弈精煉納什均衡(subgameperfectNashequilibrium，貝葉斯納什均衡(BayesianNashequilibrium)和精煉貝葉斯納什均衡(perfectBayesianNashequilibrium)。具體如表1-1所示。表1-1非合作博弈分類表類型名決策同時(shí)性信息均衡點(diǎn)每方知道其他靜態(tài)完整是參與方的準(zhǔn)確Nash均衡點(diǎn)信息博弈獲利函數(shù)動(dòng)態(tài)完整Subgameperfect否同上信息博弈Nash均衡點(diǎn)每方不全知道靜態(tài)不完整貝葉斯是其他參與方信息博弈Nash均衡點(diǎn)準(zhǔn)確獲利函數(shù)動(dòng)態(tài)不完整Perfect貝葉斯否同上信息博弈Nash均衡點(diǎn)1.3非合作博弈應(yīng)用介紹納什均衡是指一種組合由所有參與人的最優(yōu)戰(zhàn)略組成，也就是說，在給定別人戰(zhàn)略的情況下，沒有單個(gè)人有積極性打破這種選擇其他戰(zhàn)略，從而沒有任何人有積極性打破這種均衡。案例及應(yīng)用：商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)如壟斷企業(yè)的價(jià)格選擇或者產(chǎn)量選擇；公共產(chǎn)品的供給；冷戰(zhàn)期間的軍備競(jìng)賽；商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，占領(lǐng)市場(chǎng)、市場(chǎng)進(jìn)入阻撓。子博弈精煉納什均衡是對(duì)納什均衡的發(fā)展和完善，其中心意義是將納什均衡中包括的不可置信的威脅戰(zhàn)略剔除，即使均衡戰(zhàn)略不再包含不可置信的威脅。在許多情況下縮小了納什均衡的個(gè)數(shù)，對(duì)于預(yù)測(cè)是非常有意義的。應(yīng)用主要有焦土戰(zhàn)略等。貝葉斯納什均衡是一種類型依從戰(zhàn)略組合，在給定自己的類型和別人的類型的概率分布的情況下，每個(gè)參與者的期望效用達(dá)到了最大化，也就是說沒有人積極性選擇其他戰(zhàn)略。應(yīng)用主要有產(chǎn)品主導(dǎo)市場(chǎng)進(jìn)入、求愛博弈，競(jìng)標(biāo)拍賣等。精煉貝葉斯納什均衡指完全信息動(dòng)態(tài)博弈的精煉納什均衡和不完全信息靜態(tài)博弈的貝葉斯納什均衡。其要點(diǎn)在于當(dāng)事人要根據(jù)所觀察到的他人行為來修正自己有關(guān)后者的“信念”，即主觀概率，并由此選擇自己的行動(dòng)。主要應(yīng)用有壟斷限價(jià)模型等。電力市場(chǎng)發(fā)展概況國內(nèi)外電力市場(chǎng)發(fā)展歷程概述電力行業(yè)近百年來在世界各國都是傳統(tǒng)的壟斷性行業(yè)。其基本特征是集發(fā)電、輸電、配售電于一身，由政府部門進(jìn)行管制。與郵政服務(wù)、初級(jí)教育一樣，都被稱為“自然壟斷”產(chǎn)業(yè)。如果監(jiān)管得當(dāng)，仍然會(huì)有較高的效率。但是經(jīng)過多年的發(fā)展，電力行業(yè)逐漸暴露出一些缺點(diǎn)，諸如:效率低下;服務(wù)意識(shí)落后;價(jià)格開始受到質(zhì)疑;缺乏高效率運(yùn)行的動(dòng)機(jī)，在一定程度上延緩甚至阻滯了電力工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的步伐;監(jiān)管機(jī)構(gòu)逐漸發(fā)現(xiàn)監(jiān)管電力系統(tǒng)困難重重，希望能夠有一種新的手段或模式來管理電力系統(tǒng)的運(yùn)行。這就要求對(duì)傳統(tǒng)的電力工業(yè)模式進(jìn)行改革，打破壟斷，提高電力工業(yè)的活力。20世紀(jì)80年代以來，世界各國逐漸對(duì)電力行業(yè)放松管制，嘗試以市場(chǎng)方式進(jìn)行電力生產(chǎn)，電力行業(yè)的改革浪潮開始席卷全球，以英國、智利等國家為首，并逐漸波及到歐洲和澳大利亞、北美、南美以及亞洲各個(gè)國家。國內(nèi)電力建設(shè)和電力供需形勢(shì)呈現(xiàn)一種周期性的變化。20世紀(jì)80年代，隨著改革開放的不斷深化，電力短缺成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。國家有關(guān)部門制定了包括開展能源交通在內(nèi)的一系列加快電力建設(shè)的政策措施。1997年開始，電力供應(yīng)在總體上存在一定過剩.但自2003年起，由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力負(fù)荷急增而導(dǎo)致全國出現(xiàn)大面積的電力短缺，進(jìn)而引發(fā)了規(guī)模大而無序的電力投資。2007年電力供需在總體上趨于平衡，預(yù)期不久將出現(xiàn)電力裝機(jī)過剩局面電力市場(chǎng)理論研究的主要內(nèi)容對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的理論研究，主要分為幾個(gè)階段：60年代以前是經(jīng)典理論階段；60-80年代由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，引入了控制理論而發(fā)展到現(xiàn)代理論階段； 90年代后，引入競(jìng)爭(zhēng)理論發(fā)展到電力市場(chǎng)理論階段。電力市場(chǎng)理論研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：電價(jià)理論；市場(chǎng)機(jī)構(gòu)設(shè)置；交易類型和形式；競(jìng)價(jià)策略；市場(chǎng)可靠性、穩(wěn)定性及風(fēng)險(xiǎn)研究；市場(chǎng)監(jiān)管等。2.2.1電價(jià)理論電價(jià)作為聯(lián)系供電、用電雙方的橋梁，是電力市場(chǎng)的杠桿、傳遞供求變化最敏感的信號(hào)。正確的電價(jià)信號(hào)，可以促使市場(chǎng)雙方自主調(diào)節(jié)供、用電量以獲得最優(yōu)的社會(huì)效益。因而電價(jià)理論是電力市場(chǎng)的核心理論，其研究應(yīng)分成三個(gè)部分：電能成本分析(電價(jià)預(yù)測(cè))、電價(jià)制定和公共費(fèi)用分?jǐn)?。電能成本分析是電價(jià)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，對(duì)電力市場(chǎng)的宏觀控制、優(yōu)化電力資源配置有決定性的影響。電價(jià)制定與公共費(fèi)用分?jǐn)傊苯佑绊懙绞袌?chǎng)成員的經(jīng)濟(jì)利益，它的合理性、可操作性直接影響到市場(chǎng)的健康。從建立市場(chǎng)的初衷來看，在一個(gè)理想的市場(chǎng)中，市場(chǎng)出清電價(jià)應(yīng)與電能的邊際成本相對(duì)應(yīng)，能兼顧發(fā)電與用電雙方的利益，保證市場(chǎng)的健康、持續(xù)運(yùn)營。電能成本分析電能成本分析從時(shí)間跨度上可以分為長期電能成本分析和短期電能成本分析。短期分析的核心是系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、開停機(jī)計(jì)劃和隨機(jī)生產(chǎn)模擬等問題 .然而考慮這些因素的電能成本分析理論和算法目前還不成熟。長期分析除運(yùn)行方式和開停機(jī)計(jì)劃之外，還需考慮新建電廠與輸電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化規(guī)劃。目前隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，綠色能源、CO2氣體排放等因素也成了電能成本分析所必須考慮的問題。2.2.3市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制電力市場(chǎng)的定價(jià)機(jī)制是電力市場(chǎng)最重要的規(guī)則，按照市場(chǎng)類型的不同，可分為能量市場(chǎng)(energymarket定價(jià)及輔助服務(wù)市場(chǎng)(anciliaryservicemarket)定價(jià)，這是電力市場(chǎng)研究的熱點(diǎn)之一:(a)能量市場(chǎng)定價(jià)：目前能量市場(chǎng)主要采用兩種電價(jià)機(jī)制，一種是按市場(chǎng)統(tǒng)一出清價(jià)結(jié)算，即MCP(marketclearingprice);另一種是按各企業(yè)實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算，即PAB(payasbid)。MCP機(jī)制：對(duì)于一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)證明，采用MCP機(jī)制可以在市場(chǎng)成員追求自身利益最大化，達(dá)到市場(chǎng)均衡的同時(shí)，也達(dá)到社會(huì)效益的最大化。電力市場(chǎng)在其開始進(jìn)行理論討論的初期，就是按照完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)條件進(jìn)行的，所以能量市場(chǎng)通常也采用MCP電價(jià)機(jī)制。MCP機(jī)制具有一定的優(yōu)點(diǎn)如價(jià)格信息非常清晰，可提供有效的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)信號(hào)，有利于實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，促使沒有市場(chǎng)力的機(jī)組盡量報(bào)低價(jià)，容量充裕時(shí)市場(chǎng)價(jià)格較低。但是實(shí)際運(yùn)行的電力市場(chǎng)并不是一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，主要表現(xiàn)在：（1）電力需求在短期內(nèi)其價(jià)格彈性系數(shù)幾乎為零；（2）在一個(gè)區(qū)域市場(chǎng)內(nèi)，發(fā)電廠商的數(shù)目不多，通常擁有較大的市場(chǎng)份額，具有潛在的市場(chǎng)力；（3）電力系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)的供需平衡，電能儲(chǔ)存成本過高導(dǎo)致以存儲(chǔ)作為市場(chǎng)緩沖不現(xiàn)實(shí)；（4）電力設(shè)備的建設(shè)周期長，且規(guī)模經(jīng)濟(jì)性并沒有完全消失。這使得具有一定市場(chǎng)份額的發(fā)電廠商容易通過一定手段實(shí)施市場(chǎng)力，當(dāng)發(fā)電容量比較緊張時(shí)，很容易造成電價(jià)飛升，從而使發(fā)電廠商獲得超額利潤，對(duì)市場(chǎng)造成極大的危害。針對(duì)這種情況，人們采取了一些措施來抑制市場(chǎng)力實(shí)施，如設(shè)置價(jià)格上限、建立長期雙邊交易合同或期貨市場(chǎng)等.但是市場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，這些措施可以在一定程度上緩解問題，并不能夠完全解決上述問題。PAB機(jī)制：PAB電價(jià)機(jī)制作為另一種在電力市場(chǎng)中實(shí)施的定價(jià)方法與 MCP機(jī)制相比，其優(yōu)點(diǎn)為在PAB機(jī)制下，市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)幅度較小，有利于積極穩(wěn)妥地推進(jìn)電力工業(yè)的市場(chǎng)化進(jìn)程；PAB機(jī)制能夠較好地抑制發(fā)電企業(yè)持留容量，因?yàn)樵谶@種機(jī)制下，中標(biāo)電價(jià)不變而發(fā)電量減少，顯然會(huì)降低發(fā)電企業(yè)的利潤，使發(fā)電企業(yè)沒有動(dòng)力持留容量。但也存在一定的缺點(diǎn)，價(jià)格信息不清晰，不能體現(xiàn)“同網(wǎng)、同質(zhì)、同價(jià)”的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)公平性，不能提供有效的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)信號(hào)。在PAB機(jī)制下，報(bào)價(jià)直接關(guān)系到企業(yè)的利潤，發(fā)電企業(yè)更傾向于較高價(jià)格。在成交的前提下，報(bào)價(jià)越高利潤也越高，這使得PAB機(jī)制下的總體報(bào)價(jià)水平高于MCP機(jī)制下的報(bào)價(jià)。兩種電價(jià)機(jī)制各有利弊，因此各國在具體運(yùn)用時(shí)都應(yīng)根據(jù)自身情況來進(jìn)行選擇。女口：2001年3月英國進(jìn)行了新的電力市場(chǎng)改革，以PAB機(jī)制取代MCP機(jī)制，用來減少市場(chǎng)投機(jī)行為并取得了一定成效；美國加州市場(chǎng)采用PAB機(jī)制卻在2001年4月因電價(jià)颯升而崩潰；上海電力市場(chǎng)曾在2002年4月后實(shí)行過PAB機(jī)制，東北區(qū)域電力市場(chǎng)采用的也是PAB機(jī)制。（b）輔助服務(wù)市場(chǎng)定價(jià)：

電力系統(tǒng)運(yùn)行離不開無功支持，備用配置和AGC配置。機(jī)組提供這些服務(wù)都需要一定的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此，應(yīng)該給這些輔助服務(wù)制定一個(gè)合理的補(bǔ)償價(jià)格。不過目前輔助服務(wù)市場(chǎng)的價(jià)格制定是電力市場(chǎng)理論研究中比較薄弱的環(huán)節(jié)，只有一些框架式的分析，相應(yīng)的定價(jià)原則還沒有成熟的理論。2.3市場(chǎng)機(jī)構(gòu)設(shè)置電力市場(chǎng)的機(jī)構(gòu)設(shè)置特點(diǎn)是發(fā)電側(cè)為完全的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，輸電和配電側(cè)仍按照固定回報(bào)率的理論運(yùn)營并由政府監(jiān)管.基本的職能機(jī)構(gòu)包括：電力交易中心PX(powerexchange，負(fù)責(zé)接受報(bào)價(jià)、制定電力交易方案，也稱為市場(chǎng)運(yùn)行員(marketoperator,MO)。系統(tǒng)調(diào)度員(systemoperator,SO負(fù)責(zé)調(diào)度，維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。如果系統(tǒng)調(diào)度員獨(dú)立于發(fā)電企業(yè)和用戶，可稱為ISO。電網(wǎng)公司(transmissionowner,TO，負(fù)責(zé)修建和維護(hù)輸電網(wǎng)絡(luò)，向所有電力交易方公平的提供輸電設(shè)備，并獲取相應(yīng)的過網(wǎng)費(fèi)。具體的市場(chǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。Mo/soaoMo/soao圖2-1世界各國電力市場(chǎng)主要機(jī)構(gòu)構(gòu)成2.4交易類型和交易模式2.4.1交易類型電力市場(chǎng)中能量交易市場(chǎng)的交易量最大，受關(guān)注度最高，關(guān)于他的研究也最多，通常所稱的電力市場(chǎng)就是指能量市場(chǎng)。能量市場(chǎng)按照交易時(shí)間的先后通常包含有合同交易、現(xiàn)貨交易和實(shí)時(shí)交易三種。合同交易目前大部分電力市場(chǎng)僅開放發(fā)電側(cè)，因而采取的都是“N+1”的單一買方交易模式。而電網(wǎng)企業(yè)作為單一的買方，需要承擔(dān)電力實(shí)時(shí)平衡的任務(wù)，為了減少電價(jià)劇烈波動(dòng)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，一般與發(fā)電公司簽訂較大數(shù)量的長期合同，如浙江市場(chǎng)的合同交易量占交易總量的80%以上?，F(xiàn)貨交易現(xiàn)貨交易一般指日前市場(chǎng)(day-ahead的電力交易，既按照發(fā)電機(jī)組的報(bào)價(jià)，由ISO提前一天確定的第二天的發(fā)電計(jì)劃。許多電力市場(chǎng)研究文獻(xiàn)對(duì)電力市場(chǎng)建模時(shí)考慮的都是現(xiàn)貨交易市場(chǎng)。實(shí)時(shí)交易由于負(fù)荷預(yù)測(cè)的誤差及系統(tǒng)運(yùn)行狀況的變化，合同交易與現(xiàn)貨交易的電量與實(shí)際負(fù)荷需求之間存在一定的誤差，而電力系統(tǒng)要求發(fā)電與負(fù)荷實(shí)時(shí)平衡。為了平衡發(fā)電與負(fù)荷，需要實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，這部分計(jì)劃稱之為實(shí)時(shí)交易，作為合同市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的補(bǔ)充。合同交易量與現(xiàn)貨交易量在市場(chǎng)中的比例分配，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。在美國電力市場(chǎng)中以現(xiàn)貨市場(chǎng)為主，而我國由于發(fā)、輸電設(shè)備的差異以及還貸狀況的不同，現(xiàn)貨市場(chǎng)只能作為輔助的一種交易形式。2.4.2交易模式由于電力系統(tǒng)運(yùn)行有如下特征：很高的存儲(chǔ)成本、存在輸電約束、輸電損耗、合約與潮流不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系等，因而人們想到利用公開招投標(biāo)來實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)運(yùn)行，調(diào)度中心負(fù)責(zé)招投標(biāo)活動(dòng)的具體事務(wù)。這就是電力庫(Pool)市場(chǎng)的基本思想，也就是通常所說的聯(lián)營模式。聯(lián)營市場(chǎng)的運(yùn)行方式與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式比較接近，因而被認(rèn)為是最好的過渡市場(chǎng)模式。事實(shí)上，聯(lián)營市場(chǎng)在某種程度上仍然支持雙邊交易?，F(xiàn)在運(yùn)行的市場(chǎng)絕大部分都是聯(lián)營型市場(chǎng)。在聯(lián)營模式下，發(fā)電商和用戶都是單獨(dú)面對(duì) ISO。發(fā)電商向ISO報(bào)價(jià)后，由ISO作為唯一的買方按照統(tǒng)一原則評(píng)標(biāo)，確定系統(tǒng)出清電價(jià)和電量。此外，在聯(lián)營市場(chǎng)的基礎(chǔ)上增加配電公司、大用戶和發(fā)電商之間的雙邊交易 （通常采用遠(yuǎn)期合同交易的方式），便構(gòu)成了所謂的“電力聯(lián)營+雙邊交易”模式。該模式下提高了負(fù)荷對(duì)市場(chǎng)價(jià)格的響應(yīng)，有利于提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。還有一種“雙邊 +多邊”交易模式，這種模式下用戶和發(fā)電商可獨(dú)立、直接的進(jìn)行電力交易，向電網(wǎng)公司支付一定的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)（wheeling）即可。2.4.2競(jìng)價(jià)策略在電力市場(chǎng)中，發(fā)電公司作為一個(gè)獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，需要自己決定在電力市場(chǎng)中向ISO申報(bào)的發(fā)電出力和電價(jià)。所以，發(fā)電公司面臨的最關(guān)鍵的問題是如何確定最優(yōu)的報(bào)價(jià)策略以獲得最大的利潤。而研究和考察發(fā)電公司的報(bào)價(jià)行為，還有助于電力市場(chǎng)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)電公司濫用市場(chǎng)力的行為進(jìn)行考察，從而識(shí)別市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)規(guī)則中存在的漏洞，促進(jìn)電力市場(chǎng)政策法規(guī)的不斷完善。如果電力市場(chǎng)是完全競(jìng)爭(zhēng)的，發(fā)電公司的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略只需將電力價(jià)格設(shè)定為發(fā)電機(jī)組的邊際運(yùn)行成本。但是，在一個(gè)電力市場(chǎng)中，發(fā)電公司數(shù)目有限、投資規(guī)模過大、輸電約束和輸電損耗等因素決定了在某些地區(qū)只能由少數(shù)發(fā)電公司提供電力，這就使得電力市場(chǎng)更接近于寡頭壟斷市場(chǎng)，而不是完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)。所以發(fā)電公司通常不以邊際運(yùn)行成本作為報(bào)價(jià)參數(shù)，而利用市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和規(guī)則的不完美（例如輸電阻塞）來進(jìn)行報(bào)價(jià)以增加利潤，這就稱為競(jìng)價(jià)策略。一個(gè)成熟的電力市場(chǎng)應(yīng)包含能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)，而能量市場(chǎng)又分為合同市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)。對(duì)于發(fā)電公司而言，這四類市場(chǎng)都是其參與競(jìng)爭(zhēng)的舞臺(tái)，所以發(fā)電公司在電力市場(chǎng)中一整套報(bào)價(jià)策略也相應(yīng)地包括現(xiàn)貨市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略、實(shí)時(shí)市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略、合同市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略和輔助服務(wù)市場(chǎng)的報(bào)價(jià)策略。另外，合理分配發(fā)電公司在各交易市場(chǎng)中參與競(jìng)價(jià)的發(fā)電容量或出力也非常重要，這可以分散風(fēng)險(xiǎn)、提高發(fā)電公司的總利潤。構(gòu)造一整套完整的發(fā)電公司的報(bào)價(jià)策略除了需要了解市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、熟悉市場(chǎng)規(guī)則之外，還需要考慮很多問題，比如需要考慮約束條件、機(jī)組組合和機(jī)組檢修、市場(chǎng)力、風(fēng)險(xiǎn)分析等。因此，競(jìng)價(jià)策略既是電力市場(chǎng)理論中的熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)，有很強(qiáng)的隨機(jī)性和實(shí)時(shí)性要求。博弈論在電力市場(chǎng)中的應(yīng)用非合作博弈以Nash均衡為代表，Nash證明了非合作博弈解的存在性即著名的Nash均衡，從而奠定了現(xiàn)代非合作博弈的理論基礎(chǔ)。非合作博弈中各參與者之間不存在具有約束力的協(xié)議，可分為靜態(tài)博弈和動(dòng)態(tài)博弈。靜態(tài)博弈中所有參與者同時(shí)選擇行動(dòng)，或者雖非同時(shí)但后行動(dòng)者并不知曉先行動(dòng)者采取的行動(dòng)；動(dòng)態(tài)博弈是指參與者的行動(dòng)存在先后順序，且參與者可以獲得博弈的歷史信息，決策前根據(jù)當(dāng)前所掌握的所有信息最優(yōu)化自己的行動(dòng)。本文主要討論靜態(tài)完整信息博弈即納什均衡。Nash均衡在討論了博弈論的基本概念以后，現(xiàn)給出博弈的表述方式。在博弈論中，一個(gè)博弈可用兩種不同的方式表述， 一種是戰(zhàn)略式表述(strategicformrepresentatior)，另外一種是擴(kuò)展式表述(extensiveformrepresentatio"。這兩種表述形式幾乎完全等價(jià)。這里僅給出戰(zhàn)略式表述，博弈的參與人集合：r(1,2/,n)；每個(gè)參與人的戰(zhàn)略空間：S，i=12…,n；每個(gè)參與人的支付函數(shù)：US,,S),i=1,2,,n；一般的，G二｛S,…,5；5,,U｝代表這個(gè)戰(zhàn)略式表述博弈。Nash均衡為非合作博弈的核心概念，純策略Nash均衡定義如下：對(duì)一個(gè)給定的n人策略式博弈，稱策略組合s=(q,…s」,Sj,s丄,ssn)為一個(gè)Nash均衡，當(dāng)且僅當(dāng)S,s=s*,—「N有下式成立：********!***,§(§,§=,§「,§(§,S亡S丄，S)同時(shí)，稱S為第i位參與者的最優(yōu)策略。當(dāng)博弈進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，參與者選擇的戰(zhàn)略必然是針對(duì)其他參與者既略的最優(yōu)反應(yīng)，在此狀態(tài)下沒有人愿意單獨(dú)背離當(dāng)前的局勢(shì)。在 n個(gè)參與者標(biāo)準(zhǔn)式博弈，G=｛S1,S2，……Sn；U1，U2，……Un｝中，若戰(zhàn)略組合｛S1*，S2*，……S｝滿足對(duì)每一個(gè)參與者i,Si是針對(duì)｛si,S2, s-1,Si+1s｝的最優(yōu)反應(yīng)戰(zhàn)略，目標(biāo)戰(zhàn)w * *略組合｛Si,S?, s｝為該博弈的一個(gè)解。簡單的地說納什均衡的含義就是：給定你和我的策略就是最好的策略，即雙方在給定的策略下不愿意調(diào)整自己的策略。3.2供給函數(shù)均衡(SFE)模型供給函數(shù)均衡(SupplyFunctionEquilibrium,SFE)方法是由Klemperer和Meyer提出的，用于研究在需求隨機(jī)變動(dòng)的市場(chǎng)條件下，競(jìng)爭(zhēng)者如何達(dá)到利潤最大化的市場(chǎng)均衡。將SFE模型用于電力市場(chǎng)的分析，這是因?yàn)殡娏κ袌?chǎng)規(guī)則要求各發(fā)電商遞交他們的供給函數(shù)來表明在不同的價(jià)格下他們?cè)敢馓峁┑陌l(fā)電量。許多應(yīng)用證明了線性供給函數(shù)均衡才是穩(wěn)定的和唯一的。在供給函數(shù)均衡模型中，各個(gè)廠商決定其供給函數(shù)，即價(jià)格與供給量關(guān)系的函數(shù)，市場(chǎng)價(jià)格由市場(chǎng)總需求和各生產(chǎn)者的供給函數(shù)共同決定。供給函數(shù)均衡模型為：max｛叫=Pq-G(q)｝s.tP=S(qJP(q)P=f?qq)該優(yōu)化問題的實(shí)質(zhì)是求解最優(yōu)供給函數(shù)，即求解供給函數(shù)的系數(shù) ：，使得廠商獲得最大利益。即：:：_；：(PqJ；G(q)_0"(s) "(s) 「(s)理論上，通過聯(lián)立求解上式的n個(gè)方程就可以得到各供給函數(shù)的系數(shù)，從而得到供給函數(shù)均衡模型的均衡解。通過求解上述模型，可以得到支付表，在對(duì)支付表進(jìn)行博弈分析，可以得到所有發(fā)電廠商的最優(yōu)策略，即Nash均衡。在博弈的過程中，發(fā)電廠商i首先針對(duì)其他發(fā)電廠商的高、中、低三種競(jìng)價(jià)策略(HML)，根據(jù)自己的收益來尋求自己的最佳對(duì)策。經(jīng)過對(duì)支付表多次的分析，最終會(huì)得到以下的結(jié)果：給定其他發(fā)電廠商策略下，發(fā)電廠商選擇自己的最優(yōu)策略，所有發(fā)電廠商選擇的最優(yōu)策略構(gòu)成了最優(yōu)策略組合，即Nash均衡。也就是說，在Nash均衡中，給定別人戰(zhàn)略的情況下，沒有任何單個(gè)發(fā)電廠商有積極性選擇其他戰(zhàn)略，從而沒有任何發(fā)電廠商有積極性打破這種均衡。電價(jià)制定的相關(guān)政策發(fā)電部分在煤炭產(chǎn)能嚴(yán)重過剩和煤炭行業(yè)處于買方市場(chǎng)的背景下，進(jìn)一步下調(diào)上網(wǎng)電價(jià)使電廠盈利空間收縮，電廠很可能大幅打壓煤炭價(jià)格來增加自身利潤，從而加劇煤炭行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)此，相關(guān)分析人士稱，長期來看，上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)將有利于減輕商業(yè)企業(yè)生產(chǎn)成本，刺激企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，提振經(jīng)濟(jì)，帶動(dòng)終端下游需求的回升，相應(yīng)的將提高煤炭行業(yè)消費(fèi)需求，對(duì)未來煤炭行業(yè)企穩(wěn)回暖起到積極的推動(dòng)作用。另外應(yīng)該增加新能源發(fā)電的比例，有利于減少工業(yè)三廢，符合綠色電能的理念，就目前而言新能源發(fā)電的效率和電能質(zhì)量還有進(jìn)一步提升的空間。輸配電部分適當(dāng)疏導(dǎo)部分地區(qū)燃?xì)獍l(fā)電價(jià)格矛盾。提高上海、江蘇、浙江、廣東、海南、河南、湖北、寧夏等?。▍^(qū)、市）天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，用于解決因存量天然氣價(jià)格調(diào)整而增加的發(fā)電成本。將向除居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以外的其他用電征收的可再生能源電價(jià)附加標(biāo)準(zhǔn)由每千瓦時(shí)0.8分錢提高至1.5分錢（西藏、新疆除外）下調(diào)燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)形成的降價(jià)空間，除適當(dāng)疏導(dǎo)部分地區(qū)天然氣發(fā)電價(jià)格以及脫硝、除塵、超低排放環(huán)保電價(jià)等突出結(jié)構(gòu)性矛盾，促進(jìn)節(jié)能減排和大氣污染防治外，主要用于下調(diào)工商業(yè)用電價(jià)格。推進(jìn)銷售電價(jià)結(jié)構(gòu)調(diào)整。全面推進(jìn)工商業(yè)用電同價(jià)，江西、貴州和新疆實(shí)行商業(yè)用電和普通工業(yè)用電同價(jià)。居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電價(jià)格原則上保持穩(wěn)定，適當(dāng)減少電力用戶間的交叉補(bǔ)貼。對(duì)于驗(yàn)收合格并符合超低排放限值要求的燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)行電價(jià)支持。將居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以外其他用電附加可再生能源電價(jià)征收標(biāo)準(zhǔn)，提高到每千瓦時(shí)1.9分錢。利用燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)部分降價(jià)空間，設(shè)立工業(yè)企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整專項(xiàng)資金，支持地方在淘汰煤炭、鋼鐵行業(yè)落后產(chǎn)能中安置下崗失業(yè)人員等。電力市場(chǎng)可靠性和穩(wěn)定性可靠性可靠性指系統(tǒng)、元件、設(shè)備等在規(guī)定的條件下和預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成其額定功能的概率。主要可分為三個(gè)層次：大電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，大用戶或者供電區(qū)域的用電可靠性，電力設(shè)備的運(yùn)行可靠性。評(píng)價(jià)指標(biāo)分為頻率指標(biāo)和持續(xù)時(shí)間指標(biāo)。在電力工業(yè)傳統(tǒng)的垂直管理模式下，主管部門根據(jù)系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀況設(shè)定可靠性指標(biāo)，由電力企業(yè)來維護(hù)系統(tǒng)的可靠性，這部分成本被分?jǐn)偟矫總€(gè)用戶的電力消費(fèi)上。這種做法忽略了不同層次的用戶對(duì)電能可靠性的需求差異，掩蓋了電能可靠性背后的經(jīng)濟(jì)含義。在電力市場(chǎng)環(huán)境下一，各個(gè)參與者的商業(yè)行為可能對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生影響，而電力系統(tǒng)的可靠性要求也會(huì)對(duì)電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則產(chǎn)生影響。因此，如何將客戶的可靠性需求貨幣化、如何評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)的可靠性以及設(shè)定新的適應(yīng)電力市場(chǎng)需求的可靠性指標(biāo)，成為許多學(xué)者研究的重點(diǎn)。隨著研究的深入，應(yīng)該制定更加適合市場(chǎng)交易的可靠性指標(biāo)。在未來的電力市場(chǎng)中，由于不同客戶對(duì)電能質(zhì)量的要求不同，愿意為電能可靠性支付的費(fèi)用也有所不同，因此需要建立一種交易模式，使得電能的供給和需求與可靠性聯(lián)系起來，通過市場(chǎng)的供需理論來指導(dǎo)系統(tǒng)可靠性的提高。通過市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)用戶和發(fā)電商以及供電商，可靠性的保證就可以過渡到自然和諧的方式，這樣更有利于系統(tǒng)可靠性的提高。穩(wěn)定性電力市場(chǎng)以電力系統(tǒng)為物理基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)按照電力市場(chǎng)的方式運(yùn)營，因此電力市場(chǎng)的穩(wěn)定問題和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題的關(guān)系密切，相互制約，電力市場(chǎng)的穩(wěn)定性是保證經(jīng)濟(jì)可靠的電力供應(yīng)的必備條件。電力系統(tǒng)的物理特性，制約了電力交易市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的充分性，由此產(chǎn)生的市場(chǎng)力危害了電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性。比如為了緩解電網(wǎng)的阻塞，在輸電費(fèi)中必須考慮物理系統(tǒng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn);為了應(yīng)付突發(fā)事故的沖擊，系統(tǒng)必須保持足夠的備用容量。后者又通過對(duì)發(fā)輸電設(shè)備投資的引導(dǎo)，對(duì)電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。如果市場(chǎng)運(yùn)營不能引導(dǎo)出充足的遠(yuǎn)期可用發(fā)電及輸電容量，不但電力市場(chǎng)的運(yùn)營發(fā)展有限制，電力系統(tǒng)中也更容易發(fā)生故障，并導(dǎo)致大范圍的停電，如加州電力市場(chǎng)2000年的崩潰危機(jī)。電力系統(tǒng)和電力市場(chǎng)固有的內(nèi)部聯(lián)系，決定了我們必須對(duì)電力市場(chǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行深入的研究。只有保證電力市場(chǎng)的穩(wěn)定性，才能實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。市場(chǎng)監(jiān)管國內(nèi)外電力市場(chǎng)的實(shí)踐表明，電力市場(chǎng)普遍存在著市場(chǎng)力，它導(dǎo)致市場(chǎng)電價(jià)總體水平的提升、電價(jià)尖峰甚至電力危機(jī)的出現(xiàn)，損害了用戶和投資者的利益，降低了電力市場(chǎng)的效率和社會(huì)效益，有悖于建立電力市場(chǎng)的初衷。因此，識(shí)別并采取有效的手段消除市場(chǎng)力、抑制市場(chǎng)力的濫用，即對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管，是電力市場(chǎng)的重要組成內(nèi)容之一。電力監(jiān)管包括監(jiān)管主體、對(duì)象、內(nèi)容、指標(biāo)、方法等組成要素：（1）監(jiān)管主體為電力市場(chǎng)監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)及其派出機(jī)構(gòu)或代理人員，在我國就是國務(wù)院下設(shè)的電力監(jiān)管委員會(huì)及其向區(qū)域電網(wǎng)公司中交易調(diào)度中心派駐的代表機(jī)構(gòu)；（2）監(jiān)管的對(duì)象包括電力市場(chǎng)主體和電力調(diào)度交易機(jī)構(gòu)，電力市場(chǎng)主體包括按照有關(guān)規(guī)定取得電力業(yè)務(wù)許可證的發(fā)電企業(yè)、輸電企業(yè)、供電企業(yè)，以及經(jīng)電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)的用戶；（3）監(jiān)管的內(nèi)容集中在使用市場(chǎng)力和遵守市場(chǎng)規(guī)則等方面，具體內(nèi)容由監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況制定；通過對(duì)監(jiān)管指標(biāo)進(jìn)行分析，可以采取的一監(jiān)管方法有：信息披露、罰款、調(diào)整價(jià)格、修改