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1、电力市场及竞价模型框架,0.概述1.独立调度与竞价规则2.发电厂商行为反应函数(1)3.发电厂商行为反应函数(2)政府的调控措施 发电市场的运营模拟分析6.结论,0.概述,电力生产的经济学特征:规模效益显著很低的用电需求弹性很高的存储成本存在输电约束,输电损耗合约与潮流不存在一一对应关系,1996年 电力部正式提出实行厂网分开、竞价上网，广泛开展模拟市场1998年 国办146号文，提出在6省市试点2002年国务院5号文件，撤消国家电力公司。十五末，初步形成6大区域电力市场，基本建立电力市场运营的法规体系和电力监管体系，大部分地区实现竞价上网。,我国电力市场的进展,我国发电侧电力市场已经从理论研
2、究、政策试点阶段向实施阶段逐过渡。现阶段由于种种客观条件的限制，用户侧电力市场暂时还没有开放，我国的发电侧市场只是一个单边电力市场。市场中发电商数目有限负荷价格弹性很小在单边电力市场模式中，由于缺少用户侧市场，市场中电力负荷的价格弹性可以忽略不计，发电商采取投机手段哄抬电价的可能性更大。,市场特点单边电力市场,社会效益损失的测度,虚拟负荷侧弹性后的市场 模型用表达式 衡量社会效益损失,弹性系数为零时的反应函数,显然，在负荷没有弹性且对价格也没有控制的情况下，电厂的报价会相互攀升，最终会使市场失去稳定。国外对此的处理是采用价格上限法，但如何确定价格上限是一个问题。采用价格上限法也不符和经济学中自
3、由竞争的原则。,5.市场分析模型的求解 机组的策略空间或与其对手机组的策略竞价相关。为了得出机组的报价策略,根据博弈论，认为对手机组也采用同样的策略空间对模型进行求解。假设竞争对手都理性地采用本文的策略报价模型，这样，各机组的报价策略相互关联，最后将得到一个彼此都认可的均衡解，此即博弈论中的纳什均衡点，其实质是下列非线性方程组的收敛解。,发电市场的运营模拟,电力市场的特点如电能生产和消费的同步性，机组严格的出力上下限以及博弈论所基于的完全理性基础假设都使分析电力市场时显得力不从心。基于进化博弈论的协同进化算法被用来对发电市场的运营进行了模拟。该方法通过对市场中各发电商竞价策略的协同评价以及各发
4、电商自学习调整过程的模拟，得出了市场的动态均衡。,经典博弈论的“完全理性”理性层次要求过高。进化博弈论的理性基础是“有限理性”。“有限理性”首先意味着博弈方往往不能或不会采用完全理性条件下的最优策略,其次意味着博弈方之间的策略均衡往往是学习调整的结果而不是一次性选择的结果,而且即使达到了均衡也可能再次偏离。进化博弈理论将进化的动态均衡称为进化稳定状态，进化稳定的群体中个体所选择的策略即为进化稳定策略。进化博弈论是研究复杂系统各种群之间的相互合作、相互竞争协同进化的基础理论。,5.1 进化博弈论,5.2 协同进化算法 协同进化算法的两个基本类型：合作型和竞争型 合作型协同进化中，个体的适应度评价
5、不是孤立进行的，而是在与其它种群的合作过程中，依据其对目标问题解决的贡献度来确定。个体首先按照基于问题领域的方法与来自其它种群的个体“合作者”结合，形成一个问题的“合作体”解向量。竞争型协同进化中，个体的适应度是由其在与其他种群中个体的竞 争中得到的收益决定的。随着具体应用领域的不同，竞争型协同进化的适应度评价方法也不同。竞争中高的适应度可表现为在竞争中处于领先或优势地位或自身的“收益”或“效用”等获得了极大化。,协同进化算法模拟进化博弈的可行性 竞争型协同进化算法与进化博弈论在几乎所有的特征上都有着天然的相似性。进化博弈论的有限理性假设在协同进化算法中有着完美的体现协同进化算法的收敛判据也完
6、美地体现了进化博弈理论的基本概念进化稳定策略。协同进化算法对于系统存在多个可能均衡点的模拟也是完美的。,发电市场协同进化模型的协同关系,5.3 发电市场的运营模拟模型,各发电商的报价策略模型 染色体解码公式：发电商的报价策略染色体,个体适应度的获取 个体适应度计算公式为：为机组 有在竞争性的市场环境中获得的利润。值得注意的是:在计算机组在市场中获得的利润时，只是考虑了机组的短期成本。,模型的经济意义解释 发电商只依据上一轮竞价中的盈利情况对自己的报价策略集种群进行选择决策，而盈利的计算并不需要市场其他参与者的私有数据。因此本模型能够真实地反映各发电厂商在不完全信息下的博弈行为，相对于以前的研究
7、而言，这是一个较大的进步。电力市场一旦形成，发电商会在一个较长的时期内与一群对手展开竞价，而市场在负荷需求等方面则表现出一种相对稳定的特性。因此，电力市场中的竞价行为不是在静态的环境中的一次博弈，而是在一个很长的期间内的动态重复博弈。模型很好地体现了这一性质，因为基于进化博弈理论的协同进化算法本质上就是一种动态的重复迭代寻优模型。综上所述：基于进化博弈理论的协同进化模型是对电力市场中不完全信息动态重复博弈行为的真实模拟。,5.4 算例分析,某发电市场的机组数据,市场垄断性分析,判断市场是否为垄断市场的常用指标为HHI(Herfindahl-Hirschman Index)指数，其计算的公式为：
8、垄断市场的HHI指数为10000，而完全竞争市场的HHI指数趋向于0。根据美国司法部的原则：自由竞争状态：中度垄断状态：高度垄断状态：此市场由五个发电商组成，总的装机容量为1980MW。各个发电商的容量的百分比，及其对HHI指数的贡献程度如下表所示：,市场的垄断性分析表,负荷为1000MW时的市场运营模拟,不进行价格控制时的计算结果(1000MW),采取价格控制时后计算结果(1000MW),负荷为1500MW时的市场运营模拟,不进行价格控制时的计算结果(1500MW),进行价格控制时的计算结果(1500MW),5.5 算例总结,算例计算表明：在单边电力市场中，如果不采取任何价格监管措施，市场将不能稳定高效地运行。在负荷水平较低的时候，市场中的价格将会剧烈地波动；在负荷较高的时候，市场中的电价将会飘升到一个让人无法忍受的高度。在对市场进行价格调控后，无论市场中的负荷水平如何，市场价格都会稳定在边际成本附近。基于社会效益理论提出的价格控制机制是行之有效的。,谢谢！,
