电力市场分析(6)

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己知，通过估计投标中标的概率建立了一个简化的投标模型，然后再求解一组微分方程得到最优策略。 （四）基于博弈论的方法

博弈论是专门研究2个或2个以上有冲突的个体在有相互作用的情祝下如何进行各自优化决策的理论，可以应用到发电集团报价策略的研究中。它的原理是根据电力交易先构造一个博弈模型，包括cournot模型、stackelberg模型和供给函数模型，然后寻找这些模型的平衡点，这些平衡点就对应发电集团的最优报价策略。

文献[55]介绍了博弈论的建模以及求解过程并简要阐述了博弈论在电力市场中的应用。文献[56]将发电集团的竞价过程描述成一个不完全信息的非合作博弈过程。将所有的竞争对手等效为一个虚拟竞争对手，提出了基于博弈论和概率论的电厂优化报价模型。文献[57]利用博弈论中n人对策理论，对独自竞价和联盟竞价情况下发电集团的行为和市场状况进行了研究，结论是只要保持产权独立，各参与者结成的联盟不会稳定。文献[58]则将发电厂商的竞价问题看成是竞标者与市场间的博弈，进而用博弈论中的零和二人混合对策来进行数学描述，经过推导给出了一种简单实用的发电厂商竞价策略。但是文章的前提是市场电价的预测值服从己知的正态分布。

文献[59]则研究了发电集团的不完全信息竞价博弈模型，该模型考虑了发电集团的单位成本、竞价成功的可能性概率及预测的市场清除价等因素。文献[60]通过引入第三方博弈把不完全信息的博弈变为信息完全但不完美的博弈来求解。每个市场参与者均对自己的竞争对手进行分类，并对每一种可能性进行概率估计，形成一个概率意义的期望收益矩阵，求其纳什平衡点。文献[61]讨论了在发电集团与负荷的双边交易市场中的投标策略问题。基于发电成本矩阵和负荷愿意支付向量推出了纳什均衡的充要条件，并用网络优化技术来计算发电商的报价均衡点。文献[62]将电力市场中的交易描述为一个完全信息非合作博弈过程，并建议用一种新的二维图形加分析的混合方法来求取纳什均衡解。

3.2.2发电集团参与市场交易报价策略的组成部分

一个完整的电力市场一般包括现货市场(即日前交易市场)、实时市场(短期平衡市场)、合同市场和辅助服务市场等四个交易市场。对于发电集团而言，这四类市场都是其参与竞争的舞台，所以发电集团在电力市场中一整套报价策略也

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相应地包括现货市场的报价策略、实时市场的报价策略、合同市场的报价策略和辅助服务市场的报价策略。另外，合理分配发电商在各交易市场中参与竞价的发电容量或出力也非常重要，这可以分散风险、提高发电商的总利润。

当然，根据各国国情和电力市场发展程度的不同，有些电力市场中包括以上所有的交易市场，如美国的加利福尼亚电力市场、PJM电力市场等，有些国家却只有其中的几个市场，此时发电集团的报价策略的组成部分也相应的有所变化。英格兰电力市场的初期模式只有现货市场(pool交易)和合同市场(与大用户、持许可证单位及地区电力公司进行直接合同交易)。所以在此市场模式下，发电商的报价策略只包括现货市场的报价策略和合同市场的报价策略。而以双边合同为主的英格兰电力市场的新模式，即NETA(New Electricity Trading Arrangement)模式中包括双边合同市场和平衡市场。因为双边合同的交易量占97%一98%，所以发电商在此模式下主要侧重于双边合同市场。

我国的电力市场总体模式还没有最后确定，尽管在几个试点省、市已有明确的模式。如果实行大区级和国家级两级电力市场，发电集团的报价策略还要包括大区级和国家级电力市场的报价策略以及两级电力市场报价策略的协调;如果实行省级、大区级、国家级三级电力市场，则发电集团的报价策略则包括这三级电力市场的报价策略以及三级电力市场报价策略的协调。当然，这取决于市场规约是否允许一个发电集团在不同级别的市场报价。下面对发电集团在现货市场、实时市场、合同市场和辅助服务市场的报价策略以及目前的研究情况分别做简要介绍。

（一）发电集团在现货市场中的报价策略

现货市场，一般指日前交易市场。在该市场中，发电商提前一个交易日提交下一交易日48(或24)个交易时段的报价曲线(每3Omin(或1h)为一个交易时一段)，然后运行部门按照规则规定的时间表运行日前市场。发电集团在现货市场的报价策略就是如何确定这48个时段的最优报价曲线。第一节所列举的四种方法都可以用于构造发电商在现货市场的报价策略，事实上到目前为止大部分研究工作都集中在这一方面。

有些文献综合分析了近几年来提出的各种独立发电集团在日前市场中的竞价模型和算法，指出了各类方法的特点。有的提出了独立发电集团在现货市场中的一整套竞价方案和发电调度模型，基于发电集团边际成本和预测的现货市场电价，结合机组组合、发电调度使发电商的利润最大化。有的针对日前市场提出了

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基于随机规划的策略性竞价过程，并用分解法求解此大规模的两阶段的随机优化问题。有的研究了发电集团在现货市场的一个交易时段的最优报价策略，使发电商在此交易时段获得的利润最大。文献[63]提出了一套较为完整的构造现货市场最优报价策略的方案。首先基于“最大化每个小时利润的报价策略”与“最小化固定出力的报价策略”两种报价模型构造每个交易时段的报价策略，然后考虑到机组启停约束、启停费用，建立了使整个交易口24个交易时段利润最大的0-1规划竞价模型，并用遗传算法来求解。 （二）发电集团在实时市场中的报价策略

实时市场，即短期平衡市场，在实时运行前短时间开市，各发电集团申报机组的上、下可调容量和相应报价。因为在市场实际运行时，由于非计划内的机组停运以及负荷预测偏差，发电出力和负荷出现偏差是不可避免的，所以需要设置实时市场来调节电力不平衡，维持系统安全。可采用与构造现货市场报价策略类似的方法来构造实时平衡市场的报价策略，不过要根据不同的报价规则作具体的调整。

（三）发电集团在合同市场中的报价策略

合同交易可以分为中长期合同(远期合同)、短期合同、期货和期权交易等。我国浙江省模拟电力市场中采用的差价合同也属于中长期的金融合同。发电集团可以通过签订合同来规避风险，所面临的问题是合同电量和合同电价如何确定才能使风险最小、利润最大，这也就是发电集团在合同市场的报价策略问题。合同交易可以通过竞价产生，也可以双边签订。例如在英国的NETE1电力市场新模式中，远期合同主要是以面对面(Over the Counter简称OTC)方式签订，短期合同交易则可以在任意一个电力交易中心PX中进行。因为现货市场中电价的不断波动使得一些市场参与者包括发电商面临着巨大的财政风险，所以作为一种有效的风险管理工具，合同交易市场在电力市场中的作用逐步受到广泛重视，相应地发电商在合同市场中的报价策略也就越来越重要。

文献[64]简要介绍了电力市场中的几种远期合同交易，并对远期合同交易的风险建模理论，以及远期合同市场对现货市场的影响机制的研究现状进行了综述。文献 [65]研究了考虑差价合同的发电厂的报价策略问题，建立了一个能研究差价合同市场对发电厂在现货市场中报价策略影响的市场决策模型，其中各个发电厂以极大化自己的利润为目标，整个模型的均衡点包括各个发电厂在现货市场中的均衡报价策略，以及在差价合同市场中的均衡合同电量。有的研究了发电

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厂参加合同市场和不参加合同市场时的投标行为。现货市场的市场清除价用对数正态概率分布描述，并建立了以收益最大和风险规避为目标的数学模型，求得了发电厂最优的现货市场申报电量和合同电量。文献[66]基于金融期权交易思想，提出了一种合同双方均有选择权的双边可选择电力远期合同模型，根据期权定价思想给出了合同价格计算方法，并通过一个合同买卖双方各自追求最大期望利润的均衡模型，给出了有关期权敲定价的均衡选择。 （四）发电集团在辅助服务市场中的报价策略

辅助服务包括AGC、旋转备用、非旋转备用、替代备用、无功及电压支持、系统恢复及黑启动(即调峰、调频、调压、黑启动)。辅助服务市场是为了电网的安全稳定运行而设计的。在加利福尼亚和西班牙的电力市场中，己建立了辅助服务市场并己运行了一段时间。发电集团在辅助服务市场中的参与也非常重要，有时可以通过策略性的投标来获得高额利润。例如在加利福尼亚的辅助服务市场中价格曾一度剧烈波动，大大超出现货市场的价格，有些发电集团因此获得了高额利润。对发电集团而言，如何构造在辅助服务市场的投标策略以及与现货市场、实时市场相协调仍是有待解决的一个重要问题。

文献[67]在分析备用市场竞价模式的基础上，推导了发电厂考虑备用容量价格时提交报价曲线的策略。有的研究了电力供应商在能量市场和旋转备用市场中如何协调报价的问题。以总利润最大为目标函数，建立了随机优化模型，并采用遗传算法来求解。文献「68]指出在新的英格兰一威尔士电力市场中发电集团需要优化能量市场和辅助服务市场的竞价电量，以最大化利润和降低风险。文献[69〕指出发电集团参加辅助服务市场可以增加10%-50%的发电机会，建立了一个最大化在能量市场和辅助服务市场总利润的模型，并可以找到一个次优的可行解。

（五）发电集团在各交易市场中报价策略的协调

在实际运行的电力市场中，发电集团需要统筹考虑现货市场(即日前交易市场)、实时市场(短期平衡市场)、合同市场和辅助服务市场中的报价策略问题。如何分配在各市场中的发电容量以及在各个市场中如何报价以使得发电集团的利润最大化且风险最小化是发电集团需要解决的重要问题。有些文献讨论了发电集团在现货市场和合同市场的协调报价，以及现货市场与辅助服务市场的协调报价。因为每个交易市场的风险程度不同，如合同市场的风险要明显低于现货市场，所以发电集团要根据自己的风险偏好分配参与各交易市场的发电容量和确定报

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价。这个问题可以用投资学中的组合理论来研究。有的文献从投标组合的角度出发，对发电厂的投标组合策略进行了初步探讨，讨论了发电集团在多个市场中如何分配其发电容量的问题。首先对各交易市场(合同市场、实时市场等)的发电风险率进行了量化，然后建立了最小化发电风险率的数学模型，所得结论对发电商决定在各个市场中的投标电量有一定的指导意义。有的文献研究了购电商在长期市场和短期市场的购电问题，其方法也同样可用于发电商在两个市场的卖电问题。文章针对由总费用和风险共同构成的目标函数，寻求一种购电策略优化两个市场的购电分配，使总的购电费用和总的风险尽可能小。有的提出了一个在电力市场中的综合报价模型，考虑了能量市场和备用市场的相互影响，并计及水火电机组的运行约束、风险管理等因素。其中市场清除价用马尔可夫链来描述。并采用随机动态规划法来求解机组调度的子问题，然后用拉各朗日松弛法来求解此模型。

（六）发电集团在输电权市场中的报价策略

另外，需要指出的是，很多电力市场己采用或考虑采用输电权交易市场，如美国PJM电力市场中的确定输电权(Fixed Transmission Right (FTR))，纽约电力市场中的输电阻塞权(Transmission Congestion Right(TCR))，以及加州电力市场中的固定输电权(Firm Transmission Rights(FTR))等。对于经常发生阻塞的电力系统，受影响的发电集团也应该考虑参与输电权市场的交易与报价。某公司拥有某条线路的输电权是指该公司拥有使用该条线路相应的输电容量的权利或者取得与其相关的经济效益的权利。

输电权是输电网所有权的一种替代形式，可以用来解决网络阻塞问题。输电权可分为金融性输电权和物理性输电权两大类。金融性输电权是为市场交易者规避价格波动风险的金融工具，网络阻塞时其所有者获得经济补偿，从而获得输电价格的长期稳定性。而物理性输电权则实际地定义和分配了使用输电容量的权利，不管市场中网络的拥挤程度如何，都能保证给定区域中某特定机组所生产电能的绝对输送通道。所以发电商可以利用输电权规避网络阻塞所引起的无法充分交易的风险，也可以获取阻塞收入。

有些文献介绍了输电权的内涵分类及各自的特点并着重就具有市场力的市场成员如何通过策略投标利用输电权获取利益等问题进行了剖析。该文指出随着输电权的引入，出现了一系列新的市场力问题。在某种程度上，拥有输电权的市场成员同时也具有市场力，发电商拥有输电权时其操纵市场的能力更强，它表现

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