电力市场分析(7)

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在具有输电权造成人为的输电阻塞假象的能力。从短期看，对特定区域进行输电权控制可为公司带来三方面的利益:一是能提高当地发电厂的电价;二是能使输电权自身得到增值;三是能为输电权拥有者获取拥塞收入。

3.2.3不同竞价规则下的发电集团报价策略

在电力交易市场中交易方式可分为两种，一种是竞价上网，一种是双边交易。现货市场一般采用竞价上网的交易方式，而合同市场则一般采用双边交易方式。因为各国的具体情况不同，其电力市场中这两种交易形式所占份额也不尽相同。在英国原来的电力市场模式中电力交易主要是通过NGC的Pool以竞价的形式进行的；而英国新的NETA模式则以双边合同为主，其双边交易量占总交易量的97%-98%。由于电能不能大量储存，因而在国内外目前运行的电力市场中无一例外地包括现货或平衡市场。我国的电力市场刚刚开始建立，竞价上网与双边交易的份额还没有完全确定，但是现行的“老厂老价，新厂新价”以及差异很大的发电厂还贷状况使得完全以竞价上网进行电力交易还有一定困难。不过，随着我国电力改革的深入，竞价上网所占的份额将逐渐增加以增强竞争程度。根据不同交易形式在电力市场中所占的比重的不同，发电集团在制定报价策略时要有所偏重。

竞价上网规则的设计是以现代经济学中的拍卖理论为基础的。文献[69]是介绍电力市场的拍卖机制的第一本专著，对电力拍卖的基本原理、方法和计算进行了详尽的介绍，并与传统垄断模式下的经济调度、最优潮流和机组组合进行了比较。以不同的拍卖体制为基础，世界上各个国家的电力市场中采用了各种不同的竞价规则，在竞价方式、报价内容、报价函数、结算方式等方面都有所不同。相应地，发电集团需要根据不同的竞价规则制定不同的报价策略。下面对不同的竞价规则进行介绍，并综述了相应的发电集团报价策略的研究现状。 （一）静态竞价与动态竞价

电力市场的竞价可以分为静态竞价和动态竞价(也称迭代竞价)。静态竞价时发电商只有一次投标机会，而动态竞价时允许发电集团根据上一轮的投标结果修改其报价。目前世界上大部分电力市场都采用了静态竞价方式，但己有很多学者对迭代竞价进行了研究。加利福尼亚电力市场曾对迭代投标做过仔细的研究分析，但考虑到实现起来比较复杂，最后决定暂时不采用这种方法。严格来讲，浙江省电力市场目前采用的竞价方法可归类于动态竞价之列。有些文献基于一种反

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馈机制和人工神经元网络，提出了一种异步迭代投标方法。也有些文献建议了一种迭代投标方法，即重复进行拍卖和投标，直至得到运行上可行的调度计划且市场清除价趋于稳定。这种方法在实际的电力市场中实现起来比较困难，难以操作。 （二）单部分报价与多部分报价

根据报价内容的不同，发电集团在电力市场中的报价可分为单部分报价和多部分报价。单部分报价是指发电集团两只需要申报将来某一时段的曲线，系统调度中心不负责机组启停安排，发电集团在构造报价策略时要计及所有的相关费用和机组运行约束。这种报价方法不能保证发电机组运行的可行性，所以当列入调度计划中的发电机组受到运行约束限制时，需要一种调度机制来修改调度计划，例如设立短期平衡市场。加利福尼亚、澳大利亚和挪威/瑞典等电力市场采用这种报价方法。西班牙基本上也采用这种方法，但报价时允许附加少量运行约束。有些文献对电力市场的单部分报价的竞价规则，研究了发电集团在日前市场的报价策略问题，在建立报价模型时考虑了机组启停费用和机组启停约束。

多部分报价要求发电集团除了申报报价曲线以外，还要报机组爬坡速率、启/停机费用和最小开停机时间等约束，这种方法可以保证系统调度中心所得到的发电调度计划在技术上是可行的。多部分报价的典型例子是英格兰一威尔士电力市场，该市场的竞价规则要求发电集团的报价中包括很多分量。 （三）分段报价函数与线形报价函数

发电集团在电力市场中的报价函数也不尽相同，目前各国电力市场中有分段报价函数(即一系列价格/电量对)、线形报价函数以及更复杂的分段线形报价函数。英格兰电力市场的市场规则规定发电集团最多可以报三个分段价格/电量对，澳大利亚电力市场则允许申报最多10段的价格/电量对。文献[70]对发电报价的成本曲线、单价曲线和成本微增率曲线进行了综合研究，分析了不同报价形式的特征。

显然，报价函数不同发电集团的报价策略数学模型应该不同。由于分段报价函数的不连续性，所以建立优化模型和求解过程相对线形报价函数要复杂得多。文献[71]首次针对采用分段报价函数的英格兰一威尔士电力市场研究了发电集团的投标策略问题。采用概率方法来模拟其他发电集团的投标行为，构造了一个随机模型，采用动态规划法求解。文献[72]针对采用分段报价函数的我国浙江省电力市场中的发电厂构造了随机报价模型，并用蒙特卡罗和遗传算法相结合的方法来求解。

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3.2.4发电集团报价策略研究的其他问题

构造一整套完整的发电集团的报价策略需要考虑的问题还有很多，比如需要考虑约束条件、机组组合和机组检修、市场力、风险分析等。己经做了一些研究工作，下面做简要介绍。

在实际的报价决策中，由于发电机的运行限制，发电集团需要考虑多个时段报价的总利润最大。有些文献在考虑了机组运行约束的情况下建立了一个交易日所有时段的最优报价模型，然后用有效的优化方法，如两层优化协调算法、遗传算法等来求解。

发电集团在报价决策时需要考虑很多约束条件，例如机组运行约束和网络约束等。现在很多文献对这些约束条件做了简化处理，而在实际应用中这些约束对发电集团的报价策略影响很大。所以，如何合理地考虑这些约束条件，构造与电力市场更接近、更有效的模型是研究发电集团报价策略时需要面对的难题。文献[73]分析了发电集团在旋转备用市场申报爬坡速率对其利润的影响。并指出供电商可以调整爬坡速率和容量申报价格使机组在竞争中被选中，并提出了考虑爬坡速率情况的最优报价模型。

一个发电集团拥有多个不同类型的电厂如火电厂、水电厂、核电厂、抽水蓄能电厂等。发电集团的目标是使整个公司的利润最大，这就涉及到多个发电厂的机组如何进行最优组合，各个电厂如何协调的问题。有些文献指出机组组合算法在构造发电集团的报价策略时将起到很大的作用，提出了在电力市场环境下发电集团以利润最大化为目标的机组组合模型，并用遗传算法来求解此问题。

发电集团可以通过行使市场力例如容量持留与其他发电集团勾结抬高报价利用输电阻塞等来获得高额利润。研究了当投标函数为线形时的投标策略，并考察了发电集团行使市场力的几种可能的方式。有些文献指出在非完全竞争的电力库中发电集团可以利用其市场势力操纵市场价格。具有市场势力的发电商可以采取限制产量、抬高电价的策略。还有的文献讨论了完全竞争市场和垄断市场下发电集团的竞价策略，对具有市场势力的发电集团的报价行为进行了定性分析，认为可以通过容量持留或者抬高报价来提高市场电价，但没有给出具体的报价策略。文献[71]提出了发电集团在考虑市场力、协作与非协作报价、电力需求弹性等不同条件下调整报价策略的方法。文献[73]采用博弈论中的“囚徒困境矩阵”理论对加州电力市场2001年价格飘升的现象进行了分析，指出发电集团通过操

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控机组容量，包括物理上的和经济上的操纵(让部分容量报价很高)，从而抬高市场清除价格，获得超额利润，导致加州电力市场出现了“price spikes”现象。

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第四章 发电集团基于博弈论的交易策略分析的实例

第一节 发电集团博弈模型的建立

对于一个发电集团，将其所属的电厂的机组进行机组组合博弈分析后，作为一个整体进行上网竞价，然后把竞价得到的电量利用夏普利值（Shapley）置理论再在各个电厂之间进行分配，这样可使集团获利最大，并能降低发电成本，提高电能质量。本章将建立确定市场清算价的博弈模型，并用实际算例验证了发电集团基于博弈论交易分析的有效性。

4.1.1夏普利（shaple）值的简介

夏普利值是利用公理化方法得到合作博弈的唯一解。任何博弈的夏普利值恒存在，且给出的分配方案唯一确定。

局中人对一个联盟所作贡献的期望就是夏普利值，满足三个公理，即：有效性公理反映当局中人帕累托最优性的要求，表示分配收益时，不必把“哑元”考虑在内；对称性公理反映当局人的编号改变时，分配不受影响；可加性公理反映局中人在和博弈中得到的分配等于两个分博弈中得到的分配之和。

夏普利值可有下式得到：对任意的n个人合作博弈（?，V）存在唯一的一个向量函数?，满足上述三个公理，它的第i个分量是

?i（V）=

（|S?1|）！（n?|S|）！[V（S）?V（S\\{i}）] （4-1） ?n！s（i?s）其中：|S|表示联盟中含局中人的人数

S\\{i}表示联盟集合中不包括i在内的集合

4.1.2确定市场清算价的博弈模型分析

市场竞争环境下区域电力市场竞争，这就是所谓的N人博弈，不妨记第i个发电商的策略集为S。博弈过程中的收益为

U，纳什（Nash）均衡点(S1,S2,…, i**S*n)的定义：对于每一个i，以及该博弈者的各种策略

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