不同定价方式下电力拍卖市场运行特征的比较研究:(一)模型与算法

由于电力拍卖市场具有明显的寡头市场特征,且由于发电领域依然存在规模经济性,电力拍卖市场的定价规则出现了多种选择,如边际成本定价、按报价支付定价和当量电价定价法.文中构造了一个基于智能代理的仿真模型讨论3种定价方法的市场运行特征.该模型用具有分散自主决策和智能学习的代理表示发电厂商,在重复进行的报价博弈中,发电厂商通过利润高低按照生物的条件反射原理学习并改进报价策略,追求其利润最大化,随着迭代次数的增加,市场将逐步收敛于均衡位置.然后,通过不同定价方式的拍卖市场均衡状态的比较给出了3种定价方式的市场运行特点.给出了智能代理仿真的模型及其发电厂商的学习算法.最后用一个算例阐述了学习算法的特点.     

电力市场PAB机制下混合策略的均衡分析

针对按报价支付（PAB）机制下市场中不存在纯策略纳什（Nash）均衡的情形,建立了基于概率分布的连续策略伯川德（Bertrand）博弈模型,以求解其混合策略纳什均衡（MSNE）。将报价策略区间标准化之后,求出了MSNE的通解。随后针对一类指数分布的报价策略,求出了MSNE的解析表达式。最后通过一个简单算例验证了该模型的有效性。研究结果表明:市场份额越大的发电商越倾向于申报高价,成为价格领导者,抬高市场出清价格;通过等额拆分可以有效减少市场力,降低市场出清价格。     

当量电价体系及相关制度设计:(五)AGC的当量定价与考核及其保证金制度

市场条件下电力库要向发电商购买自动发电控制(AGC)辅助服务。文中发展的AGC当量电价法首先利用概率学实用当量电价法，日前评定出次日各机组AGC的容量成本价值，以及为此预留AGC容量的机会成本价值，而次日各机组AGC的总价值是这两者之和。文中用一个简化方法作上述叙述，回避了较复杂的随机生产模拟技术。同时建议了一个保证金制度，即在目前支付中先持留上述AGC总价值，日后经过考核再返还。AGC当量电价法利用当日机组收到的AGC指令和有功出力的实时记录，计算它们每小时的统计学的相关系数，依此实现日后考核与返还，包括了奖与惩。文中还讨论了应用中的若干问题。新方法充分发挥了当量电价方法的长处，也能体现AGC平衡负荷随机波动的本质，其保证金制度又是市场上有效的制度。     

当量电价体系及相关制度设计:(五)AGC的当量定价与考核及其保证金制度

市场条件下电力库要向发电商购买自动发电控制（AGC）辅助服务。文中 发展的AGC当量电价法首先利用概率学实用当量电价法，日前评定出次日各机组AGC的容量成 本价值，以及为此预留AGC容量的机会成本价值，而次日各机组AGC的总价值是这两者之和。 文中用一个简化方法作上述叙述，回避了较复杂的随机生产模拟技术。同时建议了一个保证 金制度，即在日前支付中先持留上述AGC总价值，日后经过考核再返还。AGC当量电价法利用 当日机组收到的AGC指令和有功出力的实时记录，计算它们每小时的统计学的相关系数，依 此实现日后考核与返还，包括了奖与惩。文中还讨论了应用中的若干问题。新方法充分发挥 了当量电价方法的长处，也能体现AGC平衡负荷随机波动的本质,其保证金制度又是市场上有 效的制度。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(二):结合理论与仿真的定价机制决策框架

该文研究了电力现货市场定价机制的选择和设计问题。首先,初步分析系统边际电价、节点边际电价和分区边际电价等3种定价机制的适用性,提出理论分析和市场仿真相结合的电力现货市场定价机制决策框架。理论分析方面,梳理了电力现货市场定价机制的理论和国际实践,给出3种定价机制的出清模型和电价计算方式,基于安全约束经济调度模型建立兼容性再调度模型;从价格信号作用、对中长期市场交易开展的影响、市场监管和配套机制需求等多个维度,对3种定价机制的特点进行对比分析,并探讨定价机制与市场模式的配合关系和我国定价机制设计中需要考虑的关键问题。市场仿真方面,基于3种定价机制下的发电商报价双层优化模型,对IEEE 39系统进行仿真计算。最后,综合分析仿真结果和定价机制特点,为算例系统选择合适的定价机制,验证了所提电力现货市场定价机制决策框架的有效性。2篇论文共同解决了定价机制设计与发电商报价策略的嵌套难题。     

基于智能体仿真的无功市场力分析

在无功市场的规划和设计阶段,潜在的市场力是一个必须认真考虑的重要问题.现有的无功市场力评估指标大都只考虑了电力系统的技术特征,没有考虑市场参与者的策略性投标行为.在此背景下,提出了基于智能体代理的市场仿真方法以研究无功市场中参与者的博弈行为,其中采用了模仿者动态算法来模拟参与者追求利润最大化的理性行为.发展了计及发电机强制(免费)无功出力要求的统一价格竞价模式和按报价结算竞价模式,并利用得到的结算电价计算无功市场力指标,即无功价格成本裕度指标.最后,以CIGRE 32节点系统为例说明了所述方法的基本特征.算例分析结果表明:在统一价格结算模式下,潜在的市场力比按报价结算模式下更为严重.     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(一):不同定价机制下发电商报价双层优化模型

电力现货市场定价机制是市场设计的重点问题之一,与发电商交易行为相互影响。定价机制设计需要考虑发电商可能的交易行为,而不同定价机制下发电商报价策略不同,为系统性地解决这一嵌套难题,形成2篇不同侧重点的论文。作为首篇,该文探讨强化学习在发电商报价决策中的适用性,完整考虑系统和分区边际电价的两阶段过程,构建节点、系统、分区3种边际电价定价机制下的发电商报价双层优化模型,并基于可变学习速率和策略爬山算法相结合的多智能体强化学习方法对模型进行迭代求解。该双层模型中,上层为发电商报价决策层,下层为市场出清层,以决策层优化的发电商报价信息和出清层计算的发电商中标信息作为上下层之间的交互数据,不断优化发电商报价策略。最后,以IEEE 39系统为例,选择4个典型负荷场景,优化3种定价机制下的发电商报价,结果表明:所提模型和算法可有效求解发电商最优报价策略,获取市场均衡结果。     

电力市场环境下的发电容量充裕性(二)几种现有方法的分析

鉴于单一能量市场模式难以确保发电容量充裕性,国际上已提出多种旨在解决该问题的方法。就设计思路、理论基础、实践经验和方法特点等方面,较系统地总结和分析了已提出的近似传统规划方法、容量费用模式、容量责任和装机容量模式、区域装机容量市场法、期权法、运行备用支付法和用户侧容量定购法等。对这些方法在理论上的优缺点和应用方面的可行性、适用范围、配套措施等阐明了观点,在此基础上对确保中国发电容量充裕性提出了初步建议。     

市场环境下容量补偿机制对投资的影响分析

针对市场环境下的发电机组投资问题,构建了一个市场环境下发电机组静态投资的智能代理仿真模型,基于该模型讨论了英国容量费补偿模式和两部制定价方法对发电机组投资的影响.结果表明,英国容量费方法对发电容量投资的刺激作用非常有限,而两部制电价方法对投资的激励作用平稳而有效,但是明显存在过投资的危险.发电容量补偿方法对于发电容量投资的刺激作用不仅仅取决于补偿量的大小,同时也取决于补偿的对象与途径,有关容量补偿问题还需要进一步研究.     

解读当量电价法

通过对当量电价法与统一出清电价法的对比分析,证实了当量电价法不但符合电力系统运行特点,而且与统一出清的边际成本电价法一样,能够提供丰富和正确的经济学信号。但发电上网当量电价法又是在保持优良加载顺序条件下,将边际成本性质的最小成本折线,提升到参考系的平均成本水平,这就使当量电价理论区别于传统的边际成本理论,将经济学的边际成本理论和会计学的平均成本理论统一起来。因此,文中指出,当量电价法是一类新的定价方法,它有严格的经济学基础,特别适用于有强烈规模经济性的电力市场。同时,它还解决了市场效率和投资充分回报这个两难问题;特别是在电力短缺情况下,可以自动抑制电价的飞升,又可以对发电厂商的不良市场行为自动实现有效而合理的惩罚,解决了缺电条件下同样能开放电力市场的重大难题;并提供了与政府职能相称的有效、合理的监管手段。当量电价法不失为一种适用于电力市场的优秀的定价方法。     

当量电价体系及相关制度设计:（二）发电上网的实用当量电价法及其市场特性

介绍了实用当量电价法的基本原理和有关操作事项，包括其右端点原理。它不仅很好地解决了电力市场的两难问题，而且具有10个优良市场特性：既保征了市场效率，又给予充分合理的投资回报，满足了第1市场原则；提供了正确的短期经济学信号；提供了正确的长期经济学信号；无须设置价格上限，自动抑制价格尖峰；通过设置容量成本参考系，实现有效合理的政府监管；自动抑制发电厂商的不良报价行为，实现价格策略的稳健性；自动抑制发电厂商的持留容量行为，实现产量策略的稳健性；电价成分可分，便于对“新厂”和“老厂”实行不同的财税及金融调控，实现第2市场原则；易于理解，易于实现，易于监管；引入新要素后的可扩展性，目前，巳扩展了从发电、输电到辅助服务等近10个核心模型及算法，几乎是一个区域电力交易市场所必需，初步形成了当量电价理论体系。此项成果的启示和意义在于：在电力市场结构还很不完美的寡头竞争条件下，比之高成本的资产拆分和系统扩容，一个低成本的当量电价体系辅以合理的政府监管，同样可以实现相当完美的市场特性，在政府与市场、交易与投资、效率与公平、资产与经营等方面都有很好的协调一致性。     

当量电价体系及相关制度设计:(一)管制竞争阶段的两大电力市场与当量电价理论

虽然电力的规模经济性在逐渐消失但仍不可忽视，全球电力市场都应定位于“管制竞争”的“初级阶段”，此阶段存在投资与交易两大电力市场，忽视投资市场必将受到惩罚，投资市场只能通过交易市场的竞争实现回报，但为保证市场效率，交易市场的动作目标又只能是运行成本最小化，而不能包括任何投资成本。广为采用的优良排序统一出清电价的短期边际成本方法可以保证市场效率，但是，在规模经济性条件下，该方法使投资成本不能充分回报，这正是国际上多数电力市场开放后投资疲软的深层原因，按第1市场原则，在规模经济条件下，既要保证市场效率又要使投资得以充分回报，当量电价理论由此得以发展，另一方面，在容量平等竞争的市场中，新、老电厂之间有无还贷任务的差异不可忽视，企图在新，老电厂之间人为设置价格或产量壁垒更不可取，按第2市场原则，在初分配阶段注重效率，在再分配阶段注重公平，因此必须而且只能在交易阶段之后引入现代金融财税制度调控，建议了4种办法，包括税收，基金，企业间融资和重组等，从上述2个基本市场原则出发，文中提出了发展新电价理论的5个原则，在这5方面当量电价都有良好的市场表现。     

当量电价体系及相关制度设计:(七) 阻塞管理的当量电价法

输电阻塞本质上是输电容量的不足。传统的短期边际成本输电定价方法使网公司的收入严重不足，相应电价也不能给出充分反映输电容量不足的信号，而输电当量电价却有独特优势。在输电当量电价模型基础上，采用用户上报支付意愿的方法，建立了直接阻塞管理模型。该模型还可以在仅仅用电价调控阻塞无能为力的情况下合理削减负荷，同时又可获得充足而又合理的电网扩建资金，有利于输电网的投资扩容，从根本上缓解阻塞问题；通过用户上报支付意愿，引导用户参与阻塞管理。算例中将输电当量电价法与传统短期边际成本方法做了比较，并讨论了与支付意愿有关的市场特性。结果表明，该方法更合理、更有效。     

当量电价体系及相关制度设计:(六)输电的当量电价理论与方法

以短期边际成本原理为基础的经济调度可以保证市场效率，但由于规模(scale)经济性和范围(scope)经济性使输电投资的容量回报严重不足；而用潮流追踪法追加成本又会损害市场效率。当量电价理论主张在输电领域也必须满足第1市场原则，即：既要保证市场效率，又要保证容量充分回报；还要满足第2市场原则，即：在全网统筹实现市场效率和容量充分回报后，在新、老线路投资者之间进行再调节，实现经济公平。输电市场中的市场效率具体表现为经济调度潮流。文中介绍了比例于线损嵌入容量成本的经济调度潮流不变的不变性原理，基于此建立了输电的当量电价方法。介绍了Ⅱ型输电当量电价法，由于它要求政府对全网应回收的容量成本包括搁浅成本的年金，事先进行审核，并以过路费率的形式计入优化目标，因此电网公司可适度规避风险，适合于开放输电市场的初期，从而推荐给我国采用。最后给出了算例，将Ⅱ型输电当量电价法与短期边际成本法以及潮流追踪的追加法做了比较，验证了经济调度潮流的不变性原理，自动实现了交易和潮流解耦．很好地实现了第1市场原则和第2市场原则。     

当量电价体系及相关制度设计:(四)运行备用辅助服务的当量模式与定价方法

讨论了英国电力市场运行备用定价方法的合理性及其不足。建议我国运行备用市场采用在日前发电主市场定价基础上同时定价的联营模式，即日前定价、当日服从调度、事后按既定价格如实结算。由于运行备用市场以容量效益为主，因此很适合采用当量电价方法；又由于系统面对随机发生的事故，运行备用化解了市场风险，因此又有必要引入概率学的可靠性和随机生产模拟技术。从这两点出发，发展了运行备用辅助服务的概率学实用当量电价法。最后给出了算例。     

当量电价体系及相关制度设计:(八)双边交易过网服务中含运行备用的当量电价法

在库联营基础上开放双边交易有重要的市场意义，然而其过网服务定价却是一个复杂问题。文中论述了过网费中应包括的6项主要成分，即输电线路运行和投资的2项回收成本，网络阻塞和优化调度的2项机会成本，以及运行备用和自动发电控制(AGC)的2项辅助服务成本，这2项辅助服务都是交易中心购自库联营发电并通过输电网提供的。前4项基本的回收成本和机会成本都已在输电当量电价中计入，而AGC辅助服务适合另行单独定价和考核。文中主要介绍了包含运行备用辅助服务的双边交易过网服务的当量电价方法。算例给出了不合和含运行备用的过网电价的日变化曲线及其成分，表明在过网电价中自动包含运行备用辅助服务成本是必要的、可行的；还表明在过网主要路径附近存在阻塞时，过网费率灵敏于负荷水平和过网节点，从而展现了当量电价方法解决这类复杂问题的优越性。