电厂侧的市场交易仿真

电厂侧的市场交易仿真

顾慧春沈杰士

（国网上海市电力公司金山供电公司上海200540）

1市场交易的报价策略

1.1发电公司的报价策略

发电公司的报价策略是指发电公司在电力市场进行电力交易时根据市场规则进行报价决策时所采取的一整套策略。由经济学理论可知，在理想的、完全竞争的电力市场中，社会效益得到最大化，发电公司的最优报价策略是将电力价格设定在发电机组的边际运行成本。

但是，电力市场不是完全竞争的市场，而是更接近于寡头垄断市场，这是由电力工业的特殊性决定的。由于电力不能大量储存，且电力的生产与消费必须实时平衡，所以电力不能像其他商品一样进行毫无限制地自由买卖。有限数目的发电公司、大的投资规模（市场进入壁垒）、输电约束（在一定程度或范围上限制了某些大用户选择发电公司）和输电损耗（打击大用户远距离购电的积极性）等这些因素决定了在电力市场中，某些地区可能只有少数发电公司提供电力，这就形成了寡头垄断市场。所以发电公司可以不以边际运行成本作为投标策略，而利用市场结构和规则的不完美（例如输电阻塞）来进行报价以增加利润，这称为策略性的投标。如果发电公司可以通过策略性报价而非降低成本来成功地增加利润，则称发电公司具有市场力。[1]

1.2报价策略的种类

目前，在发电厂策略报价这一研究领域中，国内外的学者们提出了多种不同的竞价策略及模型，归纳起来，可大致分为3类[2]:

（1）估计市场出清价的方法。

这类方法的基本原理是首先对电力市场中相应的电价进行预测，发电公司只要报一个比预测电价略低的价格即可。这种方法原理上简单，但准确预测市场电价是非常困难的。因为电价预测需要对系统负荷需求、其他发电公司的投标行为、输电网络的拥挤状况、电力市场的运行状况等有全面的了解，需要有充分的历史数据。电力市场的参与者很少，随机性和投机性大，电价变化起伏性大电价规律不易掌握。

（2）估计竞争对手行为的方法。

通常采用概率或模糊集的方法进行求解。其原理是首先用概率的方法或者模糊的方法来估计竞争对手的报价行为，在此基础上建立最优竞价模型，求解此优化问题得到最优报价策略。该方法的难点是在于能否准确地估计竞争对手的报价行为，可采用统计方法或者预测方法如神经网络来估计，要准确的估计竞争对手的报价行为需要掌握充分的竞争对手的历史报价数据。但只能通过估计竞争对手的成本加上对竞争对手市场力的分析来估计其报价行为。此外，由于电力市场中只有有限数目的发电公司，报价中存在投机行为，很难掌握竞争对手的报价规律，有待进一步深入研究。

（3）基于博弈论的方法，可以基于博弈收益矩阵或者各种非完全竞争博弈模型。

其中，方法（1）需要处理大量的历史数据，这对电厂来说是困难的，而且计算量大。因此，对电厂的实用性并不很强。从目前的研究现状来看，学者们更倾向于后两种方法。

2博弈论

2.1基本概念

博弈[3]即一些个人或组织，面对一定的环境条件，在一定规则下，同时或先后，一次或多次从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实施，并从中各自取得相应结果――得益的过程。

2.2博弈分类

博弈问题有很多种不同的分类方法，相应的求解方法也有所不同。最主要的分类方法是按参与者互相联合（或协作）与否将博弈问题分为“非协作博弈”（Non-Cooperative,orStrategicgame）和“协作博弈”（Coalition,orCooperativegame）。

非协作博弈是指参与者互相独立（不协作），各自争取自身最大利益的博弈。其广泛采用纳什均衡点概念来求解。在纳什均衡点上，如果某一个人的策略变化而其他人的策略保持不变，会导致这个人的获利减少。非协作博弈是研究少数制造商操控市场的若干标准型问题的理论基础，对于研究市场力有重大意义。

协作博弈理论一般是指若干参与者结成联合体，共同协作争取联合体的最大利益，再进行利益内部分配的博弈。有关方法称为联合的或协作的博弈方法。其难度较大，大量地用于投标和分配问题，并己在电力市场中发电竞争、用户投标、输电与转运决策以及相应成本分配以及研究市场力中得到了进一步的开发和应用。另外，对同一问题，参与者如采用协作博弈一般可以获得以采用不协作博弈更大和收益，从而可具有更大的市场力。

博弈问题还可按参与者获利之和的特性划分为“零和”和“非零和”问题。“零和”问题中一个参与者的获利直接等于另一参与者的损失。而在“非零和”问题中，参与者的获利和损失则不必相等，即其代数和不必为0。这是更大量的博弈问题，对这类问题可采用上述纳什均衡点以及相应方法求解。纳什均衡点的概念及求解方法己成为博弈学中最重要的工具。

博弈问题还可按“静态”还是“动态”博弈以及对各方信息掌握完整与否分为4大类：即静态的有完整信息的博弈问题；动态的有完整信息的博弈问题；静态的不完整信息的博弈和动态的不完整信息博弈问题。在采用边际电价的电力市场研究中,目前最为流行的博弈模型就是这四种模型。4种模型的关键差别是发电厂商的策略空间不同，对于第一种均衡模型而言，发电厂商的策略空间是假设市场价格不受发电厂商报价行为的影响，发电厂商根据市场价格决定自己的最优产量。后3种模型都假设市场价格受发电厂商行为的影响[5]。

2.3实际意义

随着中国电力改革的深入，电力市场在中国己逐渐建立推广。电力市场的建立为博弈论的应用提供了一个很好的舞台。一方面电力市场的各个参与者（各发电公司，电力运营商，购配电公司，大电力用户等）为了在激烈的竞争中获得最大的利益，会尽量应用博弈论来进行决策选择；另一方而，市场的监管组织要用博弈论来进行市场监管，防止发生操纵市场，哄抬电价等不合理现象发生，比如对于市场力的分析和控制等，必须予以监督、阻止以及惩罚。因此，博弈论在电力市场中有广阔应用前景[4]。

除了可以被用来分析市场力，博弈模型还能够研究一种新的定价规则可能的市场运行结果，也就是市场特性的分析。对一些新的替代的定价方法，可以求得相关定价方法下的市场均衡，并通过比较这些市场均衡状态的分析得到市场规则的影响。

3结论

博弈论方法存在下述问题:

（1）在应用这些模型时做了很多简化假设，这样得到的平衡点对构造投标策略可能没有什么意义。

（2）理论上还不清楚电力市场是否存在这样的平衡点。因此应用博弈均衡理论进行发电公司策略行为的最大问题在于假设所有的市场参与者都已知自身和所有其他竞争者的真实生产成本函数。这在实际的电力市场中不现实的。因此，即使在理论上能够保证市场均衡解的存在，仍不能够保证市场参与者能够达成一致，而使市场运行于该均衡点。

（3）另外,由于不同的市场结构以及各市场参与者不同的竞争策略，如Cournot模型、Stackelberg模型等使得市场中存在着多个均衡解[8]。

参考文献

[1]吕洪炳，发电公司的报价策略分析，浙江电力，2005.4

[2]高鑫，独立发电商的策略报价研究，中国电机工程学报，第24卷第7期2004.7

[3]陈红，博弈论在电力市场中的应用，运行与管理，2005.4

[4]邹斌，电力市场机制的再认识，华东电力，第33卷第10期，2005.10

[5]DavidAK,WenFushuan.MarketPowerinelectricitysupply,IEEETrans.OnenergyConversion,Vol.16,No.4,352-360,2001

[6]谭忠富，刘严，乞建勋.用于发电企业竞价中的随机型决策方法.华北电力大学学报，2003,30(1),57-60.

[7]李德良，李建华，陈皓勇，等.机组报价曲线的调整策略分析.电网技术，2002,26(11):11-14

[8]吕洪炳，发电公司的报价策略分析，浙江电力，2005.4

作者简介

顾慧春(1981-)，男，工程硕士，工程师，从事电网调度运行工作。

沈杰士(1987-)，男，本科，助理工程师，从事电网调度运行工作。