电力市场优秀毕业论文范例

毕 业 设 计（论 文）题 目 基于博弈论的发电厂商 竞价策略的研究 姓 名 汪仕炫 学 号 0710231119 所在学校 湖北工业大学 所在学院 电气与电子工程学院 专业班级 07 电气 3 班 指导教师 方娜 日 期 2011 年 6 月 2 日 I摘 要近几十年来，世界上很多国家都进行了电力工业市场化改革。我国也跟随着这一趋势，初步建立了电力市场，并逐步进行推广。随着电力工业体制的改革，发电厂商由原来的按计划发电转变为按照市场规则竞争发电。因此，在市场环境下，发电厂商想要在竞争中处于不败之地，采用何种竞价策略就变得尤为重要。区域性的电力市场可看作寡头垄断市场，而博弈论正是研究寡头垄断市场的有效工具，因此本文致力于运用博弈论的相关理论来研究电力市场的竞价策略问题。电力市场竞价模式大体可分为同时竞价和有先后顺序竞价这两种模式。本文分别利用了博弈论中的 Cournot 模型和 Stackelberg 模型研究了完全信息下发电厂商的竞价策略。根据各自博弈特点，给出了参数一致情况下两种模型的算例分析。最后，通过对两种不同竞价模式下的结果进行比较，提出了微观层面对于发电厂商和宏观层面对于我国电力市场的建议，并揭示了其本质原因，为我国构建电力市场提供理论依据和决策支持。关键词：电力市场；博弈论；Cournot 模型；Stackelberg 模型；竞价策略IIAbstractThe past some decades have witnessed the market-oriented reform happened in power industry in a number of countries. Following this trend, China has established electricity step by step. With this change in power industry system, the target of generation companies also changes from planning generation to bidding generation based on the regulation of electricity market. Hence, in the electricity market environment, it is vitally important for generation companies to adopt the most appropriate bidding strategy. The power market is considered to be oligopoly market, which is the research object of game theory. Thus, this dissertation focuses on studying bidding strategies in the electricity market via game theory.The bidding patterns in the electricity market can be divided into two categories, simultaneous bidding and sequential bidding. In this dissertation, we study bidding strategies in both bidding patterns with complete information by Cournot model and Stackelberg model, respectively. Based on the characteristics of each game, examples analyses with the same parameters are presented. Compare with the results of these two bidding patterns, we make recommendations about how to improve bidding strategies for electricity companies and how to construct a more efficient electricity market for government, and identify the essential reasons. This dissertation provides theory supporting and deciding suggestions for Chinese government to establish electricity market.Keywords：electricity market; game theory; Cournot model; Stackelberg model;bidding strategyIII目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 课题的研究背景与意义 .11.2 电力市场竞价策略的研究现状 .11.3 本文的主要工作 .22 相关理论概述 .42.1 电力市场概述 .42.1.1 电力市场的定义 .42.1.2 电力市场的基本要素 .42.1.3 电力市场的交易模式 .52.1.4 电力市场中的电价理论 .52.1.5 国内外电力市场的发展 .62.2 博弈论概述 .72.2.1 博弈论的基本概念 .82.2.2 博弈论的基本要素 .82.2.3 博弈论的分类 .92.2.4 Nash 均衡 .102.2.5 博弈论在电力市场竞价策略中的应用 .103 基于 Cournot 模型的竞价策略研究 .123.1 Cournot 模型 .123.2 发电厂商竞价策略 .133.2.1 两个发电厂商的竞价问题 .133.2.2 多个发电厂商的竞价问题 .15IV3.3 算例分析 .164 基于 Stackelberg 模型的竞价策略研究 .184.1 Stackelberg 模型 .184.2 发电厂商竞价策略 .194.2.1 两个发电厂商的竞价问题 .194.2.2 多个发电厂商的竞价问题 .214.3 算例分析 .235 结论及展望 .255.1 结论 .255.1.1 不同模型下结果比较分析 .255.1.2 全文总结 .265.2 展望 .27参考文献 .28致谢 .31附录（逆矩阵求解） .32毕业设计（论文）专用纸11 绪论1.1 课题的研究背景与意义上世纪 80 年代，很多国家开始构建电力市场，其目的是想通过市场机制来打破垄断，提高电力行业的效率，并最终实现社会资源的合理分配和提高社会效益。在我国，随着改革开放的进一步发展，电力行业的市场化改革也逐步在进行。目前，我国已经成立了十余家电力公司，建立了电力市场交易中心，并制定了电力市场相关法律法规。在集中计划的机制下，发电厂商仅仅是生产者，完全按照计划安排发电；在电力市场的格局下，发电厂商不仅是生产者，同时也是经营者，需要根据市场做出对应的决策，并要承担风险。新体制下，各个发电厂商都想充分利用信息，合理安排发电计划，合理申报电价，从而获得最大利润。而发电厂商的竞价策略是进行电价申报的关键，采用何种竞价策略对于每个发电厂商就显得尤为重要。因此，电力市场中发电厂商竞价策略的研究是当前的一大热点问题，引起了广泛关注。在区域性的电力市场中，由于电力生产的自身特性和状况，大部分的发电容量只能由几家大的发电厂商来提供，故电力市场接近于寡头垄断市场。这种市场用传统的新古典经济学解释是不合理的，但却是博弈论最主要的应用领域之一。从某种意义上来说，电力市场的形成和发展为博弈论的运用提供了一个很好的平台，越来越多的专家和学者运用博弈论来研究电力市场中的各种问题 1-6。研究发电厂商的竞价策略是当前我国电力市场改革一个重要课题。针对上述实际情况，经过与导师的多次讨论，选择了“基于博弈论的发电厂商竞价策略的研究”作为毕业设计的课题。1.2 电力市场竞价策略的研究现状发电厂商的竞价问题已成为国内外众多学者的研究热点，研究成果相当丰富，有很多有价值的成果。这些文献中研究竞价问题所运用的方法各不相同，但又有相似之处，分类起来主要有以下三种 7：毕业设计（论文）专用纸2（1）基于预测市场出清价格的报价策略的方法 8-10。这个方法较为简单，其原理是：如果发电厂商可以准确预测出市场的出清价，那么它的报价只要稍微低于市场出清价格即可获利。但是预测市场的出清价格比较困难，它需要全面了解市场的负荷要求、潮流约束以及其它发电厂商的投标决策。目前，电力市场刚刚形成，发电厂商历史数据不够充分，要准确预测市场的出清价格有较大的困难。另外，这个方法的基本假设是电力市场是完全竞争市场，市场的出清价格是不会受到任何发电厂商的竞价策略所影响的，但是电力市场现实中更接近于寡头垄断市场，这种假设现实中并不成立。由于这种方法与实际电力市场不相符，所以这种方法较少使用。（2）基于预测其他发电厂商竞价策略的方法 11-14。这种方法首先要预测市场上所有发电厂商的竞价策略和成本函数的概率密度等各个参数，然后运用模糊数学或概率论的方法，计算报价函数和收益函数，最后确定自己的竞价策略。（3）基于博弈论的竞价策略的方法 15-17。这种方法可分为两类：第一类是基于博弈矩阵模型，将备选的竞价策略表示为离散量，构造各个发电厂商不同策略组合时的收益矩阵，从而找到一个均衡竞价策略组合（Nash 均衡），这个均衡点就是最优的投标策略。第二类是基于寡头博弈模型，主要是 Cournot 模型、Bertrand 模型、Stackelberg 模型和供给函数模型。以上三种方法中，前两种方法主要研究发电厂商之间的非合作竞价情况，而第三种方法可以用来研究非合作和合作的竞价情况。因此，博弈论已经成为了研究发电厂商竞价策略的主要工具。除了上述的方法外，还有一些其他的方法，如人工神经网络、模糊理论、专家系统及智能优化方法等。但是这些方法都有一个共同的问题，它们只能用与研究已经相当成熟的电力市场，对于建立初期的电力市场并不适用。1.3 本文的主要工作从电力市场的市场经济规律出发，以博弈论为主要研究方法，对电力市场中发电厂商的竞价策略进行了研究。在完全信息的情况下，构建发电厂商的竞价模型，并给出基于博弈论的求解方法，得到了相关结果。最后，对两种模型下的结果进行毕业设计（论文）专用纸3比较分析，提出我国应构建有先后顺序竞价的电力市场格局，这样有利于稳定市场电价和资源的合理分配。论文主要由 5 部分组成：第 1 部分阐述本课题的相关背景及其研究现状；第 2部分介绍本论文中所运用的相关理论；第 3 部分建立基于 Cournot 模型的发电厂商竞价策略，并进行实例分析；第 4 部分根据 Stackelberg 模型建立发电厂商的竞价策略，并进行实例分析；第 5 部分对比和分析不同模型下的竞价结果，得出相应结论，并进行展望。毕业设计（论文）专用纸42 相关理论概述2.1 电力市场概述2.1.1 电力市场的定义电力市场是电力的买方和卖方相互作用以决定其电量和电价的市场。具体而言，电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用户等各成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和 18。根据以上定义，电力市场可以认为是一种管理机制，但这种管理机制和传统的行政管理机制不同，它是采用经济手段来优化资源配置，而不是行政手段进行管理。所以电力市场的基本原则是公平竞争，自愿互利。同时，电力市场还包括了体现这种管理机制的具体执行系统，如交易场所、计算机系统、通信系统、计量系统等。2.1.2 电力市场的基本要素完整的电力市场需具备六大要素，包括市场客体、市场主体、市场载体、市场价格、市场规则和市场监管 18。电力市场的客体是电能。电力市场的主体是各个级别的电力市场中从事电力交易的电网公司、发电公司、配电公司等和电力消费者。电力市场的载体是进行电力交易的基础，如各种电力设施和场所。而电价是反映电力供求关系的信号，它是电力生产者和电力消费者的关心的焦点。要构建一个完整的电力市场，首先就要确立合理的电价结构、电价形成机制和电机管理机制。另外，为了保证电力市场的正常运营，必须要有严密的电力市场法律法规和运行规则，来促进竞争，保证电力市场公平、公正、公开。所以各个级别电力市场都需要设置监管机构，负责监管电力市场中的交易行为，处理违规的行为，并对电力市场中发生的纠纷进行调节或仲裁。毕业设计（论文）专用纸52.1.3 电力市场的交易模式目前世界各国电力市场的交易模式主要是以下三种：联营体（Pool）模式、“联营体+ 双边交易 ”模式和 “双边+ 多边交易”模式 19。（1）联营体模式。该模式有如下特点：第一，只要求“厂网分开”；第二，只有发电厂商报价，再由电力交易中心接受报价并按最小成本收购电力；第三，因为是日前制定交易计划，所以这种模式属于电力批发交易。采用这一模式的有智利、阿根廷、美国的 PJM 电力市场、澳大利亚 Victoria 电力市场、2001 年以前的英国电力市场以及我国六个试点省市的发电侧电力市场。（2