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基于市场运营模式的发供电公司竞价策略研究 摘要 随着我国经济的持续快速发展和工业现代化以及城市化进程的不断推进， 对电力的需求越来越大。“厂网分开，竞价上网 政策的实施，使我国电力工 业的改革进入了实质性的阶段。该项改革致力于打破垄断，引入公平竞争和改 善经济效率，最终实现社会资源的合理分配和社会效益最大化。因此，在激烈 的电力市场竞争中，如何采用有效的竞价策略是每个发供电公司必须面对的问 题。本文将结合我国电力工业的实际情况，构建发供电公司的竞价策略模型， 研究不同市场运营模式下发供电公司的竞价策略。 文章首先阐述了电力市场竞价策略问题的国内外研究现状，总结了目前研 究中存在的不足。其次，在对我国市场运营模式进行分析的基础上，借助供给 函数模型模拟发电公司的竞价策略行为，构建了一个关于发电公司竞价策略的 模型，并根据实际情况对有关参数赋值，进而对模型进行求解，同时比较了完 全分散和部分垂直整合两种市场运营模式中发电公司的上网电价。再次，在对 我国发电公司竞价策略研究的基础上，运用成本转换函数模拟供电公司的市场 占有率，以供电公司的期望利润最大为目标，构建供电公司的竞价策略模型， 并对模型进行求解。最后，就我国电力市场改革方向提出了建议。此研究结果 不仅丰富了发供电公司竞价策略问题研究的方法，对我国电力体制的改革方向 也具有一定的指导意义。 关键词：部分垂直整合：运营模式；竞价策略；煤电联动 r e s e a r c ho nb i d d i n gs t r a t e g i e so fg e n e r a t i o na n d d i s t r i b u t i o nc o m p a n i e s b a s e do nm a r k e to p e r a t i n gm o d e s a b s t r a c t w i t ht h es u s t a i n e dr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，c o n s t a n t l y a d v a n c i n go f i n d u s t r i a lm o d e r n i z a t i o na n du r b a n i z a t i o ni nc h i n a t h ed e m a n df o re l e c t r i c i t yi s g r o w i n gf a s t w i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ep o l i c yo f “s e p a r a t i n gt h ep l a n tf r o m t h en e ta n db i d d i n gt h en e t ”t h er e f o r mo fc h i n a se l e c t r i cp o w e r i n d u s t r ye n t e r e da s u b s t a n t i v es t a g e w h o s eg o a li st ob r e a kt h em o n o p o l ya n db r i n gc o m p e t i t i o na n d i r e p r o v ee c o n o m i ce f f i c i e n c y , a n du l t i m a t e l ya c h i e v et h er a t i o n a la l l o c a t i o no f s o c i a lr e s o u r c e sa n ds o c i a lm a x i m u mb e n e f i t t h u s i nt h ef i e r c ec o m p e t i t i o no ft h e e l e c t r i c i t ym a r k e t ，h o wt oa d o p ta ne f f e c t i v eb i d d i n gs t r a t e g yb e c o m e sa ni m p o r t a n t p r o b l e mt og e n e r a t i o na n dd i s t r i b u t i o nc o m p a n i e s t a k i n gt h ea c t u a ls i t u a t i o no f c h i n a se l e c t r i cp o w e ri n d u s t r yi n t oa c c o u n t t h et h e s i sb u i l d st h eb i d d i n gs t r a t e g y m o d e lo fg e n e r a t i o na n dd i s t r i b u t i o nc o m p a n i e s ，a n ds t u d i e st h eb i d d i n gs t r a t e g y b a s e do nt h em o d e l s f i r s t l y ，t h e t h e s i sa n a l y z e st h ep r e s e n ti n v e s t i g a t i o ns i t u a t i o no ne l e c t r i c i t y b i d d i n gs t r a t e g ya n di t sr e l e v a n tp r o b l e m s t h e nt h et h e s i sd e v e l o p sag e n e r a t i o n c o m p a n y sb i d d i n gs t r a t e g ym o d e lb a s e do nt h ea n a l y s i so ft h em a r k e to p e r a t i n g m o d e w i t ht h eh e l po ft h es u p p l yf u n c t i o nm o d e l ，t h et h e s i ss i m u l a t e st h e g e n e r a t o r ss t r a t e g i cb e h a v i o r a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lo p e r a t i o n ，t h et h e s i sa s s i g n s p a r a m e t e r sa n ds o l v e st h em o d e l a tt h es a m et i m e ，t h et h e s i sc o m p a r e st h eo n g r i d e l e c t r i cp r i c ei nf u l l yd i s i n t e g r a t e da n dp a r t i a l l yv e r t i c a li n t e g r a t e do p e r a t i n gm o d e u s i n g ac o m p a r a t i v es t a t i c a p p r o a c h t h i r d l y ，t h et h e s i sd e v e l o p sas u p p l y c o m p a n y sb i d d i n gs t r a t e g ym o d e la n ds o l v e st h em o d e lb a s e do nt h es t u d yo f c h i n a s g e n e r a t i o nc o m p a n y sb i d d i n gs t r a t e g y i nt h em o d e l ，t h eg o a l i st o m a x i m i z et h ee x p e c t e di n c o m eo fd i s t r i b u t i o nc o m p a n i e s a n d ，w i t ht h eh e l po f c o s ts w i t c h i n gf u n c t i o n ，t h et h e s i ss i m u l a t e st h ew h o l e s a l e r s m a r k e ts h a r e f i n a l l y ， t h et h e s i sg i v e ss o m ea d v i c eo nt h er e f o r md i r e c t i o no fc h i n a se l e c t r i cm a r k e t t h e s t u d ye n r i c h e st h em e t h o d so fr e s e a r c ho ng e n e r a t i o na n dd i s t r i b u t i o nc o m p a n i e s b i d d i n gs t r a t e g y ，a n dh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ei nr e f o r m i n gc h i n a se l e c t r i cm a r k e t k e y w o r d s ：p a r t i a l l yv e r t i c a li n t e g r a t i o n ；o p e r a t i n gm o d e ；b i d d i n gs t r a t e g i e s ； c o a l - e l e c t r i c i t yl i n k a g e 插图清单 图2 - 1各种情形下的上网电价( ，：1 3 ) 1 7 图2 2 各种情形下的上网电价( ，：l 2 ) 1 8 图2 3 完全分散模式中的上网电价1 9 图2 4 部分垂直整合模式中的上网电价( k k ) 1 9 图2 - 5 部分垂直整合模式中的上网电价( k ， k - ) 1 9 图3 - 1顾客购电总费用2 6 图3 2 价格灵敏度为1 3 时的购电总费用2 7 图3 3 价格灵敏度为1 2 时下的购电总费用2 7 图3 4 部分垂直整合模式中，顾客购电总费用2 8 表2 - 1 表2 - 2 表2 - 3 表3 - 1 表3 - 2 表格清单 发电公司的费用函数参数和容量参数值1 6 情形分类表1 6 各种情形下的上网电价1 7 情形分类表2 5 顾客购电总费用2 6 特别声明 本学位论文是在我的导师指导下独立完成的。在研究生学习期间，我的导师要求我 坚决抵制学术不端行为。在此，我郑重声明，本论文没有任何学术不端行为，如果被查 处有任何学术不端行为，一切责任完全由本人承担。 4 9 学位论文作者签名： 签字日期：年月日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金胆工些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字： 痞红嘭 签字日期：夕硎舜乡月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金目墨兰些太 兰l 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：茵红矽 导师签名： 眵逻2 1 乒 签字日期：弘和年乡月矽日 签字日期：彩吖哞 k - t - 砭时，才存在此策略。 定义2 ：三种可能的纳什均衡模型。 不受限均衡模型( c ) ：博弈双方同时实行不受限策略，从而形成一种对称 的均衡模型，此时，两个发电公司的发电量均未达到最大。 一方受限均衡模型( 1 c ) ：博弈方j 实行一方受限策略，同时，博弈方实 行策诚实策略或不受限策略，此时，其中一个发电公司的发电量已达最大。 受限均衡模型( c ) ：博弈方j 实行受限策略，而博弈方实行不受限策略 或受限策略。 定义3 ：如果五砭，我们令i = 2 实行一方受限均衡模型，这是因为只有容量 大的发电公司会实行一方受限策略，同时，容量小的发电公司的发电量为： 吼= k l 。 这三个定义使我们能够描述这三个不同的均衡模型，本文采用文献【4 6 1 提出 的方法分别对上面定义的三种纳什均衡模型进行求解。 不受限均衡模型( c ) ：两个发电公司的发电量都不受限制，发电公司的竞 价策略分别为： 厩：l + 堡垒! 垒坌丝二兰鱼丝2 二鱼垒2 1 2 刍 ( 2 1 7 )1 d 6 l 如( 7 如6 2 + 1 ) + y 屯6 2 ( 吃6 l + 2 a l b 2 ) + 2 a l b 2 - i - a 2 b i 、 ：1 + 生刍鱼望鱼= 兰丝刍2 鱼垒2 二丝刍 一 ( 2 1 8 ) 2 d 6 l 也( 7 毛6 l + 1 ) + y k l b i ( 2 a 2 b l + a , b 2 ) + a , b 2 + 2 a 2 6 1 、7 上网电价及发电公司的上网电量分别为： 只，五：kak2(alb2+a2bi+dblb2) ( 2 1 9 ) r k , k a b 2 + 霸2 j l + 如6 2 吼：里蔓垒二丝嵫二刍鱼垒丝 ( 2 2 0 ) 引 r k , k 2 b , b 2 + 毛6 l + 也6 2 g ，：望生刍二兰蔓丝鱼刍生鱼= 垒垒 ( 2 2 1 ) 1 一一 厶厶上， “ r k , k ：b , b 2 + 毛6 1 + 如6 2 联立式( 2 1 7 ) 、( 2 1 8 ) 可求出一个交点( 毛，如) ，这个点即为所求的纳 什均衡点。然后将此点代入式( 2 - 1 9 ) 一( 2 - 2 1 ) 中可求得此时的上网电价以及 相应的上网电量。 一方受限均衡模型( 1 c ) ：发电公司2 实行一方受限策略，此时，发电公司1 的发电量为最大发电量。发电公司的竞价策略分别为： 毛：k 2 b 2 ( d - k , ) + k 2 a 2 d rl ( 2 2 2 ) 1 ( y 如6 2 + 1 ) ( 口l + 6 l 墨) 缸：( d - k 1 ) ( y b 2 + 1 ) + y a 2 2 鹏p 一墨) + 2 y a 2 ( 2 - 2 3 ) ( k 班2 b ：如( d + - 1 ) k ( q 1 ) + + 岛k 2 k a 2 了 k ，时，才存在此策略。 受限策略：博弈双方均充分发电，即：毛= 毛，岛为d 一7 “= k + 蜓成 立时毛的取值，只有当d k 。+ k 时，才存在此策略。 定义2 ：三种可能的纳什均衡模型。 不受限均衡模型( c ) ：博弈双方同时实行不受限策略，形成对称均衡模型， 此时博弈双方均未充分发电。 一方受限均衡模型( 1 c ) ：博弈方j 实行一方受限策略，同时，博弈方实 行诚实策略或不受限策略。此时，其中一个发电公司的发电量已达最大。 受限均衡模型( c ) ：博弈方j 实行受限策略，而博弈方实行不受限策略 或受限策略。 定义3 ：如果k ，t ，我们令f _ a r g ( m a x ( k , ”( f _ v ，g ) 实行一方受限均衡模型， 这是因为只有容量大的发电公司会实行一方受限策略，而容量小的发电公司的 发电量为其容量。 因为整合公司和发电公司是两个完全不同的实体，因此，需考虑两种情况： a r g ( m a x ( k j ) ) = v ( k v k ) 和a r g ( m a x ( k j ) ) = g ( k v 蜓和k k 。时，发电公司的发电量达到最大，整合公司实行一方受限策略，整合公 司和发电公司的策略分别为： 厩：(yb,+1)(d-kg)-pvd+ya, ( 一3 7 ) z - j 忍= 一 l 7 b ，( p , d 一蜒) + 2 7 a , + 7 b , d 七。：k v b , ( d - k g ) + k , a , d ，1 2 ( z k ，b , + 1 ) ( a g + b g k g ) 。r 当等兰黑 l 时，镌取1 0 。( r k , b , + 1 ) ( 咯+ 6 9 蜓) 。 上网电价和相应的上网电量分别为： 矿k 等杀警 莆 q g = k g 1 4 ( 2 - 3 8 ) ( 2 - 3 9 ) ( 2 - 4 0 ) ( 2 - 4 1 ) k ， k g 时，整合公司的发电量达到最大，发电公司实行一方受限策略。 k：生丝12：茎：!笠丝v 1(2-42) 【y + l j l q + 仇k ，) 七。：! ! 堡! ! ! 竺二茎：! 兰! 曼 ( 2 4 3 ) 。 7 【u k v j + 2 y a g 糕恙 “ 上网电价以及各自的上网电量为： 矿= 掣筹警1 沿4 4 ， y r g b g 七 吼= k ( 2 - 4 5 ) g 。：d - k v _ - 7 k s a g ( 2 4 6 ) g g21 矿 皑。4 受限均衡模型( 0 ：在受限均衡模型中，整合公司和发电公司的发电量均达 到最大，各自的策略变量分别为： 置，：望二坠竺! ( 2 4 7 ) 忙而鬲丽乏两 皑。4 =d - ( k v - = + k 一g ) ( 2 - 4 8 ) 7 ( a g + 6 9 k ) 上网电价与整合公司和发电公司的上网电量分别为： p 。五：d - ( k v + k g ) y q ，= k q g = k g ( 2 - 4 9 ) ( 2 - 5 0 ) ( 2 - 5 1 ) 2 4 算例分析与结果讨论 2 4 1 数据与情形设定 2 4 1 1 模型数据 结合本文所建模型，表2 - 1 给出了算例分析所需各项参数的取值。数据主 要参考文献【4 7 i ，部分做了稍许改动。 表2 1发电公司的费用函数参数和容量参数值 2 4 1 2 情形设定 限于模型求解的复杂性，作者不能给出连续需求情形下的上网电价和发电 公司或整合公司的上网电量的变化趋势。考虑到上述三种不同的均衡模型，本 文依据需求与容量的关系考虑6 种需求情形，具体算例分析时，分别取刃为 4 0 m w h 、10 0 m 胁、16 0 m w h 、2 2 0 m 胁、2 8 0 m w h 和3 4 0 m w h ，如：4 0 m w h 为 任意一个公司可以满足该需求，1 6 0 m w h 为两个公司共同发电可以满足此需求。 2 8 0 m w h 为两个公司共同发电也不能满足此需求。另外，为了讨论整合公司的 市场份额的占有率对上网电价的影响，具体算例分析时，分别取凤= 0 3 、 风= 0 5 和成= 0 7 ，表示市场占有率较少、中间、较多三种情况。下面分1 4 种 情形分别讨论价格灵敏度以及整合公司市场份额的变化对上网电价的影响，具 体描述见表2 - 2 表2 - 2 情形分类表 2 4 2 模型求解与结果讨论 2 4 2 1 模型求解 根据上面的分析，不同的均衡模型就会有几种不同的上网电价，发电公司 或整合公司总会选择使自己利润最大的策略参与竞价，与此相应的电价即为上 网电价。运用m a p l e8 对上述各种情形进行求解，各种情形下的上网电价如表 2 3 所示： 1 6 表2 - 3各种情形下的上网电价墨栅 2 4 2 2 结果讨论 电力需求的增加和价格灵敏度的降低将导致上网电价增加，特别地，当需 求发生大幅上升时，上网电价将明显增大。而如果电力市场运营模式为部分垂 直整合模式，并且整合公司的容量大于发电公司的容量时，则可以有效地抑制 需求增加对上网电价带来的冲击。以下就电力需求和价格灵敏度变化对上网电 价的影响逐一分析。 1 相同价格灵敏度、各种需求和各种情形下的上网电价 图2 1 和图2 - 2 分别列出了价格灵敏度为1 3 和1 2 时各种需求水平下的 上网电价。 ： 、 、 o o ；露i ： 撩毵 ： ：篡夏闺搂集 i 黪： 口情形七 i 斟n；： ；： ： l 尜： r 一t * m 珐“- r 9o；i 赫豁： 4 0i 0 01 6 02 2 02 8 03 4 0 电力需求 图2 1 各种情形下的上网电价( y = 1 3 ) 口情形八 日情形九 口情形十 口情形十一 囱情形十二 日情形十三 口情形十四 1 0 0 1 6 0 2 2 02 8 0 3 4 0 电力需求 图2 - 2 各种情形下的上网电价( y = 1 2 ) 由图2 1 和2 - 2 可知，价格灵敏度固定时，部分垂直整合模式中的上网电 价不低于完全分散模式中的上网电价。下面就相同价格灵敏度情况下对各种情 形下的上网电价变化趋势进行分析。 ( 1 ) 两个发电公司中单独一个就能满足市场需求或市场需求刚刚大于发电 公司较低容量时，部分垂直整合模式中的上网电价低于完全分散模式中的上网 电价，并且整合公司的市场份额越大，上网电价越低。因为，竞价双方均按利 润最大化进行竞价，在完全分散模式中，两个发电公司只在发电市场中赚取利 润，而在部分垂直整合模式中，整合公司不仅在发电市场赚取利润还在零售市 场中赚取利润，整合公司为增大公司的利润，通常会增大上网电量同时降低上 网电价，即通过薄利多销的方式增大利润。 ( 2 ) 随需求的增长，可以发现整合公司的容量小于发电公司的容量时的上 网电价与完全分散模式中的上网电价相同，而整合公司的容量大于发电公司的 容量时的上网电价低于完全分散模式中的上网电价，并且整合公司的市场份额 越大，上网电价越低。这是因为：需求增加到一定程度时，容量低的公司充分 发电，上网电价主要由另一发电公司决定。当整合公司的容量较小时，发电公 司在竞价过程中起主要作用，而两个市场中的发电公司的竞价策略相同，所以 此时的上网电价与完全分散模式中的上网电价相同。 整合公司的容量大于发电公司的容量时，整合公司在竞价过程中起主要作 用。由于整合公司的市场占有率越大，整合公司的上网电量越多，在竞价中降 低上网电价的幅度越大，因此，上网电价随市场占有率的增加而减小。 ( 3 ) 随需求的继续增大，整合公司的容量大于发电公司的容量时的上网电 价也不再随市场份额的变化而变化，并且此时的上网电价低于完全分散模式中 和整合公司的容量小于发电公司的容量时的上网电价。此时，整合公司和发电 公司均充