（电力系统及其自动化专业论文）发电侧电力市场中独立发电商竞价策略研究.pdf

北京交通大学硕士论文 发电商进行策略竞价的根源在于其市场力，本文通过 对市场力的研究指出r 发电商市场力存在的原因，着重分 析了发电商行使市场力影响市场电价的方式：对部分电量 撤出或直接报高价；对市场力进行动态分析，引入市场力 随需求变化的评估指标必须运行率m r r ，并对发电商 具备不同市场力时的竞价策略用算例进行了探讨。 对于单时段的发电商竞价策略，从需求导向和竞争导 向给出寻找最优报价曲线的方法。需求导向的方法即通过 求解发电商报价机组在不同负荷水平下所面对的需求曲 线，计算其边际收益等于边际成本时的出力，进而确定不 同负简下的最优报价点，形成该发电商的的最优报价曲线， 从而得出具有市场力的机组的最优报价曲线将偏离边际成 本曲线的结论。竞争导向的报价方法即价格博弈的方法， 独立发电商的竟价行为类似于不完全信息的非合作博弈行 为，每个发电商策略的改变都将影响其它所有发电商的收 益，发电市场的均衡状态是各个发电商所采取的竞价策略 时的纳什均衡状态。如果假设电力市场需求曲线假设为线 性时，采用供给函数的寡头博弈模型来求解发电商的最优 竞价策略，可以得出发电商的最优线性供应函数的斜率是 t i 北京交通大学硕士论文 由市场需求曲线的斜率、其他竞争对手的发电出力对市场 价格的反应以及自身的成本系数决定的。而且，前两者都 可以由市场历史信息得到，这是本文为发电商最优竟价决 策的求解所提供的新思路，并且通过算例验证了本方法所 得到的发电商竞价策略接近于最优。本文在上述竞价策略 研究方法的基础上，考虑了发电商竞价的风险决策问题。 最后本文对多阶段发电商的最优报价策略进行了探 讨。其最优报价模型考虑在发电商获得一定合理收益及机 组技术约束时，多时段竞价如何获得最大利润。机组的报 价方案中，所报电价在预测市场出清电价的基础上生成； 交易量则是通过求解多时段的机组自组合问题得到。本文 对机组自组合求解的算法进行了改进，针对动态规划法处 理机组开停机时间约束和机组爬坡速率约束比较困难的问 题，设计了遗传算法和动态规划相结合的方法，通过遗传 编码形成多时段的满足开停机时间约束的开停机方案，用 动态规划法求解每种方案的最优利润，对每时段的出力状 态的规定使其满足机组爬坡速率的约束。通过对多种编码 方案用遗传算法进行寻优得到多时段机组获得最优利润的 出力组合。 1 1 | 北京交通大学硕士论文 总之，本文的研究工作为独立发电商最优报价策略提 供了理论分析与实际操作的思路。 关键词：竞价策略，市场力，需求，博弈论，遗传算法， 动态规划法 北京交通大学硕士论文 t h er e s e a r c ho ni n d e p e n d e n tp o w e r s u p p l i e r s ，b i d d i n gs t r a t e g i e s i ne l e c t r i c i t ym a r k e t o n l yo p e n i n gg e n e r a t i o ns i d e i ti st h ef i r s t s t a g e o ft h er e f o n i lo fo u r c o u n t r y s e l e c t r i c i t yi n d u s t r yt of 0 1 - i nt h ee l e c t r i c i t ym a r k e to n l yo p e n i n g g e n e r a t i o ns i d eb yp o w e rp l a n t s b r e a k i n ga w a yf r o mp o w e r z r i da n dc o m p e t i n ge a c ho t h e rf o rg e n e r a t i o n a st h em a i n p a r t i c i p a n t si nc o m p e t i t i v ee l e c t r i c i t ym a r k e t ，t h em a i no b j e c t f o r p o w e rs u p p l i e r s i st o p u r s u e t h em a x i m a l p r o f i t s f o r e x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n t n o w a d a y st h ep o w e rs u p p l i e r s h a v et h ec h a n c et ou s eb i d d i n gs t r a t e g i e sf o r e x t r a p r o f i t s b e c a u s et h em a r k e ti sm o n o p o l i z e db yaf e wo l i g a r c h s w h a t t h ep o w e rs u p p l i e r sm o s t l yc a r ea b o u ti sh o w t oc o n s t r u c tt h e i r b i d d i n gm o d e ls o a st of o r mt h eo p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g i e s 砷1 e i rb e h a v i o r sa l s od i r e c yi n f l u e n c et h em a r k e t ss t a b i l i t y a n dt h ep o w e rs y s t e m ss a f e t y s ot h e r e s e a r c ho np o w e r s u p p l i e r s b i d d i n gs t r a t e g i e si st h ei m p o r t a n tp a r ti nt h et h e o r y o ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e ta n dh a sg r e a tv a l u ef o ra c a d e m ya n d p r a c t i c e t h e p a p e r a tf i r s tt h i n k sa b o u tt h e r e a s o no ft h e o a r t i c i p a n t s b e h a v i o ri nt h em a r k e ta n dt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h em a r k e t se q u i l i b r i u m i tp o i n t s o u tt h a tt h em a r k e t s e q u i l i b r i u mi st h eb a l a n c eb e t w e e nd e m a n d a n ds u p p l yw h i c h b a s e do nt h es t r a t e g i e s e q u i l i b r i u mt h a tr e s u l tf r o mt h eg a m e b e h a v i o ra m o n gt h e p o w e rs u p p l i e r s t h e n i t a n a l y s e s t h e p o w e rs u p p l i e r s c o s tw h i c hi st h eb a s eo f t h e i rb i d s ，e x p l a i n s v 北京交通大学硕士论文 t h ec h a r a c t e r i s t i ct of o l i t nb i dw h e np o w e r s u p p l i e r sm a x i m i z e t h e i rp r o f i t s i ti u s ta d de x t r ap a r tt ot h e i rm a r g i n a lc o s t a n d h a sr e s e a r c ho nt h em e c h a n i s mt of o r m g e n e r a t i o np r i c e t h em o t i v a t i o nt ou s eb i d d i n gs t r a t e g i e sc o m e sf r o mt h e p o w e rs u p p l i e r s m a r k e tp o w e r t h ea u t h o rp o i n t s o u tt h e r e a s o nf o re x i s t e n c eo fm a r k e tp o w e rt h r o u g hs t u d yo fm a r k e t p o w e r a n de m p h a t i c a l l ya n a l y s e st h em e a n sb yw h i c hp o w e r s u p p l i e r si m p a c tp o w e r r a t ew i t hm a r k e tp o w e r ，a sw e l la st h e b e h a v i o r sf oc u td o w nd a r to fs u p p l yo rt os u b m i tao v e r b i d d i r e c t l y i nt h ep a p e r m r r ( m u s t 1 1 1 1 1r a t i o ) i si n t r o d u c e dt ob e ae v a l u a t i o ns t a n d a r dt oe v a l u a t ev a r i e t yo fm a r k e tp o w e r a c c o r d i n gt o d e m a n d st h r o u g h d y n a m i ca n a l y z eo fm a r k e t p o w e r ，a n dt h ep a p e rd i s c u s s e s t h e b i d d i n gs t r a t e g i e s o f g e n e r a t o r s w i t hd i f f e r e n tm a r k e tp o w e rv i a e x a m p l e s f o rs i n g l e p e r i o dp o w e rs u p p l i e r s b i d d i n gs t r a t e g y ，t h e a u t h o rg i v e sam e t h o dt os e a r c ho p t i m a lb i d d i n gc u r v ef r o m t h ep o i n tv i e wo fd e m a n d sa n dc o m p e t i t i o n t h ef o r m e rm e a n s t h a tt h r o u g ht h es o l u t i o nt od e m a n d sc u r v ew h i c hi sa s s o c i a t e d w i t hp o w e rs u p p l i e r sb i d d i n gu n i tu n d e rt h ed i f f e r e n tl o a d 】e v e l t h e p o w e rc a nb ec a l c u l a t e d i nt h ec o n d i t i o nt h a t m a r g i n a lb e n e f i te q u a l t o m a r g i n a lc o s t a n df i n do p t i m a l b i d d i n gs p o tt of o r mp o w e rs u p p l i e r so p t i m a lb i d d i n gc u l v e ， t h e ni tc a nb ec o n c h d e dt h a tt h eo p t i m a lb i d d i n gc u r v eo f p o w e rs u p p l i e r su n i tw i t hm a r k e tp o w e rw i l ld e p a r t u r ei t s m a r g i n a lc o s tc u r v e r n l el a a e r ，n a m e l yp r i c eg a m e m e a n s t h a ti n d e p e n d e n tp o w e rs u p p l i e r sb i d d i n gb e h a v i o ri ss i m i l a r t oi n c o m p l e t i o ni n f o r m a t i o na n d i n c o o p e r a t i v eg a m eb e h a v i o r , a n dac h a n g eo fe a c hp o w e r s u p p l i e r ss t r a t e g yw i l li n f l u e n c e o t h e ra l lp o w e rs u p p l i e r s b e n e f i t e q u i l i b r i u mo fg e n e r a t i o n m a r k e ti sn a s h e q u i l i b r i u m o fa l l g e n e r a t o r s b i d d i n g s t r a t e g i e s o nt h ea s s u m p t i o nt h a tm a r k e td e m a n d sc u r v ei s l i n e a r w ec a na d o p tt h eo l i g a r c hg a m em o d e lo fs u p p l y f u n c t i o nt oa s c e r t a i np o w e r s u p p l i e r s o p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g y ， a n de d u c et h a tt h es l o p eo fg e n e r a t o r s o p t i m a ll i n e a rs u p p l y f u n c t i o ni sd e t e r m i n e db ys l o p eo fm a r k e td e m a n d sc u r v e ， r e a c t i o no fo t h e r o p p o n e n t s o nm a r k e t p r i c e a n dc o s t c o e f f i c i e n to fi t so w n a n dt h a t ，t h eb o t ha b o v ea r eb eg a i n e d f r o mm a r k e th i s t o r i c a li n f o r m a t i o n ，a n di ti si u s tan e wi d e a t h a tt h ep a p e rw i l li n t r o d u c et os o l v ep o w e r s u p p l i e r s o p t i m a l v 1 北京交通大学硕士论文 b i d d i n gs t r a t e g y ，i nt h ee n d ，s o m ee x a m p l e s a r eu s e dt op r o v e t h a tp o w e rs u p p l i e r sb i d d i n gs t r a t e g y ，w h i c hi sf o u n db yt h e m e t h o d ，a p p r o a c h e so p t i m i z a t i o n i n t h i s p a p e rb a s e do n s t u d y o f b i d d i n gs t r a t e g y，p o w e rs u p p l i e r s r i s k d e c i s i o n m a k i n g i st o o ki n t oa c c o u n t n e m u l t i s t a g ep o w e rs u p p l i e r s o p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g y i sd i s c u s s e di nt h ee n do ft h ep a p e r 耽eo b i e c to fo p t i m a l b i d d i n gs t r a t e g ym o d e li s t om a x i m i z ep r o f i ti n m u l t i s t a g e c o n s i d e r i n gg e n e r a t o r sr e a s o n a b l eb e n e f i ta n dg e n e r a t i o nu n i t t e c h n o - r e s t r i c t i nt h eu n i t sb i d ，t h ep o w e rp r i c ei sb a s e do n t h ef o r e c a s to ft h em a r k e tc l e a r i n gp r i c e a n dt h ep o w e ri s o b t a i n e db yf i k r - u r i n go u tt h eu n i ts e l l c o m m i t m e n tp r o b l e mi n m u l t i s t a g e f o rt h ep r o b l e mt h a t t h ed y n a m i cp r o g r a m m i n g m e t h o dh a sd i f f i c u l t yi nd e a l i n gw i t ht h el i m i t so fu n i ts t a r t u d r a m p s ，s h u t d o w nr a m p sa n du n i tr a t e ，am e t h o dw h i c h c o m b i n e st h eg e n e t i ca l g o r i t h ma n dd y n a m i cp r o g r a m m i n g m e t h o dh a sb e e nd e s i g n e d i tb r i n g so u tt h ed i f f e r e n tp r o i e c t s o fu n i tr u n n i n ga n ds t o p p i n gw h i c ha c c o r dw i t ht h eu n i t s t a r t u p a n ds h u t d o w n r a m p s l i m i t s b y g ac o d i n ga n d c a l c u l a t e st h eo p t i m a lp r o f i t so fe v e r yp r o j e c tw i t hd y n a m i c p r o g r a m m i n gm e t h o d w h i l et h eu n i tr a t el i m i tc o u l db es o l v e d b yd e s i g n i n g t h e p o s s i b l ep o w e r v a l u ei ne v e r y p e r i o do f t i m e s ot h eo p t i m a lu n i tc o m m i t m e n to f p o w e ri nm u l t i s t a g ew h i c h b r i n g so u tt h em a x i m a lp r o f i t sc a nb eo b t a i n e db ys e a r c h i n g t h ed i f f e r e n tp r o i e c t sw i t hg a i ns u m m a r y , t h er e s e a r c hi nt h i sp a d e rh a se s t a b l i s h e dt h e b a s eo fa c a d e m i ca n a l y s ea n dp r a c t i c ef o ri n d e p e n d e n tp o w e r s u p p l i e r s b i d d i n gs t r a t e g i e s k e y w o r d s ：b i d d i n gs t r a t e g i e s ，m a r k e tp o w e r ，d e m a n d ， g a m et h e o r y ，d y n a m i cp r o g r a m m i n g m e t h o d v i i 北京交通大学硕士论文 符号说明 p 发电商上网结算电价 叮 发电商上网电量 c 发电商发电成本 发电商利润 r 发电商收益 e s电力商品供给价格弹性 电力商品供给需求弹性 c 边际成本 c f固定成本 c 变动成本 c y 平均变动成本 c a r平均成本 如 平均收益 边际收益 撇 必须运行率 d 需求 s 供给 v l 北京交通大学硕士论文 第一章绪论 1 1 论文的研究背景和意义 1 1 1 研究的背景 1 电力市场是电力工业体制改革的目标。 从九十年代开始，世界上许多国家丌始建立电力市场，其目的主 要是在电力工业内部引入竞争机制，以挽救由丁垄断经营而失去活力 的电力企业，或者是通过电力市场吸引投资，加快电力建设，提高电 网运行水平。在我国电力工业面临着同样的问题，引入竞争及建立电 力市场，使电力市场成为我国社会主义市场经济的重要组成部分，这 是我国电力体制改革的目标。 2 “厂网分开，竞价上网”局面的初步形成。 本着改革渐进性的原则，保持平稳过渡和各参与方的利益，我国 首先选取在容易引入竞争的发电侧引入竞争。2 0 0 2 年底，国家电力 公司拆分为五大发电集团公司、两大电网公司、四家辅业公司，这标 志着我国电力工业市场化改革迈出了实质性的一步，“厂网分开、竞 价上网”建立发电侧电力市场是电力工业打破垄断、引入竞争实现全 面市场化改革的第一个阶段，我国电力工业改革正处于由垄断经营向 市场化过渡的阶段，发电市场份额均衡划分，新成立的五人发电集团 构成了发电侧电力市场的竞争主体。 3 发电竞价策略研究成为电力市场研究的重要组成部分 随着发电侧电力市场的初步形成，发电企业所处的环境发生了巨 大的变化，发电商由计划垄断管理时期的系统统一调度的执行者变为 北京交通大学硕士论文 市场改革环境中与电网经营企业分离、拥有独立生产经营权具有独市 法人地位的发电实体，为了在市场中生存与发展，其必须与其他发电 商竞争，卜网，以实现利润最大化为e l 标。 电力市场假设是理想的完全竞争市场，则市场中发电上网价格将 等于系统的发电边际成本，任何一个发电商也无法影响市场电价，也 就不存在发电竟价策略的问题，而由于电力工业的特点，投资规模大， 存在进入壁垒，以及输电约束、输电损耗等问题，实际的电力市场更 像一个不完全竞争寡头垄断市场，因此发电商通常具有一定的市场控 制力，其报价对最终的市场价格能够产生影响，所以发电商为了追求 利润最大化，会采取不同的竞价策略。在竞价过程中，发电成本、市 场需求、竞争对手的报价情况都将影响发电商的报价策略。对发电商 来说，竞价的一般目标是获取最大的利润，因此，如何构造最优的竟 价模型，从而形成最优的竞价策略，是市场环境下发电商生存最为关 键的问题。 厂网分丌后，发电商具有独立决策的权利，计划体制下发电集中 管理被市场环境中发电分散决策所代替，而市场环境下竞价策略有很 强的实时性和随机性，这不但影响发电商的经济效益，还对电力系统 的安全可靠运行产生了影响。从电网角度看，研究发电商竞价策略， 可以为电网提供良好的运行条件，最大限度的降低购电成本和保证系 统安全。 综上所述，发电商竞价策略的研究成为电力市场研究的重要组成 部分。 2 北京交通大学硕士论文 1 1 2 研究的意义 1 对发电竞价策略的研究，是发电商具备市场竞争力的前提条件。 在市场化改革以前，发电厂只顾完成生产任务，电量包销，没有效益 约束，市场条件下它可以促使发电商转变经营观念，在市场中生存发 展。 2 对发电竞价策略的研究，是发电商追求商业利益的基础。市场条 件下，发电商为独立法人实体，自负盈亏，为得到最大利润并保持竞 争优势，发电商在经营中必须加强内部成本管理，降低成本，艿积极 关注市场需求的变化，以形成最优报价。 3 对发电竞价策略的研究，是发电商规避市场风险的必然选择，它 可以帮助发电商在面临市场中的利益与风险时，准确把握市场规律， 最大程度地规避风险。 4 对发电竞价策略的研究，是形成发电商市场力的保证，它可以帮 助具有一定垄断实力的发电商在拥有市场控制能力的时候如何制订 竞价策略以获得高额利润。 5 对发电竞价策略的研究，是政府监管发电市场的重点。在电力市 场中，发电商的行为直接影响市场的公平、公正和公开，为规范其运 作，监管部门可以针对性的制定监管规则消除或减小市场力的影响。 1 2 竞价策略研究的相关概念 研究发电商的竞价策略，必须结合一定的市场环境。在不同的市 场结构、运营、交易模式下电力交易规则有可能不同，从而影响发电 商的竟价策略。国外电力市场发展过程中，电力市场理论不断发展， 涌现出了不同特征的的市场模式和交易规则，我国电力市场的发展必 北京交通大学硕士论丈 须在借鉴其他困家经验的基础上，选择适合我国国情的市场模式，竞 价策略的研究也必须在此基础上开展。 1 电力市场的市场结构 经济学中的产业组织理论认为：按照“结构行为绩效” 的模式，市场结构决定市场行为，因此研究发电商在电力市场中的竞 价策略行为，对电力市场的市场结构的分析是基础。 市场结构是指市场成员间在数量、份额和规模上的关系，以及由 此决定的竞争形式。市场上供需厂商的数量、产品的特性不同时，市 场的竞争程度就会存在差异，根据市场上供应方所表现出来的行为市 场结构可划分为完全竞争型市场、完全垄断型市场、垄断竞争型市场 和寡头垄断型市场。电力市场也可以按这几种类型划分，我因目前实 行的发电侧放丌的市场接近于寡头垄断型市场，具体各类市场的特点 和我国目前市场的特征将在第三章详细介绍。 2 电力市场运营模式 电力工业可以划分为发电、输电、配电、用电四个环节， 根据四个环节中垄断、竞争的程度不同，存在着四种不同的运营模式： ( 1 ) 垄断经营模式：发电、输电、配电、用电全流程保持垄断经营。 此模式曾经在一定时期内，推动电力工业的发展，但由于缺乏竞争， 随着供需矛盾的缓和，其效率低下的特点充分暴露。 ( 2 ) 发电竞争模式：发电侧引入竞争，输、配、用电环节保持垄断 经营。发电商成为经济独立的法人，将电卖给电网运营机构，电网运 营机构成为市场交易和系统调度的中心，其能否保持公平供正是此模 式健康运行的首要条件。 ( 3 ) 输电网开放模式：发、用电环节引入竞争，输、配电环节垄断 经营。输电网络对发电商、配电商和大用户开放，成为交易载体，效 4 北京交通大学硕士论文 率较发电竞争模式提高，但只有部分用户有权选择发电商，用户范围 不易晃定，是过渡模式。 ( 4 ) 全流程竞争模式：发电、输电、配电、用电全部放开引入竞争。 电力市场的理想模式，卖方竞争激烈，卖方选择余地大，实现充分竞 争，但需要科学合理的市场法规及技术手段。 我国目前处于市场初级阶段，实行的就是发电竞争模式，本文研 究的重点内容发电竞价策略的研究也针对是这种运营模式。 3 发电竞价市场的分类。 根据发电竞价内容可分为：有功电量市场和辅助服务市场。 有功电量市场根据交易发生的时间可分为合同市场、现货市场和实 时市场，合同又有般合同和期货合同之分；辅助服务市场根据服务 内容可包括备用和无功市场。如图所示： f 一般合同 ，合同市场 il 期货合同 广有功电量市场1 现货市场 li l 实时市场 l 辅助服务市场，备用市场 l 无功市场 图1 1 发电竞价市场分类 f i g 1 1 t h es o t to f g e n e r a t i o n c o m p e t i t i o i lm a r k e t 合同市场通常以年、月为单位，购电方提前与发电商签订购电合 同，能够保证发电商一定的发电量，目的是规避电力价格的风险。一 般合同是发电方和购电方达成的在规定时间内以商定的价格完成规 定数量的电能交易的具有法律效力的文件；期货合同在内容上与一般 合同类似，其区别为合同本身具有价值，可以在市场上进行交易，其 北京交通大学硕士论文 利润等于购买合同的价格与合同生效时市场价格之差。 现货市场又称同前市场，除去合同电量，发电商提前一天确定町 供电量，进行竞价上网。目前市场是电力市场最主要的部分，通过它 可以保持电力商品的供求竞争，有利于提高电厂的生产效率。 实时市场作为合同市场和日前市场的的补充，用于消除市场中因 负荷以及报价的不确定性造成的供需不平衡的误差。 辅助服务市场是为了系统的安全和可靠，在供需出现突然变故时 能使系统恢复平衡，需要提供的备用、无功补偿等辅助服务。 对于发电商而言，这些市场都是其参与竞争的平台，其必须应用 竞价策略，合理的分配在不同市场中的竞价容量，以获取最好的收益 并且使风险最低。本文主要针对现货市场中发电商的竞价行为进行研 究。 4 电力市场交易模式和交易类型 交易模式指市场中买卖双方发生商品交易行为时遵循的方式， 目前世界上大多数国家采取以下两种方式：电力联营体模式和双边合 同模式。其中， ( 1 ) 联营体模式通过一个独立的机构( 交易中心) 统一从发电 商采购电能，再出售给用户。 ( 2 ) 双边合同模式是买卖双方直接进行交易，商定电价，签订 供电合同。 发电商在不同的竞价市场中进行交易就形成了合同交易、现货交 易、实时交易、有功电量与辅助服务交易等交易类型。 根据国外电力市场的成功经验以及我国电力市场试点取得的经 验，交易模式参照以电力联营体这种得到普遍应用的市场模式，在这 种模式中交易和调度是统一集中管理。为平稳过渡，发电商主要和交 6 北京交通大学硕士论文 易中心签订供货合同，部分电量进入现货和实时市场竞价上网，随着 电力市场开放程度的提高( 用户侧丌放) ，参与竞价交易的电量比例将 逐渐增大。允许发电商在辅助服务市场进行竞争。对于刚刚起步的中 国电力市场，上述模式既保证了不同起点参与者的利益又适度引入竞 争，不失为一种好的选择。 5 竞价交易规则 现货市场通过发电商竞价上网实现电能的供求，发电商如何通过 竞价获得上网发电机会，即在怎样的竞价规则下将负荷分配给发电 商? 竞价规则的设计是电力市场能否有效开展竞争的关键。 竞价交易规则大致分为双边合同和拍卖两类，基于拍卖的竞价规 则在目前大多数国家的电力市场中得到应用。发电商通过竞价获得负 荷上网发电，类似于拍卖或招标中投标人投标获得拍卖品，以一级密 封价格拍卖为例，在这种拍卖中，投标人同时将自己的出价写下来装 入一个信封，密封后交给拍卖人，拍卖人打开信封，出价最高者是赢 者，按他的出价支付，拿走拍卖品。发电商则对于自己所希望得到的 负荷水平进行出价投标，交易中心对接到的投标进行排序，满足负荷 需求且使购电费用最小的投标发电商获得发电负荷。 不同的市场形式有不同的拍卖规则。按照不同的分类标准可以 分为静态拍卖和动态拍卖，开放式拍卖和密封式拍卖等。静态拍卖时 发电商只有一次投标机会，动态拍卖时发电商可以在观察市场出清价 和其他对手的出清情况后修改自己的报价。从结算的角度分为有区别 拍卖和无区别拍卖，前者是指赢得了投标的发电商按其报价付给报酬， 后者是指按市场统一价付绘其报酬。 本文的研究考虑目前大多数电力市场采用的密封无区别拍卖的 形式。 北京交通大学硕士论文 6 报价规则 竞价的基础是发电商的报价，对发电商的报价的形式的规定即为 报价规则。 一般市场中对发电商要求l 报一定时问内的电量电价曲线，报价 曲线可以分为两类：分段报价和连续报价：如果是分段报价要求发电 商按自己机组的构成情况分阶梯报价，具体又可分为上升阶梯或下降 阶梯报价；若发电商的报价只给出了未来一定时间内的报价曲线，则 交易中心不负责机组的启停安排，由发电商自己负责考虑机组的物理 限制，则称之为单一报价协议；与之对应，若发电商除报价曲线外， 还被要求上报机组爬坡率、启停费用、无负荷运行费用等参数，由交 易中心统一给出调度方案，称之为复合报价协议。前者基于分散管理， 发电商自己确定的运行方案不一定可行，因此需要实时市场的平衡； 而后者集中管理，确定的方案可行，但其限制了发电商的灵活性，方 案不一定最优。本文只研究单一报价协议的情况。 7 市场出清 市场出清指如何根据发电商的报价来确定竞价成功的发电商以及 其发电量的过程。日前市场中要求参与竞价的发电商按照报价协议向 交易中心上报自己所属机组每时段的电量电价曲线，交易中心按竞价 协议计算处理得到系统合成供给曲线，以便与系统合成需求曲线进行 匹配得到市场出清价和出清负荷，然后根据发电商的报价情况运行竞 价模型得出每个竟价成功发电商的出清电量。 8 市场力与市场监管 电力市场中，发电商的市场力指发电商具有的使电能的市场价格 高于电能的边际成本而使发电商获得更多利润的能力，即发电商对其 出售的电能的价格控制能力。市场力的大小由市场的实际价格与该发 8 北京交通大学硕士论文 电商的电能产品的边际价格的相对偏差来表示，通常用来纳指数l 来衡量，其定义为： 上二j 三旦_( 1 1 ) c m p 为市场出清价，c 。为发电商所属机组的边际成本。 电力市场的特殊性决定了它不足个理想的市场，不能很好的保 证公平和高效，必然存在市场漏洞，发电商可以利用漏洞进行投机。 如具有很强市场力的发电商就可以操纵机组容量抬升市场电价获得 超额利润。因此，进行必要的市场监管是保证参与者公平竞争和市场 高效的不可缺少的手段，特别是市场化初期市场监管能够促进市场稳 定，避免类似加州电力危机中电力价格飙升的情况发生。 1 3 发电商竞价的技术支持环境 市场化环境下发电商的经营方式必然发生改变，传统方式下只需 接受调度系统的指令，在原有能量管理系统的技术保证下，组织机组 安全、可靠的上网发电。而发电商成为市场主体之后，除接受调度管 理之外，还将与交易中心进行各种信息的沟通，如自己的报价信息提 交，获得市场负荷预测信息，上网发电后的费用结算等，最主要的是 改变原有系统按经济负荷分配，为自己考虑利润最大化发电。发电竞 价辅助决策功能是发电商参与市场竞争的基础，市场化运营要求发电 商完善能量管理系统，适应竞价上网的新形势。 需要补充的发电竞价辅助决策系统主要包括以下方面：发电商成 本分析，市场边际电价预测，发电商风险管理，竞价策略选择，经济 调度，结算系统。 1 成本分析。成本分析功能模块具体包括发电公司中各个竞价机组 9 北京交通大学硕士论文 的成本构成情况，固定成本组成及可变成本的变动趋势，以及可以分 析不同机组组合下的成本费用构成情况。还可以进行投入产出分析， 并最终做到实时成本的分析计算与动态监视等功能。 2 电价预测。利用交易中心的历史数据及负荷预测、检修计划及其 它影响因素预测电价，为报价决策打下基础。 发电商作为电力市场的参与者，其利润最终是通过电能的交易实 现的，提前知道电价的信息就可以在电力市场的交易中获得更大的利 润，因此，电价预测就成了发电商在电力市场中首要解决的问题。 电价预测的分类按时问包括提前小时、提前天、提前周、提前月 预测以及季度趋势预测等，更加长期的电价预测尚有较大的难度。电 价预测按内容来分可分为市场竞标电价、输电服务电价辅助服务电价 等预测。电价预测如果按特性分，则可分为最高、最低、平均等电价 性能指标的预测。 电价预测的研究方法，可以借鉴对负荷预测的方法，概括起来主 要有经验预测、趋势外推、回归模型、时间序列、灰色预测、专家预 测、模糊预测神经网络预测和小波分析预测等，具体应用时，可选用 不同的方法或者几种方法的组合。 3 风险管理。电力市场中风险管理是指发电商通过识别、衡量和分 析风险，有效控制风险，用最经济方法处理风险，为报价决策服务。 发电商的风险管理应建立在发电成本分析、电价预测、燃料供应计划、 发电能力分析、运行检修计划、市场分析( 包括其他发电公司可能采 取的报价策略) 以及风险分析等功能之上。 4 报价决策。在成本分析、电价预测和风险管理的基础上，发电商 应给出自己的报价策略，参与电力市场的竞争。目前电力市场中发电 商报价策略选择的方法，大致可以分为确定性和随机性两类。确定性 l o 北京交通大学硕士论文 方法要有：矩阵对策论、决策树、专家系统等。随机性方法主要有随 机动态规划分析法、序优化方法等。随机性方法更符电力市场本身固 有特性，是发展的主要方向。 5 经济调度。在获得竞价上网电量以后，每个发电商还需要将得到 的竞标发电量作为系统需求，进行传统意义上的机组组合，在发电商 机组之问经济分配，以使发电成本费用最小，从而获得更大的竞标利 润。 6 结算系统：与交易中心进行各类市场提供电量或服务后的费用结 算。 撤价决策h 发 上上上电 竟 成 电风价 本 价 险 辅 分预 管 助 决 析测 理 策 系 统 经济涧度一 图卜2 发电竞价辅助决策支持系统 f i g 1 2a s s is t a n td e c is i o i l s u p p o r t i n gs y s t o mo fb i d d i n g s tr a t e g i e s 发电商报价辅助决策支持系统由发电商的一组计算机及数据网 络组成，系统本身采用i n t e r a c t 技术，以数据通信为基础，由信息浏 览终端、应用程序服务器、历史及实时数据库服务器组成。 1 1 北京交通大学硕士论丈 1 4 发电竞价策略的研究现状和本文的主要工作 1 影响发电商报价策略的因素 发电商间通过竞价上网来实现竞争，报价成为电力市场中发电商 的基本行为，报价由发电商希望得到的上网电价和e 网电量构成，报 价中的电价部分反映了发电商的运行成本和市场供求，决定着机组能 否上网发电和最终的上网电量，而电量部分形成市场中的供给，与市 场中的需求情况相匹配，也会影响最终的市场清算价格。发电商的利 润由市场清算价格和实际上网电量来决定，所以不同的报价策略会有 不同的获利情况，竞价策略考虑的主要因素就是报价中的上网电价和 上网电量，发电商可以通过报低价多获得上网电量，也可以少报电量 获得相应高的价格。 发电商的趋利性促使其在竞价过程中构造最优的报价策略，构造 最优的报价策略需要考虑以下因素： ( 1 ) 上网申报电价。发电商构造自己的竞价策略就是决定报价 中的上网电量和上网电价，其主要考虑的还是电价，因为考虑电量也 是最终反映为电价。微观经济学中完全竞争的市场下厂商以边际成本 定价能获得最大利润，但电力市场不是完全竞争的市场，所以发电商 定价也往往偏离其电能生产的边际成本，发电公司的策略报价是指其 竞价投标没有按边际成本报价。 ( 2 ) 其它发电商的行为。上网电价的形成是多个发电商抉择自 己的供应曲线从而形成系统总的供应曲线与系统负荷曲线均衡的结 果，因此每个发电商不同的决策都有可能影响最后的均衡电价，发电 商的最优报价必须考虑其他发电商的报价行为。 ( 3 ) 发电商市场力的大小。发电商增加利润的方法一般为降低生产 1 2 北京交通大学硕士论文 成本，但当发电商具有很强的市场力时，它就可以采用非降低成本的 方式获利，此时发电商可以控制发电量，发电量一定时发电商的成本 不变，但控制发电量会使供求失衡，供应短缺会引起电价升高，价格 升高发电商就获得了额外的利润。市场力的人小决定发电商的市场行 为。 ( 4 ) 上网电量。是影响发电商利润的另一方面，发电商的决策还要 考虑合同电量、需求负荷、备用要求、传输限制等其他方面。 2 发电竞价策略的研究现状 目前构造最优报价策略一般有以下途径： ( 1 ) 基于估计报价时段的市场结算价格的方法其原理为，如果能 够比较准确的估计出市场清算电价并且该价格高于发电商的成本价， 则发电商只要投一个略微低一些的价格即可，其他工作就是制定所拥 有机组的开停机计划和最优调度的问题。预测市场结算价的过程需要 全面考虑负荷需求、其他发电商的报价行为以及传输限制等因素。 ( 2 ) 博弈论的方法博弈论是研究多个利益冲突的个体在相互影响 下如何进行最优决策的理论，很适用于研究发电商竞价策略的问题。 本文所研究的发电商的报价决策过程是其中的一种，可描述为发电商 之间的非合作不完全信息博弈过程。