电力市场中发电厂商的竞价策略.ppt

,电力市场基础,2,第九章电力市场中发电厂商的竞价策略,电力市场概述电力市场中的报价规约电力市场中的报价策略主要研究工作计及网络阻塞影响的发电公司的最优报价策略计及风险的发电公司的最优报价策略结论,3,第一部分：电力市场概论,4,电力市场的特征,有限数目的发电公司；输配电系统具有自然的垄断特征；大的投资规模(市场进入壁垒)；很低的用电需求弹性；很高的存储成本；电力很难大量存储严格的发电容量约束。,5,电力市场的特征(续),存在输电约束有些交易可能因此无法实现，从而限制用户选择发电公司存在输电损耗在一定程度和范围上打击大用户远距离购售电的积极性,6,电力市场:寡头垄断市场？,电力市场肯定不是完全竞争的市场，也不再是垄断市场。上述特征决定了在电力市场中，某些地区可能只有少数的发电公司提供电力，这与寡头垄断市场最为接近。在寡头垄断市场中，发电公司可以采用一些策略性的报价行为来最大化获利。,7,现行的电力市场模式,电力联营体市场(poolmarket)得到普遍应用；采用暗标拍卖(sealedauction)；大多数采用统一的市场清除价(marketclearingprice-MCP)结算，也有一些按发电公司的实际报价(payasbidPAB)结算；发电公司和用户通过pool进行交易；报价策略方面的研究是针对电力联营体市场的。,8,现行的电力市场模式(续),双向合同市场(Bilateralcontract)在有些市场中同时存在联营体市场和双向合同市场。在双向合同市场中，通过谈判的方式确定价格和电量,9,第二部分：电力市场中的报价规约,10,发电报价模型-发电成本曲线,Ci(千元/h)C0i(千元/MWh)Ci(千元/MWh),Pimin,Pimax,Pi(MW),11,bi,Ci,Ci,C0i,Ci,C0i,Ci,di,bi,Pi,12,C0i=aipi+bi(9）发电成本曲线应该是：Ci=aipi2+bipi(10)其成本微增率为：Ci=2aipi+bi(11),报价用单价曲线1-报价为线性曲线,C0i,Ci,Ci,C0i,Ci,Ci,0,Pi,bi,13,2-报价曲线为常数,bi,Ci,C0i=Ci,C0iCiCi,bi,0,Pi,C0i=bi(12)发电成本曲线应该是：Ci=bipi(13)其成本微增率为：Ci=bi(14),14,报价用微增曲线,报价为线性曲线,报价曲线为常数,15,建议,1.研究发电成本曲线和微增率曲线；2.建议采用分段上升的报价曲线。（算法简单，解唯一，发电随负荷共涨落）,16,发电公司竞价策略-发电公司的竞价曲线和成本曲线,17,联营体市场中的报价方式,多部分报价多部分报价可包括能量价格、启动费用和停机费用等，以反映发电机组的成本结构和运行约束。电力联营体所采用的拍卖清除算法必须同时计及能量价格和发电机组的运行约束，这需要用机组最优组合程序来完成。这种方法可以保证所得到的发电调度计划在技术上是可行的。,18,联营体市场中的报价方式(续)：多部分报价,机组最优组合问题是一个非凸的、非线性混合整数规划问题。对于大规模机组最优组合问题，并不存在可以保证求得该问题的全局最优解的有效算法。由于局部最优解不能保证在发电公司间进行公平的负荷分配，这种报价方法曾受到不少批评。,19,多部分报价方法的一个典型例子是英格兰和威尔士电力市场，该市场的报价规约要求发电公司的报价中包括很多分量。能量段及报价价格(最多3段)机组启动价格和无负荷价格机组最小运行时间发电公司向Pool提交发电机的运行参数电力联营体(pool)利用机组组合优化程序确定下一天48个时段(每半小时一个时段)市场切除价(MarketClearingPrice-MCP)和发电调度,联营体市场中的报价方式(续)：多部分报价,20,联营体市场中的报价方式(续),单部分报价发电公司只投下一个交易时段(如第2天的每小时)的能量价格。市场清除算法非常简单，只需要根据预报的负荷、发电公司的标价及可供电量按照价格从低到高的次序确定各个发电公司在第2天的每小时的调度计划。市场操作员并不作机组组合优化，发电公司在构造报价策略时需要计及所有的费用以及运行约束，并将这些因素隐含在能量标价中，因为这种报价结构不能保证恢复启停费用等非能量成本。,21,联营体市场中的报价方式(续)：单部分报价,这种报价方法不能保证发电机组运行的可行性。当列入调度计划中的发电机组受到运行约束限制时，需要一种机制来修改调度计划，例如设立短期平衡市场。加利福尼亚和澳大利亚等电力市场采用这种报价方法。西班牙基本上也采用了这种方法，但略有不同，报价时允许附加少量运行约束，但市场清除价仍然只按能量标价确定。,22,报价函数形式,$,MW,$/MW,MW,ci(pi),mci=dci/dpi,分段线性成本函数,阶梯型边际成本函数,23,第三部分：电力市场中的报价策略,24,发电公司报价策略的种类,发电公司在电力市场中的报价策略包括：现货（日前）市场的报价策略实时市场的报价策略各种辅助服务市场的报价策略视不同的市场模式而定,25,发电公司报价策略的种类（续）,发电公司在各类市场中报价策略的协调在各类市场中适当分配发电容量可以用投资学中的组合投资理论来研究需要考虑各类市场的价格风险困难：如何准确预测各市场的价格风险？如何量化这些风险？,26,不同报价规则下的发电公司报价策略,单时段静态报价与多时段统筹报价单部分报价与多部分报价分段报价函数与线性报价函数MCP结算方式与PAB结算方式同一发电公司内部的火电厂、水电厂、核电厂、抽水蓄能电厂等的协调报价发电公司内部的机组组合和机组检修的协调,27,构造报价策略的方法,主要有三种方法估计下一个交易时段的市场清除价(MCP)估计其它发电公司的报价行为基于博弈论(gametheory)的市场平衡分析,28,3.1估计下一个交易时段的市场清除价,29,预测MCP的可用方法,计量经济学模型时间序列分析回归分析和人工神经元网络专家系统或模糊集方法组合预测小波分析等等,30,预测MCP的主要困难,MCP不容易预测，比负荷预测要困难得多。大多数电力市场运行时间较短，数据不充分。有些影响电价的因素难以描述，如报价策略。市场电价波动很大。时间序列分析模型相对来讲比较合适。,31,如何报价？,发电公司只需要报一个比MCP略为便宜的价格。隐含地假设了市场是完全竞争的。在报价的历史数据不公布的电力市场(如加利福尼亚)，也许只能采用这种方法。对于占市场份额很小的发电公司，也可以采用这种方法。,32,3.2估计其它发电公司的报价行为,33,原理与主要困难,原理：首先用概率方法或模糊集方法可能性理论来估计竞争对手的报价行为然后建立数学模型（优化问题）采用有效的方法求解此优化问题大多数研究工作采用了这种方法主要困难:如何准确估计竞争对手的报价行为有些研究工作将所有竞争对手模拟为一个以简化分析,34,现有方法,主要有两种方法概率方法模糊逻辑方法可能性理论概率方法(包括离散概率分布和连续概率分布)连续概率分布模型更为合理,35,现有方法(续)：概率方法,适用于已经稳定运行了一段时间的电力市场。市场数据可以用来估计竞争对手报价参数的概率分布。对于刚开始运行的电力市场，由于发电商的报价一般波动较大(试验之中)，利用这些数据来估计竞争对手的报价行为并不可靠。,36,现有方法(续)：模糊逻辑方法,对于建立不久的或市场规则刚作过调整的电力市场，发电公司的报价仍处于试探之中。市场数据不成熟、不充分，统计特性利用价值不高，不适于应用概率方法。模糊逻辑方法可能比较适合。模糊集方法在原理上更适合处理数据不成熟、不充分、不准确的情形，且可以模拟专家的经验知识。研究工作刚刚开始。,37,3.3基于博弈论的方法,基本思想基于博弈论模型如Cournot模型、Stackelberg模型、和供给函数模型来描述发电公司报价策略问题；然后寻找这些模型的平衡点；这些平衡点对应发电公司的最优报价策略。,38,主要问题,主要问题：为迎合这些博弈论模型，对发电公司报价策略问题做了很多简化，这样得到的平衡点可能没有多大意义；如产量竞争；价格竞争；线性供给函数竞争电力市场中一般采用分段报价。在这种情况下是否存在所谓的平衡点理论上还不清楚。在信息不完全的情况下，理论上也还不清楚是否存在平衡点。不论采用线性报价还是分段报价都是如此。,39,第四部分：主要研究工作,40,构造的报价策略模型和结果,模型框架以单部分报价为基础报价函数为线性函数/分段线性函数竞争对手的报价行为用概率分布/模糊集合模拟采用随机优化方法确定报价策略,主要采用了MonteCarlo方法和专门发展的随机优化方法。,41,MonteCarloSimulation,MonteCarlo是一类通过随机变量的统计试验、随机模拟、求解数学物理、工程技术及经济管理近似解的数值方法。人为构造一种概率模型，使它的统计试验的某些特征数（如频率、样本均值等）作为所求量的估计值，这便是蒙特卡罗方法的思想。,42,MonteCarloSimulation,例：用MonteCarlo计算积分定积分计算，设0g(x)3；风险喜欢者时A3。约束条件：,72,算例分析,有五个发电公司的电力市场最多可报个容量段PAB结算方式考虑某发电公司的最优报价策略，其有4个竞争对手：A,B,C和D机组出力上下限为300MW和10MW生产成本参数a0、b=6.75、c=0.02532,73,算例分析（续）,74,算例分析（续）,75,小结,应用投资学原理，引入了报价策略的效用值作为评价报价策略优劣的指标。在此基础上建立了报价策略模型。综合考虑了发电公司的利润与风险。,76,结束语,尽管国际上已经有不少电力市场投入运行，但并不存在市场模式完全相同的电力市场。电力市场正处于不断的进化之中，市场结构、报价规约等仍在不断的完善。报价模型要根据市场模型、报价规约、市场成员的组成情况以及其他因素(如双向合同市场、差价合约的存在以及所占的市场份额等等)来构造。,77,结束语(续),构造最优报价模型在理论上是相当困难的问题，在采用分段报价的电力市场尤为如此。尽管已经提出了很多方法，市场上也有商业化的报价软件出售，但如何构造最优报价策略在理论上仍未解决。难以建立通用的报价模型。最近的研究重点在于构造兼顾利润和风险的报价策略。虽然发电公司最优报价策略方面的研究工作近年来取得了长足的进步，但仍然有很多理论问题没有解决。,78,