关于远期合同市场发电商竞价策略的研究.doc

关于远期合同市场发电商竞价策略的研究李 聪（浙江广厦建设职业技术学院 基础部，浙江 东阳 322100）摘 要：合同交易随着电力市场化的不断完善和风险管理的需要，具有越来越重要的作用。在一个规范、成熟的电力市场中，应当是实时市场和合同市场并存的，两者互为补充、相辅相成、缺一不可。因此，研究一个关于合同市场发电商的竞价策略模型就有其重要的价值和意义。文中对合同市场的发电商竞价策略进行了研究，建立了发电商竞价策略的数学模型。最后，理论分析和算例结果表明了模型有实用性。关键词：电力市场 远期合同市场 竞价策略Research on Bidding Strategy of Power Generator inForward Contract MarketLi Cong(Basic Subject Dept. Guangsha College of Applied Construction Technology, Dongyang322100, Zhejiang)Abstract: Contract businesses plays a more and more important roles with power markets unceasing perfection and venture management. In and standard and mature electricity market, spot market and contract market should exist together. So it has great significance to research electricity generators bidding strategy model in contract market. This paper researches and develops a math model on electricity generators bidding strategy. At last, theoretical analysis and numerical results show that the model is practical.Key words: electricity market; forward contract market; bidding strategy由于电力工业的体制改革，打破了传统的发电、输电、配电一体化的垂直结构，导致了电力工业的市场化运营，使得发电商、配电公司、电力用户等市场参与者成为了电力市场的主体，但同时也使市场参与者面临前所未有的风险，特别是电价的波动风险。因为远期合同能够为电力用户提供稳定的电力供应，同时为发电商带来长期稳定的需求，而且能够锁定电力价格以回避电价波动风险。因此，世界各国的电力市场均大量采用远期合同进行电力交易。这对于正处于电力市场化初期的我国电力市场有重要的借鉴意义。于是，研究一个关于合同市场的发电商竞价策略模型就有其重要的价值和意义。文献2基于寡头竞争的线性供应函数均衡方法，研究了考虑双向差价合同交易的发电商报价策略问题，但未深入研究合同市场对于电力市场的影响机制。文献4采用线性供应函数均衡方法，建立了一个电力现货市场和差价合同市场分开竞争的两阶段均衡模型。与文献4不同，我们侧重研究合同市场的存在对实时市场发电商竞价策略的影响。1 市场模型的建立本文建立的电力市场模型中的合同市场没有局限于某种特殊的合同形式，而是一种以固定价格的远期合同市场为背景的。下面来建立发电商在这种合同市场存在下的竞价策略模型。 设发电商的发电成本为 （1） 则边际成本为 （2） 如果在这些假设下，且在完全竞争市场中，发电商将以边际成本作为报价函数，此时市场出清价格将等于边际成本，有： 然而电力市场是一个寡头市场，发电商不可能仍将边际成本作为报价函数，他们将通过抬高报价函数来提高市场价格。设发电商的报价函数为： （3） 其中 式（3）可以重写成供给函数的形式： （4） 其中。假设市场需求函数为，在忽略传输损失时，任何时刻供需应达到平衡则有： （5） 将式（5）代入需求函数并整理可得： （6）同时式（5）又可以写为： （7） 通过联立式（4）和式（6），反需求函数可以表示为： （8） 由上式可解得； （9） 由式（9）可知，市场出清价是发电商共同作用的结果，它不仅与需求函数有关，而且与各发电商的供给函数系数有关。在考虑远期合同存在的情况下，发电商的利润可表示为其在现货市场中的售电收入，加上在合同市场的净收入，再减去其发电成本，即： （10）其中表示双边合同中发电商的发电量，表示其合同敲定价，尽管双边合同签订的电价是买卖双方自己的事，但是一般可以这样认为：同一个市场中双边合同签订的电价不会差别很大，原因是理性的电能购买者不会出比其他人高很多的价格购买同样的电能，同样卖方也不愿意接受太低的价格，因此可以假设对于每一个合同，价格是相同的，即： （11）但是这种假设并不影响分析结果。 每个发电商上交最优竞标曲线，实际上是追求利润最大化的结果。获得最优竞标的一阶条件是对式（10）求导： （12） 将式（2）和式（7）代入上式得： （13） 最后将式（4）和需求函数代入式（13），则有： （14） 可解得： （15） 又因为由式（7）可知： （16） 对于任意的都有： （17） 由式（14）和式（17）可知，利润对的二阶导数有： （18）因为，和都为正数，所以式（18）恒小于零，即满足利润最大化的二阶条件。为了体现发电商之间的相互影响，联立式（9）和式（15）可得： （19） 为了下面分析远期合同电量对发电商竞价策略影响的方便，这里令，并整理式（19）可得： （21） 这是一组非线性方程式。解方程组（5.21）后，通过式（5.9）和式（5.4）可确定实时市场价格的均衡解和发电商的均衡发电量。为了显示更清楚，下面用向量形式来表示式（21）： （22） 其中： 因为双边合同交易量,成本系数以及需求曲线参数都是已知的，所以式（22）简化为一组关于的非线性方程组：2 仿真分析下面以六个发电商的情况为例来研究差价合同的存在对现货市场发电商策略以及市场均衡结果的影响。设每个发电商的成本函数为 市场需求函数为,其中，合同电价。表1给出了六个发电商的成本系数、最大出力以及最大可交易的合同电量。表1 发电商参数Table1 Power generayors parameters 发电商 成本系数 最大出力 最大合同电量 1 0.1 60 50 2 0.3 60 50 3 0.5 60 50 4 0.7 60 50 5 0.9 60 50 6 1.1 60 50假设只有发电商1签订了差价合同电量，即有，下面将依次分析发电商1的合同电量的变化对其自身以及其他发电商的供给函数、发电量、市场力指标、利润以及市场均衡电价的影响情况。图1 发电商1的最优供给函数系数，均衡电价，实际发电量和利润Fig1 Optimal supply function coefficient of generator1,Euilibrium price,real power output and profit of generator1由图1可以看出，随着发电商1的合同电量的不断增加，发电商1的最优供给函数系数是逐渐增加的(即降低其报价)，这是因为发电商1通过降低报价将获得更多的发电量，而降价引起的市场出清价的减少并不会很大程度的影响发电商1的利润。由于随着合同电量的不断增加，发电商1的实际发电量将绝大多数通过合同的形式来出售，此时，这部分发电量是以合同电价来结算的，即市场出清价的减少并不影响合同市场上发电商1的利润。同时，随着合同电量的增加，最终的市场出清价是减少的。另外，从图中还可以看出，发电商的利润是先减少后增加的。这是因为在刚开始，市场电价大于合同电价时，发电商1的利润是减少的，此时，发电商只有通过降低报价来减少损失。然而，当市场电价降到合同电价时，发电商1的利润开始增加。此时，合同电量越多，发电商利润越大。图2 发电商的最优供给函数系数 Fig2 Optimal supply function coefficient of power generators图2呈现了每个发电商随着合同电量的增加，最优供给函数系数的变化情况。从图中可以看出，发电商1的供给函数系数最大（即其报价最低），且变化最快。这是因为发电商1的成本最小、效率最高，且合同电量的变化对其自身的影响最大。图3 发电商的实际发电量Fig3 Real power output of power generators由图3可知，随着发电商1的合同电量的不断增加，除了发电商1自身发电量增加外，其他发电商的发电量都是减少的。这是因为发电商1通过签订电力合同规避了实时价格降价的风险，随着其合同电量的增加，发电商1的绝大部分发电量都通过合同的形式进行出售，不受实时电价影响，于是发电商1就通过生产更多的发电量来获得更多的利润。而对于其他发电商而言，由于发电商1的发电量的增大，导致了其他发电商的市场份额的减少，即其他发电商的发电量的减少。图4 发电商的利润Fig4 Power generatorsprofit图4显示了随着合同电量的增加，发电商利润的变化情况。可以看出，发电商1通过签订电力合同，不仅增加了自身的利润，而且降低了其他发电商的利润。因而，对于以自身利润最大化为目标的任何一个的理性的发电商都会签订合同电量，参与合同市场。3 结 论本文建立了考虑远期合同市场时电力现货市场中发电商竞价策略模型，并通过算例进行了仿真，分析了合同电量对发电商最优供给函数、实际发电量、利润的影响。可以得出合同市场的存在有利于发电商降低报价、减少市场力，是电力现货市场的有益补充。本文主要研究的是静态、完全信息下的非合作博弈问题，而如果从单个发电商的角度来看，如何制定其最优策略则是一个不完全信息的博弈问题；另外，市场中的发电商还有可能出现勾结的情况，这是一个合作博弈问题。这些都是值得做进一步研究的。参考文献：1王锡凡，王秀丽，陈皓勇.电力市场基础M.西安：西安交通大学出版社，2003.2