电力市场中发电厂商的竞价策略

2第九章电力市场中发电厂商的竞价策略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3第一部分:电力市场概论45n有些交易可能因此无法实现，从而限制用户选择n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 n电力市场肯定不是完全竞争的市场，也不再n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n在寡头垄断市场中，发电公司可以采用一些7MCP)结算，也有一些按发电公司的实际报价(payas8n双向合同市场(Bilateralcontract)n在有些市场中同时存在联营体市场和双向合同n在双向合同市场中，通过谈判的方式确定价格9第二部分:电力市场中的报价规约发电报价模型OOOOC0i=aipi+bi(2)OPi(MW)发电微增成本曲线为：bibibibi报价用单价曲线1-报价为线性曲线Ci,Ci,bibi◆◆◆◆2-报价曲线为常数Ci,◆◆◆◆C0i=Ci,◆◆◆C◆◆◆◆C0i=Ci,◆◆◆bi。bi。biCi=bipi(1biO0◆O0◆Ci'=bi(14)报价用微增曲线iipipipi1.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）28.529.531.233.5成本($/MWh)28.534333230292827265010015020025030035040045026 联营体市场中的报价方式n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。n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。n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。n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。n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。n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。n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n能量段及报价价格(最多3段)n机组启动价格和无负荷价格n机组最小运行时间n发电公司向Pool提交发电机的运行参数n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n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n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。n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。n这种报价方法不能保证发电机组运行的可行性。n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。n加利福尼亚和澳大利亚等电力市场采用这种报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。 $ci(i)分段线性成本函数MW$/MW$/MW阶梯型边际成本函数MW发电公司报价策略的种类n现货（日前）市场的报价策略n各种辅助服务市场的报价策略n视不同的市场模式而定发电公司报价策略的种类（续）n在各类市场中适当分配发电容量n可以用投资学中的组合投资理论来研究n如何准确预测各市场的价格风险？n如何量化这些风险？构造报价策略的方法 n发电公司只需要报一个比MCP略为便宜的价n在报价的历史数据不公布的电力市场(如加利n对于占市场份额很小的发电公司，也可以采n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n然后建立数学模型（优化问题）n采用有效的方法求解此优化问题n大多数研究工作采用了这种方法n主要困难:如何准确估计竞争对手的报价行为n有些研究工作将所有竞争对手模拟为一个以简化分析n模糊逻辑方法／可能性理论n概率方法(包括离散概率分布和连续概率分n连续概率分布模型更为合理n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n对于刚开始运行的电力市场，由于发电商n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3.3基于博弈论的方法n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n然后寻找这些模型的平衡点；n这些平衡点对应发电公司的最优报价策略。n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；n在信息不完全的情况下，理论上也还不清楚是否存在平第四部分：主要研究工作构造的报价策略模型和结果n报价函数为线性函数/分段线性函数n竞争对手的报价行为用概率分布/模糊集合模拟n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。MonteCarloSimulationMonteCarlo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。MonteCarloSimulationy0xx=1为边界围成的面积，为用MonteCarlo方法计算积分J，即随机投掷n个点。令则i表示投掷点落在所求区域的次数,n能量市场中发电公司的报价策略(单个时段)n能量市场中发电公司和大用户的报价策略(单个n能量市场中发电公司在下一个交易日24个小时的报价策略(需要进行机组组合优化)n辅助服务市场的报价策略(单个时段)有关结果(续二)n能量市场和辅助服务市场中报价策略的协调(单个时段)n发电公司在下一个交易日24个小时的能量市场和辅助服务市场中报价策略的协调(需要进行机组组合优化)n在能量和备用市场最优分配发电容量的通用模型n基于可能性理论的发电公司（连续）报价策略n计及网络阻塞影响的发电公司（连续）报价策略n计及风险的发电公司（连续）报价策略n计及风险和差价合同的发电公司在日前市场的（连续）报价策略n在采用分段报价规则的电力市场中发电公司的报价策略n基于模糊集理论的发电公司分段报价策略n在以PAB结算的电力市场中计及风险的发电公司分段报价策略第五部分：计及网络阻塞影响的发电有些发电公司可能处于垄断地位n由于调度模式的改变，电力工业市场化后阻塞发生的机会大增。原来的输电规划并不是针对竞争的电力市场的。n电力交易与调度中心收到发电公司的报价后首先进行无约束调度对调度结果进行校核，检查输电约束情况如果网络会发生阻塞，则需进行阻塞管理，修改调度计划以消除阻塞总的目标是寻求使总购电成本最小的发电调度n以原英格兰－威尔士电力市场的阻塞管理方法为基础。向发电公司支付的价格分为四种情况：n机组被排入无约束发电计划，在当天正常运行nPPP=SMP（市场统一清除价）+CP（容量费）n机组被排入无约束发电计划，但在电力交易与调度中心的要求下没有运行nPPP减去该机组的报价n机组虽然参与了报价，但没有被排入无约束发电计划，后来在电力交易与调度中心的要求下参与了实时调度、提供了电力n该机组的报价加上CPn机组虽然参与了报价，但没有被排入无约束发电计划，也没有被电力交易与调度中心要求在当天运行n只向机组支付容量费CPn发电公司i在某一交易时段最优报价模型为：MaximizeiΩiilαilαiiimax其中，λ为统一市场清除电价，Cp为容量费由市场规则确定的发电公司的允许报价上限max为。n市场清除价λ与机组无约束调度出力qi计算：由上两式可以推得：n即阻塞管理数学模型，目标是使阻塞管理所引起的附加购买成本（阻塞成本最小。mod输电网络容量约束：n假设竞争对手的报价系数αj、βj服从联合正态分布：n发电公司最优报价策略问题就成为随机优化问题，可以采用蒙特卡罗仿真方法求解。n算例一L1=40MWL2=150MW图1两节点系统接线图αiiλiG1否--G1是0n阻塞情况下，发电公司G1只能向负荷L2提供100MW，剩下的50MW必须由发电公司G2来供n发电公司G2提供的50MW出力是按其自己的报价来支付的，所以报价越高(但要受报价上限约束)，获得的利润越多。n可见，当输电容量不足时，在负荷L2侧会形成局部市场。发电公司G2可以利用其垄断地位，抬高报价，获得高额利润。GGGG23GG11545GG8!r7:GG↓109611,12↓109141314表1发电公司的机组参数所在节点号10.1375120.0525230.087534658情况一：发电公司的最优报价策略（无阻塞）发电最优报价策略无约束λ是否有利润αiβi调度计($/MW)阻塞划qi(MW)Ω($)16.40020.237444.4461.828.79980.110473.7703.136.64240.1615659.748.18170.143661.0601.157.50560.142766.1654.3n当支路3（节点2－节点4）和支路17（节点9－节点14）的潮流上限由情况一的1.71降为0.25时情况二输电阻塞情况下发电公司的最优报价策略发电公司λ塞ii141.48是2367.522637.932267.4423.5718054.9148n在第二种情况下，无约束调度时，发电公司4由于报价太高而没有被选中，而发电公司5报价最低，所报电量全部被选中。但是经直流潮流计算校核发现在此调度方案下支路3的潮流为0.3292，支路17为0.4833，均超出输电容量极限，也即会产生网络阻塞，需要预先进行阻塞管理。n经阻塞管理后，发电公司4的全部容量均被选中（120MW)，而发电公司5的出力被大量削减(-85MW）。发电计划做如此调整后，支路3和支路17不再阻塞，此时它们的潮流均为0.25。n可见，发电公司4可以充分利用线路阻塞的影响，采用报高价的策略获得高额利润。结第六部分：计及风险的发电公司的最n不清楚竞争对手采用的报价策略n报价太高可能不被选中n报价太低影响收益n需要对收益和风险进行折衷Ω—期望收益Ωi—第i种可能收益采用某种报价策略可能产生的利润与风险预测n通过估计发电公司所报各段中标的概率与中标后的利润，可以求得采用某种报价策略时的期望利润与相应的风险n期望利润越大，效用值越大。而波动性越强的报价策略，其效用值越低。en最多可报3个容量段n机组出力上下限为300MW和10MW0000