电力市场课件：第九章 电力市场中发电厂商的竞价策略

1、第 九 章电力市场中发电厂商的竞价策略目录1. 发电厂商竞价策略研究现状2. 短期电力市场竞价的数学模型3. 中期电力市场竞价的数学模型4. 发电厂商竞价策略的完全信息静态博弈5. 发电厂商竞价策略的不完全信息静态博弈6. 现货市场发电竞价的动态优化算法结束发电厂商竞价策略研究现状 实际的Power Pool往往不是一个完全竞争市场，而是更接近于寡头垄断市场，其市场成员相对固定且个数有限，少数几个规模较大的发电厂商可能拥有较强的市场力。也就是说，发电厂商可以不按边际成本报价，而是采用一定的竞价策略，以期影响市场结算价格，从而获得比按边际成本报价更高的利润。（续） 目前各国电力市场所采用的竞价方

2、式可分为如下三种类型： 电能多部分投标 发电企业申报能量价格、启动费用、停机费用等多个参数，Pool采用类似传统的优化机组组合算法进行市场结清。（续） 电能单部分投标 发电厂商只申报能量价格，发电厂商在构造竞价策略时要自己计及启动成本及停机费用等各项成本，自己考虑运行约束，而Pool只需根据报价进行排序，确定各发电厂商的成交量。（续） 电能与辅助服务同时排序 各种旋转备用、AGC、冷备用等一些辅助服务与电能一样，通过竞价的方式购买，由于这些辅助服务与电能都占用发电机的容量资源，因此，它们的市场结清过程与电能的结清过程关系密切。 针对不同的市场竞价方式，国内外学者利用不同的数学方法进行了大量的竞

3、价策略研究。返回短期电力市场竞价的数学模型目标函数约束条件：（1）功率平衡约束（续）（2）合同电量约束（3）功率的上、下限约束（续）（4）功率上升、下降速度约束短期电力市场周期为返回中期电力市场竞价的数学模型目标函数约束条件：（1）电量平衡约束（续）（2）发电机组发电量的上、下限约束（续）（3）发电机组时间方面的约束 中期电力市场周期为返回发电厂商竞价策略的完全信息静态博弈 在电力市场信息完全情况下，参与Pool的发电厂商想使自己的利润最大化，而Pool却想使得整个系统的利益最大化（即整个系统的发电成本最小）。运用完全信息静态博弈的方法分析在此种情况下的发电厂商竞价策略问题，在考虑电力网络和发

4、电机容量限制等约束下，寻求各方博弈的纳什均衡解。（续）1. 有功负荷最优分配数学模型目标函数（续）约束条件 （续） 2. 发电厂商的博弈过程 （1）计算收益，形成支付表。 每一个发电厂商都有高、中、低三种竞价策略，如果有n个发电厂商的话，则共有3n种战略组合。在某种战略组合下，Pool根据所有发电厂商的报价，进行经济调度，得出负荷在每一个发电厂商中的最优分配。根据Pool的负荷分配情况，发电厂商根据实际的发电成本和实时电价，可（续） 以计算所有发电厂商在该种战略组合下的支付，（销售电量的收入和发电成本的差值，即发电收益）。发电厂商收益的求取如下： 根据上式，可以把所有3n种战略组合下每一个发电

5、厂商的支付都求出来，从而可以形成支付表。（续） （2）发电厂商博弈和Nash均衡 对支付表进行博弈分析，可以得到所有发电厂商的最优策略、即Nash均衡，在博弈的过程中，发电厂商i首先针对其他发电厂商的高、中、低三种竞价策略，根据自己的收益来寻求自己的最佳对策，经过对支付表多次的分析，最终得到以下结果：（续） 在给定其他发电厂商策略下，发电厂商选择自己的最优策略，所有发电厂商选择的最优策略构成了最优策略组合，即Nash均衡。也就是说，在Nash均衡中，在给定别人战略的情况下，没有任何单个发电厂商有积极性选择其他战略，从而没有任何发电厂商有积极性打破这种均衡。（续） 例题Nash均衡的讨论： 分析

6、表9-8，仅从自身情况来看，三个厂商均应采取低报价策略；再假设对手均采用低报价策略，进一步确定自身应采取的策略，不难确定最终的策略为LLL。 分析表9-9，仅从自身情况来看，三个厂商均应采取低报价策略；而当假设（续） 对手均采用低报价策略，进一步确定自身应采取的策略时，厂商B的最优战略变成了H，即最终的策略为LHL。返回发电厂商竞价策略的不完全信息静态博弈 本节中假设关于发电厂商的生产成本的信息不完全，而其他信息都是所有发电厂商的共同知识，而对于生产成本的信息不完全，假设有两种情况：不对称的不完全信息；对称的不完全信息。（续） 1. 不对称的不完全信息下发电厂商竞价策略的静态博弈分析 假设市场

7、上有n家发电厂商，共计有两种类型： 类型1：发电厂商 具有一种类型的生产成本 ； 类型2：发电厂商 具有m种类型的生产成本，分别是 。（续） 假设类型1的发电厂商的生产成本是共同知识，而类型2的发电厂商的生产成本是不完全信息，也就是说发电厂商k+1，k+2，n知道市场中所有发电厂商的真实的发电成本，而发电厂商1，2，k除了知道该类型1的所有厂商的生产成本外，并不知道类型2厂商的发电成本，而只是知道关于类型2厂商发电成本的如下概率分布表：（续）发电厂商 的生产成本函数概率分布（续） 对发电厂商 而言，因其拥有完全信息，该厂商将会选择如下发电量来最大化自己的利润 然而发电厂商 不知道j到底是m种发

8、电成本中的哪一种，因此该发电厂商i会选择如下的发电量qi来最大化（续） 如下的利润期望： 因而，求解这n个发电厂商的纳什均衡（最优发电量组合），则可以化为如下的多目标优化问题（续） 通过求解可以得到市场中每一个发电厂商的最优发电量，进而可以得到每一个发电厂商的利润和市场电量价格。（续）2. 对称的不完全信息下发电厂商竞价策略的静态博弈分析 假设市场上有n家发电厂商，每一个发电厂商具有m种生产成本 ， 每一个发电厂商只是知道自己采用哪一种发电成本进行生产，但是不知道其他n-1个发电厂商的具体采用哪一种发电成本进行生产，只是知道其他发电厂商关于采用生产成本的概率（共同知识），见下表（续）发电厂商

9、的生产成本函数概率分布（续） 发电厂商i不知道j（ji）到底是m种发电成本中的哪一种，因此该发电厂商i会选择如下的发电量qi来最大化如下的利润期望：（续） 因而，求解这n个发电厂商的纳什均衡（最优发电量组合）可以化为如下的多目标优化问题返回完发电厂商的竞价策略 发电厂商有高价、中价和低价三种常见的离散型竞价策略（H、M、L），可分别应用于不同的场合： 高价策略H。以高于成本20进行报价，模型中发电机成本函数变为（续） 中价策略M。以实际成本进行报价，模型中发电机成本函数为 低价策略L。以低于成本20进行报价，模型中发电机成本函数为（续） 发电厂商可以选择以上三种报价策略，或者高价策略拾高市场电价，或者低价策略出售更多电量，还可以选择中价策略和Pool合作，选择目的是为了使得自身的利益最大化。当然最终的策略选择还得取决于所