網(wǎng)絡(luò)阻塞環(huán)境下電力市場(chǎng)發(fā)電商市場(chǎng)力的研究.pdf

1、由于電力商品的特殊性，電力批發(fā)市場(chǎng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寡頭競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。發(fā)電商作為市場(chǎng)主動(dòng)參與者，將在經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)最大化這一目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下行使市場(chǎng)力，進(jìn)行不同于發(fā)電成本的策略競(jìng)標(biāo)。多發(fā)電商的相互策略作用對(duì)電力批發(fā)市場(chǎng)的出清價(jià)格、交易數(shù)量以及市場(chǎng)運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。同時(shí)，由于電網(wǎng)可能發(fā)生傳輸阻塞的特殊物理特性，使得發(fā)電商通過(guò)策略競(jìng)標(biāo)來(lái)達(dá)到自身生產(chǎn)效益最大化這一市場(chǎng)力現(xiàn)象在電力行業(yè)中顯得尤為突出和特殊。本論文的中心課題就是在考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸阻塞情況下，針對(duì)發(fā)電商市場(chǎng)

2、力行為進(jìn)行分析研究。 以往的市場(chǎng)集中度指數(shù)在評(píng)估發(fā)電商市場(chǎng)力時(shí)不能充分反映電力市場(chǎng)的運(yùn)行特性。發(fā)電商市場(chǎng)力行為所導(dǎo)致的消極作用，如市場(chǎng)價(jià)格升高、電力交易量減少和市場(chǎng)運(yùn)行效率降低等，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真模擬，從而為市場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)管者甄別、防范和平抑發(fā)電商市場(chǎng)力行為，引導(dǎo)市場(chǎng)高效、公平運(yùn)行提供定量指數(shù)和評(píng)估依據(jù)。博弈論提供了研究電力市場(chǎng)中發(fā)電商策略競(jìng)標(biāo)市場(chǎng)力行為的有力工具。 描述發(fā)電商策略競(jìng)標(biāo)行為的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)兩層優(yōu)化

3、問(wèn)題。上層發(fā)電商生產(chǎn)效益最大化問(wèn)題需建立在下層市場(chǎng)出清，即系統(tǒng)效益最大化問(wèn)題基礎(chǔ)上。在多時(shí)段電力交易下，該數(shù)學(xué)模型較難運(yùn)用于發(fā)電商策略競(jìng)標(biāo)市場(chǎng)力行為分析中。啟發(fā)式多代理學(xué)習(xí)系統(tǒng)是一個(gè)有效工具，該方法不依賴于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)解析模型，根據(jù)代理的學(xué)習(xí)機(jī)制自身進(jìn)化到最優(yōu)報(bào)價(jià)策略，從而突破了研究中長(zhǎng)期發(fā)電商市場(chǎng)力行為所遇到的困難。 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： 1)市場(chǎng)力通常由反映市場(chǎng)集中度的市場(chǎng)份額類指數(shù)來(lái)衡量，如HHI

4、指數(shù)。這類指數(shù)運(yùn)用在電力市場(chǎng)中卻會(huì)導(dǎo)致較大偏差，尤其在計(jì)及網(wǎng)絡(luò)傳輸阻塞這一電網(wǎng)固有特性時(shí)顯得突出。本文提出了采用一系列基于納什均衡的市場(chǎng)運(yùn)行指數(shù)來(lái)衡量發(fā)電商市場(chǎng)力程度，從發(fā)電商行使市場(chǎng)力的真正動(dòng)機(jī)入手來(lái)分析市場(chǎng)力行為。 2)目前研究發(fā)電商博弈策略競(jìng)標(biāo)行為的文獻(xiàn)，或者不考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸約束，或者僅局限于某一模型的研究。本文基于同樣的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸阻塞的情況下探討不同博弈模型對(duì)電力寡頭市場(chǎng)運(yùn)行的影響。應(yīng)用最佳反映函數(shù)和循環(huán)

5、搜索最優(yōu)策略的方法對(duì)壟斷、古諾、Stackelberg、供給函數(shù)均衡和猜測(cè)供給函數(shù)等博弈模型進(jìn)行研究分析。 3)由于網(wǎng)絡(luò)損耗和博弈行為在當(dāng)今電力市場(chǎng)的客觀存在性，結(jié)合基于博弈論的發(fā)電商策略競(jìng)標(biāo)行為和輸電網(wǎng)絡(luò)功率損耗二者特性，本文創(chuàng)新性地首次提出了在考慮線路傳輸功率損耗的情況下，針對(duì)寡頭電力市場(chǎng)中發(fā)電商博弈策略均衡模型的分析研究。 4)在求解發(fā)電商生產(chǎn)效益最大化問(wèn)題時(shí)，由于該優(yōu)化模型的非線性和非凸性，目前詳細(xì)討論求解過(guò)程和

6、方法的文獻(xiàn)很少。本文針對(duì)不同博弈模型，創(chuàng)新地提出了兩種求解方法：其一是遍歷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)將非凸性的兩層優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為典型的二次凸規(guī)劃，以保證全局最優(yōu)解；其二是結(jié)合啟發(fā)式優(yōu)化算法尋找較好的初始點(diǎn)，然后再進(jìn)行解析求解。 5)本文以多代理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出了利用自加強(qiáng)學(xué)習(xí)算法來(lái)模擬仿真中長(zhǎng)期電力批發(fā)市場(chǎng)，從而找到市場(chǎng)平衡點(diǎn)，并據(jù)此評(píng)估市場(chǎng)中長(zhǎng)期運(yùn)行情況。該學(xué)習(xí)算法突破了中長(zhǎng)期電力市場(chǎng)發(fā)電商策略行為采用解析數(shù)學(xué)模型表達(dá)的難題，算法運(yùn)用具有創(chuàng)

7、新性。 6)本論文提出了運(yùn)用最優(yōu)適應(yīng)度粒子群算法求解發(fā)電商生產(chǎn)效益最大化問(wèn)題，解決了確定性優(yōu)化方法在求解此類優(yōu)化問(wèn)題時(shí)所遇到的局限性，如最優(yōu)解的局部性和初始點(diǎn)選擇的敏感性。 7)發(fā)電商的策略競(jìng)標(biāo)行為導(dǎo)致電力市場(chǎng)運(yùn)行效率低，這一消極因素在用戶需求彈性較低時(shí)尤為突出。本文基于發(fā)電商猜測(cè)供給函數(shù)以及電力用戶需求彈性模型，對(duì)提高負(fù)荷需求彈性從而抑制發(fā)電商市場(chǎng)力消極作用進(jìn)行了詳細(xì)研究和分析。 本文緊密結(jié)合電力系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)