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浅谈博弈论在电力市场中应用

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  文献[5]用博弈论来分析评价在分时定价的环境下拥有自备电厂的用户(NCP)对定价的影响作用。NCP既可以从公用电网购电,也可以自己发电来满足自身需求。为解决两者的冲突,作者提出了三种博弈模型:非合作Nash博弈模型,合作博弈模型和超博弈模型。作者构造了三个局中人:公用电网,普通用户,带自备电厂的用户(NCP),并且假设它们的需求函数、边际成本、收益函数等均是线性的,通过数字模拟得出了一些有趣的结果:①NCP的加入促使公用电网降低出售给NCP的电价;②冲突还使普通用户得到更多益处。该文为解决自备电厂与公用电网的相互作用提供了很有用的分析思想。但是尚有三点可以进一步改进:①该文尚未考虑NCP将自己多余的自发电卖给公用电网的情况;②该文将公用电网和NCP置于平等的市场地位可能不符合实际市场,如果公用电网规模很大,NCP数目很多但规模小,考虑Stackerlberg模型更符合两者实际;③该文假设公用电网的目标函数是整个社会利益最大化,而并非是自身利益最大化,这个假设不符合电力市场需要解除管制的发展方向。

  文献[ 6]部分解决了以上问题,它重点放在自备电厂和公用电网相互作用的方式的选择:公用电网回购NCP多余电力(buy-back system)或者公用电网收取NCP运转电力的过网费(wheeling charges)。该文分析了在不同市场环境下,各方的得益情况,得出了一些可能只有用博弈论才能得出的结论。

  4.2区域间输电交易分析

  互联网间短期电力交换是一种经济运行的手段。白晓民等在文献[7]中应用Nash博弈论来分析简单的两区域系统单时段交易分析,得出双方都可接受的交换功率和交易价格。在此基础上,文献[8]提出了一种两阶段迭代计算方法来处理外部交易计划与内部经济调度的协调。该文所用的博弈模型是二人非零和对策,采取合作型对策,应用 Nash谈判公理作为仲裁程序,决策出双方都可接受的交换功率和交易价格。应该指出,白晓民等的分析是基于完全信息的博弈也即博弈双方均对对方在各种情况下的得益了解非常清楚。如果缺少这方面的信息,又应该如何分析处理呢?这个问题值得进一步深入探究。

  4.3转运市场中电网的固定成本分摊问题

  运转市场中一个难题是网络输电服务定价,这个定价能够给网络使用者一个信号,以达到全网最优化;并且能够补偿网络的投资者,网损、变动成本、固定成本等费用在网络使用者中合理分摊;同时能够正确激励网络增容。节点实时价格(nodal spot price)制度可以解决网损和网络阻塞问题。但是文献[9]的作者认为节点实时价格制度不能完全回收输电系统的固定投资,为了解决双边贸易中输电系统固定成本公正分摊问题,作者提出了基于多人合作博弈模型,可以计算出逐条线路逐笔交易的分摊费用。文中使用“核仁”作为模型的解。该方法的优点:①使用“核仁”而不用Shapely值,因为“核仁”处于核心,分配值更加稳定和易于被各方接受;②提供了一种激励,减轻线路过载。

  4.4 基于Pool或PX模式的多边贸易市场

  电力市场环境下的博弈具有行动策略随机性、信息隐蔽性,这些特点都给建模和计算造成困难,从而限制了实际应用。各种文献在处理这种不确定信息环境下的决策问题中,通常需要假设或者估计对方的信息,方法各有特色。

  在文献[10]作者认为在完全竞争的市场环境下,市场参与者相对于市场规模都显得很小,市场影响力很小。在这种情况下,优化报价决策不需要博弈的思想。文中作者认为电力市场属于不完全竞争市场,单个市场参与者对市场是有影响力的,其模型本质上属于不完全信息的非合作博弈。例如:每个参与者只知道自己的成本信息,而不知道对方的成本等信息。在这种情况下作者提出了这样的一个问题:在无法完全了解对方的信息情况下,参与者如何投标(选择高价投标还是低价投标)才能使自己收益最大。该文通过转化的方式把不完全信息的博弈变为信息完全但不完美的动态博弈来求解。每个市场参与者均对自己的对手可能的出价进行分类,并对每一类的可能性进行概率估计,形成一个概率意义上的期望收益矩阵,用Nash平衡点的概念求解矩阵,得到问题的解。

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