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电力市场环境下的发电公司策略性投标机理研究

作　者: 马新顺
导　师: 刘建新
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 电力市场投标策略风险分析默契共谋博弈论互补直接优化
分类号: F407.61
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

电力市场在最近20年风靡全球。由于存在投资壁垒和尚具有一定的规模经济特性等原因,使在可预见的将来电力市场不是完全竞争而更接近于寡头垄断,参与市场发电公司存在着以获取更大利润为目的的策略性投标行为,研究发电公司的策略性投标问题是电力市场研究的重要内容之一。本文针对国内外目前普遍采用的暗标拍卖并执行统一清除电价的发电侧电力市场,分别从发电公司和市场运行管理者的角度研究发电公司的策略性投标问题,获得以下主要成果。 1.针对计及风险的发电公司投标策略问题,在兼顾利润最大和风险最小这两个冲突目标情况下,构造了基于均值-方差模型及金融风险价值理论的发电公司最优投标策略的两种新的方法框架,提出了两种计算方法,即遗传算法嵌入蒙特卡罗随机模拟法及直接优化方法,算例表明所提出的模型及算法合理有效,特别是直接优化方法具有很高的计算效率。在此基础上,讨论了差价合约电量及发电公司所需要的风险规避程度等因素对最优策略的影响,所得结果发展了计及风险的发电公司的投标策略问题。 2.研究具多个交易时段特征的日前市场中发电公司的投标策略问题,构造了计及风险的日前市场发电公司的最优投标策略的多约束随机规划模型,提出了实数编码遗传算法结合直接优化过程的求解方法,其中,考虑了发电机组的爬坡速率、运行和停机时间、日开停次数等运行约束以及启动成本等因素,用实际算例计算验证了模型及算法的有效性。 3.在不完全信息并计及输电容量约束的条件下,发电公司投标策略可表示为,以上层为发电公司选择最优投标策略、下层为交易中心合理优化为特征的两层优化问题。由于其问题本身的复杂性,求解方法一直没有得到很好的解决,一般借助于通用的蒙特卡罗随机模拟方法求解,但计算效率很低,难以满足实际计算需要。本文通过对此问题进行系统的研究并从直接优化的思想出发,提出了互补直接优化方法,该方法在本质上是用求解多个线性方差组来替代费时的蒙特卡罗模拟过程,用IEEE30节点测试系统对所提出的方法进行数值计算表明,其计算速度较后者快得多,较好地解决了这一困难。 4.发电公司在电力拍卖中的默契合谋是其策略性投标行为的一种重要表现形式,电力现货市场重复拍卖特征是使参与市场竞争的发电公司之间形成默契合谋的客观条件。在非合作无限重复博弈论的框架内,针对执行统一清除电价的电力市场,分别在市场规约要求提供线性供应函数报价和采用分段报价两种条件下,对默契合谋形成的机理进行了研究,给出了数学模型并对结果进行了具体分析。其中,证明了一个单时段纳什均衡解的存在性定理,并由此得出发电公司默契合谋形成及

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-12
第一章绪论  12-19
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 电力市场环境下的发电公司策略性投标研究现状  13-15
    1.2.1 发电公司的投标策略问题  13-14
    1.2.2 发电公司间的默契合谋问题  14-15
  1.3 本文的主要工作和创新点  15-16
  1.4 本文的组织  16-19
第二章计及风险的发电公司最优投标策略  19-30
  2.1 引言  19-20
  2.2 数学模型  20-22
  2.3 求解方法  22-25
    2.3.1 蒙特卡罗方法  22-23
    2.3.2 直接优化计算方法  23-25
  2.4 数值算例  25-27
    2.4.1 风险规避系数r给定情况下的发电公司最优报价策略  25-26
    2.4.2 r的不同取值对最优报价策略的影响  26
    2.4.3 对竞争对手的报价系数的期望值及方差估计出现偏差时的影响  26-27
    2.4.4 负荷价格弹性对最优报价策略的影响  27
  2.5 本章小结  27
  2.6 附录:关于两个报价系数不独立的证明  27-30
第三章有差价合约电量的发电公司最优投标策略  30-36
  3.1 引言  30-31
  3.2 数学模型  31-33
    3.2.1 求解方法  32-33
  3.3 算例分析  33-36
    3.3.1 在风险回避系数给定的情况下发电公司的最优报价策略  33-34
    3.3.2 差价合约电量所占比例对最优报价策略的影响  34
    3.3.3 其它发电公司的报价行对最优报价策略的影响  34-35
    3.3.4 本章小结  35-36
第四章日前市场中发电公司的最优报价策略  36-45
  4.1 引言  36-37
  4.2 问题描述  37-40
    4.2.1 市场清除机制  37-38
    4.2.2 最优报价策略模型  38-40
  4.3 基于实数编码的遗传算法应用于求解随机优化问题  40
  4.4 数值例  40-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章计及输电容量约束的发电公司最优投标策略  45-55
  5.1 引言  45-46
  5.2 数学模型  46-47
  5.3 求解算法  47-50
  5.4 算例分析  50-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章发电公司最优报价策略的机会约束规划法  55-63
  6.1 引言  55-56
  6.2 数学模型  56-58
  6.3 求解方法  58-60
    6.3.1 x_i 的模拟  58-59
    6.3.2 (π|-)的确定  59
    6.3.3 实数编码遗传算法  59-60
  6.4 算例  60-61
  6.5 本章小结  61-63
第七章分段报价的发电公司默契合谋机理  63-77
  7.1 引言  63-64
  7.2 电力市场交易模型  64-66
    7.2.1 基本假设  64-65
    7.2.2 市场清除过程  65-66
  7.3 发电公司单时段报价的博弈分析  66-71
    7.3.1 博弈模型  66
    7.3.2 纯策略、混合策略纳什均衡  66-68
    7.3.3 纳什均衡的存在性  68-71
  7.4 发电公司之间的默契合谋  71-73
    7.4.1 重复博弈框架  71
    7.4.2 触发战略  71-72
    7.4.3 负荷变化的周期性  72
    7.4.4 合谋均衡条件  72-73
  7.5 算例分析  73-76
    7.5.1 临界贴现因子与反映负荷弹性的参数α和装机容量k的关系  73-74
    7.5.2 在线性和二次成本函数下为维持合谋均衡所需要的临界贴现因子比较  74-75
    7.5.3 负荷需求的周期性变化对维持发电公司间合谋均衡的影响  75-76
  7.6 本章小结  76-77
第八章基于线性供应函数的发电公司默契合谋研究  77-96
  8.1 引言  77-78
  8.2 无输电容量约束的发电公司默契合谋分析  78-85
    8.2.1 报价规约及ISO问题  78-79
    8.2.2 发电公司的报价策略问题  79-80
    8.2.3 发电公司之间的报价策略的动态响应  80-82
    8.2.4 成本完全相同的两家发电公司之间的默契合谋行为  82-84
    8.2.5 成本不相同的两家发电公司之间的默契合谋行为  84-85
  8.3 计及输电容量约束的发电公司的合谋分析  85-91
    8.3.1 统一电价拍卖机制下的发电公司的策略性报价问题  85-87
    8.3.2 计算Nash均衡  87-89
    8.3.3 计算合谋利润及发电公司单步背离利润  89
    8.3.4 数值算例  89-91
  8.4 节点电价交易机制下的发电公司的合谋研究  91-94
    8.4.1 ISO节点电价计算模型  92-93
    8.4.2 发电公司的报价策略问题  93
    8.4.3 数值算例  93-94
  8.5 本章小结  94-96
第九章总结和展望  96-99
  9.1 本文的总结  96-97
    9.1.1 发电公司策略性投标建模及算法分析  96-97
    9.1.2 发电公司间的默契合谋策略性投标行为的机理及数值分析  97
  9.2 关于今后研究工作的展望  97-99
    9.2.1 以发电公司策略性投标为背景的SMPEC和不确定规划问题的一般理论和算法研究  98
    9.2.2 在风险型决策模型的框架内，考虑多种不确定因素的条件下构造发电公司最优投标策略及求解算法  98
    9.2.3 电力市场环境下的发电公司默契合谋策略性投标问题的研究  98-99
致谢  99-101
参考文献  101-110
攻读博士期间发表相关文章列表  110

电力市场环境下的发电公司策略性投标机理研究

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