论博弈论在电力定价中的应用论文

论博弈论在电力定价中的应用论文

1、引言

电力市场是典型的寡头垄断市场，企业之间的行为互相影响，可以互相制约，也可以相互合作，所以博弈论是电力市场参与者的工具。在电力市场中，参与者将在市场许可情况下研究各种策略以便获取自身的最大利益，博弈论就成了最好的工具之一[1]。正因如此，市场监管部门也要尽可能利用博弈论来预测和判断在市场中可能出现的不合理竞争及操纵市场的行为，以便在设计电力市场、制定规则及运营中采取相应措施，避免出现寡头操纵市场的行为。

2、博弈论在购售电决策中的应用

购售电决策和电力市场的模式有很大关系，例如交易形式是联营形式还是双边合同形式的交易，前者由联营体收集各参与者的投标信息(价格、电量)，然后按统一原则评标。评标可以是一次性的，也可以是一次评完后参与者还可以根据结果修正投标的多次评标过程。而在双边合同的模式中，购电和售电成双方可以在“讨价还价”后签约。而且双边合同有各种不同形式，如现货、期货和期权合同，以及可以有风险回避的功能如差价合约等。两种市场模式在博弈决策时有很大的区别。 联营体形式下，参与者众多，若干发电公司或若干购电商可以结成联合体去投标，也就是协作博弈，这可以比各自独立去投标取得更大的利益，所得利益在联营体内合理分配。一般这类博弈决策的网络输送容量是不予考虑的。 在联营体下n个参与者也可不合作而各自决策，则称多参与者非协作博弈。这类博弈问题现在大量采用Nash均衡点的概念求解。有许多参与者的博弈问题的`Nash均衡点是一个难题。在双边合同形式下，则常出现双边的局面，买卖双方必须进行“针锋相对”的非协作博弈，但为了减少风险也可让步。但这种双边的非协作博弈又和多边情况不同，求解时往往把每方的可能决策变为有限个离散的决定，并用矩阵形式表示双方决策的各种组合可能以及相应的获利，并可较快地据此得到Nash均衡点。 市场的规则及电价原则也对博弈有重大影响。如采用统一的市场进货价还是现货价，市场电价是否有上、下限等。市场参与者本身的特点也对博弈决策有极大影响。如售电参与者是火电厂、水电厂、核电厂、热电厂、自备电厂、进口电厂等，又如购电参与者是中间商、供电公司、有或无自备电厂的大工业用户等都会影响到博弈。例如中间商若自己不拥有电厂，则必须按市场波动价买电，并以统一价售电给用户;而供电公司可能拥有小电厂，要决定自己生产多少，外购多少，以最小成本满足区内用户，这也是“不对称电价”情况。 另外，购售的“商品”性质或电力交易场所的性质也影响博弈对策的方法，如期货市场、一天前发电市场、旋转备用市场还是实时平衡电力市场等。在计及网络输送容量极限时，网络的阻塞也会成为博弈中失败或取胜的因素，系统其他调节控制性能(如无功电压调节)也同样影响博弈。甚至电力系统的运行工况如峰值负荷、谷值负荷，系统中有无设备停运而造成的瓶颈，乃至特殊的气候及事件等都可对决策造成影响。加州电力市场在2000年夏季由于适逢低水位，又遇酷热及高原油价，电价最高达1000美元/(MW.h)，比电力市场出现前的历史最高水平600美元/(MW.h)还高[3]。另外一些电厂在午夜把电价报为零等现象的出现都反映了这一事实。

3、博弈论在研究操控市场行为中的应用

由于电力市场中各参与方企图通过各种策略来优化企业行为以获利，一些不合理的企图控制市场的行为也由此出现。在市场设计时的市场规则制定，如何运用博弈论指导市场设计和规则制定，尽可能防止这类行为发生，以及在市场运营时如何运用博弈论判别及分析这类行为，并予以及时防止及纠正。也是博弈论在电力市场中成功应用的一个领域。例如仿真及理论研究表明电力市场中参与者可以联合起来，运用协作博弈方法进行投标来控制市场，特别是在参与者数量较少而其组成的联合体占有大量市场份额时增况更为严重。因此市场运营中必须防止和阻止这类“市场力”(market power )[5]。另外，如果有市场参与者利用线路阻塞(congestion )、特殊事件(停运、事故)和气候、峰荷运行工况、联络线瓶颈造成的must run机会，运用博弈方法和策略哄抬电价，也应及时识别并予以纠正。 4、结论 电能是一种非常特殊的商品，电力市场属于天然垄断市场，电力各个市场参与者要尽力运用博弈论使自己在和他人竞争中取得的利益最大化;另一方面，市场的监管组织要用它来预测及判断在市场参与各方的“博弈”行为下，是否发生操纵市场、哄抬价。