电力市场交易规则的最优用能策略的探究

电力市场交易规则的最优用能策略的探究

张文丹

新疆水发电力能源集团有限公司

摘要：随着电力市场的逐步开放，园区内的居民可以通过参与电力市场的购电行为，对自己的用能曲线进行优化。 从而实现在电力市场环境中的智能能源利用。相对于峰谷平电价，电力市场中的实时电价受长期合同电量、日前电价、日前公布的用电曲线和实时用电量等多个因素的影响。本文的研究焦点集中在如何全面地考量各种因素对实时电价产生的影响，同时，为了使用户在电力市场中获得最佳的用电经济，对其进行了优化转换。

关键词：电力市场；交易规则；最优用能；策略研究

电力市场并非完全自由，这是一个具有寡头性质的市场.在这其中，各个发电商在考量其他发电商的战略行为后，选择了最佳的策略，从而实现了较高的盈利。在现有的相关学术文献中，博弈论已经变成了主要用于研究发电商战略选择的研究手段。该策略的核心思想是：基于不同市场参与者的行为假设，构建各种博弈模型[1]。在这些模型中，发电商采用博弈论的方法，在市场中展开激烈的价格战和非价格战。并用求解电力市场均衡来决定发电商的最优用能策略。在以产量为决策依据的前提下，本研究首先按照参与者的参与顺序，将发电商的策略选择均衡模型划分为静态博弈模型。基于这些模型，我们进一步基于参与方对其它参与方所掌握的信息、对竞争方式、参与人的行为的假定、市场环境的影响，对各类寡头竞争平衡模型进行了系统的分类。利用该模型分析了不同市场主体的策略性行为以及它们所产生的影响。这些指标既能为市场主体规避市场风险，又能给市场监管部门提供科学的引导和监管依据[2]。

一、目前的电力市场状况

1.1电力市场的组成结构

电力市场涵盖了中到长期的市场以及现货交易市场。中长期合同电量是电力市场中一个非常重要的组成部分，它决定了电力市场能否正常运行。在这其中，中长期合约是通过建立一个相对长期的交易机构循环来预先确定电能价格的，这样可以有效地以规避因供、用电供需不匹配所带来的价格波动风险。短期合约则是根据当前电力需求情况确定的发电计划，它将作为未来一段时期内的电力需求预测数据来制定[3]。鉴于将中长期合同电量按一定的比例分解成负荷曲线，并在每一次交易周期内以此为基础进行金融清算，因此选择合适的分解曲线对于稳定电价、规避由实时交易引起的电力价格波动带来的风险，以及确保电网安全、经济地运行都具有至关重要的意义；在现货市场中，主要包括日前、日内和实时电力、备用等辅助业务，这要求对发电机组的出力预测和用户用电曲线有更高的精确性[4]。

1.2关于市场规则

在当前阶段，当前电力市场中的电力价格是在节点价格基础上制定的。也就是按照每小时来进行金融结算；售电则按照日负荷曲线划分时段分别计算各时段的发电成本，并将该时段的发电成本分摊给相应的售电企业，在此基础上，对各阶段的发电成本进行了相应的定价。在此基础上，提出了一种新的电力系统定价模型，即电力企业与个人用户的交易价格。为了解决这一问题，在日前市场基础上提出了一种新的电能交易模式--实时市场。实时市场是以市场为基础，以实时出清电价为基础，以实际出力与日前市场出清电量相结合的方式，对电网进行偏差结算。中期和长期合同以价差方式进行结算，其结算价为中长期合约商定的价格和当日的市场清算价格之差。

二、电力市场交易规则背景下的最优用能策略

当中长期合约的电价固定，并且当实时出清价格曲线与实时出清价格曲线重合时，实时市场的总电价就是由该曲线决定的：中长期的分解电量、实时的出清电价以及实时的电量。考虑到当前电价机制无法完全满足电力市场中不同时段的需求特性和负荷分布情况，提出了一种基于优化理论的多时段电价制定模型。相对于传统电价体制下的峰谷差价套利，在实时电力市场条件下，对发电成本的影响因素明显增大。并且这些因素是相互关联的；同时随着电力体制改革的深化，用户参与市场竞争更加频繁，这使得电力需求响应技术成为提高电力系统运行效率的有效手段之一。在电力市场的背景下，研究如何确定最佳的用电策略对于未来的用户侧储能应用研究是至关重要的[5]。

2.1 两点假设

为了深入研究用户在电力市场中通过调整负荷所能获得的经济收益，并强调实时市场电价在电力交易中的作用，我们对数据进行了以下调整：1）将中长期签约电量的占比从原先的94%降低到85%；2）增大实时市场的出清电价在峰谷之间的差异。

2.2完全基于信息静态博弈模型

基于博弈论的观点，本项目拟将发电商在具有完全信息条件下的多主体参与竞价，并充分了解彼此的信息（即付款费用函数），形成一种完全信息的静态博弈模型。通过引入收益矩阵和期望利润等概念，我们可以得出发电商应采用与完全信息动态博弈类似的定价机制进行交易，且在一定条件下可实现最优用能。在这样的背景下，不同的发电商会有各自独特的竞争策略。近几年，大多数研究都将策略选择定位在完全静态博弈环境下，主要是基于纯产量的竞争模型和报价曲线的竞争模式。在采用在完全信息条件下，以净产出为竞争策略的静态均衡模型中，发电企业以自己的供电能力为基础进行决策。当发电商对竞争对手信息了解越充分时，其发电量越大。尽管是同步进行的，但在某些模型里，参与者可能会评估其他竞争对手的策略，而这些评估的结果可能会对整体的均衡效果造成影响，这类模型被称为乐观假设的其它均衡模型

[6]。因此，这种类型的模型可以进一步细分为两大类：一类是基于乐观假设的Cournot均衡模型，另一类则是基于非乐观假设的其他均衡模型。

4.结束语

本文归纳了电力市场利用博弈理论，分析了发电商在其利益最大化过程中的决策与均衡问题。本项目以电力市场中参与主体之间的博弈关系为研究对象，从参与者行为的先后次序以及双方信息的了解程度方面出发，利用均衡模型对上述问题进行建模，分析不同市场规则下电力企业的竞争策略及其效果。通过对不同类型的电力市场均衡模型的研究，我们发现，在市场势力分析、市场模拟等方面，都有着广泛的应用，尤其是对发电商的战略选择进行建模，并在此基础上，通过对不同市场参与者的不同报价策略的分析，总结出不同的发电企业对市场变动的响应，并利用策略选择仿真，对不同市场条件下的发电商进行合理的决策，并进行定量的分析，从而达到提高自身收益，降低市场风险的目标。

参考文献：

[1]刘汶瑜,陈中,杜璞良等.基于联盟博弈的多虚拟电厂参与日前电力市场竞标模型[J/OL].电力自动化设备,1-13[2024-02-28].

[2]任涵钰,王昀,谢海鹏等.计及综合需求响应与动态收益分配的园区运营商电-热联合竞标策略[J/OL].电网技术,1-13[2024-02-28].

[3]程雄,冯佳,吕欣等.兼顾激励相容的水电富集电网中长期电力市场交易模型[J].电力系统保护与控制,2024,52(03):12-24.

[4]康一鸣,秦文萍,姚宏民等.电力市场环境下源-网-荷多主体协调互动规划[J].电力建设,2024,45(02):147-159. [1]赵懿雯,温家兴,陈斐等.可再生能源配额制下电力市场发电主体决策优化模型[J].电网与清洁能源,2024,40(01):150-155+162.

[5]钟雨哲.基于电力市场下储能交易的出清模型及定价策略研究[J].电气应用,2024,43(01):93-102.

[6]许丹,胡晓静,胡斐等.基于深度强化学习的电力市场量价组合竞价策略[J/OL].电网技术,1-11[2024-02-28].