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电力市场中机制设计理论的应用研究

方勇  
【摘要】:电力系统的特点和市场环境下的不完全信息问题引发了发电商的各种策略性行为,从而带来了市场价格的急剧波动,影响了电力市场的安全性和经济性,资源优化配置无法实现。而稳定市场价格、合理配置资源,系统应从供需两侧加强。本论文应用机制设计理论、供应函数均衡、Cournot模型、Stackelberg模型探讨了发电侧中发电商的策略性行为、激励性发电上网竞价机制,以及需求侧中可中断负荷管理的意义和实施方法、激励性可中断负荷合同的设计和应用等问题。 首先,应用供应函数均衡模型分析了统一价格机制下信息对发电商策略性行为的影响和默契勾结持留容量的形成过程。应用供应函数均衡模型时,同时考虑发电商策略性报价和容量持留这两种实施市场力的行为,分析了发电商从单独容量持留阶段向默契勾结持留容量阶段的演变过程。分析发现,前一阶段容量持留和负荷水平、市场结构有关,发电商公布持留容量信息会降低容量持留发生的负荷域值;后一阶段的默契勾结会导致持续的高电价,负荷水平较高时将出现市场价格的飞升。进一步提出了抑制市场力作用的方法,并用算例说明了分析结果。因此,对发电商策略性行为的分析表明信息会影响发电商行为和市场价格,因而发电上网竞价机制应充分考虑市场环境下的信息不对称问题。 其次,提出了一种能合理回收容量成本的激励性发电上网竞价机制。针对电力市场中管理者和发电商之间的信息不对称而引发发电商的策略性报价问题,本论文基于机制设计理论,提出了一种具有激励相容特性的电力竞价机制。该机制能引导发电商披露真实信息,从而实现经济调度,还能根据报价信息评定机组的容量成本,引导发电容量投资。特别是该机制给予边际机组相对较多的容量成本补偿,有助于风险回避的峰机组投资商的进入。此外,新机制的电价反映出负荷变动的趋势,能激励发电商积极响应负荷的变化,增强了系统安全性。算例采用蒙特卡罗方法,其结果证实了新机制的良好特性。这是本论文工作的主要创新之一。 第三,从可置信威胁角度研究了电力公司在电力市场环境下应用可中断负荷管理的方法。电力公司实施可中断负荷管理时,电力公司与发电商的不同行动次序会产生不同的效果。基于Stackelberg、Coumot模型,本文分别分析了电力公司先行动、后行动、和与发电商同时行动的市场均衡。分析结果表明,相对于其它行动方式,电力公司先行动能中断更多负荷,也即先动优势,而更能抑制发电商的市场力。但是,如果电力公司的行动是不可置信的,均衡结果和与发电商同时行动时相同。进而分析了电力公司如何使其行动可置信,然后为电力公司在电力市场环境下实施可中断负荷管理的方法提供了一种解决方案。这是本论文工作的主要创新之一。


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