1、 第 27 卷 第 7 期2003 年 4 月 10 日 电 力 系 统 自 动 化A utom ation of E lectric Pow er System s V o l. 27 N o. 7A p r. 10, 2003一 种 激 励 相 容 的 发 电 市 场 竞 价 机 制张 少 华 , 方 勇 , 李 渝 曾(上 海 大 学 自 动 化 系 , 上 海 市 200072)摘 要 : 寡 头 竞 争 的 电 力 市 场 存 在 信 息 不 对 称 性 。 在 按 统 一 市 场 出 清 价 支 付 或 按 报 价 支 付 的 发 电 竞价 机 制 环 境 下 , 发 电 商 会
2、操 纵 报 价 以 追 求 最 大 收 益 , 这 会 危 及 系 统 的 安 全 经 济 运 行 。 基 于 机 制 设 计理 论 和 边 际 成 本 定 价 理 论 , 发 展 了 一 种 具 有 激 励 相 容 特 性 的 发 电 市 场 竞 价 机 制 。 该 机 制 能 引 导 理 性发 电 商 披 露 其 真 实 运 行 成 本 , 并 能 实 现 发 电 商 固 定 容 量 成 本 的 合 理 回 收 , 特 别 是 给 予 边 际 发 电 商 相对 较 大 的 固 定 成 本 补 偿 , 有 助 于 那 些 风 险 回 避 的 峰 机 组 投 资 商 的 投 资 激 励 。 基
3、 于 M on te Carlo 模 拟方 法 的 算 例 仿 真 表 明 了 该 机 制 的 特 性 。关 键 词 : 发 电 市 场 ; 竞 价 机 制 ; 激 励 相 容 ; 固 定 成 本 回 收 ; M on te Carlo 模 拟中 图 分 类 号 : TM 73; F123. 9收 稿 日 期 : 2002207203; 修 回 日 期 : 2002211225。国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (50107006)。0 引 言在 电 力 市 场 环 境 下 , 市 场 参 与 者 之 间 存 在 信 息不 对 称 性 , 如 发 电 商 成 本 和 用 户 用
4、电 价 值 将 成 为 私人 信 息 。 拍 卖 是 在 信 息 不 对 称 情 况 下 基 于 公 平 竞 争来 分 配 稀 有 物 品 的 方 法 , 可 高 效 地 确 定 基 于 市 场 的价 格 。 公 开 拍 卖 费 时 费 力 , 而 且 在 参 与 者 相 互 熟 知 的情 况 下 很 容 易 发 生 默 契 勾 结 行 为 , 因 而 在 电 力 市 场中 普 遍 采 用 暗 标 拍 卖 (sealed2b id auction) 的 定 价 方法 。 由 于 电 力 难 以 大 规 模 存 储 、 需 求 弹 性 较 低 、 要 求实 时 平 衡 且 存 在 输 电 网 络
5、 约 束 等 原 因 , 电 力 市 场 的参 与 者 拥 有 较 大 的 市 场 力 (m arket pow er) 1 。 电 力拍 卖 竞 价 机 制 的 设 计 直 接 关 系 到 参 与 者 利 用 市 场 力操 纵 市 场 的 程 度 , 并 影 响 电 力 资 源 的 最 经 济 调 度 和有 效 分 配 。在 拍 卖 理 论 中 2 , 标 准 的 暗 标 拍 卖 方 法 主 要 分以 下 两 种 : 第 一 价 格 暗 标 拍 卖 (first2p rice sealed2b id auction) , 是 指 所 有 竞 标 者 (b idder) 密 封 其 报 价 ,
6、统 一 交 给 拍 卖 人 (auctioneer) , 出 价 最 高 者 获 胜 , 交易 价 格 为 获 胜 者 的 报 价 。 在 多 单 位 物 品 拍 卖(m u ltip le2un its auction) 时 , 可 能 存 在 多 个 获 胜 者 ,其 报 价 即 交 易 价 格 可 能 很 不 相 同 , 因 此 第 一 价 格 暗标 拍 卖 又 称 按 报 价 支 付 拍 卖 (pay2as2b id auction) 或歧 视 价 格 拍 卖 (discrim inato ry p rice auction)。 第二 价 格 暗 标 拍 卖 (second2p ric
7、e sealed2b id auction) ,也 称 为 V ick rey 拍 卖 , 与 第 一 价 格 暗 标 拍 卖 类 似 , 报价 最 高 者 获 胜 , 但 交 易 价 格 为 第 二 高 的 报 价 , 而 且 在拍 卖 多 单 位 物 品 时 , 所 有 获 胜 者 的 交 易 价 格 相 同 , 均为 第 二 高 的 报 价 , 因 此 第 二 价 格 暗 标 拍 卖 又 称 统 一第 二 价 格 拍 卖 (un ifo rm second2p rice auction)。 由 于交 易 价 格 一 般 与 获 胜 者 的 报 价 无 关 , 因 而 与 第 一 价格 暗
8、 标 拍 卖 相 比 , 第 二 价 格 暗 标 拍 卖 更 能 引 导 竞 标者 真 实 信 息 的 披 露 , 即 具 有 激 励 相 容 特 性 (incen tivecompatib ility) 3 。发 电 市 场 的 上 网 竞 价 拍 卖 与 标 准 的 拍 卖 意 义 相反 , 因 为 拍 卖 人 (市 场 定 价 者 ) 将 从 竞 标 者 (发 电 商 )那 里 购 入 (而 不 是 卖 出 )一 定 数 量 的 电 力 。 目 前 , 统 一市 场 出 清 价 拍 卖 机 制 (m arket2clearing p rice auction或 称 un ifo rm f
9、irst2p rice auction) 得 到 广 泛 的 采 用 。在 该 机 制 中 , 对 于 边 际 发 电 商 , 由 于 其 报 价 就 是 交 易价 格 , 因 此 边 际 发 电 商 的 竞 价 机 制 类 似 于 第 一 价 格暗 标 拍 卖 ; 对 于 边 际 以 下 的 发 电 商 , 由 于 其 报 价 低 于交 易 价 格 , 因 而 其 竞 价 机 制 类 似 于 第 二 价 格 暗 标 拍卖 。 虽 然 第 二 价 格 拍 卖 能 引 导 竞 标 者 披 露 真 实 信 息 ,但 在 密 封 投 标 的 情 况 下 , 由 于 每 个 发 电 商 在 准 备 报
10、价 时 都 认 为 他 有 可 能 成 为 边 际 发 电 商 , 因 而 为 保 证获 利 , 其 报 价 可 能 都 会 高 于 真 实 成 本 4 。 因 此 , 统 一市 场 出 清 价 格 拍 卖 机 制 存 在 发 电 商 操 纵 报 价 、 哄 抬电 价 的 可 能 , 这 是 美 国 加 州 电 价 飞 升 的 原 因 之 一 5 ,英 国 和 澳 大 利 亚 等 国 家 也 曾 有 过 发 电 商 操 纵 报 价 而导 致 电 价 飞 升 的 经 历 6, 7 。美 国 联 邦 能 源 管 理 委 员 会 (FERC) 曾 建 议 加 州采 用 按 报 价 支 付 的 竞 价
11、 机 制 8, 9 , 英 国 新 的 电 力 交 易规 约 (N ETA )中 也 提 出 在 平 衡 市 场 中 采 用 类 似 的 竞价 机 制 10 。 但 由 于 按 报 价 支 付 拍 卖 机 制 缺 乏 真 实 信息 披 露 的 激 励 相 容 特 性 , 从 而 会 导 致 更 大 的 市 场 风险 和 低 效 调 度 , 以 及 投 资 基 载 发 电 厂 的 激 励 机 制 丧失 8, 9 , 而 且 可 能 会 出 现 比 统 一 市 场 出 清 价 拍 卖 机 制72 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publish
12、ing House. All rights reserved. http:/更 高 的 平 均 价 格 11 。电 力 市 场 的 竞 价 拍 卖 机 制 已 成 为 当 今 的 一 个 研究 热 点 , 文 献 12, 13 从 有 效 抑 制 市 场 力 滥 用 行 为 角度 出 发 , 提 出 的 拍 卖 机 制 中 均 引 入 了 必 要 的 人 为 控制 措 施 。 文 献 14 设 计 了 一 种 迭 代 竞 价 机 制 , 但 一 般认 为 迭 代 竞 价 更 易 导 致 发 电 商 的 默 契 勾 结 行 为 15 。文 献 16 给 出 的 多 时 段 拍 卖 机 制 中 考
13、 虑 了 发 电 商 拥有 多 种 机 组 时 的 阶 梯 形 报 价 曲 线 。 文 献 17 提 出 了具 有 更 高 经 济 效 率 及 符 合 电 力 生 产 特 性 的 分 段 竞 价新 机 制 。 文 献 18 指 出 , 在 统 一 出 清 价 拍 卖 机 制 下 难以 实 现 最 优 发 电 投 资 的 重 要 原 因 之 一 是 投 资 者 特 别是 调 峰 机 组 投 资 商 的 风 险 回 避 特 性 , 并 提 出 一 种 利用 期 权 思 想 通 过 可 靠 性 合 同 拍 卖 来 保 证 长 期 发 电 容量 充 裕 度 的 方 法 。 从 发 电 经 济 调 度
14、的 角 度 考 虑 , 文 献 10 指 出 满 足 激 励 相 容 特 性 的 V ick rey 拍 卖 机 制 可能 更 具 潜 在 优 势 , 而 机 制 设 计 理 论 19 由 于 能 解 决 市场 参 与 者 显 露 真 实 信 息 的 问 题 , 因 而 在 电 力 市 场 竞价 机 制 研 究 中 具 有 重 要 的 应 用 价 值 。 文 献 20 着 重研 究 了 独 立 发 电 商 ( IPP) 上 网 竞 价 拍 卖 中 真 实 运 行成 本 信 息 的 披 露 问 题 , 但 其 设 计 的 拍 卖 机 制 中 并 未处 理 发 电 商 的 固 定 成 本 回 收
15、。 文 献 21 考 虑 了 发 电成 本 非 凸 特 性 和 用 电 效 益 非 凹 特 性 , 给 出 了 一 个 能满 足 激 励 相 容 特 性 的 双 边 拍 卖 模 型 , 但 其 支 付 原 则可 能 导 致 入 不 敷 出 , 而 且 模 型 的 解 可 能 不 是 惟 一 的 。文 献 22, 23 研 究 了 发 电 备 用 容 量 的 拍 卖 机 制 设 计问 题 , 其 中 在 文 献 22 给 出 的 拍 卖 机 制 中 , 发 电 商 对其 备 用 容 量 和 电 量 分 别 报 价 , 容 量 报 价 用 于 确 定 拍卖 的 获 胜 者 , 容 量 支 付 采
16、用 V ick rey 机 制 , 电 量 报 价只 用 于 确 定 实 时 调 度 次 序 , 电 量 按 现 货 价 支 付 。 文 献 23 进 一 步 把 备 用 市 场 的 拍 卖 看 成 是 多 级 产 品 的 同时 拍 卖 , 研 究 了 在 不 同 设 计 目 标 下 不 同 拍 卖 机 制 的特 性 。 文 献 24 研 究 了 电 力 市 场 需 求 管 理 中 能 引 导用 户 披 露 真 实 用 电 价 值 信 息 的 激 励 相 容 合 同 的 设 计方 法 。 文 献 25 介 绍 了 电 力 市 场 中 输 电 阻 塞 问 题 的机 制 设 计 理 论 处 理 方
17、 法 , 该 方 法 无 法 保 证 所 有 发 电商 固 定 投 资 成 本 的 回 收 。本 文 从 有 利 于 发 电 经 济 调 度 和 发 电 商 固 定 成 本合 理 回 收 的 角 度 , 应 用 机 制 设 计 理 论 , 在 文 献 25 的基 础 上 研 究 能 引 导 理 性 发 电 商 真 实 运 行 成 本 披 露 的发 电 竞 价 机 制 , 其 中 进 一 步 考 虑 发 电 商 固 定 投 资 成本 的 合 理 回 收 要 求 , 特 别 是 考 虑 调 峰 发 电 机 组 投 资商 的 风 险 回 避 特 性 , 并 给 出 基 于 M on te Carlo
18、 模 拟的 算 例 。1 发 电 竞 价 机 制 设 计机 制 设 计 理 论 是 在 自 由 选 择 、 信 息 不 完 全 及 决策 分 散 化 的 环 境 下 , 研 究 满 足 激 励 相 容 条 件 和 参 与者 个 人 理 性 约 束 的 机 制 理 论 。 机 制 设 计 中 一 般 考 虑1 个 委 托 人 (p rincipal) 和 1 个 或 多 个 代 理 人(agen ts) , 委 托 人 与 代 理 人 之 间 存 在 信 息 不 对 称 性 。如 在 电 力 市 场 中 , 市 场 定 价 者 是 委 托 人 , 发 电 商 是 代理 人 。 假 定 代 理 人
19、 是 理 性 的 , 委 托 人 所 设 计 机 制 的 目标 是 使 每 个 代 理 人 在 追 求 个 人 目 标 的 同 时 , 在 客 观效 果 上 达 到 委 托 人 所 希 望 实 现 的 目 标 。 在 发 电 竞 价机 制 设 计 中 , 市 场 定 价 者 所 希 望 实 现 的 目 标 是 所 有参 与 该 竞 价 机 制 的 发 电 商 都 能 按 其 真 实 的 发 电 成 本投 标 。 机 制 设 计 一 般 要 考 虑 如 下 约 束 条 件 : 个 人 理 性条 件 (individual rationality con strain t) , 要 求 代 理 人
20、在 委 托 人 设 计 的 机 制 下 得 到 的 期 望 净 效 益 必 须 不 小于 该 代 理 人 的 机 会 成 本 (即 在 不 参 与 该 机 制 情 况 下所 能 得 到 的 最 大 期 望 净 效 益 ) ; 激 励 相 容 条 件( incen tive compatib ility con strain t) , 要 求 当 代 理 人选 择 委 托 人 所 希 望 实 现 的 目 标 时 其 期 望 净 效 益 最大 。 另 外 , 在 电 力 市 场 机 制 设 计 时 还 需 考 虑 一 些 可 行性 约 束 , 如 实 时 供 需 平 衡 、 输 电 潮 流 、 发
21、 电 机 组 的 启停 、 出 力 限 制 、 爬 坡 速 度 等 限 制 。假 设 具 有 n 个 发 电 商 的 发 电 市 场 , 在 每 个 投 标时 段 (设 为 1 h) 内 每 个 发 电 商 具 有 线 性 的 发 电 成本 。 在 某 一 投 标 时 段 内 , 发 电 商 i 的 真 实 边 际 发 电 成本 为 ci, 为 其 私 人 信 息 。 市 场 定 价 者 根 据 有 关 历 史 数据 认 为 发 电 商 的 真 实 边 际 成 本 服 从 某 一 具 有 下 限ci、 上 限 cgi 的 已 知 概 率 分 布 , 且 ci ci, cgi , 并 事 先 向
22、所 有 发 电 商 公 布 这 种 估 计 信 息 。 系 统 负 荷 、 每 个 发 电商 的 出 力 限 制 等 信 息 假 设 为 公 共 信 息 。与 统 一 的 市 场 出 清 价 拍 卖 机 制 和 按 报 价 支 付 拍卖 机 制 相 比 , 本 文 给 出 的 竞 价 机 制 对 于 上 网 发 电 商的 支 付 形 式 是 不 同 的 。 M irrlees 的 经 济 激 励 理 论 表明 , 在 不 对 称 信 息 条 件 下 , 如 要 求 每 个 代 理 人 都 披 露真 实 信 息 , 那 么 有 信 息 优 势 的 代 理 人 应 得 到 更 多 信息 补 偿 2
23、6 。 基 于 该 理 论 , 并 考 虑 发 电 商 运 行 成 本 补偿 与 投 资 成 本 回 收 的 要 求 , 市 场 定 价 者 制 定 的 每 个上 网 发 电 商 在 该 投 标 时 段 内 最 终 获 得 的 支 付 # i 为 :# i (cdi) = cdiqi (cdi) + Si (cdi) + K i (1)式 中 : qi (cdi) 是 在 该 投 标 时 段 内 发 电 商 i 报 价 为 cdi 时的 发 电 量 , 它 是 按 每 个 发 电 商 的 实 际 报 价 由 经 济 调度 确 定 的 ; Si (cdi) 是 发 电 商 i 报 价 为 cdi
24、 时 获 得 的 信 息补 偿 ; K i 是 为 了 发 电 商 i 获 得 合 理 固 定 成 本 补 偿 的一 个 调 整 项 , 它 是 市 场 定 价 者 事 先 根 据 有 关 估 计 信息 确 定 的 与 其 报 价 无 关 的 固 定 量 ; Si (cdi) + K i 为 在该 投 标 时 段 内 发 电 商 i 获 得 的 固 定 成 本 补 偿 。1. 1 激 励 相 容 条 件 的 考 虑发 电 商 i 在 确 定 报 价 cdi 时 追 求 在 该 投 标 时 段 内82 2003, 27 (7) 1994-2009 China Academic Journal E
25、lectronic Publishing House. All rights reserved. http:/其 期 望 净 收 益 Pi 最 大 , 即m axcdiPi (cdi, ci) = (cdi - ci) qli (cdi) + Si (cdi) + K i(2)式 中 : qli (cdi) 表 示 在 该 投 标 时 段 内 发 电 商 i 报 价 为 cdi而 其 他 发 电 商 的 报 价 取 各 自 成 本 范 围 内 的 每 一 个 可能 值 时 的 期 望 平 均 发 电 量 。激 励 相 容 条 件 要 求 发 电 商 i 以 真 实 成 本 报 价 时期 望 收
26、 益 最 大 , 即 当 cdi= ci 时 , 5Pi (cdi, ci) 5cdi= 0。 可 推得 :qli (cdi) + (cdi - ci) qli (cdi) + Si (cdi) cdi= ci = 0即 Si (ci) = - qli (ci) (3)上 式 两 边 取 从 ci 到 其 上 限 cgi 的 积 分 , 则Si (cgi) - Si (ci) = - cgiciqli (x ) dx取 积 分 常 数 Si (cgi)为 0, 则Si (ci) =cgiciqli (x ) dx (4)由 于 qli ( )为 递 减 函 数 , 因 此 , 由 微 分 中
27、值 定 理可 以 证 明 25 , cdi= ci 为 惟 一 极 大 值 点 。 式 (4) 给 出 了满 足 激 励 相 容 条 件 时 的 发 电 商 i 应 获 得 的 信 息 补 偿项 , 该 补 偿 项 与 市 场 定 价 者 对 于 发 电 商 i 边 际 成 本的 概 率 分 布 估 计 信 息 密 切 相 关 , 这 种 估 计 信 息 越 偏离 其 真 实 成 本 , 则 信 息 补 偿 项 会 越 大 。 即 如 果 某 发 电商 的 真 实 成 本 信 息 越 不 透 明 (即 所 谓 该 发 电 商 具 有信 息 优 势 ) , 则 理 应 付 出 较 大 的 代 价
28、 才 能 使 得 这 个 发电 商 披 露 真 实 信 息 。 如 果 某 发 电 商 的 真 实 成 本 信 息为 共 同 知 识 , 则 信 息 补 偿 项 为 0。1. 2 发 电 商 固 定 投 资 成 本 合 理 回 收 要 求 的 考 虑个 人 理 性 条 件 要 求 发 电 商 参 与 该 竞 价 机 制 的 期望 收 益 不 小 于 他 的 机 会 成 本 , 这 反 映 了 理 性 发 电 商的 自 愿 参 与 条 件 。 虽 然 存 在 多 种 竞 价 机 制 可 供 选 择 ,但 在 目 前 的 实 际 电 力 市 场 中 , 一 旦 确 定 了 某 一 区 域的 竞 价
29、 上 网 机 制 , 则 该 区 域 发 电 商 的 上 网 竞 价 一 般均 带 有 强 制 参 与 的 性 质 , 因 而 发 电 商 个 人 理 性 条 件无 须 严 格 考 虑 。 但 是 , 如 果 发 电 商 在 该 竞 价 机 制 下 得到 的 支 付 难 以 回 收 其 投 资 成 本 , 则 不 但 使 现 有 发 电商 难 以 生 存 , 而 且 会 丧 失 新 的 发 电 容 量 投 资 的 激 励 ,从 而 会 引 起 一 系 列 的 短 期 和 长 期 问 题 。理 论 研 究 表 明 , 在 系 统 最 优 发 电 容 量 投 资 水 平下 , 假 如 发 电 商
30、都 按 其 真 实 成 本 参 与 发 电 竞 争 (即 类似 于 完 全 竞 争 市 场 ) , 不 存 在 价 格 上 限 管 制 及 市 场 进入 壁 垒 , 则 统 一 市 场 出 清 价 拍 卖 机 制 (类 似 于 边 际 成本 定 价 机 制 ) 下 所 有 发 电 商 得 到 的 利 润 在 平 均 意 义上 正 好 能 回 收 其 投 资 成 本 , 而 且 能 获 得 最 大 的 社 会福 利 27, 28 。 假 如 每 个 发 电 商 都 按 其 真 实 成 本 报 价 ,而 且 不 考 虑 发 电 商 的 最 小 技 术 出 力 限 制 以 及 开 停 机的 影 响
31、和 输 电 约 束 , 则 市 场 出 清 价 格 可 以 由 以 下 经济 调 度 模 型 求 得 :m inqi ni= 1ciqi (5)s. t. qi qi,m ax (6)ni= 1qi = d (7)式 中 : d 为 该 投 标 时 段 的 负 荷 需 求 ; qi,m ax为 发 电 商 i的 最 大 出 力 ; i= 1, 2, , n。拉 格 朗 日 函 数 为 :L = ni= 1ciqi - ni= 1Ki (qi,m ax - qi) + L d - ni= 1qi式 中 : Ki 为 约 束 条 件 式 (6) 的 拉 格 朗 日 乘 子 , 即 发 电商 i 的
32、 影 子 容 量 成 本 ; L为 约 束 条 件 式 (7) 的 拉 格 朗日 乘 子 , 即 统 一 市 场 出 清 价 格 。由 一 阶 最 优 条 件 可 得 :5L5qi = ci + Ki - L = 0 (i = 1, 2, , n)L = Ki + ci (i = 1, 2, , n) (8)由 式 (8)可 知 , 在 负 荷 需 求 较 低 时 , 边 际 发 电 商的 影 子 容 量 成 本 将 为 0, 市 场 出 清 价 格 为 边 际 发 电商 的 边 际 发 电 成 本 ; 而 当 在 负 荷 需 求 足 够 高 , 或 存 在较 多 的 发 电 容 量 停 运
33、, 使 得 所 有 上 网 发 电 商 的 最 大出 力 刚 好 满 足 或 不 足 以 满 足 这 个 负 荷 时 , 则 市 场 出清 价 格 有 可 能 升 得 很 高 , 所 有 上 网 发 电 商 都 能 获 得可 观 的 影 子 容 量 成 本 (即 稀 缺 租 金 ) 补 偿 , 并 提 供 足够 的 发 电 容 量 投 资 激 励 信 号 。基 于 以 上 分 析 , 在 本 文 给 出 的 竞 价 机 制 中 , 从 发电 商 合 理 回 收 其 固 定 投 资 成 本 的 角 度 出 发 , 市 场 定价 者 对 于 调 整 项 K i 的 事 先 确 定 可 考 虑 以
34、下 方 法 。 市场 定 价 者 事 先 根 据 有 关 信 息 对 每 个 发 电 商 的 边 际 发电 成 本 均 值 进 行 估 计 , 并 按 每 个 发 电 商 的 成 本 均 值进 行 经 济 调 度 , 获 得 相 应 的 解 。 若 估 计 的 每 个 发 电 商的 边 际 成 本 均 值 正 好 反 映 了 其 真 实 成 本 , 则 当ciqi + Si (ci) + K i = Lqi即 ciqi +cgiciqli (x ) dx + K i = (ci + Ki) qiK i = Kiqi - cgiciqli (x ) dx (9)时 , 本 文 给 出 的 竞 价
35、 机 制 中 发 电 商 获 得 的 支 付 与 所有 发 电 商 按 真 实 成 本 报 价 时 统 一 市 场 出 清 价 机 制 下获 得 的 支 付 一 致 。 即 在 市 场 定 价 者 对 每 个 发 电 商 的边 际 成 本 估 计 较 正 确 的 条 件 下 , 而 且 考 虑 发 电 商 强制 参 与 的 情 况 , 若 采 用 式 (9) , 则 本 文 给 出 的 竞 价 机制 在 激 励 发 电 商 按 真 实 成 本 报 价 的 同 时 , 可 实 现 其92 电 力 市 场 专 栏 张 少 华 等 一 种 激 励 相 容 的 发 电 市 场 竞 价 机 制 1994
36、-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/固 定 容 量 投 资 成 本 的 回 收 , 有 利 于 实 现 电 力 的 经 济调 度 和 社 会 福 利 的 最 大 化 。考 虑 到 实 际 投 资 者 特 别 是 边 际 机 组 投 资 者 的 风险 回 避 特 性 , 本 文 取 以 下 形 式 的 固 定 成 本 调 整 项 :K i = 0 5 i (ci) 05i (ci) 5 i (ci) 0(10)5 i (ci) = Kiqi (ci) - cgic
37、iqli (x ) dx对 于 基 载 发 电 商 , 一 般 5 i (ci) 0; 而 对 于 边 际发 电 商 , 一 般 5 i (ci) 0。 与 式 (9) 相 比 , 采 用 式 (10)时 对 于 基 载 发 电 商 的 支 付 不 变 , 而 对 于 边 际 发 电 商的 支 付 会 相 对 增 加 。 另 外 , 当 市 场 定 价 者 确 切 知 道 各个 发 电 商 的 真 实 成 本 信 息 时 , 以 上 支 付 机 制 也 与 理想 市 场 的 统 一 市 场 出 清 价 机 制 完 全 一 致 。2 算 例 分 析采 用 IEEE R T S9629 的 发 电
38、 商 出 力 数 据 , 其 真实 边 际 发 电 成 本 假 设 如 表 1 所 示 。 假 设 市 场 定 价 者和 所 有 其 他 发 电 商 j ( j i) 估 计 发 电 商 i ( i= 1, 2, , 9)的 真 实 边 际 成 本 服 从 均 匀 分 布 , 表 1 给 出 了 估计 的 各 发 电 商 边 际 成 本 的 上 下 限 及 其 均 值 。 本 文 采用 M on te Carlo 模 拟 方 法 来 求 解 qli (cdi) , 并 采 用 式(10)来 事 先 确 定 调 整 项 K i。表 1 发 电 商 最 大 出 力 、 真 实 成 本 和 估 计
39、的成 本 概 率 分 布 数 据Table 1 Generators max imum output, true cost and theestimated probability distr ibution of cost发 电商真 实 成 本 (元 (kW h) - 1)成 本 下 限 (元 (kW h) - 1)成 本 上 限 (元 (kW h) - 1)成 本 均 值 (元 (kW h) - 1)最 大 出 力 MW1 0. 39 0. 36 0. 46 0. 410 122 0. 36 0. 34 0. 42 0. 380 203 0. 30 0. 25 0. 40 0. 325 5
40、04 0. 28 0. 24 0. 32 0. 280 765 0. 24 0. 20 0. 28 0. 240 1006 0. 22 0. 16 0. 27 0. 215 1557 0. 20 0. 16 0. 25 0. 205 1978 0. 15 0. 10 0. 20 0. 150 3509 0. 12 0. 08 0. 16 0. 120 400文 献 25 引 入 了 竞 标 成 功 率 7 i (cdi) 来 近 似 考 虑发 电 商 的 固 定 成 本 补 偿 , 其 实 际 使 用 的 支 付 公 式 为 :# i (cdi) = cdiqi (cdi) + 17i (cd
41、i)cgicdiqli (x ) dx (11)7 i (cdi) 表 示 发 电 商 i 报 价 为 cdi 而 其 他 发 电 商 的 报 价取 各 自 成 本 范 围 内 的 每 一 个 可 能 值 时 的 竞 标 成 功(即 能 参 与 上 网 发 电 )的 概 率 。 此 时 发 电 商 的 最 优 报价 决 策 可 能 会 偏 离 其 真 实 成 本 , 而 且 式 (11) 右 边 第2 项 的 固 定 成 本 补 偿 不 能 保 证 所 有 发 电 商 投 资 固 定成 本 的 回 收 。图 1 给 出 了 竞 标 时 段 负 荷 为 832 MW 时 , 对 于发 电 商 支
42、 付 引 入 竞 标 成 功 率 (即 类 似 于 式 (11) ) 和不 引 入 竞 标 成 功 率 (即 类 似 于 本 文 给 出 的 机 制 )两 种情 况 下 发 电 商 7 的 报 价 收 益 曲 线 。 显 然 , 引 入 竞 标 成功 率 使 得 发 电 商 7 的 最 优 报 价 偏 离 了 其 真 实 成 本0. 20 元 (kW h)。 而 本 文 给 出 的 机 制 从 理 论 上 严格 保 证 了 激 励 相 容 条 件 的 满 足 。图 1 竞 标 时 段 负 荷 为 832 MW 时发 电 商 7 的 报 价 收 益 曲 线F ig. 1 Generator 7s
43、 expected prof it vs bid pr icefor a load demand of 832 MW表 2 给 出 了 当 竞 标 时 段 负 荷 为 1 287MW 且 所有 发 电 商 按 真 实 成 本 报 价 时 统 一 出 清 价 机 制 下 获 得的 单 位 影 子 容 量 成 本 支 付 , 及 文 献 25 机 制 与 本 文给 出 的 机 制 中 的 单 位 固 定 成 本 补 偿 。 该 时 段 发 电 商3 为 边 际 发 电 商 。 在 统 一 市 场 出 清 价 机 制 下 , 边 际 发电 商 的 影 子 容 量 成 本 支 付 为 0, 而 文 献
44、 25 机 制 和本 文 的 机 制 中 对 边 际 发 电 商 的 固 定 成 本 补 偿 大 于0, 可 缓 解 边 际 发 电 商 的 操 纵 报 价 行 为 并 鼓 励 峰 机 组的 投 建 。 对 边 际 以 下 发 电 商 特 别 是 基 载 发 电 商 的 固定 成 本 补 偿 , 文 献 25 机 制 比 统 一 市 场 出 清 价 机 制少 很 多 , 有 可 能 使 基 载 发 电 商 无 法 回 收 固 定 容 量 成本 。 而 本 文 给 出 的 机 制 给 予 边 际 以 下 发 电 商 的 固 定成 本 补 偿 与 统 一 市 场 出 清 电 价 机 制 较 接 近
45、 (其 误 差取 决 于 市 场 定 价 者 对 每 个 发 电 商 的 边 际 发 电 成 本 估计 的 精 确 程 度 )。表 2 竞 标 时 段 负 荷 为 1 287 MW 时 3 种 竞 价 机 制 下固 定 成 本 补 偿 比 较Table 2 Compar ison of the f ixed cost remuneration underthree bidding system s for a load demand of 1 287 MW元 (kW h)发 电 商 统 一 出 清 价 机 制 下影 子 容 量 成 本 支 付 文 献 25 机 制 下固 定 成 本 补 偿 本
46、 文 机 制 下固 定 成 本 补 偿3 0 0. 100 0. 0914 0. 020 0. 041 0. 0455 0. 060 0. 049 0. 0856 0. 080 0. 060 0. 1107 0. 100 0. 060 0. 1208 0. 150 0. 060 0. 1759 0. 180 0. 050 0. 20503 2003, 27 (7) 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/3 结 语在 电 力 市 场 发 电 竞 价 机 制
47、中 , 统 一 市 场 出 清 价机 制 或 按 报 价 支 付 的 竞 价 机 制 都 存 在 发 电 商 操 纵 报价 以 追 求 最 大 收 益 的 可 能 , 这 不 利 于 系 统 的 安 全 经济 运 行 。 本 文 基 于 机 制 设 计 理 论 和 边 际 成 本 定 价 理论 , 发 展 了 一 种 具 有 激 励 相 容 特 性 的 发 电 市 场 竞 价机 制 。 基 于 M on te Carlo 模 拟 的 算 例 仿 真 表 明 , 该 机制 在 激 励 理 性 发 电 商 真 实 成 本 披 露 的 同 时 , 能 实 现各 个 发 电 商 固 定 容 量 成 本
48、 的 合 理 回 收 , 特 别 是 能 给予 边 际 发 电 商 相 对 较 大 的 固 定 成 本 补 偿 , 从 而 有 助于 那 些 风 险 回 避 的 峰 机 组 投 资 商 的 投 资 激 励 。本 文 设 计 的 机 制 其 社 会 福 利 最 优 化 目 标 的 实 现程 度 依 赖 于 市 场 定 价 者 对 每 个 发 电 商 边 际 发 电 成 本估 计 的 正 确 程 度 (即 发 电 商 成 本 信 息 的 透 明 程 度 ) ,因 此 , 如 何 利 用 历 史 数 据 来 估 计 或 调 整 每 个 竞 价 时段 中 的 发 电 商 边 际 成 本 信 息 , 以
49、 及 考 虑 长 期 后 果 时发 电 商 可 能 的 非 理 性 行 为 分 析 和 考 虑 不 同 形 式 的 投标 曲 线 等 问 题 , 还 有 待 深 入 研 究 。参 考 文 献1 M cA fee R P, M cM illan J. A uctions and B idding. Journal ofEconom ic L iterature, 1987, 25 (2) : 699 7382 D avid A K, W en F. M arket Pow er in E lectricity Supp ly. IEEET rans on Energy Conversion, 2001, 16 (4) : 352 3603 V ick rey W. Counterspeculatio
