利用博弈论构建发电侧竞价策略模型与算法

王健宇

关键词：博弈论  电力市场改革  竞价策略

本文通过比较各种发电商的竞价策略，在比较分析线性规划、动态规划、博弈论等方式，得出利用博弈论来研究发电侧如何定价是比较适合的方式。通过纳什均衡的求解，来确定在电力市场中，发电商应如何进行定价才能实现利润最大化。

一、电力市场改革后的组成结构及运行模式

《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，提出了建立相对独立的电力交易机构，形成公平规范的市场交易平台。

在电力体制改革的大背景下，电力交易市场的参与者从原来的发电厂、电力公司、用户变成了发电厂、电力公司、用户和售电公司。电力交易的规则也从原来的由多个发电厂和电力公司交易变为发电厂和包括电力公司在内的多个电力商交易，或直接和用户交易。

二、基于博弈论建立发电公司竞价模型

用通俗的语言来描述电力市场交易的问题，即在纳什均衡下，电力交易市场中的每个交易者，在其他交易者条件不变的情况下，都能得到一个自身利益最大化的电价。即以此为基础来构建数学模型，从而通过数学模型来求出纳什均衡的解，即为利润最大化的竞价电价。

三、基于博弈论构建发电公司的竞价上网模型

（一）发电公司成本构成情况

发电厂的成本按照成本性态主要包括变动成本和固定成本两部分。变动成本成本主要包括燃料费、材料费、水费及排污费、及其他变动成本，固定成本则包括折旧费、修理费、管理费用、财务费用及其他固定成本。

为应对激烈的市场竞争环境，要快速地取得参数构建模型，则必须对成本管理和核算有快速、准确的要求。以国内某发电集团为例，在资产财务一体化系统投入使用使用尤其是与报表系统之间的接口已经打通后，使得快速核算成本变成了可能。因此这就实现了构建模型的技术基础。目前该集团的财务自动化程度已经达到较高程度，但是在划分成本性态方面还需要进一步提升，未来的财务工作重心应该以现有的技术水平取得预测未来成本变动的能力。

（二）利用博弈论构建競价模型

1、模型的条件因素

根据实际情况，在一个区域的电力市场中，有N（N≥2）家的发电公司参与竞争，由于篇幅有限，本文主要探讨最基础的两人博弈对策，假设在电力竞价的市场中只有两个竞争发电厂，将这两个发电厂假设为发电厂A和发电厂B。

根据之前所述的关于发电厂的成本性态，发电厂的总成本等于变动成本和固定成本之和，可以用下式表示：C=ax2+bx+c

在本式中，a，b为变动成本的参数，c为固定成本的参数。

假设两家发电厂A和B之间无法准确地取得对方的成本、定价策略、信息取得要素等，该博弈为不完全信息博弈。

2、模型的计算与推导

两家发电厂商A和B的商品都是电能，且不考虑供给的稳定性，两家发电厂商的商品可以看成互相可以替代的产品。计算的总体思路是首先计算出纳什均衡状态是市场中的发电厂商A和B的发电量，继而通过反需求函数来求解得到该发电量对应的电价作为竞价报价。

市场需求函数为P=f（X）=Pmax-KX，其中K=Xmax/Pmax

上式中X为市场中所有发电厂商的提供电能的合计，P为市场中交易的价格，Xmax为所有发电厂商的最大生产能力的上限，Pmax为市场所能接收的电价的上限，及当P>Pmax时，市场上的所有用户将不再购买电力。

用户的反需求函数为Y=f（Xi），市场中的总电能为Xi=Xa+Xb

两家发电厂商的支付函数为：

由上述两式可知在古诺均衡的条件下，就是各家发电厂商的最优电力产量，在该均衡条件下，每家发电厂商的最优产量不仅与自身的成本系数有关系，同时还与其他厂商的成本系数有关系。通过进行预测其他厂商的成本系数，即能计算出每家发电厂商的最优解，从而得到整个市场的纳什均衡产量，在该产量下，计算出市场的出清价格，按该价格或比该价格稍低一点的价格投标则中标的可能性较大。

四、结束语

本文的计算条件较为苛刻，是属于完全信息下的二人静态博弈，在实际市场交易中，可能情况要复杂地多，例如多个不同的电力厂商参与竞争，例如各方竞争策略的信息的取得性等。本文主要是从理论角度描述了竞价上网方式下的发电厂商的行为，并通过博弈论建立了定价的数学模型，从而对定价策略有一定的帮助。事实上，在目前的电力交易市场看来，还是以各发电厂商（主要是五大发电集团）组成的自律联盟进行协商定价。在目前尚未建立起完整的电力交易机制，自律联盟的机制在沟通和协调下，形成一种垄断机制，与电力市场改革的理念背道而驰，但未来如果建立起以电子交易平台（类似股票市场）的实时报价系统，则目前的沟通协调机制必然会完全崩溃，从而陷入“囚徒困境”，因此需要在各个方面加强自身的竞价策略能力。根据经济学的基本假设，各发电厂商都是理性的，且具有较强的学习能力，因此在实际竞价中，各个发电厂商可以根据以前的交易中，总结出各家竞争对手的报价规律，从而在以后的报价中得到提升。

参考文献

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