交易模式论文提纲

论文题目：不同交易模式下电力市场博弈模型及其算法研究

摘要：世界电力工业的市场化改革正逐渐成为主流,改革的目的在于打破电力行业垄断,在发电、售电环节逐步引入竞争,从而提高整个电力行业的运行效率。但是,由于电力工业在很大程度上仍呈现一个寡头垄断的格局,其市场化改革仍受到许多限制。正是由于电力产业的这种特殊性,电力市场参与者需要有效的工具为其提供决策依据以获取更大的市场收益。无论是处于正在运营中的国外电力市场,还是处于转型期的国内电力市场,如何根据不同交易模式制定市场参与者的决策方案以提高电力工业的运行效率,这是学术界和工业界共同关注的一个重要理论和现实问题。基于双边交易模式、带价格帽子的双边交易模式和绿色证书交易模式,本文研究电力市场的非合作博弈模型和主从博弈模型及其求解算法,主要内容如下:双边交易模式是体现电力市场化的交易方式,体现了交易双方的自主选择性。该模式通过电网退出电能定价机制,实现了电网盈利模式的转变,放开了发电侧和售电侧,消除了交易垄断,激励了发电商之间的竞争。随着电力市场交易主体之间交互关系愈加复杂,双边交易模式的研究需要更加丰富和灵活的建模方式。在双边交易模式下,以发电商的利润最大化为目标,本文构建多个发电商之间的非合作博弈模型。利用Karush-Kuhn-Tucker条件,本文将纳什均衡的求解转换为非光滑混合互补问题,然后基于光滑化技术提出改进雅可比光滑化算法,并证明算法的收敛性和收敛速度。数值实验进一步验证算法能够成功搜索到双边交易模式下博弈模型的纳什均衡。研究表明:发电侧作为电力市场的首要环节,增加发电商数量、鼓励发电侧竞争有利于促进电力市场化改革;大用户在双边交易模式下拥有更多选择权,可以充分根据自身意愿选择购电策略实现灵活交易;政府可以考虑放松管制,进一步扩大发电企业数量,逐步引入竞争机制,营造更加开放的市场环境。在双边交易模式下,因电力市场电量的需求变化明显,从而电价具有波动性。为防止电价过高,政府某些情况会要求电价不超过一个上限,即价格帽子。价格帽子的存在使得价格函数在初始阶段出现水平截断,导致价格函数具有非光滑性质。以常见的线性价格函数或其他光滑价格函数为研究对象的数学模型不再适用于价格帽子情形,除非价格永远不能达到所要求的上限。为分析这一重要情景,本文构建价格帽子情形下发电商之间的非合作博弈模型。每家发电商的目标函数含有非光滑性质的价格函数。利用Karush-Kuhn-Tucker条件,本文将纳什均衡的求解转换为非光滑二阶锥互补问题。相比于非光滑混合互补问题,非光滑二阶锥互补问题更一般。本文使用光滑化技术提出光滑化牛顿算法并证明算法的收敛性和收敛速度,数值实验验证了所提算法能够成功搜索到价格帽子情形下博弈模型的纳什均衡。研究表明:合理的价格上限可以保证发电商与大用户之间签订双边交易合同,促进电力市场化进程;价格帽子并未阻止发电商与大用户的交易关系,管制机构实行价格上限政策是有理论依据的。可再生能源配额制的正式实施使得可再生能源参与电力市场的交易规模不断扩大,电力市场中多个交易主体在市场中的竞争关系发生变化。在可再生能源配额制基础上产生的绿色证书交易模式下,本文构建多家发电商与电力调度控制中心之间的多领导者主从博弈模型。每家发电商作为领导者决定自身的发电量,同时预测到电力调度控制中心根据所有发电商发电量而做出的决策,电力调度控制中心作为跟随者决定在市场所有节点处的运输量,以保证社会福利最大化。利用Karush-Kuhn-Tucker条件,本文将多领导者主从博弈模型转化为均衡约束均衡规划问题,然后讨论均衡约束均衡规划问题的稳定点,将不确定指标系统转化为带简单约束的方程组,最后应用全局算法成功搜索到绿色证书交易模式下主从博弈模型的均衡解。研究表明:构建的多领导者主从博弈模型具有科学性和可靠性,同时绿色证书交易模式也是有效的;我国需要持续完善绿色证书相关政策,推广实施绿色证书交易机制,促进绿证市场健康有序发展。

关键词：电力市场;双边交易模式;绿色证书交易模式;博弈模型;光滑化算法

学科专业：管理科学与工程

摘要

ABSTRACT

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 国内外研究概况

1.3.1 电力市场博弈模型

1.3.1.1 非合作博弈

1.3.1.2 单领导者主从博弈

1.3.1.3 多领导者主从博弈

1.3.2 博弈模型求解算法

1.3.2.1 互补问题数值算法

1.3.2.2 均衡约束数学规划问题数值算法

1.3.2.3 均衡约束均衡规划问题数值算法

1.3.3 研究评述

1.4 研究内容与结构安排

1.5 论文创新点

第二章 理论基础

2.1 博弈论基础

2.2 非光滑分析基础

2.3 锥优化基础

第三章 双边交易模式下电力市场非合作博弈模型

3.1 问题描述与模型建立

3.2 模型转换与分析

3.2.1 非光滑混合互补等价问题

3.2.2 雅可比一致性

3.3 求解算法

3.3.1 改进雅可比光滑化算法

3.3.2 收敛性分析

3.4 数值仿真与结果分析

3.4.1 基于MCPLIB和GAMSLIB数据库的数值算例

3.4.2 网络纳什-古诺博弈

3.5 本章小结

第四章 双边交易模式下带价格帽子的的电力市场非合作博弈模型

4.1 问题描述与模型建立

4.2 模型转换与分析

4.2.1 非光滑二阶锥互补等价问题

4.2.2 雅可比矩阵非奇异的充分性条件

4.3 求解算法

4.3.1 光滑化牛顿算法

4.3.2 收敛性分析

4.4 数值仿真与结果分析

4.5 本章小结

第五章 绿色证书交易模式下电力市场主从博弈模型

5.1 问题描述

5.2 模型建立与转换

5.2.1 多主单从博弈模型

5.2.2 均衡约束均衡规划等价问题

5.3 求解算法

5.4 数值仿真与结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录一:简写索引

附录二:算法代码

致谢