跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈分析

吴东明

摘要：当前方法无法均衡交易双方的利益问题，分析到的竞价策略交易利润比较低，为此，提出跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈分析。结合多主体竞价协同关系，以经济效用和碳减排效益最大化為目标构建竞价博弈模型;根据市场主体竞价策略的动态调整求出竞价博弈均衡策略，并将其带入到模型中对其进行求解，求出最优竞价策略。经实验证明，应用此次设计方法分析到的竞价策略，实现的交易利润大于传统方法，在跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈分析问题上具有可行性和可靠性。

关键词：清洁能源;电力交易;多主体竞价博弈;协同关系

0引言

近几年，在可持续发展战略实施影响下，电力行业由传统的煤炭发电逐渐向太阳能发电、潮汐能发电等清洁能源方向转变，大力推进电力产业转型和升级[1]。清洁能源属性下电力行业不断向前发展，需要通过跨省区市场化的竞争来提升清洁能源经济效益，同时也需要不断提升清洁能源在电力行业能源供给和消费中的比重，电力企业需要采取科学合理的竞价策略，提升跨省区清洁能源电力交易多主体竞争力。目前仍旧采用传统能源电力交易多主体竞价博弈分析方法，能源属性发生了改变，其竞价博弈侧重点也会发生改变，采用传统方法所得出的竞价策略中，交易双方的利益矛盾突出，成交量比较少，导致交易利润比较少，不能达到常规总利润要求，为此提出此次课题研究。

1跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈分析方法

1.1博弈模型

假设跨省区清洁能源电力交易主体有个，交易竞价时段为个，在交易过程中无论是发电权受让方还是发电权运营商，交易双方所要实现的目标是最大交易化条件下经济效用和碳减排效益最大化，因此以经济效用和碳减排效益最大化为目标，建立多主体竞价博弈模型，该模型用公式表示如下：

公式（1）中，表示电力交易所产生的经济效用和碳减排效益总和;表示竞价策略中申报电量;表示竞价策略中申报电价;表示发电权受让方考虑网损后折算到发电权运营商的申报价格[2]。利用上述模型模拟多主体竞价博弈过程。

1.2求解竞价策略

以上建立的博弈模型主要由交易利润、竞价策略集合、竞价参与者等要素组成，在竞价博弈过程中清洁能源发电商作为竞价主体，主要以发电量和报价作为竞价策略侧重点，公式表示如下：

公式（2）中，表示多主体竞价策略空间;表示多主体竞价策略空间中包含的策略数量。在实际交易竞价过程中竞价策略会受到清洁能源电力企业发电量和发电成本约束，因此电力交易多主体竞价决策变量在清洁能源电力企业发电成本、发电量确定的竞价决策空间中离散取值[3]。发电权受让方向发电权运营商提交一份竞标策略，发电权运营商根据相应的出清规则完成交易出清，并及时向各个发电权受让方公布交易出清结果，发电权受让方根据实际情况对交易策略中的报价或者电量进行调整，改变竞价策略[4]。此时达到竞价博弈均衡，该策略为电力交易多主体竞价均衡策略，表示目前各个竞价主体的交易利润达到均衡状态，根据博弈均衡的定义，上文建立的博弈模型需要满足以下条件：

公式（3）中;表示最优竞价策略下的申报电量;表示最优竞价策略下的申报电价;表示在交易时段内出售发电权的利润;表示市场最优交易电量;表示市场最优交易电价[5]。将公式（3）带入到竞价博弈模型中，求解出最优多主体竞价策略，在该策略下各个主体均能达到博弈目标，同时还能实现成交量最大化和成交价最大化。

2实验论证分析

实验以某跨省区清洁能源电力交易为实验环境，在交易过程中共有2个清洁能源发电商和2个清洁能源发电权运营商，交易时间为2h，利用此次设计方法与传统方法对该跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈分析。实验令发电商1采用设计方法分析竞价策略，令发电商2采用传统方法分析竞价策略，按照上文建立的模型模拟出跨省区清洁能源电力交易多主体竞价过程，并且利用公式（3）求出最终的竞价策略。发电商1和发电商2在五次竞价博弈中最终售电情况如下所示。

根据两个发电商售电量情况，结合各自的发电成本，求出五次竞价交易利润，竞价博弈分析是否合理主要取决于最终的交易利润，因此将其作为检验两种方法的指标，得到实验数据如下表所示。

从上表中数据可以看出，应用设计方法得到的竞价策略，交易利润已经超出了常规利润，交易利润得到了大幅度的提升，同时也高于传统方法竞价交易利润值，因此实验证明了此次设计方法，能够将多主体之间的利益矛盾降到最低，达到成交量最大化。

3结束语

当前清洁能源电气企业市场竞争激烈，若要实现交易利益最大化，需要均衡处理跨省区清洁能源电力交易多主体利益关系，此次考虑到该点以博弈论作为理论基础，通过建立数学模型分析多主体竞价博弈关系，为该方面实践和研究提供了参考依据。

参考文献

[1] 朱国荣，单钰淇，劳咏昶，等. 电力现货市场环境下的火电厂定价策略研究——基于短期竞价博弈模型的分析[J]. 价格理论与实践，2020（06）：92-96+180.

[2] 马天男，杜英，苟全峰， 等. 基于Berge-NS均衡的电力市场多主体非合作博弈竞争模型[J]. 电力自动化设备，2019，39（06）：192-204.

[3] 马天男，杜英，苟全峰， 等. 基于Berge-NS均衡的电力市场多主体非合作博弈竞争模型[J]. 电力自动化设备，2019，39（06）：192-204.

[4] 王辉，陈波波，赵文会， 等. 碳交易协同的跨省区清洁能源电力交易多主体竞价博弈[J]. 电力建设，2019，40（06）：95-104.

[5] 孙庆凯，王小君，王怡， 等. 基于多智能体Nash-Q强化学习的综合能源市场交易优化决策[J]. 电力系统自动化，2021，45（16）：124-133.