代理购电机制下电网企业与发电企业竞价演化博弈行为决策分析

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.11.006

综合智慧能源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (11): 45-54.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.11.006

代理购电机制下电网企业与发电企业竞价演化博弈行为决策分析

程乐峰¹(), 彭攀¹(), 陈东丽²()

1.广州大学机械与电气工程学院，广州 510006
2.广东顺发电力器材有限公司，广东揭阳 515543

收稿日期:2023-06-22 修回日期:2023-07-07 出版日期:2023-11-25
作者简介:程乐峰（1990），副教授，博士，从事电力系统优化运行与控制、博弈论、电力市场等方面的研究， chenglefeng@gzhu.edu.cn；
彭攀（1998），在读硕士研究生，从事博弈论理论及其在智能电网与电力市场中的应用等方面的研究，peng13212667686@163.com；
陈东丽（1986），工程师，从事配网自动化技术研发， 254810751@qq.com。
基金资助:
广东省自然科学基金项目(2022A1515010699);广州市基础研究计划市校（院）企联合资助项目(202201020187);广东省教育厅“创新强校工程”项目(2020KQNCX054)

Evolutionary game behavior and decision-making between power generation companies and power grid companies under the agent purchasing mechanism in bidding process

CHENG Lefeng¹(), PENG Pan¹(), CHEN Dongli²()

1. School of Mechanical and Electrical Engineering， Guangzhou University， Guangzhou 510006， China
2. Guangdong Shunfa Power Equipment Company Limited， Jieyang 515543，China

Received:2023-06-22 Revised:2023-07-07 Published:2023-11-25
Supported by:
Natural Science Foundation of Guangdong Province(2022A1515010699);Collage-enterprise Collaborative Foundation for Basic Research Plan of Guangzhou(202201020187);College Innovation and Improvement Project of Department of Education of Guangdong Province(2020KQNCX054)

摘要/Abstract

摘要：

根据电网企业在电力市场中扮演的角色，在供给侧企业间两方博弈的基础上，将电网企业引入竞价，构建异质性企业与电网代理购电模式下供大于求的三方演化博弈模型。由于购、售双方信息不对称，为保证自身收益最大化而风险最小化，双方通过补偿机制来抵御风险。研究市场出清价格（MCP）和按报价结算（PAB）竞价机制下的电力市场竞价博弈行为，研究结果表明：在MCP机制下，三方博弈系统存在2个不受补偿影响的竞价演化稳定策略（ESS），改变补偿系数只会影响系统收敛至不同ESS的路径；PAB机制下，调整补偿系数会出现不同的ESS，且在一定条件下PAB机制下的购电成本低于MCP机制。

关键词: 演化博弈, 电力市场, 竞价, 代理购电模式, 同质性与异质性, 演化稳定策略, 补偿机制

Abstract:

Based on the roles of power grid enterprises playing in the power market and the game between two power supply enterprises， a three-party evolutionary game model for heterogeneous enterprises and power grid in power purchasing mode is established under which the supply exceeds the demand. Since the information asymmetry of the sellers and purchasers，both sides follow compensation mechanisms to minimize their own risks and maximized their benefits. The game behaviors of the bidding in the electricity market are analyzed under two bidding mechanisms： market clearing price （MCP） and pay-as-bid （PAB）. The research findings are as follows： Under MCP mechanism， the three-party game system takes two evolutionarily stable strategies （ESSs） for bidding immune to compensation. Changing the compensation coefficient only affects the path of convergences to different ESSs. Under PAB mechanism， adjusting the compensation coefficient leads to different ESSs， the price of electricity under the PAB mechanism is lower than that under the MCP mechanism under certain conditions.

Key words: evolutionary game theory, power market, bidding, agent electricity purchasing, homogeneity and heterogeneity, evolutionarily stable strategy, compensation mechanism

中图分类号:

TK01:F42

程乐峰, 彭攀, 陈东丽. 代理购电机制下电网企业与发电企业竞价演化博弈行为决策分析[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(11): 45-54.

CHENG Lefeng, PENG Pan, CHEN Dongli. Evolutionary game behavior and decision-making between power generation companies and power grid companies under the agent purchasing mechanism in bidding process[J]. Integrated Intelligent Energy, 2023, 45(11): 45-54.

图/表 10

表1

表2

表3

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图1

图2

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图4

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图6

参考文献 23

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发电企业策略		电网企业策略
B	A	z	1-z
x	y	{bq₂-U₁，b(Q-q₂)，U+U₁}	{b(Q-q₁)，bq₁-U₂，U+U₂}
x	1-y	{b(Q-q₁)+U₃，bq₁，U-U₃}	{b(Q-q₁)，bq₁，U}
1-x	y	{bq₂，b(Q-q₂)，U}	{bq₂，b(Q-q₂)+U₄，U-U₄}
1-x	1-y	{aq₂-U₅，a(Q-q₂)，U+U₅+(b-a)Q}	{a(Q-q₁)，aq₁-U₆，U+U₆+(b-a)Q}

均衡点 (x，y，z)	雅克比矩阵特征值				演化稳定性
均衡点 (x，y，z)	λ₁	λ₂	λ₃	实部符号	演化稳定性
A₁(0，0，0)	U₅-U₆	(b-a)(Q-q₁)	U₄+U₆+Qb-aq₁-bq₂	，+，	不稳定
A₂(0，0，1)	U₆-U₅	(b-a)(Q-q₂)	U₅+U₃+bQ -aq₂-bq₁	，+，	不稳定
A₃(0，1，0)	U₄	b(Q-q₁-q₂)	aq₁-U₆-Qb-U₄+bq₂	+，-，*	不稳定
A₄(0，1，1)	-U₁	-U₄	(a-b) (Q-q₂)	-，-，-	ESS
A₅(1，0，0)	-U₂	-U₃	(a-b)(Q-q₁)	-，-，-	ESS
A₆(1，0，1)	U₃	b(Q-q₁-q₂)	aq₂-Qb-U₃-U₅+bq₁	+，-，*	不稳定
A₇(1，1，0)	U₂	U₁-U₂	b(q₁-Q+q₂)	+，*，+	不稳定
A₈(1，1，1)	U₁	U₂-U₁	b(q₁-Q+q₂)	+，*，+	不稳定

发电企业策略		电网企业策略
B	A	z	1-z
x	y	{bq₂-U₁，b(Q-q₂)，U+U₁}	{b(Q-q₁)，bq₁-U₂，U+U₂}
x	1-y	{b(Q-q₁)+U₃，aq₁，U-U₃+q₁(b-a)}	{b(Q-q₁)，bq₁，U+q₁(b-a)}
1-x	y	{aq₂，b(Q-q₂)，U+q₂(b-a)}	{aq₂，b(Q-q₂)+U₄，U-U₄+q₂(b-a)}
1-x	1-y	{aq₂-U₅，a(Q-q₂)，U+U₅+(b-a)Q}	{a(Q-q₁)，aq₁-U₆，U+U₆+(b-a)Q}

均衡点 (x，y，z)	雅克比矩阵特征值				演化稳定结论
均衡点 (x，y，z)	λ₁	λ₂	λ₃	实部符号	演化稳定结论
B₁(0，0，0)	U₅-U₆	(b-a)(Q-q₁)	U₄+U₆+Qb-aq₁-bq₂	+，+，*	不稳定
B₂(0，0，1)	U₆-U₅	(b-a)(Q-q₂)	U₅+U₃+bQ -aq₂-bq₁	-，+，*	不稳定
B₃(0，1，0)	U₄	b(Q-q₁)-aq₂	aq₁-U₆-Qb-U₄+bq₂	+，，	不稳定
B₄(0，1，1)	-U₄	(b-a)q₂-U₁	(a-b) (Q-q₂)	-，*，-	—
B₅(1，0，0)	-U₃	(b-a)q₁-U₂	(a-b)(Q-q₁)	-，*，-	—
B₆(1，0，1)	U₃	b(Q-q₂)-aq₁	aq₂-Qb-U₃-U₅+bq₁	+，-，*	不稳定
B₇(1，1，0)	U₁-U₂	U₂+q₁(a-b)	aq₂+b(q₁-Q)	，，*	不稳定
B₈(1，1，1)	U₂-U₁	U₁+q₂(a-b)	aq₁+b(q₂-Q)	，，*	—

代理购电机制下电网企业与发电企业竞价演化博弈行为决策分析

Evolutionary game behavior and decision-making between power generation companies and power grid companies under the agent purchasing mechanism in bidding process

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