利用博弈論構建發(fā)電側競價策略模型與算法

王健宇

關鍵詞：博弈論 ?電力市場改革 ?競價策略

本文通過比較各種發(fā)電商的競價策略，在比較分析線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、博弈論等方式，得出利用博弈論來研究發(fā)電側如何定價是比較適合的方式。通過納什均衡的求解，來確定在電力市場中，發(fā)電商應如何進行定價才能實現利潤最大化。

一、電力市場改革后的組成結構及運行模式

《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》，提出了建立相對獨立的電力交易機構，形成公平規(guī)范的市場交易平臺。

在電力體制改革的大背景下，電力交易市場的參與者從原來的發(fā)電廠、電力公司、用戶變成了發(fā)電廠、電力公司、用戶和售電公司。電力交易的規(guī)則也從原來的由多個發(fā)電廠和電力公司交易變?yōu)榘l(fā)電廠和包括電力公司在內的多個電力商交易，或直接和用戶交易。

二、基于博弈論建立發(fā)電公司競價模型

用通俗的語言來描述電力市場交易的問題，即在納什均衡下，電力交易市場中的每個交易者，在其他交易者條件不變的情況下，都能得到一個自身利益最大化的電價。即以此為基礎來構建數學模型，從而通過數學模型來求出納什均衡的解，即為利潤最大化的競價電價。

三、基于博弈論構建發(fā)電公司的競價上網模型

（一）發(fā)電公司成本構成情況

發(fā)電廠的成本按照成本性態(tài)主要包括變動成本和固定成本兩部分。變動成本成本主要包括燃料費、材料費、水費及排污費、及其他變動成本，固定成本則包括折舊費、修理費、管理費用、財務費用及其他固定成本。

為應對激烈的市場競爭環(huán)境，要快速地取得參數構建模型，則必須對成本管理和核算有快速、準確的要求。以國內某發(fā)電集團為例，在資產財務一體化系統(tǒng)投入使用使用尤其是與報表系統(tǒng)之間的接口已經打通后，使得快速核算成本變成了可能。因此這就實現了構建模型的技術基礎。目前該集團的財務自動化程度已經達到較高程度，但是在劃分成本性態(tài)方面還需要進一步提升，未來的財務工作重心應該以現有的技術水平取得預測未來成本變動的能力。

（二）利用博弈論構建競價模型

1、模型的條件因素

根據實際情況，在一個區(qū)域的電力市場中，有N（N≥2）家的發(fā)電公司參與競爭，由于篇幅有限，本文主要探討最基礎的兩人博弈對策，假設在電力競價的市場中只有兩個競爭發(fā)電廠，將這兩個發(fā)電廠假設為發(fā)電廠A和發(fā)電廠B。

根據之前所述的關于發(fā)電廠的成本性態(tài)，發(fā)電廠的總成本等于變動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為變動成本的參數，c為固定成本的參數。

假設兩家發(fā)電廠A和B之間無法準確地取得對方的成本、定價策略、信息取得要素等，該博弈為不完全信息博弈。

2、模型的計算與推導

兩家發(fā)電廠商A和B的商品都是電能，且不考慮供給的穩(wěn)定性，兩家發(fā)電廠商的商品可以看成互相可以替代的產品。計算的總體思路是首先計算出納什均衡狀態(tài)是市場中的發(fā)電廠商A和B的發(fā)電量，繼而通過反需求函數來求解得到該發(fā)電量對應的電價作為競價報價。

市場需求函數為P=f（X）=Pmax-KX，其中K=Xmax/Pmax

上式中X為市場中所有發(fā)電廠商的提供電能的合計，P為市場中交易的價格，Xmax為所有發(fā)電廠商的最大生產能力的上限，Pmax為市場所能接收的電價的上限，及當P>Pmax時，市場上的所有用戶將不再購買電力。

用戶的反需求函數為Y=f（Xi），市場中的總電能為Xi=Xa+Xb

兩家發(fā)電廠商的支付函數為：

由上述兩式可知在古諾均衡的條件下，就是各家發(fā)電廠商的最優(yōu)電力產量，在該均衡條件下，每家發(fā)電廠商的最優(yōu)產量不僅與自身的成本系數有關系，同時還與其他廠商的成本系數有關系。通過進行預測其他廠商的成本系數，即能計算出每家發(fā)電廠商的最優(yōu)解，從而得到整個市場的納什均衡產量，在該產量下，計算出市場的出清價格，按該價格或比該價格稍低一點的價格投標則中標的可能性較大。

四、結束語

本文的計算條件較為苛刻，是屬于完全信息下的二人靜態(tài)博弈，在實際市場交易中，可能情況要復雜地多，例如多個不同的電力廠商參與競爭，例如各方競爭策略的信息的取得性等。本文主要是從理論角度描述了競價上網方式下的發(fā)電廠商的行為，并通過博弈論建立了定價的數學模型，從而對定價策略有一定的幫助。事實上，在目前的電力交易市場看來，還是以各發(fā)電廠商（主要是五大發(fā)電集團）組成的自律聯盟進行協商定價。在目前尚未建立起完整的電力交易機制，自律聯盟的機制在溝通和協調下，形成一種壟斷機制，與電力市場改革的理念背道而馳，但未來如果建立起以電子交易平臺（類似股票市場）的實時報價系統(tǒng)，則目前的溝通協調機制必然會完全崩潰，從而陷入“囚徒困境”，因此需要在各個方面加強自身的競價策略能力。根據經濟學的基本假設，各發(fā)電廠商都是理性的，且具有較強的學習能力，因此在實際競價中，各個發(fā)電廠商可以根據以前的交易中，總結出各家競爭對手的報價規(guī)律，從而在以后的報價中得到提升。

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