考虑需求响应与可再生能源扶持政策的电力市场均衡模型
发布时间：2020-06-21 04:24
【摘要】：全球范围的节能减排政策以及智能电网建设,使得可再生能源与电力需求响应措施得到广泛关注和利用。同时,各类需求响应措施与可再生新能源扶持政策的实施,将对寡头竞争的电力市场参与者的行为策略和整个市场的竞争结果产生重要影响。研究这些影响机制将有助于完善电力市场设计,并对改进电力市场竞争效率具有理论和现实意义。在此背景下,本文基于寡头竞争均衡理论,开展了考虑需求响应措施和可再生能源扶持政策的电力市场均衡模型研究,并分析不同需求响应资源和可再生能源扶持政策对市场参与者竞争策略以及整个市场竞争均衡结果的影响。主要工作与创新贡献如下:首先,为了研究可中断负荷措施对电力市场竞争的影响,提出了一种计入可中断负荷的电力市场需求模型,并在此基础上分别建立了考虑可中断负荷的批发市场古诺竞争均衡模型与供应函数竞争均衡模型。针对计入可中断负荷后均衡模型的非光滑性,提出了一种求解方法。算例分析研究了可中断负荷量、中断阈值价格以及不同竞争模式对发电商报价策略以及电力市场均衡结果的影响,并表明:(1)引入可中断负荷资源可以有效降低批发市场价格及其波动性,特别是当需求不确定性相对较大或需求价格弹性相对较小时,这种效果更明显。(2)可中断负荷量与中断阈值价格对市场均衡结果具有重要影响,较大的可中断负荷量与较小的中断阈值价格更有利于降低批发市场价格及其波动性。(3)在古诺竞争模式下实施可中断负荷项目,更有利于降低批发市场价格及其波动性,缓解发电商的市场力。这是本文的主要创新点之一。其次,为了研究可中断负荷措施对可再生能源发电波动性的缓解作用,建立了一个考虑可中断负荷的含风电电力市场均衡模型,并引入条件风险价值(CVaR)作为风险评估工具,研究了可中断负荷项目对含风电电力市场均衡结果以及发电商风险的影响。算例仿真表明:(1)可中断负荷资源可以有效缓解由可再生能源并网引起的批发市场价格波动,并降低批发市场价格,尤其当风电不确定性较大时,效果更明显。(2)可中断负荷资源可以为传统发电商缓解风险提供一种有效途径。第三,假设灵活用户可以通过需求响应聚合商直接参与批发市场竞争,分别建立了需求响应聚合商古诺竞争模式与供应函数竞争模式下的电力市场均衡模型。通过引入一个特殊约束条件,可同时计入负荷转移资源与负荷削减资源。对于模型求解中出现的非线性互补问题,采用非线性互补方法进行求解。研究表明:(1)需求响应资源参与市场竞争可以有效鼓励灵活用户将负荷需求从高峰转移到低谷,降低峰谷差。(2)同时拥有负荷转移资源与负荷削减资源的需求响应聚合商在市场竞争中拥有更强的竞争力。(3)从平滑负荷曲线的角度,需求响应聚合商以古诺竞争模式参与时效果较好;从平滑价格曲线的角度,需求响应聚合商以供应函数竞争模式参与时效果更明显。这也是本文的一个重要创新点。最后,建立了一个考虑寡头绿色证书市场与电力批发市场的两阶段联合均衡模型。在第一阶段,所有可再生能源发电商以供应函数竞争模式参与绿色证书市场竞争。在第二阶段,所有发电商以古诺竞争模式参与批发市场竞争。该均衡模型最后可以归结为一个具有均衡约束的均衡问题,并采用非线性互补方法进行求解。研究表明:(1)可再生能源发电商会根据配额变化在两个市场中以不同的方式行使市场力。当配额较低时,可再生能源发电商会选择在绿色证书市场中持留证书来行使市场力;当配额较高时,可再生能源发电商会通过减少批发市场出力来行使市场力。这些策略性行为都会导致证书价格与电力批发市场价格上升。(2)面对较高的证书价格,理性的传统化石燃料发电商会选择降低批发市场出力,进而降低对证书的需求,降低证书市场价格与证书购买成本。(3)可再生能源发电商发电成本的降低,可以有效降低绿色证书市场与电力批发市场的价格,缓解发电商的市场力,促进电力市场的健康运行。这也是本文的一个主要创新点。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F426.61;TM73
【图文】：
断市场之间的市场结构，也是一种最常见的市场结构，如现行的电力市场就是一逡逑个典型的寡头竞争市场。在寡头竞争的市场结构中，参与者的数目有限且大于１，逡逑市场竞争程度介于完全竞争市场与完全垄断市场之间。逡逑寡头竞争模式下的均衡模型有很多种。按照参与者选择决策变量的不同，寡逡逑头竞争模式下的均衡模型可以分为：基于产量竞争的古诺（Ｃｏｕｒｎｏｔ）模型、基于价逡逑格竞争的伯川德（Ｂｅｒｔｒａｎｄ）模型、基于价格与产量竞争的供应函数（Ｓｕｐｐｌｙ逡逑Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，邋ＳＦ）模型、猜测变量（Ｃｏｎｊｅｃｔｕｒａｌ邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎ，邋ＣＶ）模型、猜测供应函数逡逑（Ｃｏｎｊｅｃｔｕｒｅｄ邋Ｓｕｐｐｌｙ邋Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，邋ＣＳＦ）模型和斯塔克伯格（Ｓｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ）模型等。阁２－１逡逑总结了不同市场模式下的竞争模型，其屮竞争程度只限于描述不同市场结构。在逡逑寡头竞争的电力市场均衡分析中，以Ｃｏｕｍｏｔ竞箩模型４ＳＦ竞卞模型应州最为广逡逑泛，而完全竞争模型姐常作为基准，用于比较分析其他寡头竞争模型中参与济的逡逑策略性行为与市场力程度，因此本节主要介绍这三种竞争模型，为后续研究做铺逡逑垫。逡逑大小逡逑
逑在本章屮，蒙特卡洛模拟被用来处理电力需求的不确定性。在蒙特卡洛模拟逡逑的基础上求解均衡问题的计算流程如图３＿２所示。逡逑获＃随机Ｗ桌的概宇．邋逦邋＿福￥邑１涵桉芊＼邋根据市疡参５若的优化模甩逡逑分布逦分布生成随机数＂＂＂１求解相应的阶优化条件逡逑利用均衡价格与均衡出逦逦：逦邋逦逦逡逑力的数字特征对电力市逦估计均衡价格与均逦求解ｉ＋１？算每个样本下的逡逑场均衡结果进行分析衡出力的数字特征ｉ邋；逦均衡价格与均衡出力逡逑图３－２基干蒙特卡洛方法求解均衡模型的流程逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ邋ｍｏｄｅｌ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｕｓｉｎｇ邋Ｍｏｎｔｅ邋Ｃａｒｌｏ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑结合３．３．３节与３．３．４节提出的求解方法，同时考虑可中断负荷与需求不确定逡逑性的均衡模型求解具体流程如图３－３所示。逡逑ｄ）逡逑随机产生Ｗ个丨逡逑需求＾本丨逡逑—取士￡邋－－：逡逑Ｊｔ＝Ｕ２－ＪＶ邋｜逡逑＿Ｔ邋＿＿＿逦—逦逡逑逦Ｊ逦」Ｐｉｋ）＝ｋ0逡逑＿邋ｊ＾ｌ＋ｂｃ，逦（ｋ）＝逦ｌ＋ｂｃｊ逦Ｐ（ｋ）邋＝邋ｋａ逡逑Ｐ邋￣逦？逦１邋Ｔ逦ｆ逦＂逦１逡逑办（ｉ＋ｙ逦）逦＾＞（ｉ＋ｙ逦－－）逡逑丫１＋＼邋知逦ｉ逦ｒ逦知逦ｉ逦ｖ＝＾－ｂＫ－±ｑ，逡逑Ｌ逦－１＋？逦」逦Ｌｉ１，邋Ｊ邋，＝ｕ，．，，逡逑／？＝１，２，ｈ，”逦ｊ邋＝逦ｎ逡逑＜Ａ＞邋ｎ。」——逡逑、、］二逦、；＇ＹＥＳ逡逑ＹＥＳ逦逦%迹邋邋邋巍义霞细鼍獬隽τ刖饧坼义细
本文编号：2723506
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F426.61;TM73
【图文】：
断市场之间的市场结构，也是一种最常见的市场结构，如现行的电力市场就是一逡逑个典型的寡头竞争市场。在寡头竞争的市场结构中，参与者的数目有限且大于１，逡逑市场竞争程度介于完全竞争市场与完全垄断市场之间。逡逑寡头竞争模式下的均衡模型有很多种。按照参与者选择决策变量的不同，寡逡逑头竞争模式下的均衡模型可以分为：基于产量竞争的古诺（Ｃｏｕｒｎｏｔ）模型、基于价逡逑格竞争的伯川德（Ｂｅｒｔｒａｎｄ）模型、基于价格与产量竞争的供应函数（Ｓｕｐｐｌｙ逡逑Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，邋ＳＦ）模型、猜测变量（Ｃｏｎｊｅｃｔｕｒａｌ邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎ，邋ＣＶ）模型、猜测供应函数逡逑（Ｃｏｎｊｅｃｔｕｒｅｄ邋Ｓｕｐｐｌｙ邋Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，邋ＣＳＦ）模型和斯塔克伯格（Ｓｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ）模型等。阁２－１逡逑总结了不同市场模式下的竞争模型，其屮竞争程度只限于描述不同市场结构。在逡逑寡头竞争的电力市场均衡分析中，以Ｃｏｕｍｏｔ竞箩模型４ＳＦ竞卞模型应州最为广逡逑泛，而完全竞争模型姐常作为基准，用于比较分析其他寡头竞争模型中参与济的逡逑策略性行为与市场力程度，因此本节主要介绍这三种竞争模型，为后续研究做铺逡逑垫。逡逑大小逡逑
逑在本章屮，蒙特卡洛模拟被用来处理电力需求的不确定性。在蒙特卡洛模拟逡逑的基础上求解均衡问题的计算流程如图３＿２所示。逡逑获＃随机Ｗ桌的概宇．邋逦邋＿福￥邑１涵桉芊＼邋根据市疡参５若的优化模甩逡逑分布逦分布生成随机数＂＂＂１求解相应的阶优化条件逡逑利用均衡价格与均衡出逦逦：逦邋逦逦逡逑力的数字特征对电力市逦估计均衡价格与均逦求解ｉ＋１？算每个样本下的逡逑场均衡结果进行分析衡出力的数字特征ｉ邋；逦均衡价格与均衡出力逡逑图３－２基干蒙特卡洛方法求解均衡模型的流程逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ邋ｍｏｄｅｌ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｕｓｉｎｇ邋Ｍｏｎｔｅ邋Ｃａｒｌｏ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑结合３．３．３节与３．３．４节提出的求解方法，同时考虑可中断负荷与需求不确定逡逑性的均衡模型求解具体流程如图３－３所示。逡逑ｄ）逡逑随机产生Ｗ个丨逡逑需求＾本丨逡逑—取士￡邋－－：逡逑Ｊｔ＝Ｕ２－ＪＶ邋｜逡逑＿Ｔ邋＿＿＿逦—逦逡逑逦Ｊ逦」Ｐｉｋ）＝ｋ0逡逑＿邋ｊ＾ｌ＋ｂｃ，逦（ｋ）＝逦ｌ＋ｂｃｊ逦Ｐ（ｋ）邋＝邋ｋａ逡逑Ｐ邋￣逦？逦１邋Ｔ逦ｆ逦＂逦１逡逑办（ｉ＋ｙ逦）逦＾＞（ｉ＋ｙ逦－－）逡逑丫１＋＼邋知逦ｉ逦ｒ逦知逦ｉ逦ｖ＝＾－ｂＫ－±ｑ，逡逑Ｌ逦－１＋？逦」逦Ｌｉ１，邋Ｊ邋，＝ｕ，．，，逡逑／？＝１，２，ｈ，”逦ｊ邋＝逦ｎ逡逑＜Ａ＞邋ｎ。」——逡逑、、］二逦、；＇ＹＥＳ逡逑ＹＥＳ逦逦%迹邋邋邋巍义霞细鼍獬隽τ刖饧坼义细
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