电力市场中的发电厂投标组合策略
甘怡君
【摘 要】论文从投标组合策略角度出发，并树立降低市场投标风险、增加经营利润的目的，在最低发电风险率的基础上建立数学模型，对发电厂在电力市场中的投标策略组合进行探析。
【Abstract】Based on the perspective of bidding combination strategy， this paper aims to reduce the risk of bidding and increase the profit.On the basis of the minimum generation risk rate， a mathematical model is established to analyze the bidding strategy combination of the power plant in the power market.
【關键词】电力市场；数学模型；投标组合
【Keywords】 power market； mathematical model； bidding combination
【中图分类号】F407.61 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0047-02
1 引言
在新的市场环境中，发电厂使用投标竞价的方式获取发电机会，成为真正主动参与社会的一分子，且可以根据市场的变化需求，自主安排电力发电，并通过在网上竞价等方式，来提高发电厂的经营效益。
2 新市场环境中发电厂投标策略概述
市场环境的变化为电厂发电机制带来了重大的改变。对于波动性小、较稳定的电力需求，电力发电厂可以与电力公司、大用户以及买电机构签订短期、中期以及长期的购电合同，建立稳定的合作关系。对于用电较为随机的用户，可以采用实时的方式满足用户的需求。同时为了有效提升应对突发事件的能力，需要发展建立备用的发电市场，用来提供紧急的功率支援。根据不同的市场需求与自身的定位，发电厂需要制定合理的战略，其中市场中大多数发电厂经常采用竞标的方式来获取市场效益，如美国发电厂通过PX市场开展发电竞标。国内的电力竞标工作机制是电力采办机构与发电厂在某个时间点上向电力服务中介提交有关的市场交易量以及交易价格，并借助ISO提供的辅助服务，通过电力服务公司的电网将电力输送到终端。其中市场电力竞标策略成为发电厂以及电力采办机构急需解决的重要问题，并获得社会各界的广泛关注[1]。新电力市场环境为电力市场的发展提供了众多渠道，电力厂可以选择电价波动幅度大、利润较高的时间点销售电力产品，也可以选择电价利润较少，波动幅度较低的合同市场。但是，想要保证电厂获得高效的市场利润以及风险较低的市场价格浮动，需要结合多种市场机制组合发电投标策略，实现稳定与效益双赢的目标。
3 理论模型
3.1 基本假设
①每个市场的性质都是完全竞争的状态，发电厂不能操纵市场的价格、对市场进行垄断。
②发电厂在每个市场中都具有相同的投资发电成本，并且平均发电成本具有线性的特征。
③各个市场之间可以产生相互影响相互作用的效果，并且这种影响在一定程度上可以通过电价水平之间的相互关系表现出来，同时可以被发电厂掌握。
④相对市场的容量来说，发电厂的发电水平较小，可以忽略对输电约束的考虑。
3.2 多个市场时的模型
假设在某一阶段中，发电厂的发电成本是c0，发电厂的市场选择数量设为n，将发电厂估算的第ni个市场中的电价设为ci，以公式ri=（ci-c0）/c0作为市场ni获取的市场收益率，标准差是δi，数学期望值是 ，反映出市场xi的电价波动幅度，称为发电风险率。通过斜方方差矩阵对x个市场进行相关性描述得到：
Δ=？啄11 ？啄12 … ？啄n1？啄21 ？啄22 … ？啄n2？啄n1 ？啄n2 … ？啄nn
两个市场之间的影响程度可以通过得出Sij=cov（ri，rj）=E（（ri- i）（rj- j））。这样可以根据a1、a2到an的顺序在市场中进行投标组合，并形成B=（a1，a2，...，an）组合策略。预期得到的收益是a1 1+a2 2+…+an n，发电风险总数为？啄p= aiaj？啄ij 。其中假设在获取相同的发电效益的状态下将发电组合产生的风险降到最低，可以将改变为a1，a2...，an的值使形式，对于上述优化的问题进行解答，就能得出在不同市场环境中发电厂的投标电量。
3.3 两个市场模型
根据目前电力市场的发展状况，注重探讨发电厂在实时市场与合同市场中的投标组合策略，划分市场投标发电量。两个市场的发电收益为r1与r2，期望发电收益为 1与 2，发电收益标准差是δ1与δ2，由于合同市场具有收益低、风险低，实时市场具有风险大、收益大的特征，所以设 1小于 2以及δ1大于δ2，并符合市场经济规律，得出δ12=ρ12δ1δ2，发电商进行投标组合的目的是要在风险最低的状况下，获取最高的经济效益。并得出δp与 p的关系图如下：
经过计算与观察得出当ρ12≥δ1δ2，M1是市场最佳投资点与之对应的组合方式是x1=1，x2=0。
4 算例分析
假设电商发电成本在某一时间段中为30美元，合同市场中电价是c1，为随机变量，满足N（32，32）的规律，市场中的实时价格为c2，满足N（34，62）规律，市场之间的相互关系为0.2，得出计算结果见图2.
在这个基础之上，取值0.0～0.5之间的数值，在保证其余数据不变的情况下，重新进行计算，得出结果见图3。
根据图2中计算结果可以看出，在实时市场以及合同市场中发电厂的投标组合承担的风险要低于单一市场中发电组合风险，并且发电效益不是最低。可见，这种发电组合策略可以在规避风险的同时，获得经济收益。图3中是市场相互关系对发电厂投标组合造成的影响，市场相互关系越大，追求小风险的发电厂就会越趋向于向波动风险小的市场进行投标。
当等于0.5时会出现x*1=1，x*2=0的状况，因为本文建立的数学模型建立在市场风险最低的情况之下，获取最大的市场经济效益。文中将发电厂假设成规避风险类型的实体市场经济类型，以降低投资市场风险为最大追求目标，并非要获取最客观的市场收益。实时市场具有风险因素高，价格利润高的特点，从降低市场投资风险这一目的出发，价格利润高的条件下，投标数量会有所降低。文中ρ12对电力投标组合策略有着重要的影响作用。M1M2弧线拐点的存在原因与ρ12有着重要关系。当ρ12小于δ1/δ2时，有拐点存在；当ρ12大于等于δ1/δ2时，弧线拐点则不存在。M1（1，δ1）是市场投标组合策略中最佳的投标组合点。正是在这种情况之下，出现市场投标策略组合为0的状况。
5 结语
本文通过建立最低风险的数学模型对发电厂面对不同市场情况投放的电量进行分析，并总结出相应结论：通过多个市场合理分配投标组合的方式，可以有效降低市场波动带来的风险，并能保证发电资金回笼，保证发电厂有足够的现金流维持运行；最小的投资风险组合能获得一定的经济收益，并优于单一市场的投资组合策略；市场之间的相互关系会对发电厂的电量投标产生影响，当市场之间形成较强的相互关系时，发电厂有向低风险市场进行投标发电的趋势。
【参考文献】
【1】董福贵，张文泉，谭忠富，等.电力市场中发电厂的投标策略研究[J].现代电力，2002（04）：89-92+98.
【摘 要】论文从投标组合策略角度出发，并树立降低市场投标风险、增加经营利润的目的，在最低发电风险率的基础上建立数学模型，对发电厂在电力市场中的投标策略组合进行探析。
【Abstract】Based on the perspective of bidding combination strategy， this paper aims to reduce the risk of bidding and increase the profit.On the basis of the minimum generation risk rate， a mathematical model is established to analyze the bidding strategy combination of the power plant in the power market.
【關键词】电力市场；数学模型；投标组合
【Keywords】 power market； mathematical model； bidding combination
【中图分类号】F407.61 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0047-02
1 引言
在新的市场环境中，发电厂使用投标竞价的方式获取发电机会，成为真正主动参与社会的一分子，且可以根据市场的变化需求，自主安排电力发电，并通过在网上竞价等方式，来提高发电厂的经营效益。
2 新市场环境中发电厂投标策略概述
市场环境的变化为电厂发电机制带来了重大的改变。对于波动性小、较稳定的电力需求，电力发电厂可以与电力公司、大用户以及买电机构签订短期、中期以及长期的购电合同，建立稳定的合作关系。对于用电较为随机的用户，可以采用实时的方式满足用户的需求。同时为了有效提升应对突发事件的能力，需要发展建立备用的发电市场，用来提供紧急的功率支援。根据不同的市场需求与自身的定位，发电厂需要制定合理的战略，其中市场中大多数发电厂经常采用竞标的方式来获取市场效益，如美国发电厂通过PX市场开展发电竞标。国内的电力竞标工作机制是电力采办机构与发电厂在某个时间点上向电力服务中介提交有关的市场交易量以及交易价格，并借助ISO提供的辅助服务，通过电力服务公司的电网将电力输送到终端。其中市场电力竞标策略成为发电厂以及电力采办机构急需解决的重要问题，并获得社会各界的广泛关注[1]。新电力市场环境为电力市场的发展提供了众多渠道，电力厂可以选择电价波动幅度大、利润较高的时间点销售电力产品，也可以选择电价利润较少，波动幅度较低的合同市场。但是，想要保证电厂获得高效的市场利润以及风险较低的市场价格浮动，需要结合多种市场机制组合发电投标策略，实现稳定与效益双赢的目标。
3 理论模型
3.1 基本假设
①每个市场的性质都是完全竞争的状态，发电厂不能操纵市场的价格、对市场进行垄断。
②发电厂在每个市场中都具有相同的投资发电成本，并且平均发电成本具有线性的特征。
③各个市场之间可以产生相互影响相互作用的效果，并且这种影响在一定程度上可以通过电价水平之间的相互关系表现出来，同时可以被发电厂掌握。
④相对市场的容量来说，发电厂的发电水平较小，可以忽略对输电约束的考虑。
3.2 多个市场时的模型
假设在某一阶段中，发电厂的发电成本是c0，发电厂的市场选择数量设为n，将发电厂估算的第ni个市场中的电价设为ci，以公式ri=（ci-c0）/c0作为市场ni获取的市场收益率，标准差是δi，数学期望值是 ，反映出市场xi的电价波动幅度，称为发电风险率。通过斜方方差矩阵对x个市场进行相关性描述得到：
Δ=？啄11 ？啄12 … ？啄n1？啄21 ？啄22 … ？啄n2？啄n1 ？啄n2 … ？啄nn
两个市场之间的影响程度可以通过得出Sij=cov（ri，rj）=E（（ri- i）（rj- j））。这样可以根据a1、a2到an的顺序在市场中进行投标组合，并形成B=（a1，a2，...，an）组合策略。预期得到的收益是a1 1+a2 2+…+an n，发电风险总数为？啄p= aiaj？啄ij 。其中假设在获取相同的发电效益的状态下将发电组合产生的风险降到最低，可以将改变为a1，a2...，an的值使形式，对于上述优化的问题进行解答，就能得出在不同市场环境中发电厂的投标电量。
3.3 两个市场模型
根据目前电力市场的发展状况，注重探讨发电厂在实时市场与合同市场中的投标组合策略，划分市场投标发电量。两个市场的发电收益为r1与r2，期望发电收益为 1与 2，发电收益标准差是δ1与δ2，由于合同市场具有收益低、风险低，实时市场具有风险大、收益大的特征，所以设 1小于 2以及δ1大于δ2，并符合市场经济规律，得出δ12=ρ12δ1δ2，发电商进行投标组合的目的是要在风险最低的状况下，获取最高的经济效益。并得出δp与 p的关系图如下：
经过计算与观察得出当ρ12≥δ1δ2，M1是市场最佳投资点与之对应的组合方式是x1=1，x2=0。
4 算例分析
假设电商发电成本在某一时间段中为30美元，合同市场中电价是c1，为随机变量，满足N（32，32）的规律，市场中的实时价格为c2，满足N（34，62）规律，市场之间的相互关系为0.2，得出计算结果见图2.
在这个基础之上，取值0.0～0.5之间的数值，在保证其余数据不变的情况下，重新进行计算，得出结果见图3。
根据图2中计算结果可以看出，在实时市场以及合同市场中发电厂的投标组合承担的风险要低于单一市场中发电组合风险，并且发电效益不是最低。可见，这种发电组合策略可以在规避风险的同时，获得经济收益。图3中是市场相互关系对发电厂投标组合造成的影响，市场相互关系越大，追求小风险的发电厂就会越趋向于向波动风险小的市场进行投标。
当等于0.5时会出现x*1=1，x*2=0的状况，因为本文建立的数学模型建立在市场风险最低的情况之下，获取最大的市场经济效益。文中将发电厂假设成规避风险类型的实体市场经济类型，以降低投资市场风险为最大追求目标，并非要获取最客观的市场收益。实时市场具有风险因素高，价格利润高的特点，从降低市场投资风险这一目的出发，价格利润高的条件下，投标数量会有所降低。文中ρ12对电力投标组合策略有着重要的影响作用。M1M2弧线拐点的存在原因与ρ12有着重要关系。当ρ12小于δ1/δ2时，有拐点存在；当ρ12大于等于δ1/δ2时，弧线拐点则不存在。M1（1，δ1）是市场投标组合策略中最佳的投标组合点。正是在这种情况之下，出现市场投标策略组合为0的状况。
5 结语
本文通过建立最低风险的数学模型对发电厂面对不同市场情况投放的电量进行分析，并总结出相应结论：通过多个市场合理分配投标组合的方式，可以有效降低市场波动带来的风险，并能保证发电资金回笼，保证发电厂有足够的现金流维持运行；最小的投资风险组合能获得一定的经济收益，并优于单一市场的投资组合策略；市场之间的相互关系会对发电厂的电量投标产生影响，当市场之间形成较强的相互关系时，发电厂有向低风险市场进行投标发电的趋势。
【参考文献】
【1】董福贵，张文泉，谭忠富，等.电力市场中发电厂的投标策略研究[J].现代电力，2002（04）：89-92+98.
