用户投标情况下的电力市场失灵分析及决策模型研究

用户投标情况下的电力市场失灵分析及决策模型研究

王承民，侯志俭

（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海!"""#"）

摘要：电力市场是电力系统改革所面临的新课题。由于电力市场的特殊性，电力市场不能完全象自由市场那样自发地调节供求关系，有效地配置资源，因此电力市场必须有强有力的管制机构———电力市场操作机构。电力市场操作人员应以电力市场效益最大化为目标，在满足电网安全性、完整性要求的前提下，正确引导参与者进行交易。在深入分析、研究了电力市场失灵发生的机理以后，提出了一种供电力市场操作人员使用的电力市场决策模型，并给出了经一个实验系统的检验结果。

关键词：电力市场；市场失灵；市场效率

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’引言

在电力系统中引入竞争机制是目前世界各国电力系统改革的主要措施。电力系统由于其网络的自然垄断性和供需的瞬时平衡性，使电力系统市场化的形式同其他日用品市场的形式不同，电力市场只能在电力系统内部某些环节实行，如发电侧和用电侧，而在其他的环节上则难以进行市场化的改革；又由于电力系统安全性和完整性要求，使电力市场操作人员面临的一个关键问题，即如何制定发电计划，从而使资源的配置最合理。

在单一的发电侧电力市场中，电力市场的决策是以购电费用最小为目标的，如我国辽宁等地的电力市场［’］。随着电力系统改革的深入，电力市场的模式不再是单一的发电侧电力市场［!］，用户开始参与市场竞争，以购电费用最小为目标的决策模型不再实用。

在以往电力市场的研究中，市场的操作人员大多是在解一个最优化问题，这个最优化问题的目标函数是各种各样的。在文献［#，*］中，电力市场操作人员以整个系统盈余最大化为目标，满足系统完整性和安全性约束，在参与的发电者和用户之间促进交易的进行。这种模型首先提出了一个发电者保留电价的概念，只有用户的投标高于发电者的保留电价，发电者才考虑卖电，且用户在向发电者投标之前并不知道发电者的保留电价；文献［-］提出了一种高———低匹配方法，即电力市场操作人员将报价最低的发电者的电卖给投标最高的用户，这种过程直到最后的用户投标价格低于发电者的报价为止，这样可以使系统的节约最大化；文献［.］直接以系统的节约最大化为目标，成交价为用户投标价格和发电者报价的平均值，在满足系统和机组的约束条件下，促进买卖双方交易的进行。这些方法的缺点是，没有对电力市场的效率进行有效的评估，最终的决策模型并没有体现出市场效益的最大化。

在深入分析、研究了电力市场失灵的机理以后，以电力市场的效益最大化为决策的目标函数，考虑多种约束条件，并给出经一个实验系统的检验结果。本文采用的假设如下：’）电力市场中有很多发电者和众多的用户；!）每个发电者以自己的利润最大化为目标，每个用户追求自己的最大效用满足；#）忽略机组组合问题，只考虑功率的分配问题；*）不考虑网络的拓扑结构。

!电力市场的效率

总的来说，评价市场及政府市场政策效果的主要依据是考察市场上的供求力量能否有效地配置资源，能有效地配置资源则说明这种市场是有效率的；否则，说明市场是失灵的。资源配置有效率一般是指这种资源配置能使社会福利最大化，社会福利以消费者剩余和生产者剩余来衡量。根据经济学原理［&］，在电力市场环境下，定义发电者剩余和用户剩余如下：

发电者剩余/发电者实际收入的量0发电者可能付出的最小的量（’）用户剩余/用户可能付出的最大的量0用户实际付出的量（!）如图’（1）所示（横坐标!为发电机组出力，纵坐标"为报价），斜线为发电者的报价曲线，代表发电者可能出售相应电量的最低价格，低于这个价格，

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