一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法与流程

1.本发明涉及电力技术，尤其涉及一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法。

背景技术：

2.目前，随着电力市场改革的推进，电力市场交易主体逐渐多元化。风力发电和光伏发电的比例不断增加，对可再生能源发电的消费造成了巨大压力。同时，通过聚合商的控制提供强大的调节能力和峰值转移潜力，负荷聚合商吸收可再生能源发电量的方式有利于电力市场的运行。因此，电力市场的清算不应依赖于集中交易的形式，双边交易的目的是让供需双方直接互动。来自供应侧的价格信号被传输到需求侧，需求侧根据信息调整电力需求。通过双边交易，有利于提高效率，增加可再生能源发电消耗，增强市场竞争力。大多数中长期电力市场是通过双边合同进行交易的。然而，电力现货市场不可避免地会出现电力失衡问题，尤其是直接参与电力现货市场交易的可再生能源。此时，如果仍然使用双边合同，由于可再生能源产值难以预测，将出现负电价。因此，引入了贝叶斯纳什博弈建立电力现货市场双边交易方法，真实模拟新能源参与现货市场的报价报量情况，并生成计价装置，从而促进新能源消纳。

技术实现要素：

3.本发明是为了解决现有的中长期电力市场存在电力失衡、可再生能源产值难以预测甚至出现负电价、新能源消纳效率不高的问题，提供了一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，通过建立基于贝叶斯博弈的双边交易模型，计算出供需双方报价和报量的贝叶斯纳什均衡点；其中，根据供需双方的博弈过程计算报价，根据供应侧博弈和需求侧博弈计算报量，真实模拟的新能源参与现货市场的报价报量情况，并生成计价装置，相较于现有的双边交易方法，本发明能计算新能源发电商的出清电价电量，有效解决电力现货市场电力失衡，增加可再生能源发电消耗，增强市场竞争力，促进新能源消纳，很好地应用于改革后的电力现货市场。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，包括以下步骤：s1：基于现货市场交易模式，交易过程和新能源报价方式，建立基于贝叶斯博弈的双边交易模型；s2：建立包括报价限制的报价耦合模型；s3：根据市场出清平衡，市场出清和发电商投标策略，建立供应商和负荷聚合商的售购电量模型，计算最终参与双边交易的双方成交电量和电价。
5.作为优选，双边交易的过程是不完全信息的静态博弈，过程中存在贝叶斯-纳什均衡，供应商和负荷聚合商的收益函数如下：ej＝(vj(bj)-bj)
·
nj·
p(winvj(bj))ej
＝(vj(bj)-bj)
·
nj·
p(winvj(bj))其中，ei和ej分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的收益；vi(bi)和vj(bj)分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价；bi和bj分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的原始报价；ni和nj分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的功率消纳和发电量；p(winvi(bi))和p(winvj(bj))分别为第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价概率。
6.作为优选，步骤s2具体包括：s21：根据供应商和负荷聚合商的收益函数，建立双边拍卖中的报价耦合模型；s22：根据具体电力市场政策的价格上限，设定供需双方最高报价分别为o
1max
和o
2max
，最低报价分别为o
1min
和o
2min
。
7.作为优选，双边交易的过程中存在贝叶斯-纳什均衡是双边交易的过程中存在贝叶斯-纳什均衡为：当最大化第i个负荷聚合商的期望收益：和最大化第j个供应商的期望收益：都成立时，双边交易模型存在贝叶斯纳什均衡点v
i*
(bi)和v
j*
(bj)，供需双方都采用线性投标策略时，则如下所示：vi(bi)＝α1+β1·bi
vj(bj)＝α2+β2·bj
其中，β1和β2均为常数且都≥0，bi∈[o
1min
,o
1max
]，bj∈[o
2min
,o
2max
]。因此，线性投标策略表达为：vi(bi)∈[α1+β1·o1min
,α1+β1·o1max
]vj(bj)∈[α2+β2·o2min
,α2+β2·o2max
]报价在区间内均匀分布，得到需求侧和供应侧的预期最大收益概率p；对现行投标策略进行化简，得到：对现行投标策略进行化简，得到：当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价；当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价；通过验证上式，其二阶导数分别小于0，vi和vj是供需双方的最优报价，同时计算得出α1、β1和α2、β2。
[0008]
作为优选，基于贝叶斯博弈的双边交易模型的均衡解为：
式中，实现供需平衡的双边交易模型是原始报价的线性函数，我们设定bi＝bj＝v，即电力现货市场上公布的双方最高报价和最低报价。
[0009]
作为优选，步骤s3具体包括：s31：获取火力发电机组报价，在电力现货市场中，火力发电机组的报价为：其中，pg为第i台火电机组的出力值；ag，bg和cg分别为报价系数；f(pg)为报量；s32：获取现货市场出清，供需双方的现货市场平衡如下：其中，g为火电机组，j为新能源机组，i为负荷个数，电力现货市场第i台可再生能源发电机组的报量nj基于可再生能源产量的预测值，λ是不同可再生能源发电商的投标策略参数；以减碳量最大化为目标进行出清：其中，vi(ni)和vj(nj)分别为需求侧和供应侧的报价；s33：获取现货市场最终出清电量，以减碳量最大化为目标进行出清，得到最终清出电量：出电量：其中，供需双方最终的报量分别为和
[0010]
作为优选，一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法还配设有计价装置，包括运行指令输入模块，所述运行指令输入模块连接发电商报价报量情况输出模块，所述发电商报价报量情况输出模块连接发电商交易信息存储模块，所述发电商交易信息存储模块与所述发电商报价报量情况输出模块互通。
[0011]
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)根据现行的市场环境、市场出清、发电商竞价和多种约束情况，通过建立贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易模型，计算出供需双方报价和报量的贝叶斯纳什均衡点，更加贴近实际的模拟市场运行模式；(2)通过建立供应商和负荷聚合商的售购电量模型，解决新能源发电商的出清电价电量计算问题，有助于市场运营者对新能源消纳的提升，提升市场效率；提供了一种未来电力市场大量新能源进入电力现货市场交易方法，是一种高效可行的市场运行方法。
附图说明
[0012]
图1是一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法流程图；图2是本发明的实施例的计价装置的示意图；图3是本发明的实施例的设备的结构示意图。
具体实施方式
[0013]
实施例：提供了一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，参见图1，包括：s1：建立基于贝叶斯博弈的供应商和需求方的初始双边交易模型；s1：基于现货市场交易模式，交易过程和新能源报价方式，建立基于贝叶斯博弈的双边交易模型；s2：建立包括报价限制的报价耦合模型；s3：根据市场出清平衡，市场出清和发电商投标策略，建立供应商和负荷聚合商的售购电量模型，计算最终参与双边交易的双方成交电量和电价。
[0014]
在本实施例中，步骤s1的具体包括：s11：供应商和需求方进入报价阶段；s12：运营商收集供应商和需求方的报价，并获得需求聚合器的最高报价和供应商的最低报价，双边交易开始；s13：当最高需求聚合器的报价低于最低供应商的报价时，双方根据市场规则调整报价，获得最新的最高需求聚合器报价和最低供应商报价，重新匹配报价，直到所有交易完成。
[0015]
在本实施例中，双边交易的过程是不完全信息的静态博弈，过程中存在贝叶斯-纳什均衡，供应商和负荷聚合商的收益函数如下：ej＝(vj(bj)-bj)
·
nj·
p(winvj(bj))ej＝(vj(bj)-bj)
·
nj·
p(winvj(bj))其中，ei和ej分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的收益；vi(bi)和vj(bj)分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价；bi和bj分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的原始报价；ni和nj分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的功率消纳和发电量；p(winvi(bi))和p(winvj(bj))分别为第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价概率。
[0016]
在本实施例中，步骤s2具体包括：s21：根据供应商和负荷聚合商的收益函数，建立双边拍卖中的报价耦合模型；s22：根据具体电力市场政策的价格上限，设定供需双方最高报价分别为o
1max
和o
2max
，最低报价分别为o
1min
和o
2min
。
[0017]
在本实施例中，双边交易的过程中存在贝叶斯-纳什均衡为：当最大化第i个负荷聚合商的期望收益：和最大化第j个供应商的期望收益：都成立时，双边交易模型存在贝叶斯纳什均衡点v
i*
(bi)和v
j*
(bj)，供需双方都采用线性投标策略时，则如下所示：vi(bi)＝α1+β1·bi
vj(bj)＝α2+β2·bj
其中，α1、β1和α2、β2均为常数且都≥0，bi∈[o
1min
,o
1max
]，bj∈[o
2min
,o
2max
]。因此，线性投标策表达为：vi(bi)∈[α1+β1·o1min
,α1+β1·o1max
]vj(bj)∈[α2+β2·o2min
,α2+β2·o2max
]报价在区间内均匀分布，得到需求侧和供应侧的预期最大收益概率p；
对现行投标策略进行化简，得到：对现行投标策略进行化简，得到：当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价：当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价：通过验证上式，其二阶导数分别小于0，vi和vj是供需双方的最优报价，同时计算得出α1、β1和α2、β2。
[0018]
在本实施例中，基于贝叶斯博弈的双边交易模型的均衡解为：在本实施例中，基于贝叶斯博弈的双边交易模型的均衡解为：式中，实现供需平衡的双边交易模型是原始报价的线性函数，我们设定bi＝bj＝v，即电力现货市场上公布的双方最高报价和最低报价。
[0019]
在本实施例中，步骤s3具体包括：s31：获取火力发电机组报价，在电力现货市场中，火力发电机组的报价为：其中，pg为第i台火电机组的出力值；ag，bg和cg分别为报价系数；f(pg)为报量；s32：获取现货市场出清，供需双方的现货市场平衡如下：其中，g为火电机组，j为新能源机组，i为负荷个数，电力现货市场第i台可再生能源发电机组的报量nj基于可再生能源产量的预测值，λ是不同可再生能源发电商的投标策略参数；以减碳量最大化为目标进行出清：其中，vi(ni)和vj(nj)分别为需求侧和供应侧的报价；s33：获取现货市场最终出清电量，以减碳量最大化为目标进行出清，得到最终清出电量：
其中，供需双方最终的报量分别为和
[0020]
参见图2，图2是本发明实施例提供的一种计价装置的示意图。本实施例适用可再生能源参与电力现货市场双边交易的报价报量进行分析计算，该装置可采用软件或硬件的方式实现，该装置可以配置于终端设备中；计价装置包括：包括运行指令输入模块1，运行指令输入模块1连接发电商报价报量情况输出模块2，发电商报价报量情况输出模块2连接发电商交易信息存储模块3，发电商交易信息存储模块3与发电商报价报量情况输出模块2互通。本发明实施例所提供计价装置可以用于执行本发明实施例所提供的基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，具备执行方法相应的功能和有益效果。
[0021]
图3是本发明实施例提供的一种设备的结构示意图，本发明实施例为本发明上述实施例基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法的实现提供服务，可配置上述实施例中的计价装置，图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备12的框图；如图3所示，设备12以通用计算设备的形式表现，设备12的组件包括但不限于：处理单元16，通过总线18连接系统存储器28，通过总线18和i/o接口22连接显示器24和外部设备14，处理单元包括一个处理器或者多个处理器；系统存储器28，包括ram存储器30，高速缓存32，以及存储系统34，连接处理单元16和系统存储器28的总线18还连接着网络适配器20，其中，处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而实现本发明实施例所提供的发电商出清的计算方法，通过上述设备，解决新能源发电商的出清电价电量计算问题，有助于市场运营者对新能源消纳的提升，提升市场效率。

技术特征：

1.一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：基于现货市场交易模式，交易过程和新能源报价方式，建立基于贝叶斯博弈的双边交易模型；s2：建立包括报价限制的报价耦合模型；s3：根据市场出清平衡，市场出清和发电商投标策略，建立供应商和负荷聚合商的售购电量模型，计算最终参与双边交易的双方成交电量和电价。2.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，所述步骤s1中双边交易的过程是不完全信息的静态博弈，过程中存在贝叶斯-纳什均衡，供应商和负荷聚合商的收益函数如下：e
j
＝(v
j
(b
j
)-b
j
)
·
n
j
·
p(winv
j
(b
j
))e
j
＝(v
j
(b
j
)-b
j
)
·
n
j
·
p(winv
j
(b
j
))其中，e
i
和e
j
分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的收益；v
i
(b
i
)和v
j
(b
j
)分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价；b
i
和b
j
分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的原始报价；n
i
和n
j
分别是第i个负荷聚合商和第j个供应商的功率消纳和发电量；p(winv
i
(b
i
))和p(winv
j
(b
j
))分别为第i个负荷聚合商和第j个供应商的报价概率。3.根据权利要求2所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：s21：根据供应商和负荷聚合商的收益函数，建立双边拍卖中的报价耦合模型；s22：根据具体电力市场政策的价格上限，设定供需双方最高报价分别为o
1max
和o
2max
，最低报价分别为o
1min
和o
2min
。4.根据权利要求3所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，所述双边交易的过程中存在贝叶斯-纳什均衡为：当最大化第i个负荷聚合商的期望收益：和最大化第j个供应商的期望收益：都成立时，双边交易模型存在贝叶斯纳什均衡点v
i*
(b
i
)和v
j*
(b
j
)，供需双方都采用线性投标策略时，则如下所示：v
i
(b
i
)＝α1+β1·
b
i
v
j
(b
j
)＝α2+β2·
b
j
其中，β1和β2均为常数且都≥0，b
i
∈[o
1min
,o
1max
]，bj∈[o
2min
,o
2max
]；因此，线性投标策表达为：v
i
(b
i
)∈[α1+β1·
o
1min
,α1+β1·
o
1max
]v
j
(b
j
)∈[α2+β2·
o
2min
,α2+β2·
o
2max
]报价在区间内均匀分布，得到需求侧和供应侧的预期最大收益概率p；对现行投标策略进行化简，得到：
当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价：当上式的一阶导数为0时，该值为最优解，即为供需双方的最终报价：通过验证上式，其二阶导数分别小于0，v
i
和v
j
是供需双方的最优报价，同时计算得出α1、β1和α2、β2。5.根据权利要求4所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，所述基于贝叶斯博弈的双边交易模型的均衡解为：在于，所述基于贝叶斯博弈的双边交易模型的均衡解为：式中，实现供需平衡的双边交易模型是原始报价的线性函数，我们设定b
i
＝b
j
＝v，即电力现货市场上公布的双方最高报价和最低报价。6.根据权利要求5所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：s31：获取火力发电机组报价，在电力现货市场中，火力发电机组的报价为：其中，p
g
为第i台火电机组的出力值；a
g
，b
g
和c
g
分别为报价系数；f(p
g
)为报量；s32：获取现货市场出清，供需双方的现货市场平衡如下：其中，g为火电机组，j为新能源机组，i为负荷个数，电力现货市场第i台可再生能源发电机组的报量n
j
基于可再生能源产量的预测值，λ是不同可再生能源发电商的投标策略参数；以减碳量最大化为目标进行出清：其中，v
i
(n
i
)和v
j
(n
j
)分别为需求侧和供应侧的报价；s33：获取现货市场最终出清电量，以减碳量最大化为目标进行出清，得到最终清出电量：
其中，供需双方最终的报量分别为和7.一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易计价装置，适用于如权利要求1至6任一项所述的一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，其特征在于，包括运行指令输入模块，所述运行指令输入模块连接发电商报价报量情况输出模块，所述发电商报价报量情况输出模块连接发电商交易信息存储模块，所述发电商交易信息存储模块与所述发电商报价报量情况输出模块互通。

技术总结

本发明公开了一种基于贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易方法，包括以下步骤：S1：基于现货市场交易模式，交易过程和新能源报价方式，建立基于贝叶斯博弈的双边交易模型；S2：建立包括报价限制的报价耦合模型；S3：根据市场出清平衡，市场出清和发电商投标策略，建立供应商和负荷聚合商的售购电量模型，并生成计价装置，计算最终参与双边交易的双方成交电量和电价。本发明通过建立贝叶斯博弈的电力现货市场双边交易模型，供应商和负荷聚合商的售购电量模型，解决新能源发电商的出清电价电量计算问题，有助于市场运营者对新能源消纳的提升，提升市场效率；在未来大量新能源进入电力现货市场时，提供了一种高效可行的市场运行方法。提供了一种高效可行的市场运行方法。提供了一种高效可行的市场运行方法。