基于博弈论和改进PageRank的电力市场出清方式评价方法

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.013

电力建设 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (5): 107-117.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.013

基于博弈论和改进PageRank的电力市场出清方式评价方法

齐世雄1，王秀丽1，张炜1，吴雄1，王高琴2，史新红2

1.西安交通大学电气工程学院，西安市710049；2.中国电力科学研究院有限公司南京分院，南京市210009

出版日期:2019-05-01
作者简介:齐世雄（1994），男，硕士研究生，通信作者，主要研究方向为综合能源系统的安全运行和市场机制；王秀丽（1961），女，教授，博士生导师，主要研究方向为电力系统规划和电力市场等；张炜（1988），男，博士研究生，主要研究方向为电力市场和电力系统优化运行；吴雄（1986），男，讲师，主要研究方向为微电网规划与运行；王高琴（1982），女，工程师，主要从事电力市场运营研究及相关管理工作；史新红（1990），女，助理工程师，主要从事电力市场运营研究及相关管理工作。
基金资助:
陕西省重点研发计划项目（2017ZDCXL-GY-02-03）；国家电网公司科技项目“适应售电侧开放的多交易并发运营交易平台仿真技术研究”（DZN17201700175）

Evaluation Method for Electricity Market Clearing Model Based on Game Theory and Improved PageRank

QI Shixiong1， WANG Xiuli1， ZHANG Wei1， WU Xiong1， WANG Gaoqin2， SHI Xinhong2

1. School of Electrical Engineering， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China；2. China Electric Power Research Institute （Nanjing）， Nanjing 210009， China

Online:2019-05-01
Supported by:
This work is supported by Key Research and Development Program of Shaanxi （No.2017ZDCXL-GY-02-03） and the research program "Study on Multi-Trade Concurrent Operation and Transaction Platform Simulation Technology Adapted to the Sale Side" of State Grid Corporation of China （No.DZN17201700175）.

摘要/Abstract

摘要： 电力市场现行的出清方式主要有边际统一出清和高低匹配出清，不同的出清方式会影响市场结构和市场参与方的报价策略。文章介绍了2种出清方式的模型，并提出了一套出清方式评价指标体系，从市场结构、市场安全性、市场经济性、社会福利和环境友好性这5个方面对2种出清方式进行全面评价。提出的评价方法首先基于博弈论确定综合权重，避免了单一使用层次分析法或熵权法的片面性。此外，将改进后的PageRank法用于电力市场出清方式的评价问题，考虑不同评价指标之间的作用关系得到转移权重，对综合权重加以修正，得到准确可靠的评价结果。最后，采用西北—山东跨区电量交易全年各月集中竞价的数据作为算例对提出的评价方法进行验证。算例结果表明，提出的评价指标体系可以整体地反映2种出清方式在各方面的优劣性，提出的评价方法具备有效性和准确性。

关键词: 电力市场, 出清方式, 评价指标体系, 博弈论, 改进PageRank

Abstract: Current clearing models of electricity market mainly include marginal clearing and high-low matching clearing. Clearing models may have influence on the structure of the electricity market and the bidding strategies of market participants. In this paper， two clearing models are introduced and an appraisement index system is proposed. The proposed evaluation method evaluates two clearing models from various aspects including market structure， market security， market economy， social welfare and environmental friendliness. First， it determines the comprehensive weight according to game theory， which avoids the one-sidedness caused by only using AHP or entropy method. In addition， for the reason that the traditional evaluation method neglects the influence among the indexes， an improved PageRank method is used to provide evaluation scheme， which considers the relationship among different indexes and obtains the transfer weights. Then the comprehensive weights can be revised to achieve a precise and reliable evaluation result. Finally， the monthly Northwest-Shandong cross-regional electricity trading data of the centralized bidding is studied to prove the effectiveness of the proposed method. The case studies show that the appraisement index system can reflect the advantages and disadvantages of the two clearing models comprehensively and accurately.

Key words: electricity market, clearing model, appraisement index system, game theory, improved PageRank

中图分类号:

TM 71

齐世雄，王秀丽，张炜，吴雄，王高琴，史新红. 基于博弈论和改进PageRank的电力市场出清方式评价方法[J]. 电力建设, 2019, 40(5): 107-117.

QI Shixiong， WANG Xiuli， ZHANG Wei， WU Xiong， WANG Gaoqin， SHI Xinhong. Evaluation Method for Electricity Market Clearing Model Based on Game Theory and Improved PageRank[J]. Electric Power Construction, 2019, 40(5): 107-117.

参考文献

［1］白杨，谢乐，夏清，等. 中国推进售电侧市场化制度设计与建议［J］. 电力系统自动化， 2015， 39（14）: 1-7.
BAI Yang， XIE Le， XIA Qing， et al. Institutional design of Chinese retail electricity market reform and related suggestions［J］. Automation of Electric Power Systems， 2015， 39（14）: 1-7.
［2］王林，李晨，刘嘉佳，等. 基于复式竞价撮合的电力市场交易模式设计与实践［J］. 电力系统自动化， 2018， 42（24）: 188-197.
WANG Lin， LI Chen， LIU Jiajia， et al. Design and practice of electricity market trading mode based on compound bidding matchmaking［J］. Automation of Electric Power Systems， 2018， 42（24）: 188-197.
［3］包铭磊，丁一，邵常政，等. 北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴［J］. 中国电机工程学报， 2017， 37（17）: 4881-4892.
BAO Minglei， DING Yi， SHAO Changzheng， et al. Review of Nordic electricity market and its suggestions for China［J］. Proceedings of the CSEE， 2017， 37（17）: 4881-4892.
［4］张龙，曾鸣，沈红宇，等. 不同电力体制改革背景下国际标杆电网评价体系研究及借鉴［J］. 电力建设， 2015， 36（11）: 148-153.
ZHANG Long， ZENG Ming， SHEN Hongyu， et al. International benchmarking grid assessment systems research and reference under different electricity system reform background［J］. Electric Power Construction， 2015， 36（11）: 148-153.
［5］周明，严宇，丁琪，等.国外典型电力市场交易结算机制及对中国的启示［J］. 电力系统自动化， 2017， 41（20）: 1-8.
ZHOU Ming， YAN Yu， DING Qi， et al. Transaction and settlement mechanism for foreign representative power markets and its enlightenment for Chinese power market［J］. Automation of Electric Power Systems， 2017， 41（20）: 1-8.
［6］ YAN X， CHOWDHURY N A. Mid-term electricity market clearing price forecasting using multiple least squares support vector machines［J］. IET Generation Transmission & Distribution， 2014， 8（9）: 1572-1582.
［7］ ABBASPOURTORBATI F， CONEJO A J， WANG J H， et al. Pricing electricity through a stochastic non-convex market-clearing model［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2017， 32（2）: 1248-1259.
［8］王蓓蓓，李扬，万秋兰. 需求弹性对统一出清电价下发电容量持留的影响［J］. 电网技术， 2005， 29（14）: 10-14.
WANG Beibei， LI Yang， WAN Qiulan. Influence of demand elasticity on withholding generation capacity under uniform clearing pricing［J］. Power System Technology， 2005， 29（14）: 10-14.
［9］宋嗣博，郭红霞，杨苹，等. 基于节点边际电价的电力市场分区策略研究［J］. 电力建设， 2017， 38（9）: 132-138.
SONG Sibo， GUO Hongxia， YANG Ping， et al. Electricity market partitioning strategy based on locational marginal price［J］. Electric Power Construction， 2017， 38（9）: 132-138.
［10］ FARASHBA SHI-A S M， HU W H， CHEN Z. Comparative study between two market clearing schemes in wind dominant electricity markets［J］. IET Generation Transmission & Distribution， 2015， 9（15）: 2215-2223.
［11］荆朝霞，朱继松. 月度电量集中竞价市场规则的仿真实验分析［J］. 电力系统自动化， 2017， 41（24）: 42-48.
JING Zhaoxia， ZHU Jisong. Simulation experiment analysis on market rules for monthly centralized bidding［J］. Automation of Electric Power Systems， 2017， 41（24）: 42-48.
［12］黄伟，李玟萱，李宁坤，等. 基于Bertrand模型的2类售电企业定价策略［J］. 电力建设， 2016， 37（3）: 76-81.
HUANG Wei， LI Wenxuan， LI Ningkun， et al. Pricing strategy for two kinds of electricity retail companies based on Bertrand model［J］. Electric Power Construction， 2016， 37（3）: 76-81.
［13］李刚，焦亚菲，刘福炎，等. 联合采用熵权和灰色系统理论的电力大数据质量综合评估［J］. 电力建设， 2016， 37（12）: 24-31.
LI Gang， JIAO Yafei， LIU Fuyan， et al. Comprehensive evaluation of big data quality in power systems with entropy weight and grey system theory［J］. Electric Power Construction， 2016， 37（12）: 24-31.
［14］周建国，王潇炜. 基于博弈论和灰色关联度的区域电力市场运营效果评价指标体系［J］. 电网技术， 2007， 31（10）: 69-73.
ZHOU Jianguo， WANG Xiaowei. Game theory and gray incidence degree based appraisement index system for operation effect of regional electricity market［J］. Power System Technology， 2007， 31（10）: 69-73.
［15］ LANGVILLE A N， MEYER C D. Google’s PageRank and beyond: The science of search engine rankings［M］. Princeton， N J: Princeton University Press， 2011.
［16］李稚楹，杨武，谢治军. PageRank算法研究综述［J］. 计算机科学， 2011， 38（S1）: 185-188.
LI Zhiying， YANG Wu， XIE Zhijun. Research on PageRank algorithm［J］. Computer Science， 2011， 38（S1）: 185-188.
［17］王锡凡，王秀丽，陈皓勇. 电力市场基础［M］.西安: 西安交通大学出版社， 2008: 19-22.
［18］刘敦楠，李瑞庆，陈雪青，等. 电力市场监管指标及市场评价体系［J］. 电力系统自动化， 2004， 28（9）: 16-21.
LIU Dunnan， LI Ruiqing， CHEN Xueqing， et al. Surveillance indices and evaluating system of electricity market［J］. Automation of Electric Power Systems， 2004， 28（9）: 16-21.
［19］陈衍泰，陈国宏，李美娟. 应用合作博弈确定组合评价权重系数的方法研究［J］. 中国管理科学， 2005， 13（3）: 89-94.
CHEN Yantai， CHEN Guohong， LI Meijuan. Research on determining weights of combination evaluation method using cooperative games［J］. Chinese Journal of Management Science， 2005， 13（3）: 89-94.
［20］马志远，刘锋，沈沉，等. PageRank改进算法的电网脆弱线路快速辨识（一）:理论基础［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（23）: 6363-6370.
MA Zhiyuan， LIU Feng， SHEN Chen， et al. Rapid identification of vulnerable lines in power grid using modified PageRank algorithm，part I: Theoretical foundation［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（23）: 6363-6370.
［21］尚超，丁坚勇，谢登，等. 跨区电网输电交易中偏差电量处理方法［J］. 电力建设， 2014， 35（12）: 127-130.
SHANG Chao， DING Jianyong， XIE Deng， et al. Deviation electric quantity processing method in cross-regional grids transmission trading［J］. Electric Power Construction， 2014， 35（12）: 127-130.
［22］西北— 山东跨区电量交易全年各月集中竞价数据［EB/OL］［2018-09-29］. https://pan.baidu.com/s/1PYspNJ4F6 NlLx7xx8NGmoA.

[1]	安麒，王剑晓，李庚银，王宣元，刘蓁. 基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 1-8.
[2]	赵晨，何宇俊，罗钢，龚超，赵越，张轩，陈启鑫. 基于泛在互联的虚拟电厂参与实时市场模型[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 36-43.
[3]	刘自发，王新月，于寒霄，高建宇，吴刚. 微电网与配电网的成本效益关系及交互电量定价方法[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 39-46.
[4]	刘拥军，曹晓峻，胡朝阳，王珂，徐立中，高赐威. 数据网络参与多调峰辅助服务市场组合优化调度策略[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 82-90.
[5]	王星华，刘升伟，陈豪君，彭显刚，周亚武. 考虑用户差异性的售电公司需求响应电价模型[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 116-123.
[6]	朱誉，仪忠凯，陆秋瑜，杨银国，李博，许银亮. 基于典型场景集的虚拟电厂与配电网协同定价策略[J]. 电力建设, 2019, 40(6): 74-85.
[7]	高乾恒，黄帅飞，李二超，董治强，李潇逸. 市场环境下含氢储能的售电公司优化调度[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 42-48.
[8]	单俊嘉，李阳，胡俊杰. 基于交互能源机制的产消者能量管理方法[J]. 电力建设, 2019, 40(11): 31-38.
[9]	李睿雪，胡泽春，段小宇. 电动公交车充电站代理商的月度交易模型与日运行优化策略[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 27-34.
[10]	王丹，苏朋飞，桂勋，刘博，王伟亮，马喜然. 售电侧市场开放环境下微网端对端电能交易关键技术综述及展望[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 112-122.
[11]	陈中飞，荆朝霞，谢文锦. 多层级电网的输电定价机制分析[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 10-23.
[12]	帅云峰，周春蕾，李梦，胡军峰, 王鹏. 美国碳市场与电力市场耦合机制研究——以区域温室气体减排行动（RGGI）为例[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 41-47.
[13]	张哲，齐冬莲，张建良. 三层博弈架构下的智能电网能量管理分布式优化方法[J]. 电力建设, 2018, 39(10): 28-36.
[14]	俞敏, 倪琳娜, 方鹏, 刘福炎, 文福拴. 计及分布式发电出力与电价不确定性的负荷聚合商电能获取策略[J]. 电力建设, 2018, 39(1): 10-.
[15]	郑宇，李杨，焦丰顺，文福拴，赵俊华，董朝阳. 含风电机组与电转气设备的虚拟电厂竞价策略 [J]. 电力建设, 2017, 38(7): 88-.

基于博弈论和改进PageRank的电力市场出清方式评价方法

Evaluation Method for Electricity Market Clearing Model Based on Game Theory and Improved PageRank

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价