基于博弈理论的区域电力市场竞价机制研究.pdf

华北电力大学（北京）硕士学位论文基于博弈理论的区域电力市场竞价机制研究姓名：封春菲申请学位级别：硕士专业：技术经济与管理指导教师：李春杰20070101华北电力大学硕士学位论文摘要本文在对区域电力市场进行整体分析的基础上应用博弈理论对东北区域电力市场竟价机制进行了系统的研究。针对竞价部分应用迸化博弈理论分析了在统一出清电价(M C P)和按报价支付电价(P A B)两种不同的竞价机制下，厂商报价策略趋势的不同，得出结论：就机制本身而言M C P 机制比P A B 机制更具有优越性。厂商在M C P 竞价机制趋于基价报价，而在P A B 竞价机制下，或趋于高价报价，或趋于基价报价。针对非竟价部分的容量电价存在的问题，提出了“分省制定容量电价”的意见并加以论证。由于电力市场存在着市场力因素导致竟价机制无法很好的发挥作用，本文对政府抑制市市场力的限价政策应用博弈论理论进行了分析并用实例验证，得出在电力市场中限定最高价格可以有效降低发电公司市场力的发挥程度的结论。关键字：区域电力市场进化博弈论容量电价电价上限 B S D R A C 譬Ar e s e a r c ho nb i d d i n gm e c h a n i s mo fn o r t h e a s te l e c t r i c i t ym a r k e ti sm a d eb yu s i n gg a m et h e o r yb a s e do na n a l y s i so fr e g i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e ta saw h o l e T h ep h e n o m e n o nt h a tb i d d i n gs t r a t e g yo fg e n e r a t o r si sd i f f e r e n tu n d e rt h et w om e c h a n i s m so fM C Pb i d d i n gm e c h a n i s ma n dt h eP A Bb i d d i n gm e c h a n i s mi sa n a l y z e db ya p p l y i n ge v o l u t i o n a r yg a m et h e o r ya n dac o n c l u s i o ni sd r a w n：T h eM C Pb i d d i n gm e c h a n i s mi sb e t t e rt h a nt h eP A Bb i d d i n gm e c h a n i s ma sf a ra st h ec h a r a c t e r i s t i c so fb i d d i n gm e c h a n i s m I nt h e o r y,t h ep o w e rg e n e r a t o r sb i da tb a s i cp r i c eu n d e rM C Pb i d d i n gm e c h a n i s m，b u tb i da tt w od i r e c t i o n s：b a s i cp r i c ea n dh i g hp r i c eu n d e rP A Bb i d d i n gm e c h a n i s m A c c o r d i n gt ot h ec a p a c i t yp r i c ep r o b l e m st h a tc o m ef o r t hw i t ht h et w op r i c ep r i n c i p l e si ne l e c t r i c i t ym a r k e t，t h ev i e w p o i n to f“m a k ec a p a c i t yp r i c ew i t hp r o v i n c e”h a sb e e np r o p o s e da n dd e m o n s t r a t e d I nf a c t，t h eb i d d i n gm e c h a n i s mc a n n o to p e r a t ev e r yw e l lb e c a u s eo fm a r k e tp o w e ri ne l e c t r i c i t ym a r k e t S oe f f e c t i v er u l e sa n dr e g u l a t i o nm e c h a n i s m ss h o u l db em a d e F i n a l l y，t h ep o l i c yo fs e t t i n gp r i c ec a ph a sb e e na n a l y z e db yu s i n gg a m et h e o r ya n dv a l i d a t e db yac a s e T h ec o n c l u s i o nt h a tp r i c ec a pc a nr e d u c et h em a r k e tp o w e ri ne l e c t r i c i t ym a r k e tb em a d e F e n gC h u n f e i(T e c h n o l o g yE c o n o m i c sa n dM a n a g e m e n t)D i r e c t e db yp r o LL iC h u n j i eK e yw o r d s：t h er e g i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e t，e v o l u t i o n a r yg a m et h e o r y,c a p a c i t yp r i c e，p r i c ec a p声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于博弈理论的区域电力市场竞价机制研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：查虫歪i j!l，_ 一日期：2 衄孑；丕-关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文盼原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阕；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文：同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：邋日期：鲫j 丝导师签名：拯L，日期：埠7华北电力大学硕士学位论文1 1 论文的研究背景及意义第一章引言近百年，电力行业在世界各国都是传统的垄断行业。1 1】但随着电力产业规模、技术的发展和市场的扩大，严重的体制弊端逐渐暴露出来。其中最突出的问题在于在垂直一体化的垄断经营体制下，由于没有竞争，厂商不仅缺乏尽可能降低成本、推进技术进步的动力和压力，运行效率低下，而且为了维持其垄断地位和内部利益，厂商通过向政府寻租等方式，来获得相关利益，从而造成资源浪费，导致效率损失。电力工业的低效率，必将对社会经济的全面稳定发展产生强烈的制约作用。从发展经济的角度考虑，许多国家政府认识到电力工业改革势在必行，电力工业需要通过市场化来注入新的活力此外，以循环燃气机组为代表的发电技术革新与进步正在逐渐改变电力工业的“自然垄断”性质，为实现电力体制改革创造了有利的条件；计算机和信息技术的迅速发展为电力体制改革提供了现实可行性；越来越严格的环境保护与可再生能源开发政策为电力市场化改革带来了契机；同时，主要西方国家对传统“自然垄断”的航空业(2 0 世纪7 0 年代)、银行业(2 0 世纪8 0 年代)以及电信业(1 9 8 2 年)的成功改革为电力市场化的成功提供了信心和经验【2 J。因此，电力体制改革也随之展开。智利首先进行了电力体制的改革，但对其他国家影响较大的是1 9 9 0 年的英国的电力体制改革。它将中央发电局划成三个发电公司(国家电力公司、发电公司和核电公司)和一个电网公司，十二个配电局成为十二个配电公司，同时建立了电力联营市场，发电企业将电力送入了联营市场进行竞价投标。市场化改革给英国的电力工业带来无限的生机和活力，电力生产效率得到提高，电价得到下降，这种富有成效的市场化改革引起世界许多国家群起效仿，美国、日本、澳大利亚、挪威、新西兰、印度、阿根廷、巴西及东欧国家都先后卷入了这股电力市场化改革的浪潮中。国外电力市场化改革的成功经验表明：实现电力的市场化，可促进电力企业深化改革，推进技术改造，提高生产效率，为社会提供低价、高效、优质的用电服务，同时弱化政府行为，减轻国家财政负担，优化资源配置，节约能源。中国电力产业也顺势而变，2 0 世纪8 0 年代开始在电力产业内部进行一些局部性改革。近几年，电力产业的改革也进入实质性阶段。2 0 0 2 年3 月，随着电力体制改革方案的实施，打破了我国电力产业几十年来垄断的产业格局。原国家电力公司撤销，其所属资产被分解到1 1 家独立的公司，从发电侧来看，形成了以5 大发电集团为主、与若干具有一定规模的独立发电商共存的寡占格局。为充分发挥电力华北电力大学硕士学位论文工业的规模效益，市场化改革应突破省为实体、打破省间壁垒，进而在更广范围、更大规模的区域电网范围内开展。当前，区域电力市场建设已成为我国电力工业改革最主要的议题之一。2 0 0 4 年1 月1 5 日，东北区域电力市场模拟运行正式启动，标志着我国第一个区域电力市场正式建立。随后，华东区域电力市场，南方区域电力市场相继出台了实施办法，华东区域电力市场也开始运行。经过一段时间的发展，东北区域电力市场为我国实现电力市场化积累了许多实践经验，取得了一些成绩，但同时我们更看到了存在的问题。2 0 0 6 年3 月，由于电厂在竞价中均报价过高，致使平衡账号发生3 0 亿元左右的严重亏损，东北电力市场的竞价被紧急叫停。华东区域电力市场选择部分电量竞争模式于2 0 0 4 年5 月模拟运行，尽管只模拟、不结算，仍然出现价格飙升，由此可见，目前我国的区域电力市场虽然建立，但相应的交易规则还远未成熟，电力产业作为重要的基础产业，其运行状况将给整个国民经济带来巨大的影响，上述问题如果不能得到很好的解决，势必会对电力产业的健康发展带来严重的危害。要从根本上解决区域电力市场化改革中出现的诸多问题，完善交易规则，引导市场的健康发展，关键就是对区域电力市场竞价机制的设计及完善而且由于各自的实际情况的不同，东北区域电力市场、华东区域电力市场以及南方区域电力市场在机制的设计上各有其自身的特点，所以本文将着重分析东北区域电力市场，对东北电力市场所实施的两部制电价中的竞价部分以及非竟价部分分别进行理论以及实证分析，尤其对其中的竞价机制进行重点阐述，这是本文的核心部分。由于电力市场自身存在的垄断性，会导致市场力的出现，所以本文还将对政府如何应用监管手段抑制市场力使得市场的竞价机制更好的实现提出意见并进行论证。1 2 国内外研究现状1 2 1 两部制电价在以往的电价制定中，大多数国家采用的传统方法是会计成本定价 2 1。现在主要有四种电价定价法：边际成本定价法【2】【3】【4 1 1 5 1，两部制电价法【6 1【7 l I s l，博弈论定价法【9 1 f 1 0】以及金融衍生工具定价法1 1 1 l。其中两部制电价是根据电能生产成本特点而提出的。电能生产成本由固定成本和变动成本构成，电价也是由容量电价和电量电价两部分构成。以变动成本构成电量电价，按实际电量计费；以容量成本为基础形成容量电价。两部制电价科学合理的表达了电能生产成本的回收方式。随着电力市场的研究理论的发展和实践，逐渐被引入到上网电价的形成机制中来。从理论上讲，“两部制电价”既可以实现发电厂建设成本的竞争，又可以实现发电变动成本的竞争，在一定程度上限制了发电企业过的超额收益，有利于保护投资者和消费者的利2华北电力大学硕士学位论文益。在实际中，推行两部制电价最重要的是容量电价核定方法及其对区域市场交易的影响，探讨容量核定及计算公式的合理性【1 2 l。1 2 2 竞价机制由于电力市场竞价机制设计是电力市场能否成功的关键因素之一，所以对两种竟价机制(按报价支付(P A l 3)方式和按统一出清价格竞价机制)的研究在国内外都是研究的热点话题。在分析统一出清价格竞价机制下发电公司的最优竞价策略时，大多数研究仍然表明在这种机制下发电公司有偏离其真实成本报价的动机，且其报价高于真实发电成本【1 3 l。C r a m t o n 在最近的研究中认为，统一出清价格机制下发电公司报价高于其真实成本的现象并不是由于发电公司之间进行共谋操纵市场引起的，而是发电公司独立追求自身利润最大化的必然结果【1 4 1。从电力市场的长期运行来看，发电公司追求利润最大化的行为可以促进市场的效率由于电力工业的特殊性，电力市场不可能是一种完全竞争市场，而是近似于寡头市场，这样在电力市场中的市场力问题就备受重视由于市场力的存在，因此在统一出清价格竞价机制下就有可能存在发电公司操纵报价、哄抬电价的可能。林济铿等对有关电力市场中市场力的研究进展进行了综述l l”。英国电力市场规制机构于2 0 0 1 年3 月在电力市场中引入按报价支付这种新竞价机制。随着P A B 竞价机制的采用和实施，各国学者对这种竞价机制进行了研究。W e i，M a，郭亚军等1 1 6 1【1 7 1 1 1 8 l 针对在P A I l 竞价机制下发电公司的竞价策略进行分析。W e i 等【1 6】认为在P A B 机制下发电公司的报价可以分成不同的几部分，并且主要受其它参与者的支付、系统输电拥塞等因素的影响。M a 等【1。7 1 分析在P A B 机制下考虑风险因素的发电公司的竞价策略。郭亚军等【1 8】通过建立不完全信息静态博弈模型分析P A B 竞价机制下发电公司的竞价策略，证明在P A B 竞价机制下，发电公司不会按照真实成本报价，报价值与成本之问有一个提升量，这个提升量的大小取决于发电成本的分布、发电公司的类型、发电公司的数量及电力需求量。这些分析说明P A B 竟价机制并不能解决市场规制机构想要解决的某些电力市场问题。支持采用按报价支付竞价机制的研究者认为，在报价是基于边际成本的假设下，按报价支付机制会降低市场价格，因为每个发电公司获得的收益是按其报价结算的f 1 9 I。他们认为在统一出清价格竞价机制下，对于非边际机组而言，市场出清价高于其报价，这样非边际机组获得了超额利润，如果用P A B 机制取代统一出清价格机制，那么会节约买方的购电成本。英国监管部门O f g e m 把英国电力价格的下降完全归功于新的交易机制的实施【捌。E v a n s 支持O f g e m 的观点，其研究认为英国实施新的交易机制可能会破坏默契共谋的实现，为O f g e m 的观点提供了进一步的证据【2 1 1。针对按报价支付机制倡导者的观点，很多研究者提出了相反的意见。R a s s e n t i，3华北电力大学硕士学位论文S m i t h 和W i l s o n 通道经验数据表明虽然P A B 机制可以减少价格大幅度波动，但是以更高的平均价格为代价【2 甜。B o w e r 以及N e w b e r y 对英国电力价格降低进行了比较深入的分析，得出了与O f g e m 相反的结论，认为价格降低是由于英国采取一系列降低市场集中度的措施(如电力资产分解、鼓励容量投资等)所产生的，而不是由于新交易机制的实施1 2 3】【2 4 1。F a b r a 等人认为关于这两种竞价机制的争论使人们对拍卖模型的理解趋于局限，这使得规制者更倾向于P A B 竞价机制，但没有足够的证据表明P A l 3 机制一定优于统一出清价格竞价机制【2 5 1。这两种机制通常被广泛用于金融市场和其他产品市场。并没有任何理论和实践证明P A l S 机制一定优于统一价格机制。F a b r a 从不同的角度对统一出清价格、按报价支付和V i c k r e y 这三种竞价机制进行了比较客观的分析【2 6 2 7 2 s 1。通过分析认为这三种机制在社会福利上的优劣是模糊的。国内学者也对这个问题进行了深入的研究。李晓刚等四I 通过分析认为：在统一清除价格竞价机制下，发电公司报价时可以通过抬高报价或持留发电容量两种策略性行为而获得超额利润，但这种机制能为市场提供较为丰富的经济学信号：在P A I S竞价机制下，发电公司有更为严重的报高价倾向，没有持留发电容量的倾向，该机制不能为市场提供经济学信号J i a n g 等【划对这两种竞价机制的特点进行了定性和定量的分析，结果表明P A B 机制可以体现出不同报价机组之间结算电价的差别，并实现购电费用最小化，而统一出清价格竞价机制能够更好地满足市场公平性的要求，其结算价格同时还能反映系统中资源的真实成本价格。Q i 等【3 l l 对这两种竟价机制下的进入壁垒进行了一定的分析，通过比较发现，在负荷固定的情况下，P A B 机制下市场进入壁垒较低，有利于新成员的进入，而统一出清价格机制下的壁垒较高。L i u s 等【3 2】在有容量约束的电力市场环境下比较两种竞价机制，通过分析认为：如果容量固定且分布均匀，统一出清价格竞价机制会产生较低的市场价格，并带来较高的消费者剩余和社会总剩余，如果容量分布不均匀，那么按报价支付竞价机制会产生较低的市场价格，并带来较高的消费者剩余和社会总剩余；而当容量变动时，统一出清价格竟价机制优于P A B 竞价机制。随着发电公司数量的增加以及大公司市场份额的下降，两种竞价机制的差距逐渐缩小，都会集中于市场竞争水平。1 2 3 监管措施电力市场的监管包括两个环节，一方面是对市场运行管理机构的监管，例如美国对I S O 这一类机构的监管；另一方面是市场运行管理机构对于市场成员的监管，主要目的是防止市场成员之间的不正当竞争，以及防止滥用市场势力等行为。其中对防止滥用市场势力的方法许多学者提出了自己的意见p 3 1 3 4 1 1 3 乳。其中应用比较广泛的是差价合约和价格上限。4华北电力大学硕士学位论文1 3 本文的研究目标及内容1 3 1 研究目标本文旨在从我国区域电力市场发展状况出发，在分析三大区域电力市场各自特点的基础上，主要对东北电力市场目前所实施的竞价机制进行系统的研究，进而对建立有效的电力市场竞价机制提供理论依据以及一些思路以便更好地实现电力市场改革的目标。1 3 2 研究内容本文研究内容主要体现在以下四个方面；第一，对我国区域电力市场进行系统的阐述，分析东北、华东以及南方电力市场的特点。第二，对东北电力市场现在实行的电价机制两部制电价的竞价部分进行分析从拍卖机制，运作流程以及市场力方面对比统一出清电价(M C P)和按报价支付电价(P A B)两种不同的竞价机制，应用进化博弈论分析在两种不同的竞价机制下发电厂商报价策略的演进过程和发展规律，得出结论以及发展方向。这是文章的重点也是创新点。第三，对东北电力市场现在实行的电价机制两部制电价的非竞价部分即容量电价进行分析，找出存在的问题，提出改进措施。第四，针对市场力会造成竞价机制无法有效的发挥作用这一实际情况，站在政府角度，围绕最高限价政策建立博弈模型，并进行理论分析和实证研究，提出了如何抑制市场力的解决方法。5华北电力大学硕士学位论文第二章我国区域电力市场改革2 1 区域市场定位的合理性和现实意义由于我国的整体能源分布和经济格局的特点，以及我国广大辽阔的地域特点，资源优化配置的主要范围理应在区域电网级范围内开展。一方面，由于我们国土面积较大，在全国范围内建立市场进行资源优化配置，不仅市场成员过多，信息量巨大，在技术支持层面难以实现，且交易和市场建设成本也很高，同时，过大规模的电网，其低频震荡等安全隐患远远高于中小规模的电网，世界范围内的重大电网事故造成的巨大损失仍然让我们记忆犹新。仅仅追求理想化或者口号化的“全国大市场”，在现有的电力工业技术发展背景下无法保证其安全可靠，但是电力工业又是个必须保证其安全可靠的国家战略性的基础工业，因此，“全国大市场”的现实意义，应该着眼于各相邻区域之间的电能交换。而同时，如果以省为主要的市场平台，则一方面，电力资源的配置空间相对狭窄；另一方面，在中国以省为实体政治经济体制框架下，加上历史上集资办电政策的影响，省间壁垒和省内地方保护已经成为制约中国电力工业改革实现进一步资源优化配置的重大现实难题。因此，必须打破省间壁垒，充分发挥市场配置资源的基础性作用，理顺电价机制，促进区域范围内的资源优化，打破垄断，促进竞争，提高效率，建立在政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、安全可靠的区域电力市场，满足区域电网内不断增长的电力需求，保证安全可靠性的供电和电力工业可持续发展。正是基于上述考虑，我国的电力工业改革的定位已经明确了以建设区域市场为主，并且采取颁布国家政策和适当调控措施等手段，保证未来区域市场建设的顺利。例如，在国家颁布重要改革指导文件【1 2】【3 6 l 中，都强调了打破省间垄断，实现区域资源优化配置；而在2 0 0 2 年进行的电力资产重组中，五大发电公司的资产，即是以各区域为基本范围平均划分市场份额(各2 0)，即在各个区域内，尽量保证每个发电公司容量比例不超过2 0，但是在省内并没有保证这一点。而从另一个角度看，世界各国的电力发展趋势也是如此。地理面积和我国相当的国家，比如美国，其主要发展在于R T O 和更高级的I R T O 的组建和优化，其概念与我们的区域电力市场运行机构是类似的。而一些国家级市场，比如英格兰、北欧，则由于其地理面积小，国家级的市场，实质上相当于我国的区域市场范围。可见，选择区域(不是全国，也不是省)，作为电力资源配置的基本空间和范围，是合理而准确的。6华北电力大学硕士学位论文2 2 区域市场建设进程我国区域电力市场改革，是以2 0 0 2 年初国务院颁布的关于电力体制改革方案的国发 2 0 0 2 1 5 号文件为标志拉开的新一轮电力改革。本次改革的主要内容是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。文件提出要在。十五期间”实现厂网分开、竞价上网，“初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价机制”。2 0 0 2 年1 2 月2 9 日，中国电力工业进行国家电力监管委员会成立后，于2 0 0 3 发布了关于区域电力市场建设的指导意见(发电监市场 2 0 0 3 1 2 1 号)(以下简称意见)，作为中国开展区域电力市场建设的总体指导原则【3 7 1 意见 指出，电力市场建设应以重点建设区域电力市场、打破市场壁垒、充分发挥市场配置资源的基础性作用，优化电力资源配置为指导思想，统筹规划，合理布局，总体设计，分步实施，因地因网制宣。意见提出了按照“合约交易为主，现货交易为辅”的区域电力市场的电能交易组织原受4，和深化厂同分开改革，培育和规范市场竞争主体、重组电网经营企业、健全电力市场法规体系、加快建立电力市场监管体系，加强电力市场培育和市场运营监管、加强电力市场技术支持系统建设、加快电力市场运营机构建设等加快建设区域电力市场的若干主要措施。意见提出的近阶段中国电力市场建设的任务，即：到十五末期，初步形成华北、东北、华东、华中、西托、南方六大区域电力市场，基本建立电力市场运营的法规体系和电力监管组织体系，全国大部分地区、大部分发电企业实行竞价上网，符合条件的大用户(含独立配售电企业)直接向发电企业购电。意见要求电力市场建设要积极稳妥、因地制宜、试点先行、梯次推进。2 0 0 3年先选择部分地区进行区域电力市场建设的试点，加强对其他区域电力市场研究的组织协调，2 0 0 4、2 0 0 5 年再按条件依次启动其他区域电力市场，用三年的时间初步形成六大区域电力市场。在此基础上，结合电力体制改革的总体进程，进一步推进电力市场的建设。为推动区域市场建设，电监会先后发布，(s，s)，由期望支付函数的连续性及期望支付函数是关于混合策略概率的线性函数，不等式(4 1)可变为：，(s，s)一，(s：j)p 【，(s，s)一，(J：s)】+【，(s，s)一，(s，s)如果存在满足厂(J，J)，(s s)的策略s，那么很明显我们可以找到一个，l，对任何p 都有，(s，s)一，(s，s)【，(s，s)一，(s，s)】+【，(s：s)一，(岛s)】即策略s不是进化稳定策略，这与条件矛盾，所以对任何s s 都有，(J，s)2，(s，s)。性质2、如果策略s 是进化稳定策略且对任何策略，满足，(s，s)-，(s：s)，那么必有，b s 卜，：s)。证明：假定，(，s)s，(j：s)，这与条件，(文s)一f(5 t5)一起隐含了对任何p(o，1)，因此策略S 并不满足进化稳定的条件，即策略s 并不是进化稳定策略，这就得出了矛盾。以上两个性质不仅是进化稳定策略的必要条件而且也是进化稳定策略的充分条件。下面是梅纳德史密斯(1 9 7 4)及泰勒和金克(T a y l o ra n d J o n k e r)(1 9 7 8)给出进化稳定策略的第三个性质，此后许多有关进化博弈理论方面的文献都沿用此性质作为对进化稳定策略的正式定义。性质3、如果策略s E S 满足(i)对任何s 一s R s E S 有，(5，J)芑，(s：s)(i i)，(s，s)-厂(s，s)隐含了f(禺s 卜，(s，s)那么策略S 是进化稳定策略。第一个条件说明：如果策略s 是进化稳定策略，那么选择突变策略s 的个体对选择策略5 的个体博弈会得到较少的支付，因而不能侵入到选择进化稳定策略的群体中；第二个条件说明：进化稳定策略5 可以侵入到突变者群体中，从而使得选择突变策略者在进化过程中从群体中消失。3 4-s 进化博弈的动态复制系统由于涉及到策略的动态调整过程，对不完全信息进化稳定性的分析需要利用动态系统方法，而且这样的调整过程一般都是非线性的。因此，即便是对最简单的不完全信息2 X 2 重复博弈，目前的结果仍然局限于具有对称支付矩阵的情形，而对于具有非对称支付矩阵的不完全信息进化博弈，虽然存在着一些个案分析，但尚无一华北电力大学硕士学位论文般化的结果。考虑2 X 2 t 合作重复博弈，其阶段博弈的矩阵式表述如表4-2。其中，y 和1 一y分别表示参与人A 在一次博弈中采取策略A 1 和A 2 的概率，X 和1 一x 分别表示参与人B 采取策略B 2 和B 1 的概率，其中，概率也可以解释为群体博弈中选取该策略的参与人比例。表4 2 阶段博弈收益矩阵B I(1 一X)岛(z)显然，参与人A 采取纯策略A 1 和A 2 的平均支付分别是：E(4)一4(1 一工)+6 霍E(4)一c(1 一工)+矗r以Y 和1 一Y 的概率选取策略A 1 和A 2 的平均支付是：E(爿)一YP(1-工)+缸】+(1 一y)c 0 一工)+出】而参与人B 采取纯策略B 1 和B 2 的平均支付分别是：E(B 1)-e y+g(1-y)E(岛)一f y+h(1-y)以1 一X 和x 的概率选取策略B 1 和B 2 的平均支付是：E(口)一(1 一茗)p+g(1 一y)】+工【痧+l I l(1 一y)】这里并不需要假设阶段博弈的支付参数a，b，c，d，e，f，g，h 对参与人构成共同知识。实际上，参与人甚至可以不知道自己的支付参数，他们只需对既往的对局结果加以统计便可以得到上述各种平均支付水平的有关信息。因此，这里的博弈参数仅供研究者用来做比较静态分析以及对经济行为进行预测时使用。假设参与人的理性层次较低、学习速度较慢，他们只是简单地依据过去多次博弈之所得而调整各自对两种策略的选择概率，这种动态调节机制类似于生物进化中生物性状和行为特征的动态进化过程的“复制动态”【4 8 l。如果统计结果表明某一特定策略的平均支付高于混合策略的平均支付，则他将倾向于更多地使用这种策略，假设其使用频率的相对调整速度与其支付超过平均支付的幅度成正比，则A、B 对Y 和x 的调整方程为：詈叫E(兄)一E(口)华北电力大学硕士学位论文警一y【E(4)一E(爿)】即动态系统鲁-善(1 一工)【(，_ e+g h)y 一(蹦)】芸t y(1 一y)【(a c)一Q-C+d 一6 弦】动态复制系统的稳定性分析：显然，对任意的初始点(x(o)，y(0)【0，1】f 0，1 1，有(x(t)，y(t)【0，1】【0，I I，因此，动态复制系统的解曲线上任意一点(x，y)均对应着进化博弈的一个混合策略偶“l-x)O X，Y o(1-y)。很显然这个动态系统有五个均衡点，即；墨(o，o)，易G o)，毛(0 1)，目n 1)，毛(i 二詈i 詈写，7=g 丽-h)下面来分析这个动态系统的稳定性；该动态系统的雅可比行列式如下：，一【(1-2 x-)，(1 f 一-y e)+(4 9 一-c h+)d y-一(6 9)一)】(2yx)【(1-口x-c)(f-(口-e一+g-h)1-c+d _ 6)z )(2 y)【-一c)一(口一一6)z J根据局部稳定分析法对5 个均衡点进行稳定性分析，如表4-3 所示：表4 3 稳定性分析塑煎盛鲍堑到式l 焦量21 照蕉!签量2毛(o，o)x-O,y-0一(g 一|1)(4 一c)-(g 一|1 1)+(4 一c)易(o 1)z o y 一1-(t e)(4 一c)(，-e)-(a c)马(1 o)工-L y 一0一(g 一|1)(d b)(g-h)-(d-b)E(1，1)工-L y-1-(r-e)(d-b)一(，一e)+(d-b)毛(未知，高茜)譬燃溯。x一ai-c一护Fg百-历ha-cd-b+。尹一e+P 一华北电力大学硕士学位论文下面我们分别对可能出现的1 6 种情况进行稳定性分析：(1)当a)c，b d，e f，g h 时，系统有四个平衡点E 1 一E，其中乓为稳定的结点，毛为不稳定的结点，易与臣为鞍点；(2)a c，b d，e h 时，系统有四个平衡点E l E，其中E l 为稳定的结点，毛为不稳定的结点，易与日为鞍点；(3)当a c，b d，e f，g c，b f，g h 时，系统有四个平衡点巨一臣，其中毛为稳定的结点，E 为不稳定的结点，蜀与E 2 为鞍点；(5)a c，b f，g c，b d，e h 时，系统有四个平衡点巨一互，其中甄为稳定的结点，易为不稳定的结点，置与最为鞍点；(7)a d，e f，g h 时，系统有四个平衡点巨一日，其中目为稳定的结点，易为不稳定的结点，E 与日为鞍点；(8)当a c，b d，e f，g c，b d，e f，g h 时，系统有四个平衡点日一日，其中日为稳定的结点，巨为不稳定的结点，易与巨为鞍点；(1 0)a c，b f，g h 时，系统有四个平衡点置一日，其中臣为稳定的结点，E 为不稳定的结点，臣与E 为鞍点；(1 1)a c，b d，e f，g c，b d，e f，g h 时，系统有四个平衡点巨一E，其中毛为稳定的结点，易为不稳定的结点，E 与臣为鞍点；(1 3)a c，b f，g h 时，系统有五个平衡点臣一毛，其中易和马为稳定的结点，丘与E 为不稳定的结点，臣为鞍点；(1 4)a d，e h 时，系统有五个平衡点置一毛，其中置和E 为稳定的结点，臣与臣为不稳定的结点，毛为鞍点；(1 5)a d，e f，g c，b d，e h 时，系统有五个平衡点墨一毛，其中，墨一臣为鞍点，E 为中心。华北电力大学硕士学位论文3 5 基于进化博弈论的发电商报价行为分析发电侧电力市场中，发电企业在不同时段向电力交易中心报价，交易中心根据电力负荷预测和发电企业的报价由低到高捧序，并按一定的交易算法确定各发电企业的发电量，进行市场结算。本章分别对统一出清电价和按报价支付电价下的发电报价行为进行研究。由于交易中心通常采用“暗标拍卖”的形式，发电企业报价在市场出清前是保密信息，则竞价过程是在一个具有不确定性和有限理性的空间内进行的，因而要从进化的角度来考虑。同时，不同发电企业的竞价策略又是相互影响的，所以要用博弈的方法来考虑。因此，我们用一个进化博弈模型分析发电企业在竟价过程中的竞价策略的自发形成过程。自发进化而来的一个竟价策略对应进化博弈模型的一个E S S 3 5 1 两种竞价机制下的进化博弈模型假设：为简单起见，假设某区域电力市场内的发电企业根据设备容量的多少分为2 类(K=2)：小企业(k=1)和大企业(k=2)。它们在竞价上网中均有2 个竞价策略(N=2)：报高价(H)、报基价(B)。按照生产成本报价称为按基价报价，则在实行统一出清电价时，发电商报价博弈的支付矩阵如表4 4 所示；在实行I A B 电价时，发电商报价博弈的支付矩阵如表4 _ 5 所示在这个例子中，所有的竞争者都只考虑当前时段的情况。表4-4 统一出清电价方式下发电商报价博弈的支付矩阵表表4-5 报价电价方式下发电商报价博弈的支付矩阵表华北电力大学硕士学位论文策略l(H)P A B，垆矿，伊筮堕；业竺：型：!竺：堂表4-4 中，(m=1，2，3，4)表示统一出清电价下，小企业和大企业的支付，其中f t“罗t 尸t“，f c 尸t f t f。相应的，表4 5 中，v-=(m=1，2，3，4)，表示P A B 电价下，小企业和大企业的支付，其中矿c“尸t 矿c“严，r t 俨c 矿t 矿假设如下：在M C P 方式下：在一定的成本下当两类企业都选择高价策略时，由于有较高的单位利润，两类都可以获得高额利润，使得岣和吩都较高当两类企业都选择基价策略时，由于单位利润较低，因而所得支付“z 和吃较低当小企业选择高价策略，大企业选择基价策略时，市场统一出清价格被抬升，则此时报基价的大企业所得利润高于其他情况的相应支付，同时报高价的小企业所得利润低于其他情况的相应支付。即最大，啊最小。当小企业选择基价策略，大企业选择高价策略时，市场统一出清价格被抬升，则此时报高价的大企业所得利润低于其他情况的相应支付，同时报基价的小企业所得利润高于其他情况的相应支付。即最小，“最大。由此可以得出：尸t“罗t 圹t“，f c 尸t v c e。在P A B 方式下：对于一定的成本，由于按报价结算，选择高价策略有较高的单位利润。当两类企业都选择高价策略时，都可以获得高额利润，使得和v g 分别大于其他情况的相应支付。当两类企业都选择基价策略时，由于单位利润较低，因而所得支付：和”：较低。当小企业选择高价策略，大企业选择基价策略时，则大企业优先上网，因而支付巧高于两类企业都选择基价策略时大企业的支付”z。而小企业上网电量减少，因而支付u i 低于两类企业都选择基价时小企业的支付：。当小企业选择基价策略，大企业选择高价策略时，则小企业优先上网，因而支付高于两类企业都选择基价策略时小企业的支付：，而大企业上网电量减少，因而支付吒低于两类企业都选择基价策略时大企业的支付屹。由此可以得出，矿t“y t“尸c“严，矿t 垆t 垆c 矿。假设P 表示小企业群体中使用高价策略的比例，q 表示大企业群体中使用高价华北电力大学硕士学位论文策略的比例。状态可表示为：s _ (华，)，(，)_ (p，1 一p)，(鼋，1 一q)，可用【o，1】x o，1】区间上的一点O，q)来描述，O，q)反映了发电商竞价进化的动态。，l q o)表示发电商以概率1 选择高价