本文主要研究以下几个方面内容:首先将具有不同策略下的古诺模型引入电力市场,建立了电力投资模型;然后运用非线性理论对模型的奇点进行稳定性分析;最后对各参数的变化对系统稳定性的影响做了初步的探讨。
1模型的建立
假设市场由两个区域市场组成,记发电商为A, B他们通过一条输电线连接,线路的最大传输功率为k ,且满足如下要求( 1)当输电线没有阻塞时,电价函数为: p 1 = p 2 = a - b 2( q 1 + q 2) ,其中P为市场电价, q i为供电商i的供电量, a, b为正常数。( 2)当输电线出现阻塞且线路上传输功率为k时,电价函数为: p 1 = a - b( q 1 - k) , p 2 = a- b( q 2 + k) ,当线路上传输功率为- k时,电价函数为:p 1 = a - b( q 1 + k) , p 2 = a - b( q 2 - k)( 3)于是在考虑输电网约束的情况下,电力市场的电价函数为:在实际电力市场中,每个发电商并不具有完全的市场信息,也不可能完全预测未来的市场变化情况,因而他们的决策往往基于部分信息而做出,本文假设A是基于上一时刻边际利润的基础上做出的有限理性调整,如果发电商A第t时刻边际利润为正,则他将会在第t + 1时刻增加发电量,反之如果边际利润为负,他就会减少发电量,于是可得到发电商A在第t + 1时刻的发电量为:q 1( t + 1) = q 1( t) + q 1( t)i q 1( 4)其中为正的常数,表示发电商A对发电量的调整率。发电商B不仅要考虑自己上一时刻的边际利润,而且会根据发电商A的发电量来决定自己下一时刻的发电量,对于该稳定区域内的( , v)值,Nash均衡是稳定的结点,在曲线( 7)处发生倍周期分岔失去稳定性,由于( 7)难于求解,本文将给予数字模拟区域,原命题得证。
值得注意的是双方是基于有限理性与适应性的,不可能立即达到Nash均衡状态,而需要双方的反复博弈,最终才能趋于平衡,一旦有一方,或者双方的调整率过快,使的, v超出( 7)所定义的范围,都将会导致系统的不稳定,边际成本不但会影响投资量的均衡点,还影响到发电(发电机在水电站的改变)商所获的均衡利润,最高电价也会对Nash均衡点产生影响,当最高电价减小则会提高Nash均衡点的稳定程度,而变动成本的减小会降低Nash均衡点的稳定程度。
用同样的分析办法可以证明E 1, E 6为Nash均衡,由于篇幅所限,我们略去其证明过程。数值模拟分析首先,我们进行稳定性研究,取参数a = 60, c 1 = 30. c 2 = 30,可以得到在Nash均衡点的稳定区域所示,既为曲线与两坐标轴所包围的区域。
当其他参数不变c 2减小到29时,我们可以看到稳定区域减小如,这说明了随边际成本的减小稳定区域也在减小。当取参数a = 50, c 1 = 30, c 2 = 30时,我们得到稳定区域看到减小市场最高电价时,稳定区域会增大, Nash均衡点的稳定性会得到提高。
为了更好的认识系统,我们取一定的参数来模拟系统的演化过程,当我们取参数值: a = 60, b = 30, c 1 = 30, c 2 = 30, = 0. 13,初值q 1( 0) = 0. 75,q 2( 0) = 0. 4得到发电量的分岔图可以看出如果调整率逐渐增大,当大到一定程度的时候,该系统会经过倍周期分岔通向混沌。
2结语
在考虑输电网约束的条件下,提出了一方基于有限理性而另一方采取适应性策略的电力投资模型,在此基础上运用非线性理论对模型的奇点进行了稳定性分析。在该模型中,发电商A只是根据边际利润来决定发电量,发电商B不但考虑自己上一时刻的边际利润而且会考虑A的发电量,这种有限理性与适应性使的双方不可能立即达到Nash均衡点。本文给出该系统的稳定区域,分析了参数对投资过程稳定性的影响,对系统出现的各种情况给予了经济学解释,试图为现实中这种投资行为提供理论参考。