The entry and exit game in the electricity markets: a mean-field game approach
我们开发了一个模型，在电力市场中的行业动态，基于平均场游戏的最佳停止。在我们的模型中，有两种类型的代理人：可再生生产者和传统的生产者。可再生能源生产商选择最佳时机建立新的可再生能源发电厂，传统生产商选择最佳时机退出市场。代理人通过市场价格相互作用，市场价格由两种类型的生产者的总供给与外生需求函数相匹配而决定。利用最优停止平均场博弈的一个放松形式，我们证明了纳什均衡的存在性和均衡价格过程的唯一性。一个实证的例子，英国电力市场的启发。这个例子表明，虽然可再生能源补贴显然会导致更高的可再生能源渗透率，但这可能会使消费者付出更高的峰值负荷价格的代价。为了避免价格上涨，可再生能源补贴必须与确保保持足够的常规能力以满足高峰期能源需求的机制相结合。
2020-04-29 math.OC
Mitigation-Aware Bidding Strategies in Electricity Markets
电力市场中的市场力行为扭曲了市场价格，降低了社会福利。许多市场已经实施了市场支配力缓解流程，以消除此类行为的影响。缓解机制的设计直接影响到投资者的盈利能力，从而影响到中期/长期资源的充足性。为了评估现有市场力缓解机制的有效性，提出了一个缓解感知的策略报价模型，并研究了当前市场力缓解机制下市场参与者的报价策略。该模型具有双层结构，上层是策略参与者的利润最大化问题，下层是市场运营商的调度问题。特别是，考虑潜在的报价缓解被纳入作为上层的约束条件的基础上的行为和影响测试。利用KKT最优性条件最优性条件、对偶理论和线性化方法，将双层规划问题转化为单层混合整数线性规划问题。数值结果说明了一个战略参与者如何行使市场力，以实现更高的利润，即使在当前的市场力缓解过程中，我们分析的社会影响，市场力行使结果。
2022-11-04 cs.SY eess.SY math.OC
Real-Time Bidding Strategy of Energy Storage in an Energy Market with Carbon Emission Allocation Based on Aumann-Shapley Prices
该研究提出含基于Aumann-Shapley价格的碳排放分配的新型电力市场，结合参数线性规划与Lyapunov优化推导储能实时竞价策略，验证了方法的有效性、可扩展性及相对现有方法的优势。
2024-03-13 math.OC
Intercept Function and Quantity Bidding in Two-stage Electricity Market with Market Power Mitigation
本文针对两阶段电力市场中的市场力缓解问题，提出用截距函数投标替代传统供给函数投标，通过纳什均衡与Stackelberg-Nash博弈分析，证明日前MPM政策可完全消除发电机市场力，而实时MPM政策会改变需求在日前与实时市场间的分配。
2023-08-10 math.OC
Mean Field Models to Regulate Carbon Emissions in Electricity Production
对生态系统最严重的威胁是全球气候变化，这是由碳排放的不受控制的增加所推动的。在这个项目中，我们使用平均场控制和平均场对策模型来分析和告知电力生产商在碳税存在的情况下应该使用多少可再生能源的决策。生产带来的较高收入与碳排放的负外部性之间的权衡对每个生产者来说都是量化的，他们需要实时平衡对可靠但污染（化石燃料）的热电站的依赖，以及投资于和依赖不确定的风能和太阳能技术的清洁生产。我们在两种不同的情况下比较这些决策的影响：1）生产者是竞争性的，并有希望达到纳什均衡; 2）他们合作，并达到社会最优。我们首先证明，这两个问题有一个独特的解决方案，使用向前向后系统的随机微分方程。然后，我们用数值实验来说明生产者在每种情况下的行为。我们进一步介绍和分析的影响，监管机构控制的碳税政策，我们研究了由此产生的Stackelberg均衡与生产者领域。
2021-07-03 math.OC
Market Power Mitigation in Two-stage Electricity Market with Supply Function and Quantity Bidding
本文研究了考虑供应函数与电量报价的两阶段电力市场中系统级市场力抑制（MPM）政策的影响，发现实时MPM会导致均衡损失，日前MPM会使负荷在Stackelberg-Nash博弈中获利，表明无此类政策市场境况更好。
2023-09-18 math.OC
Optimal Hour-Ahead Bidding in the Real-Time Electricity Market with Battery Storage using Approximate Dynamic Programming
人们越来越感兴趣的是使用电网级存储来平滑随着风能和太阳能的使用增加而可能出现的供应变化。能源套利，即购买、储存和出售电力以利用电力现货价格变化的过程，正在成为支付电网级存储昂贵投资的重要方式。独立系统运营商，如NYISO（纽约独立系统运营商），要求电池存储运营商提前一小时投标市场（尽管结算可能以5分钟的增量发生，这被认为是接近“实时”）。运营商必须在不知道电池在一小时开始时的能量水平的情况下进行这些投标，同时考虑到在一小时结束时剩余能量的价值。该问题被表述为一个动态规划。我们描述并采用了收敛的近似动态规划（ADP）算法，利用单调性的价值函数，找到一个产生收入的投标政策，使用最佳基准，我们凭经验证明算法的计算效益。此外，我们提出了ADP算法的一个无分布的变体，它不需要价格过程的分布的任何知识（也不对特定的实时价格模型做任何假设）。我们证明了使用这种无分布方法对NYISO的历史实时价格数据进行训练的政策确实有效。
2015-08-31 math.OC
An Integrated Market for Electricity and Natural Gas Systems with Stochastic Power Producers
在天气驱动的可再生能源占很高比例的能源系统中，燃气发电厂可以作为一种备用技术，以确保供应安全并提供短期灵活性。因此，可以预见电力和天然气网络之间的协调将更加紧密。在这项工作中，我们研究不同层次的协调方面的系统集成和时间耦合的交易大厅。应用两阶段随机规划方法，建立了电力供应不确定条件下电力与天然气系统的联合调度模型。该公式共同优化了两个能源系统的提前和实时调度，旨在最大限度地减少总预期成本。此外，两个确定性模型，一个综合能源系统和一个独立对待这两个系统，提出。我们利用一个配方，认为天然气系统的linepack，而它的结果在一个易于处理的混合整数线性规划（MILP）模型。我们的分析表明，所提出的模型在适应高份额的可再生能源和适当的天然气系统建模的重要性，在短期运营，以揭示宝贵的灵活性的天然气系统的有效性。此外，我们确定了两个市场之间的协调参数，并显示其对系统的运行和调度的影响。
2018-05-16 math.OC
Optimizing Bidding Curves for Renewable Energy in Two-Settlement Electricity Markets
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Michigan（密歇根大学）；Lehigh University（理海大学）
本文针对双结算电力市场提出基于可变可再生能源基准投标曲线的协调方法，通过双层优化求解，其方案优于基准方案，可近似实现成本最低的随机市场结果。
2026-08-10 cs.SY econ.GN eess.SY
Joint optimization of sales-mix and generation plan for a large electricity producer
本文提出了一个典型的大型发电商的管理问题（即，他可以部分影响市场价格）。特别是，他通常需要决定他这一代人中有多少人更愿意承诺固定价格的双边合同（例如，期货或现货市场。然而，他还需要计划如何在他控制的不同工厂之间分配生产。这两个决定，即销售组合和发电计划，自然地相互作用，因为影响现货价格的机会取决于生产者在现货市场上投放的能量的数量。我们开发了一个风险管理问题，因为我们考虑了一个最优化问题，结合了生产商利润函数的期望值和条件风险值之间的权衡。不确定性的来源相对较大，包括需求、可再生能源发电和传统电厂的燃料成本。我们还内生模型的期货价格的方式反映了一个大的电力生产商的信息优势。特别是，假设市场以一种天真的方式预测期货价格，即不预测大型生产商对现货市场的影响。本文提供了一个MILP制定的问题，并分析了解决方案，通过模拟西班牙电力市场数据的基础上。
2021-10-04 econ.GN math.OC q-fin.EC
Pricing Energy in the Presence of Renewables
目前，电力市场在很大程度上忽视了一个事实，即可再生能源生产商对不可再生能源生产商造成了重大的外部影响。这是因为消费者通常在某些负载参数内得到电力保证。可再生能源生产商生产的间歇性意味着它们依赖于不可再生能源生产商，以使总发电量达到承诺的服务质量。这种由不可再生能源部门向消费者提供的隐性保险目前没有定价，导致从不可再生能源生产者向可再生能源生产者的经常被忽视的隐性货币转移。随着可再生能源所提供的能源比例的增加，这些外部性也在增加。在本文中，我们量化这些外部性，通过发展市场出清价格的能源存在的可再生能源。我们考虑了一个提前一天的电力市场，可再生和不可再生发电机通过向独立系统运营商（ISO）提出每单位能量的要价来投标。ISO的问题是一个多阶段的随机最优化问题，以调度来自每个发电机的能量，以最小化代表消费者购买能量的成本。我们采用条件风险值（CVAR）措施在日前的电力市场，以确保发电机能够满足所需的置信水平内的负荷方差的概念。我们解析地推导出能源的市场出清价格作为CVAR的函数。研究表明，可再生能源的渗透率越高，能源的市场出清价格越高。
2016-11-23 math.OC
Operational planning and bidding for district heating systems with uncertain renewable energy production
在广泛使用区域供热（DH）的国家，DH和电力系统的集成运行可以增加电力系统的灵活性，实现可再生能源（RES）的更高集成度。DH运营商不仅可以通过在电力市场上采取行动来为电力系统提供灵活性，而且还可以从这种情况中获利，以降低系统的整体成本。然而，运营规划和招标包括几个不确定的组成部分，在规划的时候：电力价格，以及热和电力生产的RES。在本出版物中，我们提出了一种规划方法，支持DH运营商的生产调度和创建投标的一天前和平衡电力市场。该方法基于随机规划，并将虚拟电厂的报价策略推广到DH应用中。通过情景生成明确考虑了不确定因素。我们将我们的解决方案应用于丹麦的一个真实案例研究，并对DH系统的生产和交易行为进行了广泛的分析。该分析提供了关于DH系统如何提供调节功率以及不确定性和可再生能源对规划的影响的见解。此外，案例研究表明，考虑机组组合和两个市场以适应可再生能源生产和市场状况，在降低成本方面有好处。
2018-10-25 math.OC
A novel bidding method for combined heat and power units in district heating systems
提出了一种热电联产机组参与日前电力市场的竞价方法。更具体地说，我们考虑一个区域供热系统，其中热量可以由热电联产单元或仅供热单元产生，例如，煤气或木片锅炉。我们使用一个混合整数线性规划来确定每天生产单元和存储的组合的最佳操作。基于机组子集的最优生产，我们可以推导出竞价价格和热电联产机组提供的电量日前的市场。我们的方法的新颖之处在于，价格是通过迭代地通过热电联产生产替代纯热单元的生产而得出的。这导致具有鲁棒的投标策略的算法，即使投标未被赢得，该算法也不会增加系统成本。我们分析了我们的方法在一个小的现实的测试案例来说明我们的方法，并将其与其他报价策略从文献中，单独考虑热电联产机组。分析表明，考虑区域供热系统中的机组组合，并根据其他机组的热量生产替代来确定投标，会导致更好的结果。
2018-10-25 math.OC
Regression Equilibrium in Electricity Markets
本文针对两阶段电力市场中可再生发电商预测模型策略的竞争问题，提出回归均衡概念，基于变分不等式证明仅能量市场中该均衡的存在性与唯一性，并设计集中式和基于ADMM的去中心化两种求解方法。
2025-01-13 cs.SY econ.GN eess.SY
A Market Mechanism for a Two-stage Settlement Electricity Market with Energy Storage
本文针对含储能与需求不确定性的两阶段多时段电力市场，提出两种混合报价策略的市场机制，证明二者均存在唯一竞争均衡，且纳入日前决策的策略更具优势，并用纽约ISO数据给出机制性能边界。
2024-03-07 math.OC
Optimal Joint Bidding and Pricing of Profit-seeking Load Serving Entity
需求响应为运营零售电力市场（REM）的负荷服务实体（LSE）提供了一个机会，以战略性地购买能源并在批发电力市场（WEM）中提供储备。本文关注的问题，同时确定最佳的能源投标和备用提供的LSE提交给WEM以及最佳的能源和备用价格，它设置在REM，以最大限度地提高其利润。为此，我们显式建模的三层市场结构，包括一个WEM，REM，和一组最终用户的客户，以捕捉投标问题和定价问题之间的耦合。在三层市场模型的基础上，将联合投标定价问题转化为双层规划问题，进而转化为单层混合整数线性规划问题，并进行了求解。数值研究使用IEEE的测试案例来说明所提出的方法的应用，以及揭示几个有趣的特点，伦敦证交所的逐利行为。
2018-03-28 math.OC
Electrolyzers Bidding in Electricity Markets under Green Hydrogen Regulations and Uncertainty
针对绿色氢时间匹配补贴带来的不确定性，本文用线性规划及 KKT 条件构建并网电解槽的不确定性感知日前报价曲线，使利润提高约4%，并揭示法规激励可能扭曲。
2025-07-28 math.OC
Where to Market Flexibility? Optimal Participation of Industrial Energy Systems in Balancing-Power, Day-Ahead, and Continuous Intraday Electricity Markets
波动性较大的可再生能源发电所占份额不断上升，增加了对电网灵活性的需求。工业能源系统可以通过参与连续的日内、日前或平衡电力市场来提供灵活的容量。因此，工业能源系统面临着在哪里销售其灵活能力的问题。在这里，我们提出了一种方法，将连续的日内市场交易整合到灵活的工业能源系统的多市场优化中。为了估计日内市场收益，我们采用期权价格理论。随后，多阶段随机最优化确定最优报价策略并分配柔性容量。该方法被应用到一个多能源系统的案例研究表明，在所有三个考虑市场的协调投标降低成本最。对日内市场波动的灵敏度分析揭示了市场偏好的变化，从而强调了多市场优化的必要性。所提出的方法提供了一个实用的决策支持工具，在短期电力市场和平衡功率。
2022-12-23 math.OC
Temporal-Aware Deep Reinforcement Learning for Energy Storage Bidding in Energy and Contingency Reserve Markets
Monash University（莫纳什大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
针对BESS在价格不确定下多市场联合竞价难题，提出基于transformer时间特征提取的DRL策略，在澳大利亚七个现货与应急FCAS市场中显著提升收益和可解释性。
2024-02-29 cs.LG cs.SY eess.SY
A note on super-hedging for investor-producers
我们研究的情况下，代理人谁可以在金融市场的交易，也可以通过生产系统将一些资产转化为其他资产，以定价和对冲衍生产品的生产产品。这个框架的动机是一个电力生产商的情况下，谁想要对冲的电力现货价格的立场，并可以交易的商品，这是他的系统的投入。这将Bouchard & Nguyen Huu（2011）的基本结果扩展到连续时间市场。我们沿着Ràsonyi（2009）的不确定利润条件的思想引入了条件确定利润的一般概念。该条件允许人们在一个非常一般的金融环境中为超可套期保值的索赔集合提供一个封闭性。使用标准的分离参数，然后推导出后者的双重表征，并提供了一个应用程序的电力期货定价。
2012-03-01 math.OC q-fin.GN q-fin.PR
Joint Shaping and Altering the Demand Profile by Residential Plug-in Electric Vehicles for Forward and Spot Markets in Smart Grids
插电式电动汽车（PEV）可以显著增加居民用电需求的弹性。这种弹性可以用于形成由共享一个电力零售商或聚合商的大量住宅PEV的用户组成的系统的每日聚合电力需求曲线。在本文中，我们提出了一个联合的需求塑造和改变算法管理车辆到电网（V2G）使能PEVs的电力分配（充电和放电），以减少总的电力采购成本的零售商投标到两个结算电力市场，即，一天前（DA）和实时（RT）市场。该方法具有分散性、可扩展性、快速收敛性和不侵犯用户隐私的特点。我们的模拟结果表明，显着的整体成本节省（高达28%）的零售商投标到一个可操作的电力市场，使用我们提出的算法。当电力系统整合大量间歇性能量资源时，这变得更加突出，其中由于更可能的意外事件，RT需求改变是至关重要的，因此更多的RT价格波动，甚至更多所谓的\textit{black swan events}。零售商较低的购电成本最终使其能够为客户提供更好的交易并扩大其市场容量。这意味着客户也可以享受更低的电费。
2015-05-25 math.OC
Distributionally robust trading strategies for renewable energy producers
可再生能源发电是通过电力市场提前相当一段时间提供的。这就导致了一个在不确定性下的决策问题，这可以被看作是一个报童问题。与已知未成年和超龄处罚的传统情况不同，在电力市场的情况下，这种处罚是未知的，并且难以估计。此外，一个人实际上只因为超龄或未成年而受到惩罚，而不是两者兼而有之。因此，我们看一个稍微不同的形式的报童问题，价格接受者参与者提供在电力市场，我们称之为伯努利报童问题。在表明其解决方案与经典报童问题的解决方案是一致的之后，我们引入了分布鲁棒版本，可能对发电量的概率预测和伯努利变量成功的机会具有模糊性。两个版本的分布鲁棒伯努利报童问题承认封闭形式的解决方案。最后，我们使用模拟研究，以及现实世界的案例研究应用程序，来说明该方法的工作原理和好处。
2023-01-29 cs.SY eess.SY math.OC
Battery Bidding under Price Uncertainty in Wholesale Electricity Markets
Stanford MS&E（斯坦福大学管理科学与工程系）
针对批发电力市场中电池投标模式难以解释的问题，提出一个考虑价格不确定性和风险管理的资产级模型，通过线性规划重构实现实证分析，揭示策略性持留行为、不确定性对投标价格的影响以及风险管理对投标曲线结构的塑造作用。
2026-06-15 cs.SY econ.GN eess.SY
Iterative bidding in electricity markets: rationality and robustness
University of California, San Diego（加州大学圣迭戈分校）
本文研究电力市场中的伯特兰竞争博弈，提出BID ADJUSTMENT ALGORITHM算法，证明其在线性收敛率下能收敛至DC-OPF最优解，并展示算法对扰动和合谋的鲁棒性。
2017-02-21 cs.SY eess.SY math.OC
Market-based Demand Response via Residential Plug-in Electric Vehicles in Smart Grids
电力需求的灵活性、多样化的使用模式和插电式电动汽车（PEV）的储能能力显著增加了居民电力需求的弹性。这种弹性可以用于形成每日聚合需求简档和/或改变系统的瞬时需求，其中大量住宅PEV共享一个电力零售商或聚合器。在本文中，我们提出了一种需求响应（DR）技术来管理车辆到电网（V2 G）使能的PEVs的电力分配（充电和放电），以降低零售商投标到两个结算电力市场的总电力采购成本，即，一天前（DA）和现货或实时（RT）市场。我们表明，我们的方法是分散的，可扩展的，快速收敛，不侵犯用户的隐私。大量的仿真结果表明，显着的整体成本节省可以实现零售商投标到一个可操作的电力市场，通过使用所提出的算法。当电网容纳大量间歇性能量资源时，该技术变得更加需要，其中由于更可能的意外事件以及因此更多的RT价格波动，RT需求改变是至关重要的，并且甚至发生所谓的\textit{black swan events}。最后，这样的零售商也可以为客户提供更好的交易。
2015-12-21 math.OC
Convex Hull, IP and European Electricity Pricing in a European Power Exchanges setting with efficient computation of Convex Hull Prices
本文介绍了一种计算效率的比较方法，日前电力市场的经典定价规则，即凸包定价，IP定价和欧洲的市场规则，在电力交易所设置与非凸需求报价。例如，这些需求投标可以对大型工业消费者有用，并扩展欧洲电力交易所使用的需求块订单。为此，我们证明，可以使用涉及启动成本、最小功率输出水平和斜坡约束的投标产品的连续放松或需求侧的类似版本来有效地计算凸包价格。依靠现有的高效算法方法来处理类似欧洲的市场规则，这样的投标产品，我们提供了比较数值实验，使用现实的数据，其中，与程式化的例子，阐明了每个定价规则的相对优点，从经济和计算的角度。这项工作的动机是在欧洲和美国，以及前一天的价格信号的重要性，因为这些（现货）价格被用作许多电力衍生品的参考价格的中期演变的预期需要。在Julia/JuMP中编程的数据集、模型和算法在在线Git存储库中提供。
2018-03-30 math.OC
The Role of Strategic Load Participants in Two-Stage Settlement Electricity Markets
两阶段电力市场清算是为了在理想条件下维持市场效率，完美预测和非战略性发电。研究表明，在两阶段结算的电力市场中，非弹性负荷参与者的个体策略行为会降低市场效率。我们的分析进一步表明，虚拟投标可以发挥作用，减轻这种损失的效率，减轻战略负荷参与者的市场势力。我们使用纽约ISO的真实市场数据来验证我们的理论。
2019-09-15 econ.TH math.OC
Strengthening the Group: Aggregated Frequency Reserve Bidding with ADMM
在电网中，电力供应和需求必须始终保持平衡，以保持系统的频率。在实践中，电网运营商通过在提前市场环境中采购频率储备来实现这种平衡。在运行时，每当网格中存在不平衡时，这些储备就会被调度。近来，对于使电力消费者（诸如插电式电动车辆或建筑物）参与通过利用电力消费的灵活性来提供这样的频率储备的兴趣越来越大。在这项工作中，我们专注于一个聚集的建筑物，将联合投标的储备市场。由此产生的共享决策建模为一个大规模的最优化问题。我们的主要贡献是表明，聚合可以使其决定在一个计算效率和概念上有意义的方式，使用交替方向法的乘数（ADMM）。所提出的方法具有几个有吸引力的功能，包括（i）计算负担分布在建筑物之间;（ii）设置自然提供隐私和灵活性;（iii）迭代算法可以随时停止，提供一个可行的（虽然次优）解决方案;（iv）该算法提供了一个奖励分配方案，加强了组的基础。
2018-11-02 math.OC
Hybrid interconnection of iterative bidding and power network dynamics for frequency regulation and optimal dispatch
本文考虑了一个独立系统运营商（ISO）和一组策略发电商的实时电力市场。ISO运营着一个发电商愿意提供电力的市场。ISO以解决经济调度问题和调节电网频率为目标进行发电分配。我们提出了一种多速率混合算法的投标和市场出清，结合了离散性质的迭代投标与连续性质的电力网络中的频率演变。我们建立足够的上界的事件间的时间，保证该算法渐近收敛到一个有效的纳什均衡和零频率偏差对应的平衡。我们的技术分析的基础上，通过识别一种新的LISS-Lyapunov函数的连续时间版本的投标更新过程的鲁棒性与电力网络动态特性的表征。IEEE 14节点系统上的仿真结果说明了我们的结果。
2018-03-12 math.OC
On the Stability, Economic Efficiency and Incentive Compatibility of Electricity Market Dynamics
本文重点研究了电力市场的运作，占参与者出价在一个亚分钟的时间尺度。为此，我们将市场出清过程建模为一个动力系统，称为市场动态，它在时间上与电网频率动态耦合，因此需要在满足系统运行约束的同时保证系统范围的稳定性。我们将参与者描述为价格接受者，他们理性地更新他们的出价，以最大限度地提高他们的效用，以响应价格和调度的实时时间表。对于两种常见的投标机制，基于数量和价格，我们确定了参与者的行为和规划者的目标之间的一致性的概念，导致鞍为基础的设计的市场，保证收敛到一个点，满足所有的操作约束。我们进一步探讨了这种对齐属性不成立的情况，并观察到不对齐的参与者的出价会破坏闭环系统的稳定。因此，我们设计了一个正规化版本的市场动态恢复所有理想的稳定性和稳态性能保证。在IEEE 39节点系统上的数值试验验证了我们的结果。
2021-12-10 econ.GN math.OC q-fin.EC
Energy transition under scenario uncertainty: a mean-field game of stopping with common noise
本研究通过带共同噪声的停时平均场博弈理论，分析碳价和电力需求情景不确定性对电力行业脱碳速度的影响，证明纳什均衡存在性，并基于英国市场实例表明不确定性显著改变传统发电被可再生能源替代的速度。
2023-12-27 math.OC
Incorporate Day-ahead Robustness and Real-time Incentives for Electricity Market Design
在本文中，我们提出了一个两阶段的电力市场框架，探讨分布式能源（DERs）参与日前（DA）市场和实时（RT）市场。其目标是确定最优的报价策略的聚合DER在DA市场，并产生在线激励信号DER所有者，以优化社会福利，同时考虑到网络的运营约束。分布式鲁棒优化是用来明确地将可再生能源预测的数据为基础的统计信息纳入DA市场的供应/需求决策。我们评估的保守性投标策略区分不同的风险厌恶设置。在RT市场中，提出了一个双层时变最优化问题来设计在线激励信号，以权衡配电系统运营商（DSO）的RT不平衡惩罚和个人DER所有者的成本。这使得能够跟踪它们的最优调度，以在满足电压调节要求的同时，在存在时变网络状态的情况下提供快速平衡服务。在DA批发市场和RT均衡市场上的仿真结果表明了这种两阶段设计的必要性、对不确定性的鲁棒性、收敛性能、跟踪能力以及网络运行的可行性。
2022-08-28 cs.SY eess.SY math.OC
Learning Active Constraints to Efficiently Solve Linear Bilevel Problems: Application to the Generator Strategic Bidding Problem
双层规划可以用来解决电力系统领域的许多问题，例如战略投标。然而，通常的双层问题的混合整数线性规划的转化，使解决这类问题的困难，这阻碍了他们在现实生活中的实施。在本文中，我们显着提高解决方案的速度和易处理性，通过引入决策树学习的积极约束的低级别的问题，同时避免引入二进制和大M常数。机器学习的应用通过将积极约束的选择移动到离线过程来减少在线求解时间，并且在必须多次求解相同问题时变得特别有益。我们将我们的方法应用于电力市场中发电机的战略投标，其中发电机多次解决相同的问题，以满足不同的负载需求或可再生能源生产。三种方法被开发和应用到一个战略发电机的问题，与DCOPF在较低的水平。这些方法是启发式的，因此，不提供最优性或解决方案质量的保证。然而，我们表明，对于不同规模的网络，计算负担显着降低，同时我们也设法找到解决方案，以前棘手的战略投标问题。
2022-07-08 math.OC
Constructing Electricity Market Models
本文全面研究并构建了连续、离散和分数阶三种电力市场模型，分别用于分析市场的长期稳态趋势、短期动态及历史记忆效应，有效提升了模型预测能力与现实性。
2024-07-26 math.OC
Stability Analysis of Multi-Period Electricity Market with Heterogeneous Dynamic Assets
近年来，基于市场的需求侧资产协调得到了极大的关注。尽管其效率很高，但动态资产之间通过价格信号的相互作用可能导致不稳定的闭环系统。这可能导致电力消耗曲线振荡和能源价格高波动。本文提出了一个明确考虑异质动态资产模型的电力市场模型。我们证明了市场动态可以用一个离散的非线性系统来建模，然后通过收缩分析推导出保证市场稳定的解析条件。这些条件意味着在线性区域内选择斜率相对较浅的投标函数可以保证市场的稳定性。最后，数值例子来证明所导出的稳定性条件的应用。
2017-04-01 math.OC
Strategic Pricing in Electricity Markets with Pollution Constraints
Univ. Lille, Inria, CNRS, Centrale Lille（里尔大学、法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心、里尔中央理工学院）；Depto de Ingeniería Matemática and CMM, Universidad de Chile（智利大学数学工程系和CMM）
本文提出一种考虑污染约束的日前拍卖型电力市场模型，证明其推广性，并利用灵敏度分析评估污染变量对市场均衡的影响。
2026-09-18 math.OC
Attentive Convolutional Deep Reinforcement Learning for Optimizing Solar-Storage Systems in Real-Time Electricity Markets
Monash University（莫纳什大学）
针对实时电力市场下的光储系统优化问题，提出结合注意力机制与多粒度特征卷积的AC-DRL算法，相较基准方法收益提升11%-23%，光伏弃电降低76%，实现光储协同增效。
2024-01-29 cs.LG cs.SY eess.SY
Mean-field moral hazard for optimal energy demand response management
我们研究了电力市场中的需求响应合同的问题，通过量化的影响，考虑平均场的消费者，其消费是由一个共同的噪音。我们制定的问题作为一个委托代理问题的道德风险，其中的主要-她-是一个电力生产商谁不断观察的消费连续的风险厌恶的消费者，并设计合同，以减少她的生产成本。更确切地说，生产者激励消费者减少不同用途的消费的平均值和波动性，而不观察他们所做的努力。我们证明，生产者可以受益于考虑消费者的平均场指数合同的消费一个代理和总消费统计分布的整个消费者。在线性能源估值的情况下，我们提供了封闭形式的表达这种新型的最优合同，最大化生产者的效用。在大多数情况下，我们表明，这种新型的合同允许委托人选择她想承担的风险，并减少手头的问题，一个不相关的。
2020-03-24 econ.GN math.OC math.PR
Antimonopoly regulation method in energy markets based on the Vickrey-Clarke-Groves mechanism
我们评估了通用的Vickrey-Clarke-Groves（VCG）机制作为反垄断措施对利润最大化的生产商的适用性，在集中的两个结算能源市场的发电机组的市场力操作的投资组合。生产商在其报价中不仅可以指出改变的费用函数，而且可以指出其发电机组的技术参数的扭曲值，这些扭曲值进入集中调度最优化问题的系统范围的约束。为了确保VCG方法在这种情况下的适用性，我们确定了一个额外的假设上的变化的可行集的集中调度最优化问题引起的生产者的技术参数的变化。在一般的VCG机制的框架下，我们提出了一个反垄断监管方法的基础上，监管机构估计的生产者的真实报价。如果这一估计是准确的，那么生产商的最大利润与不采取反垄断措施的真实投标情况下的最大利润相一致。如果估计是不准确的，误差既不影响生产者的（弱）主导出价，也不影响其最佳节点产量，但表现在总的提升支付。这确保了以最佳产出/消费计划的形式进行的有效分配，并使（上涨前的）市场价格免受生产者市场力量的影响。我们比较了建议的方法与替代的反垄断监管方法的基础上，由监管机构组成的投标取代生产者的出价。
2021-08-05 math.OC q-fin.GN
Congestion Management by a Real-Time Optimal Dispatch through Balancing Mechanism Method for Electricity Markets
提出了一种非捆绑式电力市场实时优化调度方法。利用该方法，可以通过一个平衡市场，由国际标准化组织协调联合能源拍卖市场、辅助服务市场和双边合同市场，以保证系统的安全。为了满足实时不平衡并消除输电阻塞，可以根据其投标价格调用运行备用、双边合同的缩减以及实时平衡市场（REM）中的补充能源投标。用于提供平衡能量的操作储备的替换被纳入实时最优调度问题的目标。该方法采用改进的P-Q解耦最优潮流（OPF）实现。实时调度的现货定价。IEEE 30节点测试系统的研究，以说明所提出的框架。
2016-07-27 math.OC
A Market Mechanism for Truthful Bidding with Energy Storage
提出了一种发电商和蓄电商参与的多时段电力市场机制。从供应功能招标的想法，我们引入了一种新的投标结构的存储参与，允许存储单元的沟通，其成本的市场使用能源循环功能，映射价格到周期深度。由此产生的市场出清过程--通过凸规划实现--根据传统的电力供应价格和存储利用的每周期价格产生相应的时间表和支付。我们说明了我们的解决方案的好处，通过比较所产生的机制的竞争均衡的替代解决方案，使用以产消者为基础的出价。我们的解决方案显示了几个优势，基于产消者的方法。它不需要先验的价格估计。它还激励参与者披露他们的真实成本，从而导致一个有效的，竞争均衡。使用纽约独立系统运营商（NYISO）数据的数值实验验证了我们的研究结果。
2021-10-15 econ.GN math.OC q-fin.EC
A Consensus-ADMM Approach for Strategic Generation Investment in Electricity Markets
本文研究了电力市场中战略（定价者）发电商的多阶段发电投资问题。这个问题暴露于不同的不确定性来源，包括短期运营（例如，竞争对手的提供策略）和长期宏观（例如，需求增长）的不确定性。将该问题转化为一个随机双层最优化问题，并最终转化为一个计算量有限的大规模随机混合整数线性规划（MILP）问题。为了应付计算问题，我们提出了一个共识版本的交替方向法的乘数（ADMM），分解的原始问题的短期和长期的情况。虽然ADMM的收敛到全局解一般不能保证MILP问题，我们引入了两个界限的最优解，允许的解决方案的质量评估迭代。我们的数值结果表明，有一个权衡计算时间和解决方案的质量。
2018-10-30 math.OC
Electrification of Transportation: A Hybrid Benders/SDDP Algorithm for Optimal Charging Station Trading
针对交通电气化中充电基础设施不足及电价不确定问题，提出综合充电站两阶段随机规划模型，混合Benders分解与SDDP算法求解，为电力市场序列拍卖决策提供实用参考。
2024-10-02 cs.OH math.OC
Learning from Past Bids to Participate Strategically in Day-Ahead Electricity Markets
我们认为，在一天前的市场环境下，每个供应商出价的线性非减函数，她的发电容量的目标是最大限度地提高她的个人利润给其他竞争供应商的报价的电力供应商的投标过程。根据提交的投标，市场运营商安排供应商在每个小时内满足需求，并确定每小时的市场清算价格。最终，当没有供应商有动机修改她的出价时，这个博弈论过程达到纳什均衡。然而，解决个人利润最大化问题需要竞争对手的出价信息，这通常是不可用的。为了解决这个问题，我们开发了一个逆优化方法来估计竞争对手的生产费用函数给定的历史市场出清价格和生产水平。然后，我们使用这些功能，以投标战略和计算纳什均衡出价。我们提出的数值实验说明我们的方法，显示出良好的协议之间的投标的基础上估计的生产费用函数与投标的基础上真正的费用函数。我们讨论了我们的方法，考虑到网络拥塞导致位置依赖的价格的扩展。
2018-11-14 math.OC
Achieving Social Optimum and Budget Balance via a Joint Electricity-Carbon Pricing Mechanism
针对现有电-碳联合定价机制难以同时满足预算平衡等多重市场要求的问题，本文提出基于原始-对偶最优性条件变换的新型机制，具备多项激励相容属性，经实验验证优于现有两类定价机制。
2024-04-18 math.OC
Privacy-Preserving Economic Dispatch in Competitive Electricity Market
随着智能电网技术的出现，网络攻击者可能能够获得关键的能源基础设施数据，战略市场参与者可能能够确定其竞争对手的报价。本文讨论了一种在竞争性电力市场中保护隐私的经济调度方法。在该方法中，发电公司和负荷服务实体可以通过与随机数相乘来掩盖其实际报价信息和物理数据，然后提交给独立系统运营商（ISO）和区域输电业主（RTO）。这将避免关键能源基础设施和市场参与者财务数据的潜在信息泄露。原始ED问题的最优解，包括发电机和负荷的最优调度和位置边际电价（LMP），可以从所提出的隐私保护ED方法的最优解中检索。数值案例研究表明，所提出的方法的有效性，保护个人市场参与者的私人信息，同时保证相同的最佳ED解决方案。计算和通信成本的建议隐私保护ED的方法和原来的ED的案例研究进行了比较。
2017-08-10 math.OC
Market Power and Withholding Behavior of Energy Storage Units
针对储能单元参与电力市场时市场势力难以识别的问题，提出区分战略性容量扣留与竞争性报价的框架，通过价格敏感性模型捕捉市场势力影响，提供事后分析方法保障市场竞争力，验证了其在实际场景的适用性。
2024-05-02 cs.SY eess.SY math.OC
A Mean Field Game for Capacity Expansion Modeling
本文基于平均场博弈框架研究竞争市场中可再生电力生产商的最优投资行为，通过HJB和Fokker-Planck耦合方程刻画均衡动态，并开发数值方法分析产能扩张对市场条件的响应。
2025-07-12 math.OC math.PR
Competition and Coalition Formation of Renewable Power Producers
Stanford University（斯坦福大学）
研究可再生能源生产商在电力市场中的群体形成及战略行为，分析群体规模对市场力量和发电不确定性之间的权衡，探讨最优联盟大小以平衡不确定性降低与市场力量。
2015-02-02 cs.GT cs.SY eess.SY
On the Inefficiency of the Merit Order in Forward Electricity Markets with Uncertain Supply
本文提供了洞察的经济无效的经典择优调度在电力市场中的不确定供应。为此，我们考虑了一个电力系统，其操作是由一个两阶段的电力市场，一个远期和实时市场。我们分析了两种不同的清算机制：传统的，其中远期和平衡市场独立清除后的优点顺序，和随机的，其中两个市场阶段的共同优化，以期最大限度地减少预期的总系统运营成本。本文首先推导了一个具有柔性、刚性和随机发电量以及无限传输容量的典型电力系统在两阶段市场协同优化下的调度规则的解析公式。这项工作揭示了随机市场出清机制打破优序的条件。然后，我们介绍和表征两个增强的变种，传统的两阶段的市场，导致无论是价格一致的或具有成本效益的优序调度解决方案，分别。第一个这些变种对应于一个传统的两阶段市场，允许虚拟投标，而第二个要求随机发电集中调度。最后，我们讨论了我们的分析结果的实际意义，并通过例子说明我们的结论。
2016-05-27 math.OC
On the Marginal Value of Electricity Storage
我们调查的问题，表征的经济价值的储能容量的风力发电生产商（WPP），在传统的两个结算电力市场出售其能源。WPP可以提供远期合同，以在日前市场中供应电力，但会因合同电力和实时交付的电力之间的不平衡而受到经济处罚。我们考虑WPP可以使用共址储能系统的设置，从而可以根据其储能容量限制重塑其风力发电。将风电建模为随机过程，我们表明，确定最佳远期合同报价（考虑存储追索权）的问题是凸的。我们进一步建立了最大的预期利润是凹的和非递减的能量存储容量，这表明，最大的边际效益来自于初始投资的小存储容量。我们提供了一个表征的边际价值的小能量存储容量的WPP。我们得出的公式揭示了存储的价值和某些统计措施的变化在基础的风力发电过程之间的关系。
2018-09-28 math.OC
A MIP framework for non-convex uniform price day-ahead electricity auctions
众所周知，在非凸日前电力拍卖中，统一价格的市场均衡往往不存在。我们考虑的情况下，非凸，统一价格泛欧日前电力市场“PCR”（区域价格耦合），与非凸性所产生的所谓的复杂和块订单。扩展以前的结果，我们提出了一个新的原始-对偶框架，这些拍卖，这在经济分析和算法设计的应用。这里的贡献是三方面的。首先，从算法的角度来看，我们给出了一个非平凡的精确（即不近似）线性化的非凸“最低收入条件”，必须持有复杂的订单所产生的西班牙市场，避免引入任何辅助变量，并允许我们解决市场清算的情况下，涉及大多数投标产品的PCR使用现成的MIP求解器。其次，从经济分析的角度，我们给出了最优化问题的第一个MILP公式，如最大化的交易量，或最小化的机会成本的矛盾拒绝的大宗投标。我们首先展示了一个玩具的例子，这两个目标是不同的福利最大化。我们还直接恢复了一个先前提到的替代市场模型的属性。第三，我们提供了现实的大规模实例的数值实验。它们说明了这种方法的效率，以及在实践中可能发生的经济权衡。
2015-01-30 math.OC
Optimal Distributed Frequency and Voltage Control for Zonal Electricity Markets
区域电价是一种非常适合激励利润最大化的生产者和消费者在大规模电力系统上运行的电网支持行为的机制。在区域电力市场中，当地系统运营商创建单独的价格区，其根据当地电网条件（例如某些地区的电能过剩或短缺）提供适当的价格信号。在本文中，实时分区定价控制器的AC电力网络，确保频率和电压的稳定性，以及帕累托效率的闭环平衡。基于一个动态网络模型，考虑到线路损耗和与相邻价格区的功率交换，分布式连续时间控制律推导出只需要邻居到邻居的通信。应用程序的实时拥塞管理策略说明了如何空间和时间上的差异化价格，使电网支持的操作的参与者，而无需由上级控制机构的干预。不同的分区定价概念相比，一个孤立的电网操作的有效性证明通过模拟IEEE-57总线系统。
2021-06-19 cs.SY eess.SY math.OC
Discrimination-Based Double Auction for Maximizing Social Welfare in the Electricity and Heating Market Considering Privacy Preservation
提出了一种在电力和供热市场中以社会福利最大化为目标的带有价格歧视的双边拍卖机制。在该机制中，能源服务提供商（ESP）和负荷聚合商（LA）分别向能源交易中心（ETC）提交报价和投标，以实现各自效用最大化;而无私的ETC作为拍卖人，利用区分性价格权重来规范ESP和LA的行为，将各利益相关者的个体利益与整体社会福利相结合，以实现全局最优。纳什博弈被用来描述具有相同市场角色的参与者之间的相互作用。在理论上，首先证明了纳什均衡的存在唯一性;然后，考虑到博弈参与者对隐私保护的要求，提出了一种基于乘数交替方向法的分布式算法实现分布式竞价，并采用解析目标级联算法实现供需平衡。我们验证了所提出的机制，城市一级的分销系统的案例研究。实验结果表明，与其他机制相比，所实现的SW提高了4%~ 15%，也验证了分布式算法的有效性。
2022-05-28 cs.GT math.OC
