基于非合作博弈的跨境电力市场多主体联盟合作交易方法

本发明涉及一种基于非合作博弈的跨境电力市场多主体联盟合作交易方法，属于跨境电力市场运营领域。

背景技术：

1、近年来，随着电力市场的开放，横跨多个国家的电力贸易需求呈现出逐年增加的态势。中国、泰国、南非、北欧电力市场国家、美国、加拿大、西非部分国家和欧洲部分国家等也正致力于跨境电力贸易。跨境电力交易市场将扩大区域之间的能源互动，实现资源的优化配置。

2、在全球能源互联网发展过程中，跨境电力贸易是其必然趋势，构建跨境电力交易市场在许多国家都受到重视。在跨境能源交易市场中，能源单一、实力弱的主体国家组成战略联盟，能实现资源优化配置，增强自身竞争性，获得更大的利润。

3、目前众多学者针对跨境电力贸易已经开展了部分研究，文献1基于电力贸易的价格形成机制及其主要影响因素，利用跨境电力贸易的数据进行实证检验，提出了有助于区城电力互联和贸易发展的政策建议。文献2基于gms电力贸易陷入的发展瓶颈，明确了开展次区域电力贸易的必要性和存在的问题，并规避开展贸易过程中面临的风险，为次区域电力贸易的可持续发展进行一个合理的贸易安排设计并提供政策建议。上述文献在一定程度上能够促进跨境多主体联盟的形成，并对联盟的发展提出建议，但并未考虑联盟内部主体之间的互动方式。

4、在能源合作方面，文献3基于对北欧能源合作的基础，将北欧能源合作机制的历史分为三个阶段，分别论述了合作目标和相应合作机制，对其他国家的能源合作具有一定的借鉴意义。在电力贸易支付方面，文献4通过分析跨境支付服务商——商业银行和支付机构的跨境支付市场竞争策略，提出跨境金融通讯系统分布式架构和商业银行跨境支付业务模式，为跨境支付服务商进行跨境支付业务优化，提升市场竞争力提供了可借鉴的应用方案。上述文献在不同角度使跨境交易市场逐步成熟与规范，但缺少了对跨境主体之间交易模式的研究。

5、有鉴于此，有必要提出本发明。

6、上述中：

7、文献1：顾欣，吴嘉贤，王蓓蓓，等.“一带一路”沿线国家间跨境电力贸易的主要影响因素研究[j].全球能源互联网，2019，2(04)：384-392.

8、文献2：韩宝庆.大湄公河次区域电力贸易安排与风险管理研究[d].对外经济贸易大学，2015.

9、文献3：洪启洋.低碳转型时代北欧能源合作机制研究[d].华东师范大学，2022.

10、文献4：丁庆洋.跨境支付市场结构与竞争策略研究[d].中央财经大学，2020.

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于非合作博弈的跨境电力市场多主体联盟合作交易方法，首先，设定交易规则，将跨境交易中心对其余主体之间交易的影响以收取服务费的方式加以考虑；其次，建立了非合作博弈模型，采用非合作博弈研究多主体联盟的模型，证明了纳什均衡的存在性，并给出所有纳什均衡点的求解流程；最后，分析对纳什均衡点以及效益函数的影响的因素，以此来研究联盟的交易模式。研究主体成员国之间的交易模式，能对预测跨境电力市场多主体联盟的发展方向以及提出管理手段提供理论依据。

2、本发明的技术方案是：

3、根据本发明的一方面，提供了一种基于非合作博弈的跨境电力市场多主体联盟合作交易方法，包括：建立交易规则；建立基于非合作博弈的多主体博弈模型；依据交易规则、基于非合作博弈的多主体博弈模型，进行纳什均衡求解。

4、所述交易规则，包括：

5、规则一：在时间段t的初始时刻，联盟中所有交易主体的功率向量为p，维度为1*s；p为负时代表交易主体的电力功率缺额；p为正时代表交易主体的电力功率富余，p为零时代表电力功率平衡的交易主体；s＝sm+sl+sb，联盟中电力功率富余的交易主体、电力功率缺额的交易主体以及电力功率平衡的交易主体的个数分别为sm、sl、sb；

6、规则二：在时间段t的初始时刻，电力功率富余的交易主体和跨境交易中心独立报价，电力功率富余的交易主体向电力功率缺额的交易主体售电报价，而跨境交易中心为电力功率富余的交易主体、电力功率缺额的交易主体之间的交易提供服务报价；

7、规则三：电力功率缺额的交易主体按照交易花费最小的原则，依次与电力功率富余的交易主体和跨境交易中心进行购电，直到自身功率不再缺额；

8、规则四：当按照规则一、二、三之后还有功率富余的交易主体，则富余的交易主体将电量全部售于跨境交易中心。

9、所述规则三还包括：对交易主体按照功率先富裕后缺额的方式进行顺序编号，缺额多的交易主体先购电，缺额一样时，初始序号靠前的电力功率缺额的交易主体先购电；当电力功率缺额的交易主体向电力功率富余的交易主体以及跨境交易中心的购电花费一样时，电力功率缺额的交易主体优先向电力功率富余的交易主体进行购电；当电力功率富余的交易主体的售电报价相同时，电力功率缺额的交易主体优先向初始序号靠前的电力功率富余的交易主体进行购电。

10、所述建立基于非合作博弈的多主体博弈模型，表示为：

11、g＝<n，s，u>；

12、式中，n为博弈参与者，s为博弈策略，u为博弈收益；博弈参与者为t时间内存在电力功率富余的交易主体以及跨境交易中心，数量为sm+1，sm为联盟中电力功率富余的交易主体数量；电力功率富余的交易主体的博弈策略是电力功率富余的交易主体x的售电电价跨境交易中心的博弈策略是为交易主体提供的服务报价博弈收益包括电力功率富余的交易主体x的效益ix、跨境交易中心效益icb；

13、所述电力功率富余的交易主体x的效益ix表达式为：

14、ix＝ixtra+ixser+ixg+ixcom；

15、式中，ixtra为电力电力功率富余的交易主体x与电力功率缺额的交易主体、跨境交易中心交易的收益；ixser为电力功率富余的交易主体x支付的服务费用；ixg为电力电力功率富余的交易主体x发电成本；ixcom为电力功率富余的交易主体x获得政府新能源补贴收益。

16、所述电力功率富余的交易主体x的效益中各项表达式为：

17、

18、

19、

20、

21、式中，pmlxy代表电力功率富余的交易主体x向电力功率缺额的交易主体y售电功率，pmlxy≥0；pmcbx代表电力功率富余的交易主体x向跨境交易中心的售电功率，pmcbx≥0；sl为联盟中电力功率缺额的交易主体数量；bcb为跨境交易中心向电力功率富余的交易主体的购电电价；为新能源平均发电成本；pmx为电力功率富余的交易主体x的富余功率；为交易主体国政府对主体新能源进行补贴的平均单价。

22、所述跨境交易中心效益icb表达式为：

23、icb＝icbtra+icbser+icbg；

24、式中，icbtra为跨境交易中心与交易主体的交易收益；icbser为跨境交易中心提供交易服务的收益；icbg为跨境交易中心的发电成本。

25、所述跨境交易中心效益icb中各项表达式为：

26、

27、

28、

29、式中，bcb为跨境交易中心向电力功率富余的交易主体的购电电价，scb为跨境交易中心向电力功率缺额的交易主体的售电价格，两者为定值，且bcb<scb；pmcbx代表电力功率富余的交易主体x向跨境交易中心的售电功率；plcby为电力功率缺额的交易主体y向跨境交易中心购电的功率；pmlxy代表电力功率富余的交易主体x向电力功率缺额的交易主体y售电功率；pz为向量，代表第z个电力功率富余的交易主体的功率；为跨境交易中心传统能源平均发电成本；s＝sm+sl+sb，联盟中电力功率富余的交易主体、电力功率缺额的交易主体以及电力功率平衡的交易主体的个数分别为sm、sl、sb。

30、所述依据交易规则、基于非合作博弈的多主体博弈模型，进行纳什均衡求解，具体为：依据交易规则判断基于非合作博弈的多主体博弈模型的纳什均衡点对应的主体交易功率值是否为0：如果为0，则说明在该纳什均衡点处，电力功率缺额的主体只与跨境交易中心进行交易，此时为“集中式交易模式”；反之，如果存在电力功率缺额的主体与电力功率富余的主体进行交易，此时为“分布式交易模式”。

31、根据本发明的另一方面，提供了一种基于非合作博弈的跨境电力市场多主体联盟合作交易系统，包括：

32、第一建立模块，用于建立交易规则；

33、第二建立模块，用于建立基于非合作博弈的多主体博弈模型；

34、求解模块，用于依据交易规则、基于非合作博弈的多主体博弈模型，进行纳什均衡求解。

35、本发明的有益效果是：

36、第一，当策略范围足够大时，联盟存在纯策略纳什均衡点，博弈策略与跨境交易中心向主体的购电价格、售电价格有关。

37、第二，联盟主体之间处于集中式交易模式还是分布式交易模式，与各主体在交易时付出的代价大小有关，即跨境交易中心向主体购电单价bcb、售电单价scb以及服务费单价上限有关。

38、第三，跨境交易中心传统能源平均发电成本主体政府对新能源发电补贴的平均单价主体风光平均发电成本仅改变主体效益函数，其中，改变可以调节主体内部新能源的发展，也可通过调节电力功率富余的交易主体的效益函数使联盟快速达到稳定。

39、综上，本发明为跨境电力市场环境下分析多主体联盟的多个调控手段对博弈结果的影响，提供了理论依据，对于现实具有指导意义。