供给侧视角下的智能电网商业模式研究.docx

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供给侧视角下的智能电网商业模式研究

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李付林+周建其+曾建梁+厉俊++方景辉

摘要：智能电网在商业模式上的研究有时比在技术应用上的研究更重要。研究了供给侧视角下能源供应商的博弈行为和收益。从稳定性分析和数值仿真的角度分析了能源供应商的稳态收益，并研究了稳态条件下能源供应商的利润增长方式。结果表明合理的产量和价格策略可以最大化能源供应商的利润。

Abstract：Researchonbusinessmodelismoreimportantthanthatontechnologyandapplicationsometimes.Gamebehaviorandrevenueofenergysuppliersinasupply-sideviewarestudied.Steadyrevenuesofenergysuppliersareanalyzedinthemethodofstabilityanalysisandnumericalsimulation，andprofitgrowthofenergysuppliersinsteadystateisresearched.Resultshowsthatreasonableyieldandpricestrategycanmaximizeenergysuppliersprofits.

關键词：智能电网；商业模式；供给侧视角；稳定性分析；数值仿真

Keywords：smartgrid；businessmodel；supply-sideview；stabilityanalysis；numericsimulation

：F426：A：1006-4311（2017）17-0206-03

0引言

新能源技术和互联网技术作为工业4.0的核心技术正在推动分布式可再生能源的大规模利用与分享，促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合[1]。智能电网是能源互联网的重要组成部分，和现在的电网体系是完全不同的“生态系统”，且发展智能电网需要发展技术、标准和商业模式。其中，商业模式对智能电网的发展尤为关键[2]。因此研究基于互联网思维的智能电网新型商业模式是非常有意义的。

能源市场是一个典型的寡头市场，目前已有很多学者对其展开了研究[3-5]，这些研究主要以博弈论作为工具[6]。智能电网的一个重要特征就是能源产品和增值产品共存[7]。本文从供给侧[8]视角入手，建立了能源供应商的Cournot双寡头模型，从稳定性分析和数值仿真的角度分析了能源供应商的博弈行为和稳态收益，并研究了稳态条件下能源供应商的利润增长方式。

1模型建立

考虑一个双寡头的能源市场，其中有两个能源供应商，记为能源供应商1，2。能源供应商1生产A，B两种产品，能源供应商2生产A，C两种产品。其中A是能源产品，B，C是增值产品，B，C均是A的互补产品。由于产品A，B和A，C之间的互补性，不妨设A的用户以一定的比例η1，η2使用增值产品B，C。即QB=η1QA1，QC=η2QA2，其中QA1，QA2是厂商1，2生产A的产量，QB，QC是产品B，C的产量。能源供应商1，2供应的A是同质的，A的市场是一个寡头竞争市场；能源供应商1，2供应的B，C是异质的，B，C的市场各自是一个垄断市场。产品A，B，C的价格函数为：

（1）

能源供应商1，2的利润函数为：

（2）

其中PA，PB，PC表示产品A，B，C的价格，kA1，kB表示供应商1生产产品的成本，kA2，kC表示供应商2生产产品A，C的成本，a，b，c，d，e，f是正参数。

基于能源供应商利润最大化的动机，t+1时刻能源供应商i生产产品的产量是如下最优化问题的解：

（3）

对产量的边际利润：

（4）

能源供应商1，2彼此不知道对方下一时刻的产量，采取“有界理性策略”[9]，即：

（5）

联合（4）（5），得到：

（6）

2模型分析

2.1稳定性分析

系统（6）关于QA1，QA2的平衡点是如下方程的解：

（7）

得到：

（8）

其中：

（9）

E1，E2，E3含有零点，因此它们是边界均衡点，意味着有能源供应商会退出博弈。E4是有纳什均衡点。设E4的特征方程为：

（10）

根据Jury原则，E4是稳定的当且仅当：

（11）

2.2数值仿真

我们引入总利润指标[10]来表示能源供应商的总利润：

（12）

其中Li（QA1（t），QA2（t））表示能源供应商i在t时刻博弈的利润，L表示能源供应商i在t=1，2，…，T时刻的总利润。

利用Matlab进行数值仿真，得到图1-5。图1显示的是系统（6）由倍周期分岔通向混沌的过程。图2显