[發明專利]融合真實參與者與計算機代理的碳市場交易行為建模方法

有效

• 申請號: 201611238775.8
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106779451B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 薛禹勝;黃杰;謝東亮;蔡斌;薛峰;宋曉芳;蔣超;金榜
• 申請（專利權）人: 南京南瑞集團公司;國網電力科學研究院;國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 劉豐

本發明公開了一種融合真實參與者與計算機代理的碳市場交易行為建模方法，屬于電力系統及其自動化技術領域。本發明根據參與者在雙邊集中碳交易過程中的驅動變量和決策變量構建計算機代理的決策概率模型，然后開展計算機代理和真實參與者共存的混合仿真，基于對大量樣本的統計計算來更新計算機代理的決策模型，進而進行多輪次的迭代仿真，通過校核多輪次仿真過程參與者決策模型的收斂性來判定仿真是否終止，并以收斂后的決策模型來代替這一組真實參與者的決策行為。本發明能夠有效支撐關鍵碳市場參數的靈敏度分析，為碳市場參與者提供沙盤推演工具，并可推廣到其他雙邊市場的模擬分析上。

技術領域

本發明屬于電力系統自動化技術領域，具體而言，本發明涉及一種融合真實參與者與計算機代理的碳市場交易行為建模方法。

背景技術

2015年12月12日，巴黎氣候變化大會通過全球氣候變化新協定，與會各方將加強對氣候變化威脅的全球應對，把全球平均氣溫較工業化前水平的升高控制在2攝氏度之內，并為把溫升控制在1.5攝氏度之內而努力。全球將盡快實現溫室氣體排放達峰，本世紀下半葉實現溫室氣體凈零排放。“2攝氏度”目標的達成需要數以萬億計的資金投入到全球低碳轉型當中，碳定價機制(Carbon Pricing)對促進資金投入的重要性也越來越得到認可，約40個國家以及20多個城市和地區(覆蓋了全球12％碳排放量)已經和即將實施碳定價機制。碳稅和碳交易是目前應用最為廣泛的碳定價機制，碳交易直接控制碳排放總量，并提供了彈性的履約機制，在國內外得到了更多的應用，當前面臨的主要問題是碳價波動風險。碳價的劇烈波動尤其是暴跌風險是減排機制運行過程中的一個重要問題。低碳技術投資規模大、周期長，碳價格的劇烈波動導致投資者推遲投資決策。基于歐盟碳市場(EU ETS)中碳價多次暴跌的經驗教訓，監管機構考慮將市場穩定機制引入碳市場。如英國計劃以征稅的方式將最低限價機制引入碳市場，美國計劃通過配額拍賣的方式將最低限價和最高限價機制納入其中。我國即將在2017年建成全國碳市場，由于各國各地區在國情、能源結構、技術發展階段的顯著差異，國外碳市場歷史運行經驗的決策支撐效果十分有限。如何對機制設計進行事前校核，保證減排效果，防控各類潛在擾動對碳市場的不利影響，是碳排放風險防控的關鍵之一。

與傳統數值仿真相比，市場仿真需要考慮參與者的復雜決策行為，為實現對碳市場的逼真模擬，首先需要解決對參與者決策行為的建模。已有對市場決策行為的建模方法可分為基于優化模型、基于博弈均衡模型和基于仿真模型三類。基于優化模型的方法將單個獨立經濟體的決策行為建模為一個利潤最大化的優化問題。基于博弈均衡模型的方法是研究多個參與者決策互動的博弈均衡問題。常用的博弈均衡模型包括Bertrand，Cournot，Stackelberg以及SFE模型等。這兩種研究方法都需要嚴格的數學推演，故不得不對模型做出大量簡化假設以求取解析解。此外，這兩種方法關注市場斷面或均衡態，局限于短期的局部靜態研究，不能支持動態過程的研究。相較于優化模型和博弈均衡模型，仿真模型能夠處理復雜的數學問題，同時也可研究大規模仿真主體互動的“涌現”現象。

近些年，基于代理的計算經濟學方法已經被廣泛應用到發電企業的電力交易和碳交易行為研究當中。通過將發電企業建模為具有自適應強化學習能力的計算機代理，來研究系統的整體的行為，但是這些代理并不能完全體現真實實驗人的決策偏好。

實驗經濟學的誕生和發展為經濟問題研究提供了新的方法論。若由經濟活動中能用數學模型表達的環節構成實驗環境，將市場參與者的具體博弈作為實驗環境的外部輸入，則人的主觀行為就可與反映客觀規律和市場規則的模型互動仿真。這樣，就可以根據仿真結果探究在一定社會環境中支配人的經濟行為的內在規律。實驗經濟學的工程應用仍存在桎梏，首先，聚集足夠數目符合資質要求的參與者并不容易；其次，在進行大規模重復性的長期仿真時，若完全由參與者實施所有小時步頻繁決策，仿真耗時將難以控制；最后，如果保證仿真結果的可重復性和有效性也是一個難題。