新电改下电力服务市场双边匹配机制研究

吴文建　陶宇　曾令鹤

[摘要]新电改实施后，终端用户和售电企业可以互相选择进行电力服务交易。文章基于电力服务产品特征和服务时间，通过定义售电公司和用户的双边匹配满意度，设计供需主体可接受满意度选取规则，构建电力产品供需主体双边匹配多目标优化模型，提出实现供需主体双边匹配的决策方法。

[关键词]电力；双边匹配；新电改

[DOI]1013939/jcnkizgsc201734079

1双边匹配理论解决售电市场匹配问题的可行性

文章尝试将双边匹配理论应用于解决电力终端市场供需合作伙伴选择的问题，为客观反映匹配主体的偏好，综合考虑所有用户的满意度评价的序值确定方法，引入稳定匹配概念；构建在稳定匹配约束条件下实现是协调双边主体利益最大化的模型，并对模型进行算例仿真，以提出电能供需双方合作提供可行的解决方案。

2售电侧开放后的双边匹配问题描述

用户按照用电规模大小可分为大用户和小用户。大用户主要是指用电量大且负荷较稳定的用户。本文重点对大用户市场的匹配问题进行研究。在电力交易市场平台中，涉及三方主体：用户、售电企业和交易中介。售电企业作为电力服务供方，期望选择合适用户售电；用户则是需求方，选择售电企业购电。双边匹配涉及的双方关系可概括为：

（1）售电企业对用户的匹配要求。为获取高额利润，在零售竞争背景下，企业期望寻求负荷需求稳定、信誉良好和管理水平高等的用户售电。

（2）用户对售电企业的匹配要求。用户发希望获取价格低廉、供给稳定的电能，新电改方案下用户期望寻求满意的售电企业来提供服务。

交易中介根据电力供需信息进行必要的决策分析，撮合双方进行匹配，使双方尽量达到满意的结果。

3双边匹配决策模型构建

一般情况下，一个售电公司可以为多个用户提供电力产品，一个电力用户在合约期内只能选择一家售电公司，因此问题基本属于一对多的双边匹配问题。

假设1售电企业和用户的选择并非是随机的；且各主体对潜在交易伙伴有不同的偏好。基于偏好，相应的用户匹配给售电企业。当用户匹配给其本身时，即选择“生产，而非购买”，并将“生产或购买”的决定内生化。

假设2对于售电企业而言，所有的用户均有可能成为合作伙伴；售电企业没有其他选择方案，只能向用户提供电力，且不能留存电力产品。

4电力市场双边多目标优化模型构建

41目标函数

以电力供需双方满意度最大化建立优化模型，设xij为0-1 型决策变量，如果售电公司Si与电力用户Dj形成匹配，则xij=1；否则xij=0。

售电公司目标函数是一周之内满意度最大；用户目标函数是一周之内满意度最高。

设xij为0-1型决策变量，xij=1表示售电公司Si与电力用户Dj形成匹配；否则xij=0。则依据售电公司对电力用户的满意度αij和电力用户对售电公司的满意度βij，可构建如下的以售电公司满意度最大和电力用户满意度最大为目标的双边匹配优化模型：

这里，ω1和ω2分别表示目标函数Z1和Z2的重要性，且0≤ω1，ω2≤1，ω1+ω2=1。为同时协调售电公司和电力用户匹配的积极性，令ω1=ω2=05。ω1、ω2值可由相关市场规制等情形做出调整。转换后的优化模型（12）是一个单目标的0-1整数规划模型，采用优化软件如LINGO等求解结果xij。

综上所述，决策方法步骤可归纳为：根据供需双方的产品以及时间需求信息，给出考虑多个指标下的序值向量；计算各方满意度矩阵；建立多目标优化模型，使用隶属函数法将多目标优化模型转化为单目标优化模型，求解优化模型，获得匹配结果。

5算例分析

某电力市场交易平台有多家售电公司和电力用户，现在收到3个售电公司{S1，S2，S3}的公司基本信息和5个电力用户{D1，D2，D3，D4，D5}的电力产品需要信息，即m=3，n=5。售电公司提供的电力产品服务集合为H={H1，H2，H3，H4，H5}，分别代表五种不同主要特征的电力产品服务，分别为 {稳定、价格、环保、供给优先、灵活性}，0表示不具有明显的特征。售电公司分别从用电规模（E1）、供電便利性（E2）、负荷需求稳定（E3）、以及可中断性（E4）等4个指标对可选择的5个用户进行综合评价，即售电公司选择用户所考虑的指标集为E={E1，E2，E3，E4}；在各指标下，售电公司给出的用户的偏好信息，用户D在选择售电公司S时考虑的指标集为U={U1，U2，U3}，其中U1代表售电价、U2代表信誉度、U3代表服务水平，根据该指标集，用户给出的偏好序列信息，然后根据售电企业和用户的满意度，构建多目标优化模型（5）～（11），根据并将其转换为单目标模型（12）后，采用LINGO软件求解，解得x11=1，x13=1，x25=1，x34=1，其对应的匹配决策含义为：S1D1，S1D3，S2D5，S3D4。D2没有能完成匹配，意味着用户2没有选择到适合自己的售电企业。用户2可以选择电力直购，也可以选择从其他企业购电。

相反，如果不采用匹配机制，供需各方需要花较高搜寻成本去寻找交易对象，最终总效益也不一定是令各交易主体最满意的。其次，还应该关注次满意度下的匹配机制，这一问题有待今后进一步研究。

6结论

本文针对售电企业与用户的双边匹配决策问题，考虑售电企业和用户的电能产品供需特征、服务时间和其他多指标评价等方面的信息，为确定双方都满意的匹配方案，构建了双方满意度最大化为目标匹配优化决策模型。该模型不仅可以获得匹配双方都满意的匹配结果，而且有助于匹配效率的提高，减少了双方交易的搜寻成本，有助于提高电力供需匹配度，有利于推进未来电力市场改革。

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