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龍圖騰網獲悉上海交通大學申請的專利一種電力市場機制外部效應分析方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115601065B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211369118.2，技術領域涉及：G06Q30/02；該發明授權一種電力市場機制外部效應分析方法是由何光宇;肖居承;范帥;周歡設計研發完成，并于2022-11-03向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種電力市場機制外部效應分析方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種電力市場機制外部效應分析方法，屬于電力市場機制分析技術領域。本發明可從動態的發展的視角分析市場外部潛在的可調度或可集成資源對于市場主體行為和系統的外部效應和影響，進而分析電力市場機制的優缺點、潛在風險和收益。本大明能夠實現市場機制激勵相容性的定量評估，能夠客觀、準確地分析市場機制的優缺點，能夠通過多維度的系統級指標與個體級指標的關系反映市場機制的潛在風險和收益，相比于現有相對靜態市場機制分析方法，本文方法能夠從動態的發展的角度分析問題。

本發明授權一種電力市場機制外部效應分析方法在權利要求書中公布了：1.一種電力市場機制外部效應分析方法其特征在于包括以下步驟： 步驟1：電力市場機制的通用定義 先建立通用的電力市場模型，電力市場機制包括三部分：出清模型、價格機制和結算方法；其中價格機制為市場機制的核心，價格機制基于出清模型來確定市場價格，而結算方法根據價格機制支付各市場主體報酬； 電量市場出清模型可抽象為式1所示的優化模型；該出清模型通常以最大化全局社會福利W為優化目標，其值等于用電價值U減去全局運行費用C，約束條件包括功率平衡約束F、發電機和GES的物理約束H、網絡約束J； 其中，表示發電機n供應的電量曲線；n表示參與市場的發電機總數；PD表示負荷的電量需求曲線，將系統負荷看作一個整體PD，寫成各節點負荷向量的形式； 式2基于出清模型1，給出價格機制，式3則給出了相應的結算方法； 其中，π表示由價格機制f確定的電量的市場價格；I表示在結算機制τ下，各發電機從市場獲得的收入In和負荷支付ID共同組成的向量； 公式1-3共同組成了基于某一市場機制的電量市場，記為Θ，相應的數學表達式如式4所示： 步驟2：外部資源的通用定義 外部資源的通用定義為未參與市場Θ競爭的外部發電資源或外部調節資源，記為x；外部資源x具有自己的成本函數和約束條件，如式5所示；在實際中，外部資源未參與市場的原因是x僅表示尚未建設的儲能資源或分布式發電資源，或尚未集成的柔性負荷資源，或不滿足市場準入條件的廣義儲能資源； 其中，表示市場主體i可調度的外部資源集合；Px表示外部資源x提供的電量曲線或調量曲線；Cx表示Px對應的成本；y表示調用x的總成本；ex和lx分別表示x必須滿足的等式約束和不等式約束，對于市場Θ而言，y、Cx、ex、lx和Px均視為外部變量； 步驟3：個體級系統級指標的正負外部效應 當市場主體i調用外部資源x時，市場出清模型將變為式6： 其中，W′、C′、H′分別表示考慮x和i的影響下的全局社會福利、全局費用函數、發電商物理約束； 參與市場Θ的個體i始終以最大化自身利潤ri為目標，市場主體i的個體級指標可定義為式7： 其中，表示式6中決策變量的最優解；表示市場主體i供給電量曲線所需的生產成本； 將外部效應記為Γ，將外部變量Px對于個體級指標ri的外部效應記為其數學定義為公式8： 在市場Θ中，若外部資源x幫助市場主體i提升了利潤ri，即則定義x對于個體級指標ri產生了正外部效應；將所有產生正外部效應的Px定義為主體i的正外部變量集合，記為相應的數學表達式為公式9： 其中，G是參與市場Θ的發電機集合；X是所有市場主體的所有外部資源構成的集合；argmaxW和argmaxW'分別表示求解式1和式6的優化模型中的W和W′； 若市場Θ中的主體足夠理性，主體將排除對于其利潤ri的負外部效應，所以通常有其中Ωi←x表示實際被主體i所調用的外部變量Px的集合；因此在電力市場機制的外部效應分析中，考慮外部變量對于系統級指標的影響； 任何x和Px都可能通過服務市場主體i，間接對市場出清結果產生影響，進而影響各個重要的系統級指標，包括全局社會福利W′*、負荷總支付α*、可再生能源消納率β*、凈負荷峰谷差γ*，公式10給出了這些系統級指標的通用形式的數學定義： 為了解釋對于系統級指標的外部效應，下面以全局社會福利W為例，其余指標的分析方法類似，將外部變量Px對于系統級指標W的外部效應記為ΓW←x，定義為公式11： 對于系統級指標的正外部效應定義為：在正外部變量集合中的外部變量Px的作用下，該系統級指標增大，也即ΓW←x≥0；市場機制Θ在引導市場主體利用外部資源x逐利的過程中，對系統產生了正面的、積極的外部效應；因此，對于系統級指標的正外部效應能夠揭示市場機制Θ的性能是較為優良的且與市場主體i和外部資源x激勵相容； 相反，對于系統級指標的負外部效應定義為：在正外部變量集合中的外部變量Px的作用下，該系統級指標減小，也即ΓW←x＜0； 考慮到系統級指標的正和負外部效應的互補性，此處給出全局社會福利W的正外部效應的數學定義公式，如式12所示： 定義外部變量Px的所有模擬序列的集合為Ωx；顯然集合Ωx和外部效應Γ之間存在某種映射關系，通過反復模擬不同的變量Px并得到對應的Γ，可觀測到二者之間的數值關系； 個體級外部效應最大點定義為集合Ωx中使得個體級指標ri達到最大值的外部變量Px所在的位置，數學定義式為公式13： 系統級外部效應最大點定義為集合Ωx中使得系統級指標達到最大值的外部變量Px所在的位置，數學定義式為公式14： 至此，考慮單個市場主體調用外部資源的外部效應分析模型已建立完畢，同理容易擴展至多個市場主體同時調用外部資源的分析模型； 步驟4：考慮外部廣義儲能的多主體外部效應分析方法 將屬于市場主體i的外部GES資源記為xi；xi∈Xi G的成本函數和約束條件如式15-18所示： 其中，表示外部廣義儲能xi提供的調量曲線；表示的調量；為的成本系數；t為時段；Δt為時段間隔；T為時段總數；分別表示xi在時段t的容量、最大容量、最小容量； 分別為xi在時段t的功率幅值、最大放電功率、最大充電功率； 考慮xi和發電機i的運行約束變為公式19： 其中，G表示參與市場的發電商集合；和分別表示在調用xi之前，發電機i在時段t的最大和最小輸出功率；和分別表示在調用xi之后，發電機i在時段t的最大和最小輸出功率；和分別表示在調用xi之前，發電機i在時段t的最大和最小爬坡速率；和分別表示在調用xi之后，發電機i在時段t的最大和最小爬坡速率； 在基于LMP機制的日前電量市場中，考慮多主體外部變量的市場出清模型如式20-26所示： 其中，WLMP表示LMP機制下的全局社會福利；此處將用電價值U視為常數；表示主體i提供的電量的報價函數；Pt D表示t時段負荷需求；表示調用xi的主體i在t時段的功率幅值；表示調用xi的主體i供給的電量曲線；為單時段電量的報價系數；表示市場主體k的充放電能量的費用；表示主體k在時段t的功率幅值；表示主體k供給的電量曲線；m為參與市場的GES的總數；B表示參與日前電量市場的所有GES構成的集合；分別表示主體k在時段t的容量、最大容量、最小容量；分別表示主體k在時段t的功率分值、最大放電功率和最大充電功率；為單時段充放電量的費用系數，可視為電池充放電循環成本；為了簡化，式26最后一項等式規定GES提供的總電量為零； LMP機制的定價方法如式27所示；邊際電價πLMP的值等于式26中第一個等式約束的拉格朗日乘子的向量值，表征了電量市場各時段的邊際價格； 其中，符號dual·表示取某約束式的拉格朗日乘子的向量值； 在LMP機制下根據πLMP進行結算，因此任意發電機i的個體級指標ri可以用式28計算： 其中，為發電機i在時段t生產單時段電量的成本系數； 對于基于LMP機制的市場，外部GES影響下的系統級指標用式29計算； 此處，W*、U*、C*分別表示公式20-26中WLMP、U、C的最優值；GR表示可再生能源發電機的集合；PDnet表示凈負荷曲線；Pt Dnet表示時段t的凈負荷； 隸屬于RE發電機i的外部變量的模擬序列由式30產生： 其中，v是外部變量的序列號；V表示模擬序列的分辨率；Pi Gfore表示RE發電機i的功率預測曲線，也即其最大輸出功率Pi Gmax；表示Pi Gfore在t時段的功率幅值； 在的幫助下，RE發電機i的新的最大輸出功率變成隨著v從0變化至2V，其值在原始出力上限Pi Gfore至其反相值之間變化；因此，該外部變量序列能夠模擬較為完整的外部效應；最終，由外部廣義儲xi提供的的調量與個體級系統級指標之間的數值關系可表示為公式31： 其中，ξ·表示與各指標的某種映射關系； 通過上述方法能夠得到任意市場機制Θ中，任意主體調用任意外部資源的情況下，個體級指標與系統級指標的正負外部效應分布情況，進而判斷市場機制Θ與各指標之間的激勵相容性，分析市場機制的優缺點、性質特征、潛在風險。

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