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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利一种电力市场机制外部效应分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115601065B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211369118.2，技术领域涉及：G06Q30/02；该发明授权一种电力市场机制外部效应分析方法是由何光宇;肖居承;范帅;周欢设计研发完成，并于2022-11-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种电力市场机制外部效应分析方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种电力市场机制外部效应分析方法，属于电力市场机制分析技术领域。本发明可从动态的发展的视角分析市场外部潜在的可调度或可集成资源对于市场主体行为和系统的外部效应和影响，进而分析电力市场机制的优缺点、潜在风险和收益。本大明能够实现市场机制激励相容性的定量评估，能够客观、准确地分析市场机制的优缺点，能够通过多维度的系统级指标与个体级指标的关系反映市场机制的潜在风险和收益，相比于现有相对静态市场机制分析方法，本文方法能够从动态的发展的角度分析问题。

本发明授权一种电力市场机制外部效应分析方法在权利要求书中公布了：1.一种电力市场机制外部效应分析方法其特征在于包括以下步骤： 步骤1：电力市场机制的通用定义 先建立通用的电力市场模型，电力市场机制包括三部分：出清模型、价格机制和结算方法；其中价格机制为市场机制的核心，价格机制基于出清模型来确定市场价格，而结算方法根据价格机制支付各市场主体报酬； 电量市场出清模型可抽象为式1所示的优化模型；该出清模型通常以最大化全局社会福利W为优化目标，其值等于用电价值U减去全局运行费用C，约束条件包括功率平衡约束F、发电机和GES的物理约束H、网络约束J； 其中，表示发电机n供应的电量曲线；n表示参与市场的发电机总数；PD表示负荷的电量需求曲线，将系统负荷看作一个整体PD，写成各节点负荷向量的形式； 式2基于出清模型1，给出价格机制，式3则给出了相应的结算方法； 其中，π表示由价格机制f确定的电量的市场价格；I表示在结算机制τ下，各发电机从市场获得的收入In和负荷支付ID共同组成的向量； 公式1-3共同组成了基于某一市场机制的电量市场，记为Θ，相应的数学表达式如式4所示： 步骤2：外部资源的通用定义 外部资源的通用定义为未参与市场Θ竞争的外部发电资源或外部调节资源，记为x；外部资源x具有自己的成本函数和约束条件，如式5所示；在实际中，外部资源未参与市场的原因是x仅表示尚未建设的储能资源或分布式发电资源，或尚未集成的柔性负荷资源，或不满足市场准入条件的广义储能资源； 其中，表示市场主体i可调度的外部资源集合；Px表示外部资源x提供的电量曲线或调量曲线；Cx表示Px对应的成本；y表示调用x的总成本；ex和lx分别表示x必须满足的等式约束和不等式约束，对于市场Θ而言，y、Cx、ex、lx和Px均视为外部变量； 步骤3：个体级系统级指标的正负外部效应 当市场主体i调用外部资源x时，市场出清模型将变为式6： 其中，W′、C′、H′分别表示考虑x和i的影响下的全局社会福利、全局费用函数、发电商物理约束； 参与市场Θ的个体i始终以最大化自身利润ri为目标，市场主体i的个体级指标可定义为式7： 其中，表示式6中决策变量的最优解；表示市场主体i供给电量曲线所需的生产成本； 将外部效应记为Γ，将外部变量Px对于个体级指标ri的外部效应记为其数学定义为公式8： 在市场Θ中，若外部资源x帮助市场主体i提升了利润ri，即则定义x对于个体级指标ri产生了正外部效应；将所有产生正外部效应的Px定义为主体i的正外部变量集合，记为相应的数学表达式为公式9： 其中，G是参与市场Θ的发电机集合；X是所有市场主体的所有外部资源构成的集合；argmaxW和argmaxW'分别表示求解式1和式6的优化模型中的W和W′； 若市场Θ中的主体足够理性，主体将排除对于其利润ri的负外部效应，所以通常有其中Ωi←x表示实际被主体i所调用的外部变量Px的集合；因此在电力市场机制的外部效应分析中，考虑外部变量对于系统级指标的影响； 任何x和Px都可能通过服务市场主体i，间接对市场出清结果产生影响，进而影响各个重要的系统级指标，包括全局社会福利W′*、负荷总支付α*、可再生能源消纳率β*、净负荷峰谷差γ*，公式10给出了这些系统级指标的通用形式的数学定义： 为了解释对于系统级指标的外部效应，下面以全局社会福利W为例，其余指标的分析方法类似，将外部变量Px对于系统级指标W的外部效应记为ΓW←x，定义为公式11： 对于系统级指标的正外部效应定义为：在正外部变量集合中的外部变量Px的作用下，该系统级指标增大，也即ΓW←x≥0；市场机制Θ在引导市场主体利用外部资源x逐利的过程中，对系统产生了正面的、积极的外部效应；因此，对于系统级指标的正外部效应能够揭示市场机制Θ的性能是较为优良的且与市场主体i和外部资源x激励相容； 相反，对于系统级指标的负外部效应定义为：在正外部变量集合中的外部变量Px的作用下，该系统级指标减小，也即ΓW←x＜0； 考虑到系统级指标的正和负外部效应的互补性，此处给出全局社会福利W的正外部效应的数学定义公式，如式12所示： 定义外部变量Px的所有模拟序列的集合为Ωx；显然集合Ωx和外部效应Γ之间存在某种映射关系，通过反复模拟不同的变量Px并得到对应的Γ，可观测到二者之间的数值关系； 个体级外部效应最大点定义为集合Ωx中使得个体级指标ri达到最大值的外部变量Px所在的位置，数学定义式为公式13： 系统级外部效应最大点定义为集合Ωx中使得系统级指标达到最大值的外部变量Px所在的位置，数学定义式为公式14： 至此，考虑单个市场主体调用外部资源的外部效应分析模型已建立完毕，同理容易扩展至多个市场主体同时调用外部资源的分析模型； 步骤4：考虑外部广义储能的多主体外部效应分析方法 将属于市场主体i的外部GES资源记为xi；xi∈Xi G的成本函数和约束条件如式15-18所示： 其中，表示外部广义储能xi提供的调量曲线；表示的调量；为的成本系数；t为时段；Δt为时段间隔；T为时段总数；分别表示xi在时段t的容量、最大容量、最小容量； 分别为xi在时段t的功率幅值、最大放电功率、最大充电功率； 考虑xi和发电机i的运行约束变为公式19： 其中，G表示参与市场的发电商集合；和分别表示在调用xi之前，发电机i在时段t的最大和最小输出功率；和分别表示在调用xi之后，发电机i在时段t的最大和最小输出功率；和分别表示在调用xi之前，发电机i在时段t的最大和最小爬坡速率；和分别表示在调用xi之后，发电机i在时段t的最大和最小爬坡速率； 在基于LMP机制的日前电量市场中，考虑多主体外部变量的市场出清模型如式20-26所示： 其中，WLMP表示LMP机制下的全局社会福利；此处将用电价值U视为常数；表示主体i提供的电量的报价函数；Pt D表示t时段负荷需求；表示调用xi的主体i在t时段的功率幅值；表示调用xi的主体i供给的电量曲线；为单时段电量的报价系数；表示市场主体k的充放电能量的费用；表示主体k在时段t的功率幅值；表示主体k供给的电量曲线；m为参与市场的GES的总数；B表示参与日前电量市场的所有GES构成的集合；分别表示主体k在时段t的容量、最大容量、最小容量；分别表示主体k在时段t的功率分值、最大放电功率和最大充电功率；为单时段充放电量的费用系数，可视为电池充放电循环成本；为了简化，式26最后一项等式规定GES提供的总电量为零； LMP机制的定价方法如式27所示；边际电价πLMP的值等于式26中第一个等式约束的拉格朗日乘子的向量值，表征了电量市场各时段的边际价格； 其中，符号dual·表示取某约束式的拉格朗日乘子的向量值； 在LMP机制下根据πLMP进行结算，因此任意发电机i的个体级指标ri可以用式28计算： 其中，为发电机i在时段t生产单时段电量的成本系数； 对于基于LMP机制的市场，外部GES影响下的系统级指标用式29计算； 此处，W*、U*、C*分别表示公式20-26中WLMP、U、C的最优值；GR表示可再生能源发电机的集合；PDnet表示净负荷曲线；Pt Dnet表示时段t的净负荷； 隶属于RE发电机i的外部变量的模拟序列由式30产生： 其中，v是外部变量的序列号；V表示模拟序列的分辨率；Pi Gfore表示RE发电机i的功率预测曲线，也即其最大输出功率Pi Gmax；表示Pi Gfore在t时段的功率幅值； 在的帮助下，RE发电机i的新的最大输出功率变成随着v从0变化至2V，其值在原始出力上限Pi Gfore至其反相值之间变化；因此，该外部变量序列能够模拟较为完整的外部效应；最终，由外部广义储xi提供的的调量与个体级系统级指标之间的数值关系可表示为公式31： 其中，ξ·表示与各指标的某种映射关系； 通过上述方法能够得到任意市场机制Θ中，任意主体调用任意外部资源的情况下，个体级指标与系统级指标的正负外部效应分布情况，进而判断市场机制Θ与各指标之间的激励相容性，分析市场机制的优缺点、性质特征、潜在风险。

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