[发明专利]融合真实参与者与计算机代理的碳市场交易行为建模方法

说明书

本发明公开了一种融合真实参与者与计算机代理的碳市场交易行为建模方法，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明根据参与者在双边集中碳交易过程中的驱动变量和决策变量构建计算机代理的决策概率模型，然后开展计算机代理和真实参与者共存的混合仿真，基于对大量样本的统计计算来更新计算机代理的决策模型，进而进行多轮次的迭代仿真，通过校核多轮次仿真过程参与者决策模型的收敛性来判定仿真是否终止，并以收敛后的决策模型来代替这一组真实参与者的决策行为。本发明能够有效支撑关键碳市场参数的灵敏度分析，为碳市场参与者提供沙盘推演工具，并可推广到其他双边市场的模拟分析上。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体而言，本发明涉及一种融合真实参与者与计算机代理的碳市场交易行为建模方法。

背景技术

2015年12月12日，巴黎气候变化大会通过全球气候变化新协定，与会各方将加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前水平的升高控制在2摄氏度之内，并为把温升控制在1.5摄氏度之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。“2摄氏度”目标的达成需要数以万亿计的资金投入到全球低碳转型当中，碳定价机制(Carbon Pricing)对促进资金投入的重要性也越来越得到认可，约40个国家以及20多个城市和地区(覆盖了全球12％碳排放量)已经和即将实施碳定价机制。碳税和碳交易是目前应用最为广泛的碳定价机制，碳交易直接控制碳排放总量，并提供了弹性的履约机制，在国内外得到了更多的应用，当前面临的主要问题是碳价波动风险。碳价的剧烈波动尤其是暴跌风险是减排机制运行过程中的一个重要问题。低碳技术投资规模大、周期长，碳价格的剧烈波动导致投资者推迟投资决策。基于欧盟碳市场(EU ETS)中碳价多次暴跌的经验教训，监管机构考虑将市场稳定机制引入碳市场。如英国计划以征税的方式将最低限价机制引入碳市场，美国计划通过配额拍卖的方式将最低限价和最高限价机制纳入其中。我国即将在2017年建成全国碳市场，由于各国各地区在国情、能源结构、技术发展阶段的显著差异，国外碳市场历史运行经验的决策支撑效果十分有限。如何对机制设计进行事前校核，保证减排效果，防控各类潜在扰动对碳市场的不利影响，是碳排放风险防控的关键之一。

与传统数值仿真相比，市场仿真需要考虑参与者的复杂决策行为，为实现对碳市场的逼真模拟，首先需要解决对参与者决策行为的建模。已有对市场决策行为的建模方法可分为基于优化模型、基于博弈均衡模型和基于仿真模型三类。基于优化模型的方法将单个独立经济体的决策行为建模为一个利润最大化的优化问题。基于博弈均衡模型的方法是研究多个参与者决策互动的博弈均衡问题。常用的博弈均衡模型包括Bertrand，Cournot，Stackelberg以及SFE模型等。这两种研究方法都需要严格的数学推演，故不得不对模型做出大量简化假设以求取解析解。此外，这两种方法关注市场断面或均衡态，局限于短期的局部静态研究，不能支持动态过程的研究。相较于优化模型和博弈均衡模型，仿真模型能够处理复杂的数学问题，同时也可研究大规模仿真主体互动的“涌现”现象。

近些年，基于代理的计算经济学方法已经被广泛应用到发电企业的电力交易和碳交易行为研究当中。通过将发电企业建模为具有自适应强化学习能力的计算机代理，来研究系统的整体的行为，但是这些代理并不能完全体现真实实验人的决策偏好。

实验经济学的诞生和发展为经济问题研究提供了新的方法论。若由经济活动中能用数学模型表达的环节构成实验环境，将市场参与者的具体博弈作为实验环境的外部输入，则人的主观行为就可与反映客观规律和市场规则的模型互动仿真。这样，就可以根据仿真结果探究在一定社会环境中支配人的经济行为的内在规律。实验经济学的工程应用仍存在桎梏，首先，聚集足够数目符合资质要求的参与者并不容易；其次，在进行大规模重复性的长期仿真时，若完全由参与者实施所有小时步频繁决策，仿真耗时将难以控制；最后，如果保证仿真结果的可重复性和有效性也是一个难题。