Modelling and simulation of bilateral electricity market in China

As an on-going event, China has launched a new round of power industry reform since 2015. Competition will be introduced to the retail market and new electricity price mechanism will be adopted to promote energy conservation, enhance the development of renewables and improve the total social surplus. The policy of direct power purchase for large users (DPLU) will be further promoted. Under this policy, generation companies will sell electric power to grid enterprises at transaction price, which is decided by the negotiation between generation companies and large users. The DPLU is a typical form of bilateral electricity market. Thus, it is important to understand how such a bilateral market model will integrate in China, what impact will have on energy price and which are going to be the main actors. This thesis presents a bilateral electricity market model for the Chinese electricity market by using the Conjectural Variation Equilibrium (CVE) model with the aim of maximizing the market participants’ profits and seeking the market equilibrium point. Based on the target reform results, the structure and characteristics of Chinese bilateral electricity market is studied. Both generation and demand sides of the wholesale market are investigated. Therefore, generation companies’ behaviors and strategies are studied by applying the CVE method. Generation companies with multi-generation resources are investigated to find the optimal allocation of generation capacities. Meanwhile, the retailers’ behaviors are taken into consideration. The equilibrium of both quantity and price in the bilateral electricity market has been obtained through the coordinating algorithm that includes CVE model iterations of both markets. A hierarchical optimization approach, using the genetic optimization algorithm, has been adopted to find the equilibrium point of both markets and optimize the profits as well. Transmission congestion has potential implications for the intensity of competition in generation markets. Thus, at the final stage of this research, the effect of transmission constraints on bilateral electricity market is analyzed and new market equilibrium with transmission cost is solved.

Come evento in corso, la Cina ha lanciato un nuovo ciclo di riforma dell'industria energetica iniziando con il 2015. Essa prevede l’introduzione della concorrenza sul mercato al dettaglio e verrà adottato un nuovo meccanismo del prezzo dell'elettricità per promuovere la conservazione energetica, migliorare lo sviluppo delle energie rinnovabili e migliorare il benesere sociale. La politica di acquisto diretto di energia per grandi utenti (DPLU) sarà ulteriormente promossa. Secondo questa politica, gli impianti di generazione venderanno energia a prezzo di transazione, che è deciso dalla negoziazione tra impianti di generazione e grandi utenti rapresentati da rivenditori. Il DPLU è una forma tipica del mercato bilaterale di elettricità. È quindi importante capire come tale modello di mercato bilaterale possa integrarsi in Cina, quali effetti avranno sul prezzo dell'energia e quali saranno i principali attori. Questa tesi presenta un modello di mercato bilaterale per il mercato elettrico cinese usando il modello Conjectural Variation Equilibrium (CVE) con l'obiettivo di massimizzare i profitti dei partecipanti al mercato e cercare il punto di equilibrio del mercato. Sulla base dei risultati della riforma, si studia la struttura e le caratteristiche del mercato bilaterale di energia elettrica cinese. Sono indagati sia i lati della generazione che dell'offerta del mercato all'ingrosso. Pertanto, i comportamenti e le strategie delle imprese di generazione vengono studiate applicando il metodo CVE. Le società di generazione con più tipi di risorse primarie a disposizione vengono indagate per trovare l'allocazione ottimale delle capacità di generazione. Allo stesso tempo, i comportamenti dei rivenditori sono presi in considerazione. L'equilibrio di quantità e di prezzo nel mercato dell'energia elettrica bilaterale è stato ottenuto attraverso l'algoritmo di coordinamento che considera il modello CVE di entrambi i mercati. Un approccio gerarchico di ottimizzazione, utilizzando l'algoritmo di ottimizzazione genetica, è stato adottato per trovare il punto di equilibrio di entrambi i mercati e ottimizzare i profitti. Le congestioni della rete di trasmissione ha potenziali implicazioni per l'intensità della concorrenza nei mercati di generazione. Perciò, alla fase finale di questa ricerca, viene analizzato l'effetto dei vincoli di trasmissione sul mercato bilaterale di elettricità e viene risolto il nuovo equilibrio di mercato in presenza di costo di trasmissione.