Modelling the Iranian Petroleum Contract fiscal regime using bargaining game theory to guide contract negotiators

Based on Iran's sixth development plan,the country's oil and gas industry requires an investment of about$200 bn in the next five years to increase production.The Iranian government,to attract and motivate international oil company investment in their oil and gas fields,has presented a new type of risk service contract:the Iranian Petroleum Contract(IPC).This paper summarizes the features of the IPC and presents mathematical models of its fiscal regime for the benefit and guidance of both the National Iranian Oil Company(NIOC)and the contractors.Next,adopting bargaining game theory provides a mathematical model for reaching a win-win situation between the NIOC and the contractor.Finally,a numerical example is given and a sensitivity analysis performed to illustrate the implementation of the proposed models.The contractor and the NIOC may use these models when preparing their proposal and in the course of actual negotiations to calculate their internal rate of return,remuneration fee,and net present value for developing the fields at different conditions of their bargaining power,and derive a logical bargain to protect their best possible interests.

Unlicensed Band Sharing Based on Bargaining Game for Heterogeneous Networks

Currently,limited licensed frequency bands cannot meet the increasing demands for various wireless communication applications any more.It is necessary to extend wireless communication networks to unlicensed spectrum.In this paper,we propose a new bargaining framework for unlicensed band access to achieve high spectrum efficiency,where one radio access technology(RAT)(such as macro cellular network)“competes”the unlicensed bands with multiple other RATs(such as small cellular networks or Wi-Fi)virtually.Considering that macro cell can share unlicensed frequencies with multiple small cells which are in the same coverage area for more freedom,we use bargaining game theory to fairly and effectively share the unlicensed spectrum between macro and multiple heterogeneous small cell networks,where bargaining loss and time dissipation loss for virtual“price”of unlicensed bands are mainly considered.In the oneto-many bargaining process,we also develop a multiple RAT alliance game strategy to reduce transmission loss in a joint manner.Simulation results show that the proposed unlicensed band sharing algorithm significantly improves the spectrum efficiency performance compared with the other practical schemes for heterogeneous networks.

Bargaining Game Theoretic Power Control in Selfish Cooperative Relay Networks

Wireless cooperative communications require appropriate power allocation （PA） between the source and relay nodes. In selfish cooperative communication networks, two partner user nodes could help relaying information for each other, but each user node has the incentive to consume his power solely to decrease its own symbol error rate （SER） at the receiver. In this paper, we propose a fair and efficient PA scheme for the decode-and-forward cooperation protocol in selfish cooperative relay networks. We formulate this PA problem as a two-user cooperative bargaining game, and use Nash bargaining solution （NBS） to achieve a win-win strategy for both partner users. Simulation results indicate that the NBS is fair in that the degree of cooperation of a user only depends on how much contribution its partner can make to decrease its SER at the receiver, and efficient in the sense that the SER performance of both users could be improved through the game.

考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型,将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数,并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。基于由修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析,验证了所提模型和方法的有效性。

考虑多重不确定性与电碳耦合交易的多微网合作博弈优化调度

双碳背景下,构建低碳运行的能源系统是实现“双碳”目标的重要方向与实施路径。为了促进多微网系统内部能源的本地消纳以及低碳经济运行,该文对不确定性环境下多微网系统的合作运行及电碳耦合交易展开研究。首先,对于每个微网,构建了电转气碳捕集系统相耦合的热电联产运行模式,基于地方碳交易市场和阶梯碳交易机制,提出了多能源微网的低碳运行模型;其次,考虑到新能源发电和电力市场电价都存在不确定性的实际情况,采用机会约束和鲁棒优化的方法,以降低不确定性影响;再次,基于纳什谈判理论,建立了多个微网电碳耦合的合作博弈模型,各微网主体可同时参与到上级能源市场和地方能源市场中进行电能和碳排放配额的交易;最后,将非凸的合作博弈问题分解为两个线性可求解的子问题,进一步采用交替方向乘子法对问题进行求解。通过算例验证,该文所提方法可以有效提升各微网经济效益并减少碳排放。

生态服务价值与社会经济因素交互影响下的流域生态补偿标准研究

流域生态补偿是实现流域环境改善与区域经济均衡发展的一种政策工具,对消除上下游地区间的经济差异影响,实现区域社会发展的公平性具有重要意义。为定量寻求多元信息扰动下的流域生态补偿标准最优解,亟需开展基于多维关系协调及经济利益分配多目标优化求解的动态均衡博弈研究。以实现生态补偿标准讨价还价贝叶斯纳什均衡为目标,借助完全信息博弈的混合均衡策略实施过程探讨流域生态补偿标准均衡解存在条件,并基于流域上下游间的动态转移支付进行生态补偿标准均衡解求解,依托激励相容机制开展讨价还价的动态博弈贝叶斯均衡的合理性分析。本文结合弥河流域经济社会取用水费用标准及水资源使用价值的变化规律,在流域生态保护和社会经济发展基本均衡的情况下,下游的寿光市、中游的青州市对上游临朐县的水量-水质生态补偿额度分别为3194万元、859万元。本文给出的研究方法可用于处理博弈过程中的冗余信息以便于进行讨价还价,形成合理的流域生态补偿标准。

考虑新能源发电商租赁共享储能的电力市场博弈分析

针对实际中储能资源利用率不高等问题,提出一种新能源发电商和储能运营商之间的储能租赁共享模式,其中储能运营商除了租赁部分储能给新能源发电商外,还可利用剩余储能独立参与市场竞争,因而该模式有助于提高储能资源利用率。为了研究该共享模式对电力市场运行的影响,建立了考虑该共享模式的日前电力市场双层博弈模型,其中,上层为储能运营商与多个新能源发电商基于讨价还价博弈理论来确定储能租赁价格的优化模型,下层为新能源发电商、储能运营商与传统发电商作为价格影响者参与日前电力市场竞争的多时段非合作博弈模型。然后采用非线性互补方法将双层博弈模型转化为单层优化问题求解。最后通过算例仿真验证所提出租赁模式的合理性和有效性。

计及需求响应和季节性氢储的多微网合作运行策略

为促进可再生能源的消纳,解决综合能源系统中源荷季节性不平衡的问题,提出一种计及需求响应和季节性氢储的多微网合作运行策略.首先对综合能源系统中的季节性氢储系统和用户的需求响应行为进行建模,随后通过电力通道将多个微网连接成多微网系统.由于各个微网属于不同的利益主体,微网与用户之间也存在利益交互,因此引入合作-主从博弈框架对本文多利益主体博弈进行描述,其中主从博弈中多微网系统为领导者,能源用户为跟随者.在对主从博弈求解完成后,最后提出一种议价能力对各微网联盟的贡献进行描述,利用纳什议价对各微网的合作利益进行合理分配.算例表明,本文策略可有效促进可再生能源的消纳,降低用户购能成本和促进各微网能源传输.

计及能源交易下基于纳什议价模型的多微网合作博弈运行优化策略

以能源交易为背景,针对多微电网合作中的运行优化问题,提出了基于Nash议价模型的合作博弈策略,旨在实现微电网之间的合作,以最大化整体利益,同时考虑能源交易和成本优化。首先,将各微电网视为博弈参与者,构建了基于Nash议价理论的多微电网合作博弈模型,通过选择能源交易策略和运行策略来影响其能源成本和效益。其次,采用交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)求解此多参与者优化问题,通过将原问题分解为子问题并引入乘子变量来实现迭代求解。最后,在每次迭代中,各微电网根据其局部信息更新能源交易和运行策略,并利用乘子变量进行信息交换和博弈协调,以达到全局一致性。结果表明,该策略在多微电网合作中能够实现整体性能的提升,有效促进了可再生能源的消纳水平,平衡了各参与者的利益,同时降低了能源成本。

基于广义纳什议价的多微电网配电系统多主体协同能量管理策略

为进一步挖掘多微电网配电系统内各级主体的合作潜力以及改善系统能量供需关系,提出一种基于广义纳什议价的协同能量管理优化策略。根据配电网层、微电网层和用户层的利益交互关系将谈判过程分为两阶段:在第一阶段,配电网和多个微电网-用户子联盟进行协商,以实现各主体的协同优化运行以及合作剩余的分配;在第二阶段,各子联盟内部进行获益结算。考虑各主体的利益,建立对应的两阶段议价模型,通过引入议价能力实现各方利益的非对称分配。将第一阶段议价模型分解为系统效益最大化和收益分配2个子问题,并采用两块交替方向乘子法实现分布式求解。算例结果表明,所提策略可有效实现利益的合理分配,提升各主体的经济效益,并且有利于提高配电网电压质量和新能源消纳水平。

考虑灵活性资源和多能共享的低碳区域综合能源系统联盟-配电网博弈优化调度

随着全国碳交易市场政策落地,为充分挖掘区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)低碳减排能力,提高多区域综合能源系统接入主动配电网(active distribution network,ADN)的经济交互效益,提出了考虑灵活性资源与低碳交互结构的区域综合能源系统联盟参与配电网调峰调度的优化调度策略。建立了以主动配电网为主体,区域综合能源系统联盟为从体的主从博弈模型。主体以最大化交互效益目标制定分时电价策略,从体成员间通过联络线实现多能共享,考虑碳交易制度以供能与碳交易成本之和最小为目标,响应主体电价策略,建立了下层多区域综合能源系统联盟合作博弈优化模型。引入包含需求响应、储能和电动汽车在内的灵活性资源,配合碳捕集-电转气耦合机组优化联盟内部各系统的低碳供能策略,满足联盟负荷需求。基于纳什议价理论完成联盟成员合作收益的分配。通过算例验证所提策略能够有效减少各区域综合能源系统碳排放,并保障主从交互经济效益。

基础设施BOT(build-operate-transter)项目特许权期决策的Bargaining博弈模型

特许权期是基础设施BOT项目融资建设中的一个重要决策变量,但目前缺乏计算特许权期的理论方法.SHEN等建立了特许权期的决策模型(BOTCc M),得出了特许权期的可行区间,但BOTCc M模型未能提供在该区间内选择具体的特许权期时间点的方法.这是该模型在应用中的一个重要缺陷,需要进一步改进和完善.应用博弈论原理,建立了特许权期决策的Bargaining博弈模型,克服了BOTCc M模型的缺陷,求出了特许权期决策的具体时间.最后,通过算例演示了特许权期决策的Bargaining博弈模型.研究结果表明,Bargaining博弈模型能为政府和企业进行特许权期决策提供有效的计算方法.

基于双层博弈的配电网与多综合能源微网协调优化

为充分挖掘综合能源微网(integrated energy microgrid, IEM)的潜在价值,促进可再生能源消纳,针对同一配电网下的多个IEM协同管理问题进行研究,提出了一种基于双层博弈的配电网-多IEM协同优化模型。对于IEM模型的构建,考虑在热电联产机组中加入碳捕集系统以及电转气装置,用来获取低碳效益。同时,针对IEM中可再生能源与负荷不确定性问题,采用鲁棒区间规划进行处理。首先,构建配电网运营商(distribution system operator,DSO)与IEM联盟系统模型框架,分析其不同主体间的博弈关系。其次,对于双层博弈,分为主从博弈与合作博弈。DSO作为博弈领导者,以自身效益最大为目标制定电价引导IEM联盟响应。IEM联盟作为博弈跟随者,以自身运行成本最小为目标,通过成员间互相合作能源共享响应DSO的决策。同时采用纳什谈判理论解决IEM联盟的合作运行问题,使用二分法与交替方向乘子法结合求解模型。最后,在算例中验证所提模型与方法的可行性和有效性。

基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置策略

大力发展新能源是构建新型电力系统、推动能源转型的必然选择。文章提出了基于谈判博弈的微电网群多主体共享储能容量优化配置方法。考虑微电网群运营商(MGCO)与共享储能运营商(SESO)之间的协同交互机制,建立基于共享储能的微电网群容量优化框架;考虑微电网之间的能量共享以及共享储能容量租赁,构建考虑能量共享的微电网群容量优化配置模型;计及共享储能动态租赁,构建SESO储能容量优化配置模型;在此基础上,构建基于谈判博弈的MGCO和SESO储能容量配置模型,并提出基于ADMM的分布式求解方法。基于MATLAB进行算例分析,结果表明,所提储能优化配置方法能够在降低MGCO成本的同时提高SESO的收益,达到了双赢的效果。

基于随机-Nash-Harsanyi讨价还价博弈的光伏-氢储能多主体分散协同调度

将光伏(PV)主体与氢储能(HES)主体结合,形成PV-HES联合系统,是促进可再生能源就地消纳,实现能源低碳转型的有效措施。针对光伏出力随机干扰及主体互异等问题,提出PV-HES的分散协同调度模型。首先,基于Nash-Harsanyi讨价还价理论建立PV-HES的多主体合作运行模型,并将其等效转换为电能交易量确定子问题和电能交易成本确定子问题;然后,为了保护各主体隐私,运用改进的交替方向乘子法对上述两个子问题进行分布式求解;最后,在一个典型的PV-HES联合系统中进行算例仿真,以验证所提分散协同调度模型以及分布式求解算法的有效性。仿真结果表明,氢储能主体的运营成本分别降低了11.67%和10.48%,光伏运营商的收益提高了15.72%。此外,通过对交替方向乘子法的改进也提高了系统的求解效率。

南水北调中线工程突发水污染生态补偿机制研究

突发水污染已成为制约南水北调中线工程可持续调水的重大安全隐患,亟须解决南水北调中线工程突发水污染的生态补偿机制设计问题。针对应由中线局承担责任的南水北调中线干渠突发水污染场景,从多利益相关者合作视角出发,明确了中线局向纳污地政府提供生态补水的突发水污染生态补偿机制,基于合作博弈理论,构建了中线局与纳污地政府合作联盟的纳什议价模型,并以河南省邓州市为例开展研究,主要研究结果表明:①生态补水天数与纳污总损失呈现出显著的正向相关关系,且伴随纳污总损失逐步增大,中线局议价能力对补水天数的影响能力呈现出边际递减特征。②中线局生态补水成本与生态补水天数具有显著的正向关系,随着中线局议价能力的增强,生态补水成本的规模效益呈现一定的弱化趋势。③在一定的生态补水规模范围内,中线局与纳污地政府能够达成有效的合作联盟。

基于Bargain经济模型的网格资源交易管理算法

该文针对计算网格的特点,提出了一种基于Bargain经济模型的网格资源交易管理算法:首先描述了分层的网格协议体系;接着,给出了计算网格资源管理的Bargain经济模型;然后依据对策论,提出了交易管理算法,它包括3个成分:局中人,策略集和赢得函数;最后,定义了经济模型的平衡局势,并给出了求解最优纯策略的算法。

投资界面延伸下电网接入工程投资博弈策略

为切实降低用户办电成本,电网投资界面被要求延伸至用户红线,而其延伸成本如何在政府、电网、用户多主体间分配尚缺乏统一合理的标准。基于此,首先阐述电网投资界面延伸情况及投资主体利益诉求,并对电网接入工程投资成本进行分析;其次,以最大化各主体投资比例与其最不理想比例差距为目标,构建Nash-Harsanyi讨价还价博弈模型,通过初始投资比例、风险分担比例、合作协同能力量化谈判力水平,为电力接入费用寻求公平合理的政企共担投资策略;最后,以某经济开发区电网接入工程为例进行算例分析,结果表明,电网、用户、政府投资比例由0.65∶0.14∶0.21优化为0.61∶0.12∶0.27,三者满意度均得以提升,其中电网企业由于较高的谈判力得到最大程度提升,这有助于推动电网投资界面延伸工作,进一步优化营商环境。

考虑产消者响应与不确定性的微能网双层混合博弈优化

随着分布式能源的发展,传统用户具备发电能力而成为产消者(production and consumption users,PCU)的趋势愈演愈烈,该文主要研究了同一微能网下大量产消者的协同运行问题。电价不确定性和产消者响应给微能网协同不同利益主体的PCU之间的调度带来困难。在此背景下提出考虑产消者响应与电价不确定性的微能网与产消者混合博弈优化策略。首先,构建产消者响应模型和电价不确定性模型,引入效用函数来描述PCU的满意程度,采用鲁棒优化和机会约束方法描述电价的不确定性与新能源出力的不确定性。其次,构建混合博弈模型,即上层微能网运营商(integrated energy operator,IEO)与下层PCU之间的主从博弈模型和下层PCU联盟之间的合作博弈模型。上层IEO作为主从博弈的领导者以运行成本最小化为目标,通过为产消者制定电价、热价引导产消者的用能需求;下层产消者作为跟随者,以效益最大为目标通过合作方式对IEO的决策进行产消者响应。PCU之间的合作博弈以纳什议价的方式进行,将PCU模型等效为联盟收益最大化和合作分配两个子问题。基于KKT条件利用Big-M法和Mc Cormick包络法将双层问题转换为单层混合整数线性规划问题求解主从博弈,结合交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)求解下层合作博弈。结果表明,该文所提策略有效协调了微能网与PCU的调度并保证了PCU合作联盟的公平性。

考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度

为分析多个虚拟电厂间协同管理经济效益及低碳效益问题,提出了一种考虑绿证-碳交易的多虚拟电厂混合博弈优化调度方法。首先,建立混合博弈优化框架,分析电网运营商和虚拟电厂联盟间博弈关系。然后,构建以电网运营商为领导者、虚拟电厂为跟随者的混合博弈优化模型,并基于纳什谈判理论,将虚拟电厂成本最小化等效为联盟效益最大化和合作收益分配2个子问题。最后,将二分法和交替方向乘子法相结合求解混合博弈模型。算例分析表明所提模型能够降低虚拟电厂联盟的总成本及碳排放量,协调联盟间的运行,提升联盟经济性及低碳性,实现了联盟成员合作收益公平分配。