在本文中，我们研究了只有两种技术可用的电力系统中的最佳发电组合：可变可再生能源（VRE）和电能存储（EES）。通过使用净负荷持续时间曲线方法，我们建立了一个最小成本优化模型，其中EES仅受其功率容量的限制。我们分析地解决了这个问题，并找到了导致VRE和EES最优容量的最小成本和市场均衡条件。我们表明，从数学上讲，取决于一年中的时段（即EES充电或放电、VRE削减、甩负荷）和投资成本的电价结构会导致VRE和EES的成本回收。我们证明，当EES是边际技术（充电或放电）时，价格必须为非零。更具体地说，EES充电或放电期间的均衡价格是EES和VRE固定成本的函数。我们使用数值模型证实了我们的分析结果。我们认为，尽管我们研究的系统是假设的和简化的，但我们的发现为如何在未来仅基于VRE和EES的电力市场中回收固定成本提供了见解和研究方向。

我们将电网中的发电能力组合规划公式化为一个最小成本优化问题，并使用广义净负荷-持续时间曲线方法推导出可调度发电、可变可再生能源（VRE）和储能系统（EES）的最优性条件的解析表达式。这是针对系统中有无VRE的EES的不同操作策略进行的。对于所有研究的技术和运营策略的组合，我们表明，对于基于边际成本和稀缺定价的理想短期电力市场，包括VRE和EES在内的所有机组都能在系统最优中收回成本并实现利润最大化。我们通过一个数值例子验证了分析结果，该例子表明，在EES的有限功率容量但无限能量容量的假设下，通用净负荷-持续时间曲线方法给出了与发电和ESS机组顺序运行的标准容量扩展模型相同的结果。结果强调，本文提出的净负荷-持续时间曲线模型可以作为对VRE和EES渗透率高的市场进行更详细模拟研究的有用补充，以更好地了解在纯能源电力市场中决定每种技术的最佳容量组合和盈利能力的潜在因素。

我们提出了北美原油行业的中期市场均衡模型，通过该模型，我们制定了情景分析，以调查减轻美国铁路运输原油带来的环境和公共安全风险的策略。该模型捕捉了原油在铁路、管道和水道上的流动，同时区分了轻质原油和重质原油。我们发现，限制铁路负荷或增加生产地区的管道容量将显著减少铁路运输。然而，孤立地解除美国原油出口禁令只会增加铁路运输量。我们表明，有针对性的铁路上限、管道投资和解除出口禁令的综合政策可持续地解决了美国中期铁路原油风险。

天然气作为一种能源，由于其排放率和价格低于其他化石燃料能源，引起了人们的极大兴趣。在美国，随着煤炭在燃料组合中所占份额的下降，天然气发电量一直在上升。同样，墨西哥最近启动了能源改革，重点是通过向私人投资者开放市场，大幅扩大天然气的使用，而不是其他化石燃料，主要是在能源部门。这些最近的经济和政策变化，加上美国天然气产量的增加（页岩气繁荣），可能会将北美的天然气市场推向一个新的方向。例如，《2015年年度能源展望》首次将美国描述为2017年天然气净出口国（通过管道和液化天然气）。为了研究当前北美天然气市场及其墨西哥能源改革等新规定，本文提出了北美天然气交易市场模型（NANGAM）。我们提出了美国、墨西哥和加拿大天然气市场的长期部分均衡模型。与其他现有模型相比，NANGAM考虑了更多关于墨西哥市场区域和管道的细节，允许内生基础设施扩张，并在截至2040年的五年时间步长内建成，每个时间步长考虑三个季节（低、高和峰值需求）。NANGAM使用最新数据进行校准，这些数据反映了当前的天然气市场趋势，例如美国页岩气产量的增加。使用NANGAM，我们使用一组特定的未来情景来评估墨西哥能源改革的影响。该模型的结果显示，在墨西哥天然气生产发展令人失望的情况下，人口普查地区US7（得克萨斯州和邻近州）受到的影响最大，到2040年，天然气产量将比基线预测增长12%。