電力市場(chǎng)交易機(jī)制的實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究

2016-08-11 14:39:16 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要電力工業(yè)的市場(chǎng)化，實(shí)行競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，進(jìn)而打破電力壟斷是電力工業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。本文通過(guò)對(duì)電力市場(chǎng)交易機(jī)制的實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究，對(duì)電力市場(chǎng)的交易機(jī)制進(jìn)行了分析.文中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)電力市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)方式進(jìn)行了模擬演練，對(duì)兩家發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)方案進(jìn)行了分析，提出了在該交易機(jī)制下所存在的電商合謀問(wèn)題，并針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)交易規(guī)則提出了改良的建議，有助于打破電商價(jià)格上的合謀。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)；電商競(jìng)價(jià)；交易機(jī)制

Experimental economics research on trading mechanism of electric power market

Abstract　It is the trend of the development of electric power industry that the market of electric power industry, the competition mechanism, and then breaking the power monopoly is the trend of the development of power industry. By of the power market trading mechanism of experimental economics research on electricity market trading mechanism by the analysis. In this paper using the experimental method of experimental economics of power market bidding mode were simulation exercises, analyses two generation enterprise bidding scheme, proposed in the trading mechanism and the existence of the business collusion, and to solve the problem of trading rules put forward suggestions for improvement, to break the electricity price collusion.

Keywords：Experimental economics; bidding; trading mechanism

電力工業(yè)在過(guò)去的幾十年產(chǎn)生了巨大的變化，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力工業(yè)的要求越來(lái)越高，世界大部分國(guó)家都在努力對(duì)電力行業(yè)的壟斷機(jī)制進(jìn)行改革。而我國(guó)的電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)模式也于06年前后在東北、華東、南方三個(gè)區(qū)域電網(wǎng)投入運(yùn)行。通過(guò)市場(chǎng)的實(shí)踐探索，我們對(duì)電力市場(chǎng)的復(fù)雜性有了更多的認(rèn)識(shí)。電力市場(chǎng)化改革中有很多問(wèn)題需要解決，如雙邊交易的保障、上網(wǎng)和銷售電價(jià)的聯(lián)動(dòng)、供電企業(yè)的有效競(jìng)爭(zhēng)、局部電力市場(chǎng)的壟斷等問(wèn)題。要解決這些問(wèn)題就必須電力市場(chǎng)改革上加大力度，一方面增加電力工業(yè)的硬件投資，保障電力供應(yīng)，另一方面，完善電力市場(chǎng)機(jī)制，推進(jìn)體制革新和價(jià)格機(jī)制改革。本文運(yùn)用理論與實(shí)驗(yàn)想結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)供電企業(yè)報(bào)價(jià)方法的分析，研究了供電企業(yè)競(jìng)價(jià)方案受競(jìng)價(jià)模式的影響，并最終對(duì)交易規(guī)則提出了改革方案。

1 電力市場(chǎng)交易機(jī)制的實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究。

1.1 電力市場(chǎng)幾種交易機(jī)制。

（1）中長(zhǎng)期合約市場(chǎng)交易機(jī)制。該機(jī)制的目標(biāo)函數(shù)是實(shí)現(xiàn)最低的電能購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，在模型中的結(jié)算應(yīng)用統(tǒng)一價(jià)格，購(gòu)電價(jià)格卻與邊際最低電價(jià)。^[1]其表達(dá)模型為

（1）

其中，SMP是電網(wǎng)邊際價(jià)格。

期貨合約市場(chǎng)交易機(jī)制。電力期貨是新型的市場(chǎng)交易形式，在交易大廳中，買(mǎi)方之間和賣(mài)方之間同時(shí)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)買(mǎi)方和賣(mài)方達(dá)成一致則可成交，這種方式遵循價(jià)格和時(shí)間優(yōu)先的原則。

日前市場(chǎng)交易機(jī)制。該機(jī)制也是達(dá)成最低購(gòu)電費(fèi)用的目標(biāo)函數(shù)。目前該機(jī)制的交易量?jī)H占10%。其運(yùn)作方式為：首席那進(jìn)行短期內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)報(bào)，然后經(jīng)計(jì)劃提前一天送交審核，審核通過(guò)后交易中心根據(jù)報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)，依照目標(biāo)函數(shù)最小的原則安排交易計(jì)劃。^[2]

（4）輔助服務(wù)市場(chǎng)交易機(jī)制。是為電力市場(chǎng)獲得最低的輔助服務(wù)交易費(fèi)用的決策。

1.2 供電企業(yè)電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

1.2.1模擬實(shí)驗(yàn)背景。

電力工業(yè)自身是由國(guó)家控制的壟斷行業(yè)，雖然市場(chǎng)化改革已經(jīng)進(jìn)行了多年，但是在實(shí)際的電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)中依然存在供電企業(yè)為謀取最大利益而達(dá)成價(jià)格合謀的現(xiàn)象。本文所設(shè)立的實(shí)驗(yàn)市場(chǎng)環(huán)境中設(shè)定兩個(gè)大供電商1和2，二者各占電力市場(chǎng)25%的容量，且具有成本優(yōu)勢(shì)，剩余市場(chǎng)容量有小發(fā)電企業(yè)占有，且單個(gè)小企業(yè)的市場(chǎng)容量占有率都在5%以下。由博弈理論可知，當(dāng)兩個(gè)大電商中，一個(gè)不投機(jī)而另一個(gè)投機(jī)時(shí)，不投機(jī)的供電商將獲得較大收益，此時(shí)，收益較少的投機(jī)方則會(huì)在未來(lái)的競(jìng)價(jià)中采取價(jià)格措施報(bào)復(fù)對(duì)方，為了避免這一狀況的發(fā)生，雙方往往會(huì)在價(jià)格上達(dá)成投機(jī)的默契。供電企業(yè)1、2的得利矩陣如下表所示：

表1 兩大供電企業(yè)的得利矩陣

電商1 電商2	投機(jī)	不投機(jī)
投機(jī)	A，a	B-D，a+c
不投機(jī)	A+C，b-d	B，b

表中A,B,C,D，a，b，c，d代表所得利益，A>B>D,(a>b>d)。很明顯供電企業(yè)更樂(lè)于在負(fù)荷增加的同時(shí)提高電價(jià)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)M日前交易市場(chǎng)，假設(shè)電力市場(chǎng)的裝機(jī)總量為10GW，將供電商劃分為大、中、小三類，兩個(gè)大供電商的容量均為2.5GW，電價(jià)的邊際成本為200元/MWH。中小供電商分為A、B、C三類，其發(fā)電成本分別為200、250、300元/MWH。如表2所示：

表2 市場(chǎng)裝機(jī)容量表

供電商分類		裝機(jī)容量	邊際成本
大供電商	1	2.5GW	200元/MWH
大供電商	2	2.5GW	200元/MWH
中小供電商	A	1GW	200元/MWH
	B	2GW	250元/MWH
	C	2GW	300元/MWH
裝機(jī)總?cè)萘?/span>		10GW

實(shí)際生活中用電負(fù)荷通常為波動(dòng)的，試驗(yàn)中為方便計(jì)算將曲線變換為如圖1所示的單調(diào)遞增圖形。

圖1 日負(fù)荷變換曲線

1.2.2第一輪價(jià)格競(jìng)標(biāo)的合謀結(jié)果。

圖2和圖3分別為供電商1和2大亨合謀的第一輪市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)報(bào)價(jià)方案曲線。

圖2 供電商1第一輪報(bào)價(jià)方案

圖3 供電商2第一輪報(bào)價(jià)方案

表3 第一輪競(jìng)價(jià)結(jié)果

負(fù)荷（GW）	4	5	6	7	8	9
時(shí)間（h）	3	5	2	4	5	5
供電商1	0.5	0.75	1	1.15	1.75	2.35
供電商2	0.5	0.5	0.5	1.85	1.25	1.65
供電商A	1	1	1	1	1	1
供電商B	2	2	2	2	2	2
供電商C	0	0.75	1.5	2	2	2
出清價(jià)（元/MW）	250	300	300	450	550	650
購(gòu)電費(fèi)（萬(wàn)元）	300	750	360	1260	2200	2925

表4 第一輪競(jìng)標(biāo)競(jìng)價(jià)獲利結(jié)果單位：萬(wàn)元

負(fù)荷（GW）	4	5	6	7	8	9	超額收益
時(shí)間（h）	3	5	2	4	5	5	超額收益
供電商1	7.5	38	20	115	306	529	1015
供電商2	7.5	25	10	185	219	371	817
供電商A	15	50	20	100	175	225	585
供電商B	0	50	20	160	300	400	930
供電商C	0	0	0	120	250	350	720
生產(chǎn)剩余	30	163	70	680	1250	1875	4067

表3和表4分別為第一輪競(jìng)價(jià)的結(jié)果和獲利結(jié)果。第一次報(bào)價(jià)中，供電商1、2的報(bào)價(jià)曲線比較類似，相對(duì)而言，供電商2的價(jià)格更趨向于對(duì)市場(chǎng)價(jià)格的控制，而供電商1在謀求控制價(jià)格的同時(shí)更注重穩(wěn)定取勝，在前1GW的處理中，報(bào)價(jià)采用小供電商的成本價(jià)，確保低負(fù)荷時(shí)的市場(chǎng)份額，同時(shí)采用報(bào)價(jià)遞增的方案與供電商2進(jìn)行博弈，發(fā)電商2在確保出力500MW的前提下報(bào)價(jià)開(kāi)始遞增。^[3]負(fù)荷在7GW以下時(shí)，供電商2不能明確其他供電商的報(bào)價(jià)情況，而在負(fù)荷超過(guò)7GW后，明確了供電商1大概的中標(biāo)出力價(jià)格，從而經(jīng)過(guò)策略調(diào)整在下次競(jìng)標(biāo)中謀求更大利益。同理供電商1也會(huì)了解供電商2的價(jià)格策略。為了謀求更大利益，雙方會(huì)在不同時(shí)段謀求相應(yīng)市場(chǎng)份額。

1.2.3第二輪價(jià)格競(jìng)標(biāo)的合謀結(jié)果。

供電商1在第二輪競(jìng)價(jià)中沒(méi)有調(diào)整標(biāo)價(jià)，供電商2的報(bào)價(jià)調(diào)整后的曲線如圖4所示。

圖4 供電商2第二輪報(bào)價(jià)方案

第二輪競(jìng)價(jià)的結(jié)果和獲利如表5和表6所示。

表5 第二輪競(jìng)價(jià)結(jié)果

負(fù)荷（GW）	4	5	6	7	8	9
時(shí)間（h）	3	5	2	4	5	5
供電商1	0.5	0.8	1	1.05	1.6	2
供電商2	0.5	0.8	0.7	0.95	1.4	2
供電商A	1	1	1	1	1	1
供電商B	2	2	2	2	2	2
供電商C	0	0.4	1.3	2	2	2
出清價(jià)（元/MW）	250	300	300	450	500	600
購(gòu)電費(fèi)（萬(wàn)元）	300	750	360	1260	2200	2925

表6 第二輪競(jìng)標(biāo)競(jìng)價(jià)獲利結(jié)果單位：萬(wàn)元

負(fù)荷（GW）	4	5	6	7	8	9	超額收益
時(shí)間（h）	3	5	2	4	5	5	超額收益
供電商1	7.5	40	20	105	240	400	812
供電商2	7.5	40	14	95	210	400	767
供電商A	15	50	20	100	150	200	535
供電商B	0	50	20	160	250	350	830
供電商C	0	0	0	120	200	300	620
生產(chǎn)剩余	30	18	74	580	1050	1650	3564

供電商2在第二輪競(jìng)價(jià)后，在高負(fù)荷時(shí)獲得了與電商1同樣的市場(chǎng)份額，但是此時(shí)的電價(jià)相對(duì)進(jìn)行了下調(diào)，收益總額也降低了。經(jīng)過(guò)多次競(jìng)價(jià)之后，供電商1和2的收益最終都到了如圖5所示的D點(diǎn)。

圖5 供電商1、2的報(bào)價(jià)分析示意圖

1.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的行為經(jīng)濟(jì)學(xué)分析。

整個(gè)競(jìng)價(jià)過(guò)程，我們清晰的看到兩個(gè)大供電商的博弈和競(jìng)價(jià)默契的達(dá)成。兩個(gè)供電商為防止競(jìng)價(jià)嚴(yán)重失敗的發(fā)生，采取了根據(jù)容量?jī)r(jià)格遞增的策略，經(jīng)過(guò)多次的試探和調(diào)整，兩大供電商終于達(dá)成合謀，取得了最大利益。

2 實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)交易機(jī)制改良。

2.1 新的交易規(guī)則。

為了打破大供電商的價(jià)格合謀，對(duì)交易流程進(jìn)行修改：

（1）電網(wǎng)公司從供電商的報(bào)價(jià)曲線中得到供電商的價(jià)格期望特征值。

（2）電網(wǎng)公司對(duì)價(jià)格曲線完成特征值運(yùn)算，結(jié)果按從小到大排列；

（3）電網(wǎng)公司根據(jù)負(fù)荷預(yù)估結(jié)果，遵循電費(fèi)最小原則驚醒交易計(jì)劃安排；

（4）報(bào)價(jià)相同時(shí)，選擇特征值小的供電商；

（5）獲利較高的輔助服務(wù)優(yōu)先分配給特征值低的供電商；

（6）電網(wǎng)公司對(duì)特征值較高的供電商應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆艞墸⑦x擇備用容量滿足負(fù)荷要求。

2.2特征值計(jì)算。

典型的供電商日負(fù)荷競(jìng)價(jià)曲線如圖6所示。

圖6 供電商報(bào)價(jià)曲線P的計(jì)算方法

特征值計(jì)算方法為：

（2）

（3）

（4）

（5）

式中Pi是大于P_i-1的平均報(bào)價(jià)，m是供電商的報(bào)價(jià)曲線容量的段數(shù)，k_i是高于P_i的報(bào)價(jià)和高壓P_i-1的報(bào)價(jià)的比值，P_j是段的報(bào)價(jià)，q_j是j段的容量，X_i是低于P_i報(bào)價(jià)的容量，n是不容平均報(bào)價(jià)的個(gè)數(shù)。

2.3新交易規(guī)則的價(jià)格博弈分析。

表7 P值對(duì)交易影響的差異比較。

		中標(biāo)出力	備用容量	收益	參考點(diǎn)	負(fù)荷高峰
P值	小	各時(shí)段出力較多	承擔(dān)備用容量收益	高	高于參考點(diǎn)	備用容量調(diào)用
P值	大	各時(shí)段出力較少	無(wú)備用容量收益	第	低于參考點(diǎn)	自身抬高的出清價(jià)格可能被剝奪

兩大供電商在新的規(guī)則下P值的差別被放大，表7為交易受P值差異影響的比較。可以看出新的規(guī)則使兩大供電商的收益差距加大，由于P值的影響，導(dǎo)致兩大電商的合謀難以形成，最終為了獲得利潤(rùn)不得不降低價(jià)格，使競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制更加活躍，促使資源得到優(yōu)化配置。

3 結(jié)論。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的模擬競(jìng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，對(duì)發(fā)電企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的合謀的形成進(jìn)行了研究和分析，并通過(guò)特征值的引入在一定程度上避免了供電商的價(jià)格合謀。如今對(duì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題應(yīng)用實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)進(jìn)行研究和分析受到了越來(lái)越廣泛的推廣。我國(guó)的電力市場(chǎng)正在改革的重要階段，在未來(lái)更多的問(wèn)題會(huì)利用實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法進(jìn)行討論和分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱慶.實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué):興起、應(yīng)用與意義[J].國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作，2002，11：62-63.

[2] 孫志明. 基于實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)模式及報(bào)價(jià)策略研究[M]. 浙江大學(xué), 2004.

責(zé)任編輯：葉雨田

免責(zé)聲明：本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與本站無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實(shí)，對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾，請(qǐng)讀者僅作參考，并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。

我要收藏

個(gè)贊