電力市場交易機制的實驗經(jīng)濟學研究

2016-08-11 14:39:16 大云網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

摘要電力工業(yè)的市場化，實行競爭機制，進而打破電力壟斷是電力工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。本文通過對電力市場交易機制的實驗經(jīng)濟學研究，對電力市場的交易機制進行了分析文中運用實驗經(jīng)濟學的實驗方法對電力市場的競價

摘要電力工業(yè)的市場化，實行競爭機制，進而打破電力壟斷是電力工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。本文通過對電力市場交易機制的實驗經(jīng)濟學研究，對電力市場的交易機制進行了分析.文中運用實驗經(jīng)濟學的實驗方法對電力市場的競價方式進行了模擬演練，對兩家發(fā)電企業(yè)報價方案進行了分析，提出了在該交易機制下所存在的電商合謀問題，并針對這一問題對交易規(guī)則提出了改良的建議，有助于打破電商價格上的合謀。

關鍵詞：實驗經(jīng)濟學；電商競價；交易機制

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)在過去的幾十年產(chǎn)生了巨大的變化，由于經(jīng)濟發(fā)展對電力工業(yè)的要求越來越高，世界大部分國家都在努力對電力行業(yè)的壟斷機制進行改革。而我國的電力市場競爭模式也于06年前后在東北、華東、南方三個區(qū)域電網(wǎng)投入運行。通過市場的實踐探索，我們對電力市場的復雜性有了更多的認識。電力市場化改革中有很多問題需要解決，如雙邊交易的保障、上網(wǎng)和銷售電價的聯(lián)動、供電企業(yè)的有效競爭、局部電力市場的壟斷等問題。要解決這些問題就必須電力市場改革上加大力度，一方面增加電力工業(yè)的硬件投資，保障電力供應，另一方面，完善電力市場機制，推進體制革新和價格機制改革。本文運用理論與實驗想結合的方式，通過對供電企業(yè)報價方法的分析，研究了供電企業(yè)競價方案受競價模式的影響，并最終對交易規(guī)則提出了改革方案。

1 電力市場交易機制的實驗經(jīng)濟學研究。

1.1 電力市場幾種交易機制。

（1）中長期合約市場交易機制。該機制的目標函數(shù)是實現(xiàn)最低的電能購買費用，在模型中的結算應用統(tǒng)一價格，購電價格卻與邊際最低電價。^[1]其表達模型為

（1）

其中，SMP是電網(wǎng)邊際價格。

期貨合約市場交易機制。電力期貨是新型的市場交易形式，在交易大廳中，買方之間和賣方之間同時進行競爭，當買方和賣方達成一致則可成交，這種方式遵循價格和時間優(yōu)先的原則。

日前市場交易機制。該機制也是達成最低購電費用的目標函數(shù)。目前該機制的交易量僅占10%。其運作方式為：首席那進行短期內的負荷進行預報，然后經(jīng)計劃提前一天送交審核，審核通過后交易中心根據(jù)報價數(shù)據(jù)和負荷預測，依照目標函數(shù)最小的原則安排交易計劃。^[2]

（4）輔助服務市場交易機制。是為電力市場獲得最低的輔助服務交易費用的決策。

1.2 供電企業(yè)電價競爭實驗設計。

1.2.1模擬實驗背景。

電力工業(yè)自身是由國家控制的壟斷行業(yè)，雖然市場化改革已經(jīng)進行了多年，但是在實際的電價競爭中依然存在供電企業(yè)為謀取最大利益而達成價格合謀的現(xiàn)象。本文所設立的實驗市場環(huán)境中設定兩個大供電商1和2，二者各占電力市場25%的容量，且具有成本優(yōu)勢，剩余市場容量有小發(fā)電企業(yè)占有，且單個小企業(yè)的市場容量占有率都在5%以下。由博弈理論可知，當兩個大電商中，一個不投機而另一個投機時，不投機的供電商將獲得較大收益，此時，收益較少的投機方則會在未來的競價中采取價格措施報復對方，為了避免這一狀況的發(fā)生，雙方往往會在價格上達成投機的默契。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	不投機
投機	A，a	B-D，a+c
不投機	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)更樂于在負荷增加的同時提高電價。

實驗模擬日前交易市場，假設電力市場的裝機總量為10GW，將供電商劃分為大、中、小三類，兩個大供電商的容量均為2.5GW，電價的邊際成本為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 市場裝機容量表

供電商分類		裝機容量	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
裝機總容量		10GW

實際生活中用電負荷通常為波動的，試驗中為方便計算將曲線變換為如圖1所示的單調遞增圖形。

圖1 日負荷變換曲線

1.2.2第一輪價格競標的合謀結果。

圖2和圖3分別為供電商1和2大亨合謀的第一輪市場競標報價方案曲線。

圖2 供電商1第一輪報價方案

圖3 供電商2第一輪報價方案

表3 第一輪競價結果

負荷（GW）	4	5	6	7	8	9
時間（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（元/MW）	250	300	300	450	550	650
購電費（萬元）	300	750	360	1260	2200	2925

表4 第一輪競標競價獲利結果單位：萬元

負荷（GW）	4	5	6	7	8	9	超額收益
時間（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分別為第一輪競價的結果和獲利結果。第一次報價中，供電商1、2的報價曲線比較類似，相對而言，供電商2的價格更趨向于對市場價格的控制，而供電商1在謀求控制價格的同時更注重穩(wěn)定取勝，在前1GW的處理中，報價采用小供電商的成本價，確保低負荷時的市場份額，同時采用報價遞增的方案與供電商2進行博弈，發(fā)電商2在確保出力500MW的前提下報價開始遞增。^[3]負荷在7GW以下時，供電商2不能明確其他供電商的報價情況，而在負荷超過7GW后，明確了供電商1大概的中標出力價格，從而經(jīng)過策略調整在下次競標中謀求更大利益。同理供電商1也會了解供電商2的價格策略。為了謀求更大利益，雙方會在不同時段謀求相應市場份額。

1.2.3第二輪價格競標的合謀結果。

供電商1在第二輪競價中沒有調整標價，供電商2的報價調整后的曲線如圖4所示。

圖4 供電商2第二輪報價方案

第二輪競價的結果和獲利如表5和表6所示。

表5 第二輪競價結果

負荷（GW）	4	5	6	7	8	9
時間（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（元/MW）	250	300	300	450	500	600
購電費（萬元）	300	750	360	1260	2200	2925

表6 第二輪競標競價獲利結果單位：萬元

負荷（GW）	4	5	6	7	8	9	超額收益
時間（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在第二輪競價后，在高負荷時獲得了與電商1同樣的市場份額，但是此時的電價相對進行了下調，收益總額也降低了。經(jīng)過多次競價之后，供電商1和2的收益最終都到了如圖5所示的D點。

圖5 供電商1、2的報價分析示意圖

1.2.4實驗結果的行為經(jīng)濟學分析。

整個競價過程，我們清晰的看到兩個大供電商的博弈和競價默契的達成。兩個供電商為防止競價嚴重失敗的發(fā)生，采取了根據(jù)容量價格遞增的策略，經(jīng)過多次的試探和調整，兩大供電商終于達成合謀，取得了最大利益。

2 實驗經(jīng)濟學的電力市場交易機制改良。

2.1 新的交易規(guī)則。

為了打破大供電商的價格合謀，對交易流程進行修改：

（1）電網(wǎng)公司從供電商的報價曲線中得到供電商的價格期望特征值。

（2）電網(wǎng)公司對價格曲線完成特征值運算，結果按從小到大排列；

（3）電網(wǎng)公司根據(jù)負荷預估結果，遵循電費最小原則驚醒交易計劃安排；

（4）報價相同時，選擇特征值小的供電商；

（5）獲利較高的輔助服務優(yōu)先分配給特征值低的供電商；

（6）電網(wǎng)公司對特征值較高的供電商應進行適當?shù)姆艞墸⑦x擇備用容量滿足負荷要求。

2.2特征值計算。

典型的供電商日負荷競價曲線如圖6所示。

圖6 供電商報價曲線P的計算方法

特征值計算方法為：

（2）

（3）

（4）

（5）

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

2.3新交易規(guī)則的價格博弈分析。

表7 P值對交易影響的差異比較。

		中標出力	備用容量	收益	參考點	負荷高峰
P值	小	各時段出力較多	承擔備用容量收益	高	高于參考點	備用容量調用
P值	大	各時段出力較少	無備用容量收益	第	低于參考點	自身抬高的出清價格可能被剝奪

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，導致兩大電商的合謀難以形成，最終為了獲得利潤不得不降低價格，使競爭機制更加活躍，促使資源得到優(yōu)化配置。

3 結論。

本文通過實驗經(jīng)濟學的模擬競價實驗，對發(fā)電企業(yè)在市場競爭的合謀的形成進行了研究和分析，并通過特征值的引入在一定程度上避免了供電商的價格合謀。如今對經(jīng)濟問題應用實驗經(jīng)濟學進行研究和分析受到了越來越廣泛的推廣。我國的電力市場正在改革的重要階段，在未來更多的問題會利用實驗經(jīng)濟學方法進行討論和分析。

參考文獻

[1] 朱慶.實驗經(jīng)濟學:興起、應用與意義[J].國際經(jīng)濟合作，2002，11：62-63.

[2] 孫志明. 基于實驗經(jīng)濟學的電力市場競價模式及報價策略研究[M]. 浙江大學, 2004.