一、文獻(xiàn)述評

智能電網(wǎng)目前國際上并沒有統(tǒng)一的概念。國際能源署給出的定義較為準(zhǔn)確地概括了其共性:“智能電網(wǎng)是使用數(shù)字和其他先進(jìn)技術(shù)來監(jiān)視和管理所有發(fā)電來源電力的運(yùn)輸，以滿足最終用戶不同電力需求的電力網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)通過統(tǒng)籌所有發(fā)電端，電網(wǎng)運(yùn)營商，終端用戶以及電力市場利益相關(guān)者的需求和能力，盡可能高效地操控系統(tǒng)的各個(gè)部分，在最大限度降低成本和對減弱環(huán)境影響的同時(shí)，提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性和穩(wěn)定性。”帥軍慶(2009)我國國家電網(wǎng)公司提出了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的概念，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先、中國特色的堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。

StevenE.Collier在2009年IEEE電力和能源會議上認(rèn)為，盡管智能電網(wǎng)內(nèi)涵不同，但具備自愈、用戶參與、抵御災(zāi)害能力、有大量的分布式電源、電力市場得以更好的發(fā)展這五個(gè)特征。陳志恒等(2013)從發(fā)展的角度來看，受技術(shù)條件、商業(yè)價(jià)值、投資和政策框架的制約，世界各國傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)“進(jìn)化”，大致都需要經(jīng)過由能源單向傳輸?shù)侥茉磁c信息雙向傳輸、由垂直一體化結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)、由能源一次性輸出到儲存性輸出、由壟斷化運(yùn)營模式到市場化運(yùn)營模式的漸進(jìn)過程。智能電網(wǎng)支持分布式電源的接入。

Ackermann(2002)分布式電源是以新能源和可再生能源為主構(gòu)成，發(fā)力在用戶側(cè)的小型發(fā)電單元。新能源和可再生能源包括水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電、生物能、熱能和朝夕能。呂春泉等(2011)雖然可再生能源發(fā)電具有清潔性，能夠有效降低CO2等溫室氣體的排放，但同時(shí)，具備隨機(jī)性、間歇性、開發(fā)成本高、反用電高峰等不穩(wěn)定特征，直接接入電網(wǎng)會對傳統(tǒng)的電網(wǎng)造成巨大的沖擊，進(jìn)而大大降低傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。但儲能技術(shù)、柔性直流技術(shù)、新能源綜合利用技術(shù)的實(shí)施，解決了技術(shù)因素，例如國家電網(wǎng)公司完成的河北張北風(fēng)光儲示范工程。

當(dāng)前我國政府提供的新能源補(bǔ)貼政策解決了價(jià)格高的問題。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步改變電力產(chǎn)業(yè)的自然壟斷屬性，提高電力產(chǎn)品的價(jià)格彈性。胡恩同(2011)電力產(chǎn)業(yè)具備自然壟斷屬性，是現(xiàn)代社會不可或缺的生活必需品。電能具備無形、無色、無味、看不見、摸不著、危險(xiǎn)大、同質(zhì)性的特點(diǎn)。

作為生產(chǎn)品，具備企業(yè)有效規(guī)模大、資金密集、投資周期長、資本存量調(diào)整困難、難以儲存的特點(diǎn);作為消費(fèi)品具備消費(fèi)時(shí)間集中，時(shí)間周期性強(qiáng)，可替代性差，缺乏需求彈性的特點(diǎn)。供給需求要求瞬間平衡，電能質(zhì)量對電器壽命和質(zhì)量會產(chǎn)生影響，負(fù)荷變化瞬間供給產(chǎn)生影響。戚聿東，范合君(2009)但隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)理論的發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)的自然壟斷屬性逐漸在削弱。例如，隨著發(fā)電技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)的最小效率規(guī)模顯著下降。20世紀(jì)80年代，發(fā)電企業(yè)的最小效率規(guī)模為900MW，而到了90年代中期最小效率規(guī)模縮小為100MW(bayless，1994)。

因此，最近20年新建電廠的生產(chǎn)規(guī)模和分布較之以往明顯變小和分散，但是生產(chǎn)效率卻大大增強(qiáng)。目前，西方國家和我國已經(jīng)在發(fā)電領(lǐng)域映入了競爭，促使企業(yè)提高了效率、改進(jìn)了服務(wù)、降低了價(jià)格，壟斷行業(yè)煥發(fā)了生機(jī)活力。居民、商業(yè)及工業(yè)用戶具有不同的電能價(jià)格需求需求彈性，（消費(fèi)者對價(jià)格反應(yīng)的三種方式?jīng)Q定了價(jià)格需求彈性的大小，價(jià)格上漲時(shí)，一是消費(fèi)者可以選擇消費(fèi)替代品;二是不選擇替代品的情況下，可以減少該產(chǎn)品的消費(fèi);三是消費(fèi)量不變，減少在其他產(chǎn)品上的花費(fèi)。智能電網(wǎng)使得分布式電源成為傳統(tǒng)電網(wǎng)公司供應(yīng)電能的替代消費(fèi)GriffinJM等，2005)。在電力市場中，分布式電源、儲能設(shè)備將成為用戶選擇電能的消費(fèi)替代，這將提高電力產(chǎn)品的需求彈性。綜上所述，學(xué)者們普遍認(rèn)識到智能電網(wǎng)不僅是能源領(lǐng)域重要的技術(shù)革命，更將進(jìn)一步推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)、能源市場的變革，但忽視了對市場結(jié)構(gòu)演變的研究。正是基于此，本文用博弈論的方法，在借鑒古諾均衡模型的基礎(chǔ)上，引入了多個(gè)需求市場，給出不同市場結(jié)構(gòu)下的均衡解和均衡價(jià)格，并與完全壟斷市場進(jìn)行比較。

二、智能電網(wǎng)下電力市場的不同均衡

(一)問題的轉(zhuǎn)化

從對電力市場影響的角度看，智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了分布式新能源的接入，為電力市場電力帶來了新的競爭者，消費(fèi)者的選擇范圍和需求的價(jià)格彈性增加了。市場結(jié)構(gòu)從完成壟斷逐漸演化為競爭。于是，我們將問題轉(zhuǎn)化為新的競爭者對市場結(jié)構(gòu)的影響，關(guān)注的是電力供應(yīng)商和消費(fèi)者行為發(fā)生的變化、新的均衡數(shù)量以及新的電價(jià)形成機(jī)制。

(二)模型選擇

在分析市場結(jié)構(gòu)的經(jīng)典文獻(xiàn)中，均衡數(shù)量和均衡價(jià)格的決定與市場參與者選擇的策略行為密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)學(xué)家采用非合作博弈的同時(shí)決定產(chǎn)量的古諾模型、同時(shí)決定價(jià)格的伯川德模型、產(chǎn)量領(lǐng)導(dǎo)者模型斯塔科爾伯格模型以及價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者模型，每種模型都適用不同的環(huán)境條件。本文結(jié)合當(dāng)前智能電網(wǎng)對電力市場的影響，選擇同時(shí)決定產(chǎn)量的古諾模型。古諾模型中，市場參與者選擇生產(chǎn)多少產(chǎn)量作為策略行為，同時(shí)決定產(chǎn)量后，也就相應(yīng)的形成統(tǒng)一的市場價(jià)格。產(chǎn)量的本質(zhì)是選擇生產(chǎn)能力，也就是說市場潛在進(jìn)入者在進(jìn)入市場時(shí)，依據(jù)在位企業(yè)的產(chǎn)量來選擇自己的產(chǎn)量。

2009年以來，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，國家能源局大力支持新能源的發(fā)展，同時(shí)，支持分布式發(fā)電接入電網(wǎng)。國家能源局的主導(dǎo)下，相繼發(fā)布能源、太陽能、風(fēng)能、生物能、天然氣十二五規(guī)劃，頒布《分布式發(fā)電管理暫行辦法》，重新啟動(dòng)大用戶直購電，宣布建成100個(gè)新能源示范城市，大力推廣風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)工程，制定新能源電鍍補(bǔ)貼和電動(dòng)汽車補(bǔ)貼。要求新能源發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)。面對這種情況，傳統(tǒng)供電商的市場進(jìn)入阻止策略難以實(shí)施，與分布式發(fā)電商在用戶側(cè)展開競爭將在所難免。國家對分布式發(fā)電商的長期補(bǔ)貼政策，使得其具備了市場競爭力。林恩.派波爾(2012)發(fā)現(xiàn)在位企業(yè)選擇價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者的策略，將導(dǎo)致新進(jìn)入者具有后發(fā)優(yōu)勢，獲取更多的利潤。同時(shí)決定價(jià)格的伯川德模型的結(jié)果是均衡價(jià)格逼近邊際成本，最終導(dǎo)致雙方利潤下降。

在位企業(yè)具備選擇產(chǎn)量領(lǐng)導(dǎo)者的先動(dòng)優(yōu)勢，產(chǎn)量高于古諾最優(yōu)產(chǎn)量水平，利潤是追隨者的2陪。在追隨企業(yè)產(chǎn)量較低的情況下，領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)如果返回到古諾最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)并少生產(chǎn)，則領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的狀況可以得到改善。然而，如果領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)真的改變產(chǎn)量，并且跟隨者也知道這種可能，那么跟隨企業(yè)會預(yù)期到其采取這種行為并在第1期不再降低產(chǎn)量。相反，如果它預(yù)期領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)會增加產(chǎn)量，它也會增加自己的產(chǎn)量。

最終，預(yù)期產(chǎn)量的博弈將會使博弈回到同時(shí)博弈的古諾均衡結(jié)果。如果領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)不能在第1期對產(chǎn)量做出承諾，則跟隨者將會預(yù)期領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)量變化，在此情況下博弈將會同時(shí)進(jìn)行。綜上，當(dāng)前傳統(tǒng)供電商不會選擇價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者的策略，新進(jìn)入者因成本過高和規(guī)模較小沒有能力選擇價(jià)格競爭策略。伯川德競爭策略因會導(dǎo)致均衡價(jià)格接近邊際成本，市場參與者不會選擇這樣的策略行為。在當(dāng)前國家要求新能源優(yōu)先調(diào)度的情況下，如果實(shí)現(xiàn)電力市場競爭，傳統(tǒng)供電商不得不同時(shí)考慮新能源發(fā)電商的產(chǎn)量決策，這就使得競爭從斯坦?fàn)柌衲Ｐ瓦M(jìn)入到古諾模型。