陳皓勇教授首次提出“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”理念，源自“設(shè)計(jì)學(xué)”(一門理、工、文相結(jié)合，融機(jī)電工程、藝術(shù)學(xué)、人機(jī)工效學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)于一體的科技與藝術(shù)相融合的新型交叉學(xué)科。有兩個(gè)含義：一、它是多學(xué)科交叉的一門理論;二、電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)既是科學(xué)，也是藝術(shù)。

體制改革猶如郎中治病，良醫(yī)懂得對(duì)癥下藥，具體問(wèn)題具體分析，庸醫(yī)卻自稱有神丹妙藥能包治百病。因此“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”也只是類似中醫(yī)的“四診八綱”，提供市場(chǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)方法論而不給出任何有關(guān)具體市場(chǎng)模式和交易機(jī)制的定論。

“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”的基本概念及方法論

陳皓勇1，陳瑋2，朱剛毅3，荊朝霞1，李小璐3

(1華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州510641，2廣州電力交易中心，廣東廣州510623，3貴州電力交易中心，貴州貴陽(yáng)550001)

摘要：當(dāng)前電力體制改革已進(jìn)入深水區(qū)，電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)和規(guī)則制訂已成為電力市場(chǎng)改革主導(dǎo)部門所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，但是電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)方法論尚未建立起來(lái)。本文提出“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”的概念，涉及電力系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論、拍賣理論、金融學(xué)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)以中國(guó)特色社會(huì)主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué)作為總體指導(dǎo)思想，樹立系統(tǒng)觀并掌握系統(tǒng)工程方法，具體設(shè)計(jì)過(guò)程則包括基于經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)的電力市場(chǎng)體系初步設(shè)計(jì)、基于拍賣理論和博弈論的電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)、基于計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)仿真和電力市場(chǎng)交易的實(shí)地研究等步驟。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)的基本方法已應(yīng)用于南方區(qū)域電力市場(chǎng)體系和交易品種設(shè)計(jì)等工作，其所包含的深刻豐富的內(nèi)容還有待進(jìn)一步深入研究和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力市場(chǎng)，交易機(jī)制，微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)，實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)，拍賣理論

中圖分類號(hào)：TM73;F123.9

0引言

中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(中發(fā)〔2015〕9號(hào)文)(下稱“9號(hào)文”)印發(fā)已近三年，電力市場(chǎng)改革逐漸進(jìn)入深水區(qū)，圍繞改革的目標(biāo)模式、實(shí)施路徑以及方法論等問(wèn)題的爭(zhēng)論十分激烈。

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，不僅關(guān)系到國(guó)家能源安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全局問(wèn)題，也與人們?nèi)粘５纳a(chǎn)、生活息息相關(guān)，因此電力市場(chǎng)改革必須慎之又慎。電力既具有商品屬性，同時(shí)也是重要的生產(chǎn)資料，保持發(fā)用電實(shí)時(shí)平衡是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提，因此電力又不是普通商品。作為一種行業(yè)經(jīng)濟(jì)體制，電力市場(chǎng)機(jī)制與各國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)制度、法律環(huán)境、文化背景、工業(yè)發(fā)展水平等等密切相關(guān)。世界上并不存在一個(gè)完美的電力市場(chǎng)模式，各國(guó)電力市場(chǎng)仍都在實(shí)踐中不斷修改和完善，因此別國(guó)市場(chǎng)模式雖可借鑒但無(wú)法照搬，而經(jīng)濟(jì)學(xué)教科書上的經(jīng)典理論也難以直接應(yīng)用于實(shí)際電力市場(chǎng)的設(shè)計(jì)。

電力市場(chǎng)的這些特點(diǎn)在理論與實(shí)踐上都給我國(guó)當(dāng)前的電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)提出重大挑戰(zhàn)。在實(shí)際市場(chǎng)研究與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借鑒“設(shè)計(jì)學(xué)”(“設(shè)計(jì)學(xué)”是一門理、工、文相結(jié)合，融機(jī)電工程、藝術(shù)學(xué)、人機(jī)工效學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)于一體的科技與藝術(shù)相融合的新型交叉學(xué)科)的思路，本文提出“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”的概念并探討其基本內(nèi)容。

1作為微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的電力市場(chǎng)體系

在經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論中，市場(chǎng)是一種通過(guò)自由競(jìng)爭(zhēng)與交換來(lái)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置的一種機(jī)制。市場(chǎng)中存在多個(gè)相互作用的買方和賣方，通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制共同決定商品或勞務(wù)的價(jià)格和交易數(shù)量，如圖1所示。自從西方經(jīng)濟(jì)學(xué)鼻祖斯密(AdamSmith)揭示了市場(chǎng)機(jī)制(看不見(jiàn)的手)的基本原理后，經(jīng)濟(jì)學(xué)家們進(jìn)行了許多深入探索。19世紀(jì)末英國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家馬歇爾(AlfredMarshall)建立起支配西方經(jīng)濟(jì)學(xué)界40年之久的“新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)”理論體系，以局部均衡理論(PartialEquilibrium Theory)(單個(gè)或部分市場(chǎng)的供需均衡理論)為基礎(chǔ)。局部均衡理論也是國(guó)外電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的重要經(jīng)濟(jì)學(xué)理論依據(jù)。奧地利經(jīng)濟(jì)學(xué)派代表人物哈耶克(FriedrichAugust von Hayek)的市場(chǎng)秩序理論則認(rèn)為：市場(chǎng)秩序的本質(zhì)是自由，法治是基礎(chǔ)，效率是優(yōu)勢(shì)‍[1]。

圖1 市場(chǎng)機(jī)制示意圖

經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論側(cè)重于完全競(jìng)爭(zhēng)和完全信息的理想市場(chǎng)分析，而現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)理論則更多地基于博弈論、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)等對(duì)不完全競(jìng)爭(zhēng)和不完全信息市場(chǎng)的建模和分析，更貼近于真實(shí)市場(chǎng)的情況。現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)將市場(chǎng)機(jī)制理解為微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)(microeconomic system)，包含兩個(gè)不同的元素，即：環(huán)境(environment)和制度(institution)[2]。

環(huán)境：環(huán)境由個(gè)具有自主行為能力的經(jīng)濟(jì)人，個(gè)商品(包括資源)組成。每個(gè)經(jīng)濟(jì)人都具有一些特征，如效用函數(shù)，技術(shù)(知識(shí))稟賦，商品稟賦向量。因此，第個(gè)經(jīng)濟(jì)人的特征可用向量表示。從而，一個(gè)微觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境可由一組特征的集合來(lái)定義。因此微觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境被定義為市場(chǎng)初始條件的集合。

Ÿ制度：制度定義一組規(guī)則，在這種規(guī)則下經(jīng)濟(jì)人能交換或改換商品，因此根據(jù)各自的喜好和知識(shí)改變初始稟賦。因?yàn)樗械纳唐方粨Q和商品改換都必須以經(jīng)濟(jì)人間的信息交流為前提。制度不但規(guī)定了財(cái)物所有權(quán)，也規(guī)定了講話或不能講話的權(quán)力(例如，在一個(gè)拍賣交易中不能叫“1000元”除非你想出價(jià)1000元)、要求支付或交貨的權(quán)力、排他性的所有權(quán)等等。

微觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境和微觀經(jīng)濟(jì)制度相結(jié)合定義了微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。電力市場(chǎng)交易體系即一個(gè)典型的微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。

從博弈論的觀點(diǎn)，電力市場(chǎng)交易屬于不完全信息動(dòng)態(tài)博弈。電力市場(chǎng)的交易規(guī)則實(shí)際上是一組類似于撲克牌規(guī)則的博弈規(guī)則，市場(chǎng)主體將在這組規(guī)則下尋求自身利益最大化的策略，進(jìn)而通過(guò)出清機(jī)制形成市場(chǎng)整體的結(jié)果，如圖2所示。在給定的市場(chǎng)環(huán)境(包括供需形勢(shì)，市場(chǎng)主體的生產(chǎn)成本、資源稟賦、風(fēng)險(xiǎn)偏好，電力系統(tǒng)安全約束等)下，市場(chǎng)主體基于市場(chǎng)規(guī)則采取對(duì)各自有利的交易策略(一般不會(huì)按理論上的真實(shí)邊際成本或邊際效益報(bào)價(jià))，多個(gè)市場(chǎng)主體的策略行為通過(guò)市場(chǎng)規(guī)則形成市場(chǎng)整體的交易結(jié)果。在市場(chǎng)環(huán)境和市場(chǎng)規(guī)則相對(duì)不變的情況下，市場(chǎng)主體的策略行為和市場(chǎng)交易結(jié)果具有一定的規(guī)律性。

圖2 市場(chǎng)規(guī)則的作用機(jī)理

電力市場(chǎng)改革屬于“技術(shù)密集型”的改革，涉及電力系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論、金融學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，但本身卻不是技術(shù)上的革新，而屬于社會(huì)科學(xué)的范疇。電力市場(chǎng)改革本質(zhì)上是經(jīng)濟(jì)關(guān)系(生產(chǎn)關(guān)系)的調(diào)整，良好的市場(chǎng)機(jī)制將促進(jìn)電力行業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。電力市場(chǎng)的核心問(wèn)題是發(fā)、用電權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)與分配和電費(fèi)如何結(jié)算(市場(chǎng)福利如何分配)的問(wèn)題。拋開復(fù)雜技術(shù)的表象，電力市場(chǎng)改革應(yīng)被理解為“復(fù)雜技術(shù)約束條件下的經(jīng)濟(jì)體制改革”，應(yīng)從中國(guó)特色社會(huì)主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué)的高度進(jìn)行認(rèn)識(shí)。

2電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

作為一個(gè)微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，電力市場(chǎng)的各個(gè)組成部分環(huán)環(huán)相扣，市場(chǎng)設(shè)計(jì)屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)包括：

1)效率目標(biāo)：電力市場(chǎng)效率根據(jù)時(shí)間尺度可分為長(zhǎng)期效率和短期效率。長(zhǎng)期效率主要表現(xiàn)在電力系統(tǒng)投資、規(guī)劃的有效性。短期效率主要表現(xiàn)在電力系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)應(yīng)能引導(dǎo)出整體社會(huì)福利最大的投資與運(yùn)行決策;

圖3電力市場(chǎng)體系示意圖

2)公平目標(biāo)：效率與公平自始自終是我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的兩大主題，市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利在生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間、生產(chǎn)者內(nèi)部、消費(fèi)者內(nèi)部以及不同地理、行政區(qū)域間的公平分配;

3)安全目標(biāo)：由于電力供應(yīng)影響面廣并涉及國(guó)家安全，電力系統(tǒng)發(fā)用必需實(shí)時(shí)平衡，暫態(tài)過(guò)程極為短暫，保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行與良好的電能質(zhì)量始終是第一要求，也是市場(chǎng)設(shè)計(jì)的剛性約束;

4)環(huán)保目標(biāo)：構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系是生態(tài)文明建設(shè)的要求。電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)應(yīng)有助于綠色技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)綠色金融發(fā)展，壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè)。

電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的中心問(wèn)題仍然是電力電量平衡，但在實(shí)現(xiàn)手段上將從傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制變?yōu)榉蠂?guó)情的市場(chǎng)化交易，其內(nèi)容應(yīng)包括總體的市場(chǎng)體系設(shè)計(jì)與具體的交易機(jī)制設(shè)計(jì)。電力市場(chǎng)體系即總體的電力市場(chǎng)架構(gòu)，圖3是一個(gè)簡(jiǎn)化的電力市場(chǎng)體系的基本內(nèi)容，包括市場(chǎng)主體、交易對(duì)象、交易類型3個(gè)方面。交易機(jī)制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括交易方式、交易周期等。目前我國(guó)電力市場(chǎng)常見(jiàn)的交易方式有雙邊協(xié)商、集中競(jìng)價(jià)和掛牌交易等。對(duì)于雙邊協(xié)商交易，電價(jià)和交易量是交易雙方的私有信息，而對(duì)于集中競(jìng)價(jià)交易，電價(jià)和交易量一般是公開的，集中競(jìng)價(jià)是電力市場(chǎng)價(jià)格形成的主要機(jī)制。集中競(jìng)價(jià)的出清規(guī)則等“細(xì)枝末節(jié)”問(wèn)題直接決定了電價(jià)如何形成，是關(guān)乎市場(chǎng)全局的重要問(wèn)題。

3電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工程方法論

與別的市場(chǎng)顯著不同，電力市場(chǎng)是基于電力系統(tǒng)這個(gè)世界上規(guī)模最龐大、層次最復(fù)雜、資金和技術(shù)最密集的人造工業(yè)系統(tǒng)而建立的。我國(guó)擁有世界上規(guī)模最大的電力工業(yè)，在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)所采用的系統(tǒng)思維和系統(tǒng)工程方法也可作為電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的參考。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)是：在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的宏觀規(guī)劃下，合理開發(fā)和利用動(dòng)力資源，用盡可能少的投資和運(yùn)行成本提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活水平提高的需要。電力系統(tǒng)規(guī)劃由電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃構(gòu)成。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)思維和科學(xué)方法論。在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮能源資源、經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)等不確定因素，還要兼顧長(zhǎng)期與短期、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)的能源供需，還要考慮法律法規(guī)、環(huán)境保護(hù)、政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，進(jìn)行全方位地分析和評(píng)價(jià)[3]。

電力市場(chǎng)作為微觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，其影響貫穿電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，其規(guī)劃設(shè)計(jì)的難度絕不低于電力系統(tǒng)工程項(xiàng)目，由于涉及不同市場(chǎng)主體的利益博弈，難度甚至更大。從系統(tǒng)的視角，電力系統(tǒng)屬于物理系統(tǒng)，而電力市場(chǎng)屬于社會(huì)系統(tǒng)(人的系統(tǒng))，前者的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)方法完全可以為后者的設(shè)計(jì)提供參考。在電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也應(yīng)該遵循一定的科學(xué)程序和方法論：先分析當(dāng)?shù)氐碾娫唇Y(jié)構(gòu)、負(fù)荷需求、電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行情況，確定初步的電力市場(chǎng)體系(市場(chǎng)主體、交易對(duì)象、交易方式等);然后設(shè)計(jì)具體的交易機(jī)制(交易周期、雙邊協(xié)商交易具體內(nèi)容、集中競(jìng)價(jià)出清方式等);市場(chǎng)設(shè)計(jì)方案初步確定后，要進(jìn)行測(cè)算和仿真實(shí)驗(yàn)分析，預(yù)判可能出現(xiàn)的交易結(jié)果，如可能出現(xiàn)不合理的結(jié)果則需要返回修改設(shè)計(jì)方案;市場(chǎng)設(shè)計(jì)方案最終確定后，要制訂詳細(xì)的交易規(guī)則，開發(fā)技術(shù)支持系統(tǒng)，開展市場(chǎng)試運(yùn)行，進(jìn)行實(shí)地研究，根據(jù)實(shí)際交易中出現(xiàn)的種種情況還可能需要進(jìn)一步修改完善市場(chǎng)設(shè)計(jì)方案和交易規(guī)則。

4基于經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)的電力市場(chǎng)體系初步設(shè)計(jì)

在中國(guó)特色社會(huì)主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué)的指導(dǎo)下確定了電力市場(chǎng)的價(jià)值目標(biāo)后，在電力市場(chǎng)體系和交易機(jī)制設(shè)計(jì)的技術(shù)層面，應(yīng)充分借鑒西方現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)的科學(xué)方法。在經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的局部均衡理論中，供給曲線和需求曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的價(jià)格就是均衡價(jià)格(市場(chǎng)出清價(jià)格)，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量就是市場(chǎng)均衡產(chǎn)量。在市場(chǎng)均衡條件下，將實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利(socialwelfare)最大化。經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論描述的是理想化市場(chǎng)的情形，是實(shí)際市場(chǎng)高度抽象的產(chǎn)物，忽略了許多重要因素，適用于市場(chǎng)機(jī)制的原理性分析，可以應(yīng)用于電力市場(chǎng)體系的初步設(shè)計(jì)，判斷不同市場(chǎng)結(jié)構(gòu)下的價(jià)格變化趨勢(shì)和社會(huì)福利分配情況。除現(xiàn)貨實(shí)物交易外，國(guó)外電力市場(chǎng)還建立了電力金融衍生品交易市場(chǎng)，目前常見(jiàn)的電力金融衍生品主要包括電力遠(yuǎn)期合約、電力差價(jià)合約、電力期貨、電力期權(quán)等。電力金融市場(chǎng)的設(shè)計(jì)需要采用現(xiàn)代金融學(xué)的方法。

圖4為作者所提出的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建立前南方區(qū)域電力市場(chǎng)體系建議方案。保持省區(qū)內(nèi)中長(zhǎng)期交易和跨省區(qū)中長(zhǎng)期交易并存的局面，廣州交易中心負(fù)責(zé)跨省區(qū)電力中長(zhǎng)期交易，由各省區(qū)交易中心負(fù)責(zé)本省區(qū)的電力中長(zhǎng)期交易。在2017年《南方區(qū)域跨區(qū)跨省月度電力交易規(guī)則(試行)》的基礎(chǔ)上，增加年度交易品種，包括年度協(xié)議計(jì)劃，年度電力直接交易以及年度發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易;月度交易引入年度合同電量調(diào)整機(jī)制、月度雙邊交易。

從跨省區(qū)交易和省區(qū)內(nèi)交易的組織時(shí)序上看，省間年度交易先于省內(nèi)年度交易開展，省內(nèi)、省間年度交易結(jié)束后開展省間年度發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易。省內(nèi)月度交易與省間月度交易的開展時(shí)間不區(qū)分先后順序，市場(chǎng)主體自行分解電量，選擇參與相應(yīng)的市場(chǎng)。

從跨省區(qū)交易品種的組織時(shí)序上，年度交易依次開展年度協(xié)議計(jì)劃、年度雙邊協(xié)商和集中交易和年度發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易，月度交易依次開展月度協(xié)議計(jì)劃交易、月度發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易、月度富余電能直接交易，豐水期可考慮周內(nèi)開展發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易和富余電能直接交易。

圖4南方區(qū)域電力市場(chǎng)體系建議方案示意圖

5基于拍賣理論、博弈論的電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)

如前所述，經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的供需均衡理論不能生搬硬套于不完全競(jìng)爭(zhēng)/不完全信息市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)機(jī)制設(shè)計(jì)，電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)需要基于更先進(jìn)的拍賣理論、博弈論與設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等。

電力市場(chǎng)中，電能產(chǎn)品實(shí)際上都是通過(guò)各種拍賣機(jī)制完成的。1961年，諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者美國(guó)哥倫比亞大學(xué)WilliamVickrey教授提出拍賣理論，在詳細(xì)分析了上升出價(jià)拍賣(ascending-bidauction，或稱為英國(guó)式拍賣)、下降出價(jià)拍賣(descending-bidauction，或稱為荷蘭式拍賣)、第一價(jià)格暗標(biāo)拍賣(first-pricesealed-bid auction)、第二價(jià)格暗標(biāo)拍賣(second-pricesealed-bid auction，或稱Vickrey拍賣)后，他發(fā)現(xiàn)無(wú)論采用什么拍賣制度，中標(biāo)者的最優(yōu)的出價(jià)策略是使競(jìng)爭(zhēng)力第二的投標(biāo)者剛好出局，并提出了著名的收益等價(jià)定理(RevenueEquivalence Theorem)。通過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究，拍賣理論已發(fā)展成為一套系統(tǒng)的微觀經(jīng)濟(jì)理論，用來(lái)分析和解釋拍賣機(jī)制的內(nèi)在機(jī)理，也為實(shí)際操作提供了許多有用的建議。有關(guān)拍賣機(jī)制與行為的研究，廣泛涉及到博弈論、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)及機(jī)制設(shè)計(jì)理論等眾多當(dāng)代經(jīng)濟(jì)學(xué)前沿領(lǐng)域[4,5]。

對(duì)于四種基本拍賣類型，各國(guó)學(xué)者已進(jìn)行了深入的研究。但現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)生活中的拍賣過(guò)程是非常復(fù)雜的。相對(duì)于單個(gè)商品的拍賣問(wèn)題，有多個(gè)商品的拍賣問(wèn)題(multi-unitauctions);相對(duì)于單一拍賣者的問(wèn)題，有多個(gè)拍賣者的拍賣問(wèn)題，這樣多個(gè)買方和多個(gè)賣方的競(jìng)標(biāo)問(wèn)題稱為雙側(cè)拍賣(doubleauctions)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)常見(jiàn)的中長(zhǎng)期電量集中競(jìng)價(jià)實(shí)際上屬于多個(gè)買賣方的多個(gè)商品雙側(cè)暗標(biāo)同時(shí)拍賣。從拍賣的出清方式來(lái)講，主要有統(tǒng)一邊際價(jià)格出清方式(MarginalClearing Price，MCP)、按報(bào)價(jià)支付的方式(Pay-as-Bid，PAB)及其他各種變形的方式。

受廣東電力市場(chǎng)2016年月度電量集中競(jìng)價(jià)所采用的獨(dú)特的價(jià)格電費(fèi)返還出清機(jī)制啟發(fā)，本文提出一種適合電力中長(zhǎng)期集中競(jìng)價(jià)的“雙側(cè)等效PAB出清機(jī)制”，如圖5所示。供應(yīng)方結(jié)算價(jià)格為申報(bào)價(jià)格乘以供應(yīng)方結(jié)算系數(shù)α，總供給曲線即向上等比例延伸一段，需求方結(jié)算價(jià)格為申報(bào)價(jià)格乘以需求方結(jié)算系數(shù)β，即總需求曲線向下等比例收縮一段，而此等比變換所產(chǎn)生的社會(huì)福利(代表總電量需求的紅色直線左側(cè)褐色實(shí)線和虛線所夾面積與藍(lán)色實(shí)線和虛線所夾面積之和)正好等于供需申報(bào)價(jià)格所產(chǎn)生的社會(huì)福利(紅色直線左側(cè)褐色實(shí)線和藍(lán)色實(shí)線所夾面積)。在此機(jī)制下，供應(yīng)方和需求方只有盡可能靠近紅色直線處的邊際價(jià)格報(bào)價(jià)并且保證成交，才能使收益最大，但此時(shí)不成交的風(fēng)險(xiǎn)也最大，風(fēng)險(xiǎn)與收益成正比。在此競(jìng)價(jià)機(jī)制下，α和β的選取是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，決定了社會(huì)福利在供需兩方的分配。由于供需主體的報(bào)價(jià)策略與PAB出清機(jī)制相似(即按預(yù)測(cè)的邊際價(jià)格報(bào)價(jià))，故稱之為“等效PAB出清機(jī)制”。

圖5適合中長(zhǎng)期集中競(jìng)價(jià)的雙側(cè)等效PAB出清機(jī)制

從方法論上講，由于電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)類似于工程師思路，應(yīng)基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)(DesignEconomics)[6]。設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)被稱為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的工程學(xué)，是一門仍在形成中的學(xué)科，除了拍賣理論和博弈論外，還將實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)(ExperimentalEconomics)和計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)(ComputationalEconomics)(經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真)方法引入市場(chǎng)設(shè)計(jì)。美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)采用幾位經(jīng)濟(jì)學(xué)家設(shè)計(jì)的拍賣機(jī)制，分配無(wú)線頻譜的使用權(quán)，為美國(guó)財(cái)政部帶來(lái)二百多億美元的收入，因此拍賣機(jī)制很快就被推廣到其他領(lǐng)域。這是設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)學(xué)成功應(yīng)用的突出案例。

6基于計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)仿真

在制訂和修改交易規(guī)則時(shí)，對(duì)于規(guī)則執(zhí)行可能產(chǎn)生的效果，不應(yīng)僅僅停留在定性分析，而應(yīng)該進(jìn)行定量計(jì)算。最基本的要求是基于本地市場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)做好測(cè)算分析，判斷交易規(guī)則實(shí)施后可能出現(xiàn)的市場(chǎng)形勢(shì)、電價(jià)水平及可能出現(xiàn)的問(wèn)題。如前所述，嚴(yán)格的理論分析應(yīng)建立在市場(chǎng)機(jī)制的拍賣理論和博弈論模型的基礎(chǔ)上，但由于電力市場(chǎng)的復(fù)雜性，所建立的數(shù)學(xué)模型往往難以求解和分析，另外一種有效途徑是基于實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)和計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)。

Ÿ基于代理的計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)仿真

基于代理的計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)(Agentbased Computational Economics，ACE)是用計(jì)算機(jī)模擬的方法來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)研究的新技術(shù)。其途徑是通過(guò)大量具有獨(dú)立智能并相互影響的Agents(代理)組成的軟件平臺(tái)來(lái)模擬真實(shí)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。代理(Agent)指模擬計(jì)算中采用的一個(gè)實(shí)體(具有一定智能決策能力的軟件模塊)，它由一系列數(shù)據(jù)和方法構(gòu)成，具有自主性、社會(huì)性、反應(yīng)性、主動(dòng)性等特性。待研究市場(chǎng)的每個(gè)市場(chǎng)主體都用模型中的一個(gè)代理來(lái)代表。作為一種特殊的電力市場(chǎng)ACE方法，由作者最早開展研究的協(xié)同進(jìn)化算法(Co-evolutionaryAlgorithm)由于有進(jìn)化博弈論(EvolutionaryGame Theory)的理論基礎(chǔ)，并已找到生物學(xué)證據(jù)，是電力市場(chǎng)仿真和穩(wěn)定性研究的好工具[7-9]。當(dāng)前人工智能技術(shù)出現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，在諸如圍棋等多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)戰(zhàn)勝人類，若能引入電力市場(chǎng)仿真，必能為電力市場(chǎng)的設(shè)計(jì)、分析與評(píng)估提供嶄新的手段。

Ÿ實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)仿真

近年來(lái)實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)在電力市場(chǎng)的研究中逐漸得到應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)借鑒自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，試圖在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)可控的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論假說(shuō)或檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)政策的實(shí)施效果，其代表人物VernonL. Smith教授在2002年獲得了諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。

在電力市場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究中，用人(如學(xué)過(guò)電力市場(chǎng)課程的學(xué)生，稱為被試者)來(lái)代表實(shí)際市場(chǎng)中的買方、賣方進(jìn)行交易決策，并根據(jù)各自的表現(xiàn)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)。現(xiàn)在的電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)大多在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)的方法與博弈論是相伴而生的，對(duì)于設(shè)計(jì)和分析電力市場(chǎng)模式及交易規(guī)則、解釋電價(jià)形成機(jī)制等方面有重要作用[10-12]。

價(jià)值誘導(dǎo)理論(InducedValue Theory)是實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的核心理論。在經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)中，為達(dá)到對(duì)被試者行為的控制，實(shí)驗(yàn)者可采用適當(dāng)報(bào)酬媒介(rewardmedium)，如現(xiàn)金，誘導(dǎo)被試者產(chǎn)生所希望的經(jīng)濟(jì)行為特征，而減弱被試者的先天特征(innateacteristics)和個(gè)性因素的影響。價(jià)值誘導(dǎo)的充分條件可歸納為三點(diǎn)：?jiǎn)握{(diào)性(Monotonicity)、突顯性(Salience)、優(yōu)超性(Dominance)[10-12]。

7電力市場(chǎng)交易的實(shí)地研究

任何市場(chǎng)設(shè)計(jì)方案最終都要經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。實(shí)地研究(fieldresearch，也稱為“田野調(diào)查”)是深入到研究對(duì)象實(shí)地，以觀察、訪談的方法搜集實(shí)際數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)實(shí)際情況的分析研究來(lái)解釋社會(huì)現(xiàn)象的一種研究方式，是市場(chǎng)研究的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。圖6為作者搜集的廣東電力市場(chǎng)2017年2月～7月電量集中競(jìng)價(jià)出清結(jié)果(采用統(tǒng)一邊際價(jià)格出清方式)，圖中的曲線為參與交易的供應(yīng)方和需求方的總體報(bào)價(jià)曲線。可以看出，需求方和供應(yīng)方的報(bào)價(jià)策略均有一定的規(guī)律性。從需求方(大用戶和售電公司)策略來(lái)看，絕大部分電量(97%以上)都采取了0報(bào)價(jià)(天花板報(bào)價(jià))，只有少部分電量報(bào)價(jià)下探以博弈邊際價(jià)格，形成俗稱的“釣魚曲線”，但在統(tǒng)一邊際價(jià)格出清方式下，這少部分電量報(bào)價(jià)卻影響整個(gè)市場(chǎng)價(jià)格。從供應(yīng)方(發(fā)電廠)策略來(lái)看，從2月到7月電量競(jìng)價(jià)，越來(lái)越多的供應(yīng)方報(bào)地板價(jià)，形成俗稱的“跳高曲線”。按目前的廣東電力市場(chǎng)交易規(guī)則，在月度電量競(jìng)價(jià)中，需求方報(bào)價(jià)越高越優(yōu)先成交，最高限價(jià)為0厘/千瓦時(shí)(價(jià)差)，供應(yīng)方報(bào)價(jià)越低越優(yōu)先成交，最低限價(jià)為-450厘/千瓦時(shí)(價(jià)差)。無(wú)論是供應(yīng)方還是需求方，保電量(保成交)都是第一考慮，而在統(tǒng)一邊際價(jià)格出清方式下，除邊際的供需方外，大部分供應(yīng)方和需求方的報(bào)價(jià)與市場(chǎng)出清價(jià)沒(méi)有任何關(guān)系，報(bào)地板價(jià)或天花板價(jià)搭便車就成為普遍現(xiàn)象。需要特別說(shuō)明的是，這些出清順序及市場(chǎng)主體的策略性行為在經(jīng)典供需均衡理論中是完全沒(méi)有考慮的。或者說(shuō)圖5、圖‍6中的實(shí)際報(bào)價(jià)曲線與微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的理論供需曲線[1]“形似而神不似”，其實(shí)質(zhì)是完全不同的，經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論不能生搬硬套，這也說(shuō)明實(shí)地研究的重要意義。

8結(jié)論

當(dāng)前電力體制改革已進(jìn)入深水區(qū)，電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)和規(guī)則制訂已成為電力市場(chǎng)改革主導(dǎo)部門所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。但是，“市場(chǎng)設(shè)計(jì)”的觀念尚未建立起來(lái)，有關(guān)部門也還未掌握電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的科學(xué)方法論，照搬國(guó)外市場(chǎng)模式的傾向仍然十分明顯。作者認(rèn)為，電力體制改革的基本原則應(yīng)該是，在9號(hào)文所確定的基本方針指引下，堅(jiān)持實(shí)事求是、問(wèn)題導(dǎo)向，靈活運(yùn)用市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)基本原則解決我國(guó)電力工業(yè)中現(xiàn)有體制所未能解決的問(wèn)題，還原電力商品屬性;而電力市場(chǎng)交易體系設(shè)計(jì)的中心問(wèn)題是以符合國(guó)情的市場(chǎng)化交易手段實(shí)現(xiàn)電力電量平衡。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)高度專業(yè)化的任務(wù)，涉及電力系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、博弈論、拍賣理論、金融學(xué)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)。本文提出“電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)”的概念，以中國(guó)特色社會(huì)主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué)作為總體指導(dǎo)思想，樹立系統(tǒng)觀并掌握系統(tǒng)工程方法，具體設(shè)計(jì)過(guò)程則包括基于經(jīng)典微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)的電力市場(chǎng)體系初步設(shè)計(jì)、基于拍賣理論和博弈論的電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)、基于計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的電力市場(chǎng)仿真和電力市場(chǎng)交易的實(shí)地研究等步驟。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)學(xué)的基本方法已應(yīng)用于南方區(qū)域電力市場(chǎng)體系和交易品種的設(shè)計(jì)等工作，但目前還僅僅屬于起步階段，其所包含的深刻豐富的內(nèi)容還有待進(jìn)一步深入研究和應(yīng)用。

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該文發(fā)表在2018年6月《電力大數(shù)據(jù)》第21卷第6期。