1 介紹

電力市場化的基本原則是提升電力批發(fā)市場競爭力，長遠而言降低電價。在發(fā)電公司有機會從事反競爭行為時，ISO采取了合理的市場力緩解措施來控制扭曲競爭的行為。

基本上所有的電力市場都會有緩解機制。原則上，這些規(guī)則的設(shè)立可以分成兩種類型。第一種市場力減緩機制是基于行為-影響法，也就是說只有當一家發(fā)電方的行為被認為提高了市場電價時才會觸發(fā)減緩機制。代表市場為紐約ISO和新英格蘭ISO.

第二組則是基于市場結(jié)構(gòu)并且只有當為滿足需求的情況下某供應(yīng)商成為關(guān)鍵供應(yīng)商時。代表市場有加州ISO、PJM。

本文是第一篇嘗試去研究兩種不同方法在不同的市場的區(qū)別表現(xiàn)。本文中，作者測試將CAISO的減緩方法應(yīng)用在NYISO后，會有怎的不同。

在實證實驗前，會詳細介紹減緩機制的細節(jié)。然后對NYISO和CAISO減緩機制下的市場表現(xiàn)進行定性預(yù)測。然后再用紐約市場的機組報價水平來模擬行為影響法下的。

作者發(fā)現(xiàn)在CAISO的減緩機制下，紐約電網(wǎng)的報價會下降18%。在紐約市場，當有一家或幾家發(fā)電方成為關(guān)鍵發(fā)電方時，就視為有市場力。這就意味著，對于一些不可或缺的供電方而言，剩余需求曲線在一些階段是毫無彈性的。所以NYISO中的發(fā)電方會在減緩門檻值(threshold)范圍內(nèi)加價。但在CAISO方法下則會出現(xiàn)價格下降。

不過，在加州方法下面，當一家發(fā)電方的容量不足以成為關(guān)鍵供應(yīng)商但面臨著無彈性的剩余需求曲線時，會出現(xiàn)更高的加成。在這種情況下面，CAISO的減緩方法不會起作用，供電方會報出天花板價格。總的來說，減緩機制的運作和剩余需求曲線的形狀緊密相關(guān)。市場中供應(yīng)商所面臨的剩余需求曲線的形狀主要由市場的總供給曲線決定。例如，一個有充足的基礎(chǔ)負荷能力的市場的供應(yīng)商不太可能面對陡峭的剩余需求曲線。而市場中容量的增減則會很大程度影響市場力減緩機制的運行。

2 市場力和電力拍賣

電力批發(fā)市場中的市場力是來自于缺乏需求響應(yīng)。相應(yīng)的，一家供電方可提高價格的能力源自于剩余需求曲線。在圖標一中，作者例證了剩余需求和市場力的關(guān)系。圖標一中上面一行顯示了別的市場的供求。下面一行則顯示了對應(yīng)的剩余需求曲線，分別列在頂部一行。我注意到圖1右側(cè)面板中顯示的剩余需求曲線在高價格下是完全無彈性的。當一個供應(yīng)商成為關(guān)鍵供應(yīng)商，也就是說在它缺席的情況下市場需求不可被滿足時，則會出現(xiàn)極端案例。在此情況下面，供應(yīng)商有能力將市場結(jié)算價格提升到天花板價格。

圖表一 剩余需求曲線

提高價格的動機源于電力市場使用的拍賣形式。在日前和實時交易市場中，大多運用了復(fù)合形式的競拍報價。在統(tǒng)一價格拍賣下(uniformprice auctions)，獲勝者將收到統(tǒng)一價格，也就是市場結(jié)算價，以此來供應(yīng)電力。在這樣的情況下面，將會有強烈的動機去增加市場結(jié)算價格，因為邊際和超邊際單位的價格是不變的，無視邊際成本。

有能力和動機操縱市場結(jié)算價格的供電方會通過將部分或他們?nèi)康娜萘繄蟾撸源颂岣呤袌鼋Y(jié)算價格。這個在電力市場中稱為經(jīng)濟持留。

3 經(jīng)濟持留

經(jīng)濟持留問題近期被大家注意討論。2007年，紐約的發(fā)電公司ConEdison聲稱經(jīng)濟持留每年讓消費者損失1億5千7百萬美元。

4 NYISO和地區(qū)的市場力

NYISO管理本州的電網(wǎng)和批發(fā)市場的運行。其電網(wǎng)長度大約為10，892英里，累計供給超過38190MW。2009年，批發(fā)市場總交易量超過750億美元。

NYISO中天然氣和煤炭發(fā)電廠的發(fā)電站比為37%。燃氣和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機在很大程度上決定了在高峰時期的市場結(jié)算價格。發(fā)電商通常通過遠期合約向買家出售能源，約45%的能源通過此類合約出售。這些合同是發(fā)電公司和提供電力實體(loadservingentities)之間的合同，這些實體可以是零售電力供應(yīng)商、市政公用事業(yè)公司和合作社。日前市場占能源交易的51%，而實時市場只占4%。因此，分析日前市場可能會提供一些經(jīng)濟持留問題的答案。

1999年的時候，NYISO是接受節(jié)點邊際定價(LMP)的先驅(qū)。在LMP下，紐約電網(wǎng)內(nèi)的電價等于了發(fā)電廠為發(fā)增加電量所花費的成本。LMP包含了能源價格，阻塞成本和線損。如果沒有電網(wǎng)約束，LMP在每個區(qū)域內(nèi)都是相同的。圖表二描述了兩個負荷區(qū)域的約束為300MW的例子。原則上，西區(qū)的發(fā)電方可以以6美元的成本滿足全部需求。然而，電網(wǎng)約束需要東區(qū)的發(fā)電方以10美元的成本來完成供給。這就導(dǎo)致了東西區(qū)LMP的不同。

而當出現(xiàn)電網(wǎng)約束時，本地的發(fā)電廠將不再應(yīng)用邊際成本出清，被全力調(diào)度，以此來緩解約束。這就使得本地的發(fā)電廠有能力操縱市場價格。因此，電網(wǎng)約束會是一個動機和誘因，來大大提升邊際成本以上的加成。這種市場力量被稱為地區(qū)市場力。

紐約的市場可以被地理地劃分為11個區(qū)域，電網(wǎng)約束就導(dǎo)致了11個區(qū)域不同地LMP。由于高需求量，接通紐約市區(qū)的斷面往往是堵塞的。針對需求峰值總是超過電網(wǎng)約束極限的區(qū)域，紐約市考慮引入“負荷袋”(loadpocket)到批發(fā)市場。Dr.David，NYISO獨立市場監(jiān)管者聲稱在當前的批發(fā)電力市場中，絕大多數(shù)的市場力量都是區(qū)域性的。

Dr.Patton進一步指出，當缺少電網(wǎng)約束時候，發(fā)電方在系統(tǒng)內(nèi)提升結(jié)算價格的能力是有限的。這基本上意味著，在紐約市場上，總體供應(yīng)是持平的，任何抑制保留的容量將會被有著相似成本的供應(yīng)商取代。圖表三闡述了紐約市場上一個峰值小時的供給曲線，累計供給在40000MW前是平緩的。這說明了在31000MW時，就算需求量達到峰值，發(fā)電方操控市場的能力也是有限的。短期而言，當一家發(fā)電方有能力解除本地電網(wǎng)約束，在遇到約束時才會有操控力。

5 市場力和緩解機制

本部分的目標是研究在兩大環(huán)節(jié)機制下面可以影響競價行為的因素。貫穿研究的兩大因素是關(guān)鍵供應(yīng)商和剩余需求曲線。

在電力市場中，如果由于缺少一家發(fā)電方就無法滿足需求，則該供電方被稱為關(guān)鍵供應(yīng)商(pivotalfirms)。Brandts, Reynolds and Schram (2013)找出了關(guān)鍵供應(yīng)商具有操縱市場力的證據(jù)。另一種方法就是通過剩余需求曲線。需要注意的是，對于關(guān)鍵供應(yīng)商而言，剩余需求曲線在一些價格之上時是沒有彈性的。

本部分中，作者將比較NYISO和CAISO各自的減緩機制。紐約法則的邏輯是行為影響法。在這個框架下，只有當價格被嚴重扭曲的情況下才會觸發(fā)減緩機制。在減緩過程中，供應(yīng)方的報價若超出行為門檻值(conduct thresholds)，則報價會被篩選進入價格影響測試。

篩選過程是比較原始報價下的市場結(jié)算價格和減緩之后的市場結(jié)算價格。減緩報價下的市場結(jié)算價格將成為競爭價格的標尺。所有超過行為門檻值的的報價將會被緩解，前提是市場結(jié)算價格高過標尺100美元。這超過競爭標尺價格的100美元則可被看作是減緩門檻值。

相反的，CAISO和PJM的市場力緩解機制是基于市場結(jié)構(gòu)的。在結(jié)構(gòu)性的減緩機制下，各自電網(wǎng)內(nèi)用三寡頭測試來評估競爭性。若未通過該測試，則會觸發(fā)減緩機制來解除約束。在CAISO和PHM中結(jié)構(gòu)減緩機制的執(zhí)行有著差異，但三寡頭測試可以看作是他們的基底。比如，圖標一中，只有在最右邊的小組中的案例在加州的規(guī)定下才會得到緩解。

在兩個方法下，觸發(fā)了減緩機制后，報價都會被由監(jiān)管者估算的邊際成本來取代。這個邊際成本被稱為參考標準或默認報價(defaultbids)。

5.1 對于非關(guān)鍵性發(fā)電方的市場力減緩機制

這個案例中，發(fā)電方是不足以滿足市場需求的。在圖表四中，作者對比了在兩種情況下提升價格的能力。左面的圖表描述了剩余需求曲線沒有彈性的情況。在紐約法下面，價格是不能高出減緩門檻值的，也就是不能高過競爭水平100美元，否則報價會被用參考水平價格取代。但是在加州法下面，發(fā)電廠在爭取最大利潤時候是沒有限制的，這會導(dǎo)致在加州方法下，剩余需求曲線沒有彈性時，報價會遠高于競爭水平。

右面的圖則是剩余需求曲線很有彈性。加成會低，并且在紐約法下，都不會和減緩門檻結(jié)合。在這種情況下，不論紐約還是加州法都會導(dǎo)致相同的壟斷利潤(monopolymarkups)。

總的來看，加州法下非關(guān)鍵性供應(yīng)商的價格加成會根據(jù)剩余需求曲線來產(chǎn)生壟斷加價。因此，在加州規(guī)則下，當剩余需求曲線無彈性時，加成會變得很高。而在紐約規(guī)則下，加成永遠要接受值高于競爭水平100美元的封頂。對于非關(guān)鍵供應(yīng)商而言，紐約規(guī)則會使得他們的的報價低于加州規(guī)則。

5.2 針對關(guān)鍵供應(yīng)商的市場減緩機制

關(guān)鍵供應(yīng)商是指對市場結(jié)算價格有著關(guān)鍵影響的發(fā)電方。在加州法則下，所有關(guān)鍵供電方的報價都要被用競爭標尺(competitive benchmark)來進行緩解。這將會消除公司有意提升市場結(jié)算價格(marketclearing prices)的動機。因此，在關(guān)鍵供應(yīng)商方面加州規(guī)則總是能導(dǎo)致競爭性的結(jié)果。

在紐約規(guī)則下面，關(guān)鍵供應(yīng)商的報價常常會受到減緩最低門檻值的束縛。這取決于剩余需求曲線和邊際成本曲線精確的位置和坡度。

5.3 實證參考

列表一 市場表現(xiàn)總結(jié)

若一個市場常常有關(guān)鍵供應(yīng)商出現(xiàn)就該選擇加州模式，在非關(guān)鍵供應(yīng)商時給與彈性剩余需求。類似的，紐約法則則應(yīng)用于關(guān)鍵供應(yīng)發(fā)生率小的市場。

列表一總結(jié)了市場力減緩規(guī)則的表現(xiàn)，分裂在關(guān)鍵和非關(guān)鍵的供應(yīng)商中。從這里似乎也看不出誰勝出了，加州法則可以使得關(guān)鍵供應(yīng)商的加成在較低的水平，而紐約規(guī)則則可以使得非關(guān)鍵性供應(yīng)商的報價較低。所以，這兩種機制的選擇應(yīng)當取決于市場的特點。比如，

在列表二中，在實證方面指出了選擇減緩法則。給出了數(shù)個影響選擇減緩機制的因子，這里，需要用實證法來評估不同市場中減緩機制的表現(xiàn)。

列表二 減緩機制的選擇

作者會用供給報價來對剩余需求曲線和市場中的關(guān)鍵性來做預(yù)測。例如，在紐約，低成本的公司的報價是很接近邊際成本的，前提是剩余需求曲線特別有彈性。而高成本的機組當他們意識到自己是關(guān)鍵供應(yīng)商的時候則會貼著減緩最低門檻來報價。對供應(yīng)商報價分析可以深刻的理解剩余需求曲線和關(guān)鍵性。

廣義上講，紐約規(guī)則下的公司可以增加報價到不超過競爭水平100的位置。然后，這樣的能力是取決于減緩的最低門檻是否產(chǎn)生約束。理論上，當報價公司面對著沒有彈性的剩余需求曲線時，減緩機制的最低門檻應(yīng)當發(fā)揮約束作用。因此，首先作者需要測試紐約電網(wǎng)規(guī)則下的減緩門檻值是否可以對供電企業(yè)產(chǎn)生約束作用。然而，當剩余需求曲線成無彈性的情況下，有關(guān)鍵供應(yīng)商和無關(guān)鍵供應(yīng)商下的市場表現(xiàn)都是很難判斷的。因此，這里需要用到實證分析法。

6 數(shù)據(jù)

為了識別出市場力同時又要對比不同市場力減緩機制下的市場表現(xiàn)，作者用到了供電方的報價和邊際成本的估算。數(shù)據(jù)來源于NYISO市場運行網(wǎng)站。這里，有挑戰(zhàn)性的部分則是不同機組的邊際成本的估算。作者在此用了2種不同方法來估算邊際成本。第一個方法：作者嘗試著估算出ISO用于其緩解活動的邊際成本的一個代理(proxy)。第二種方法則是運用工程參量。

6.1 發(fā)電廠報價數(shù)據(jù)

此處所用的發(fā)電廠報價數(shù)據(jù)都是從公開可用的網(wǎng)站上所得。由于專有的限制，單個機組的身份在數(shù)據(jù)發(fā)布中被屏蔽。但這些被屏蔽的發(fā)電廠可以通過ISO公開的文件和紐約已知的發(fā)電廠聯(lián)系起來。通過此法，作者確定出紐約的126家發(fā)電廠。

本文將把研究重點放在紐約市區(qū)(NewYorkCity:NYC),因為市區(qū)的節(jié)點約束狀況非常嚴重。NYC中，當需求量超過7500兆瓦時，電網(wǎng)約束將限制市內(nèi)某些區(qū)域的電網(wǎng)潮流。這些區(qū)域內(nèi)的電廠就可以擁有相當?shù)氖袌隽Α?/p>

從ISO中得到的報價以機組為單位。為了識別出市場力，這些機組必須和其所有者聯(lián)系起來。為了達到此目的，作者在美國能源信息署(EIA)查閱了發(fā)電廠的具體機組，工廠信息。

作者列出了紐約發(fā)電廠的資產(chǎn)匯總，將他們以公司水平合計。然后發(fā)現(xiàn)95%的發(fā)電容量是被6家大公司擁有的。此6家外，紐約電力批發(fā)市場中的ConsolidatedEdisonCo(ConEd)andNewYorkPowerAuthority(NYPA)是純買家(net buyer)。這些純買家是不大可能發(fā)起反競爭行為來抬高出清價。這就使得三大獨立發(fā)電商NRGmarketing, AstoriaGeneratingCOandTCRavenswood曝光在本次研究的中心上。

紐約ConED在2000前是垂直壟斷的且可滿足紐約市的幾乎所有容量。自由化之后，ConED被拆分來提升競爭。

作者將NYC中的機組做了成本基礎(chǔ)的拆分。在NYC，中間負荷機組是最便宜的而FO2/KER機組是最貴的。作者強調(diào)，所有的FO2/KER的機組是由ConED70年代安裝的。作者匯總出FO2/KER被ConED和IPPs擁有的機組。這些昂貴的峰荷機組在各公司間都是相似的。因此，作者預(yù)期FO2/KER的運營成本應(yīng)該是和別的公司類似的。

本文中，作者用了2009到2011年各個機組日前和實時報價信息。報價數(shù)據(jù)是小時級別的，包含了700,000小時。小時負荷數(shù)據(jù)，小時節(jié)點價格,和燃料成本是從NYISO中得到的。燃料成本價格在月的水平上才體現(xiàn)得出區(qū)別。

6.2 邊際成本的估算

在第一種計算邊際成本的方法中，作者復(fù)制了ISO的方法。作者用了一家電廠過去九十天的平均報價得出邊際成本的代理。這個方法被稱為參考價格。原則上，參考價格是歷史接受報價(acceptedoffers)的平均值。但如果在過去的九十天中沒有足夠的被接受報價，則會用工程參數(shù)預(yù)計法來算出參考價格。

另一種方法，根據(jù)Kahnetal.[1997]中提到的另一種方法來計算邊際成本。在其中，使用了燃料的熱量和熱耗來估計邊際成本。燃料價格從NYISO月報中得到。而熱耗數(shù)據(jù)是由清潔燃氣市場數(shù)據(jù)(CAMD)的數(shù)據(jù)庫算出。CAMD提供的數(shù)據(jù)是小時級的，所以這里作者可以算出小時級熱率。