（技术经济及管理专业论文）电力市场中对市场力监管的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 市场力是电力市场正常运行的一大障碍。本文从市场力存在与维持机理出发， 首先分析了市场力的影响因素，接着从两个方面研究了发电商市场力的识别方法： 单个发电商市场力识别方法、联盟行使市场力行为的识别方法。构建指标体系来分 析识别单个发电商市场力，通过定性分析发电商联盟影响因素和定量分析发电商报 价关联度来确定联盟行使市场力的发电商组。并探讨了对市场力进行监管的方法， 提出了限制市场力的短期和长期措施，为我国电力市场的发展和电力监管的建设提 供了参考。 关键词：电力市场，市场力，监管，评估，联盟 t h em a r k e tp o w e ri sab i go b s t r u c t sf o rt h ep o w e rm a r k e ti nn o r m a lo p e r a t i o n i n t h i sa r t i c l e ，e x i s t i n ga n dm a i n t a i n i n gm e c h a n i s mo fm a r k e tp o w e ri sa n a l y z e df i r s t l y t h e nt h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h em a r k e tp o w e ra l ea n a l y z e d t h e ns t u d yf o re v a l u a t i o no f m a r k e tp o w e ri n c l u d e ：as i n g l eg e n e r a t o r t h eg e n e r a t o r sg r o u pw h i c hf o r mt h e g e n e r a t o r s c o l l u s i o n i n d e xs y s t e mi se s t a b l i s h e dt oa n a l y z em a r k e tp o w c ro fas i n g l e g e n e r a t o r q u a l i t a t i v ea n a l y s i s o ff a c t o r sa f f e c t i n gt h e g e n e r a t o r s c o l l u s i o na n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s o fq u o t a t i o n sc o r r e l a t i o nd e t e r m i n e st h e g e n e r a t o r sg r o u p m e a n w h i l e ，i nt h i sp a p e rt h em o n i t o r i n gm e t h o d so ft h em a r k e tp o w e ra n dt h e l o n g & s h o r t - t e r mr e s t r a i nm e a s u r e st oc o n t r o lt h em a r k e tp o w e ra r ep r e s e n t e d t h e s e m e t h o d sa n dm e a s u r e sa l eh e l d f u lf o re l e c t r i c i t ym a r k e tr e f o r mo fc h i n a l i nw e i ( t e c h n i c a le c o n o m i c sa n dm a n n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f z e n gm i n g k e yw o r d s ：p o w e rm a r k e t ，m a r k e tp o w e r ，r e g u l a t i o n ，e v a l u a t i o n ，c o l l u s i o n 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力市场中对市场力监管的研究， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：遣辇赵 日期。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采甩影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表，传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 导师签名：t 盘! 竺一 导师签名：! = ! 华北电力大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 论文的研究背景及其意义 电力产业的严厉管制由来己久，由于电力的传输成本很高，且在发电这一环节 存在着充分的规模经济，所以整个电力工业长期以来一直被当做一种地方性的自然 垄断产业。但当发电企业的规模变得过大时，设备利用的非效率风险就会变得很大， 同时发电环节的规模经济也在逐步衰竭。所以近几年，电力工业属于自然垄断产业 的观点受到了严重的置疑和挑战。 经济学中最主要的结论之一，就是资源在理想化的竞争市场中的配置是有效率 的。电力也是一种商品，从经济学的角度讲，电力实现市场化有其必然性。传统电 力工业中所出现的电价高、资源浪费严重、缺乏进步动力以及服务差、甚至被称为 “夕阳工业”等一系列问题是长期处于垄断情况下的必然结果，是电力工业长期处 于非效率的表征，同时也是促进电力工业加速实行市场化的主要原因。 我国从2 0 0 2 年正式开始电力市场化改革。首先进行。厂网分开”建设发电侧 电力市场。在国家电监会的统筹安捧下，六大区域电力市场的建设都在积极稳妥地 向前推进。东北电力市场的试运行；华东电力市场的调电试运行和南方电力市场的 模拟运行也已启动；华中电力市场的建设方案基本确定。 市场力的存在是电力市场中的普遍现象，市场力的存在会造成市场的低效率和 不公平，甚至会危及电网的安全运营与可靠供电。因此，对电力市场中对市场力进 行监管是必要的。 结合我国电力市场的实际情况，通过相关理论研究，给出实用性强的市场力识 别方法，给出系统、有效的管制和平抑市场力的策略与措施，可以有效提高对市场 力的监管效果。 1 2 国内外研究动态 随着电力市场改革的不断进行，对于电力市场中发电商市场力的研究越来越受 到研究机构、电力市场监管机构、电力市场运行机构、发电商等各个方面的关注。 目前，国内外有许多文献对发电商市场力进行了研究。有的是为发电商报价服务而 研究市场力，有的是为电力市场监管而研究市场力。这些许多文献就发电商市场力 的存在机理、发电商市场力的影响因素、发电商市场力的识别方法、发电商市场力 的防范等方面进行了研究。 1 、发电商市场力的存在机理 华北电力大学硕士学位论文 文献 1 研究了发电侧电力市场寡头竞争的事实，认为发电侧电力市场上发电 企业应该是有限数量。文献 2 分析了发电商的规模经济。文献 3 分析了发电商经 济持留方式来行使市场力的行为文献 4 分析了发电商容量持留行为和机理。 2 、发电商市场力的影响因素 文献 5 分析了市场结构对市场力的影响。文献 6 分析了需求弹性对统一出清 电价下发电商市场力的影响。文献 7 分析了需求侧投标对发电商市场力的影响， 说明需求侧投标能有效的降低发电商的市场力文献 8 分析了信息披露对市场力 存在着影响。 3 、发电商市场力的识别方法 国内外专家进行了大量的研究，得出一系列识别及评估发电商市场力的方法， 归纳主要有：指标评估法；市场仿真及模拟评估法；后验测度法；博弈理论测度法 等。 指标评估法( 文献 9 一 2 1 1 ) 。其中文献i n 一 1 2 给出了“报价差异度”指 标的概念。文献 1 5 卜 1 7 介绍了加州电力市场于年开始发布市场分析年报，其 电力市场分析月报、年报中，都将l i 、h h i 、r s i 、b s i 等指标的计算和比较，作为 主要的分析方法。文献 1 8 对市场集中度指标的评定方法进行了研究，并利用双寡 头垄断的市场模型进行验算。文献 1 9 综述了国外多家电力市场监管机构的分析方 法和指标。文献 2 0 对l e r n e r 指标、h h i 和供应需求比做了简要介绍。 研究市场运行历史数据的后验法( 文献 2 2 ) 这类方法是在市场稳定运行一段 时间后，根据历史数据，对照机组报价，用统计学方法分析哪些机组有滥用市场力 的行为。 试验仿真分析法试验仿真法( 文献 9 卜一 1 0 、 1 4 】) ，是一种传统的既直观又 实用的方法。在假定市场参与者的生产成本。己知的前提下，通过模拟市场参与者 在市场中的可能行为来发现市场结构中的各种因素与市场力的关系。仿真试验法有 两类方式：一是有实际人员代表市场参与者参与模拟的试验：一是设计智能化仿真 器，进行无人参与的仿真试验。 基于博弈、均衡理论的市场力分析方法( 文献 2 2 一 2 3 ) 。这类方法有两种思 路：一种是以寻找寡头博弈市场的纳什均衡点为为研究重点，评估潜在的滥用市场 力行为。另一种是结合微观经济学分析，利用供给函数平衡理论s f e ( s u p p l y f u n c t i o ne q u i l i b r i a ) ，求出发电商的价格控制范围，根据报价曲线的陡度以及高 度来分析市场力。 4 、发电商市场力的防范 文献 1 】对发电商的进入规制对市场力的影响进行了研究。认为有效的进入规 制可以促进电力竞争。文献 7 需求侧投标有助于缓解市场力。文献 2 3 - 3 1 也提 出了具体平抑市场力的方法。概括有：合理设计市场结构，适度降低电力市场进 2 华北电力大学硕士学位论文 入壁垒。加强需求侧响应。 加强电网建设、增强网络互联效益。报价封顶。 电源的合理规划。期货和长期双边合同、差价合约合理的信息披露。加 强市场监管力度，规范各市场主体行为。完善市场运行机制等。 1 3 论文的研究内容 1 、发电商市场力的存在机理 研究发电商市场力进行监管的必要性、发电商市场力存在的基础、发电商行使 市场力的基本形式等。 2 、发电商市场力的影响因素 研究确定那些有可能形成和维持市场力( 单个发电商和发电商联盟) 的各种主 要的因素，并结合某区域电力市场的调电试运行数据对部分影响因素进行了实证分 析。 3 、发电商市场力的识别方法 研究发电商市场力识别的基本理论( 指标、博弈论、仿真等) ，发电商市场力 指标的选取和扩展发电商市场力指标的选择原则、构建单个发电商市场力的识别方 法和发电商联盟行使市场力的识别方法。同时，基于某区域电力市场的调电试运行 数据进行了实证。 4 、发电商市场力的防范方法 发电商市场力的判断与识别指标体系研究的基础上，研究发电商市场力短期防 范机制和长期防范机制。 1 4 论文的主要创新点 1 、本文研究综合考虑了单个发电商的市场力和联盟行使的市场力。研究单个 发电商的市场力的同时，提出了较为科学的联盟市场力识别方法。 2 、结合区域市场的实际需要，构建发电商市场力的识别指标及其防范措施， 具有很强的现实意义。 3 、现实的发电商报价数据很难直接应用于指标体系计算。本文通过研究提出 对发电商的报价数据进行科学处理的方法，使发电商的报价数据处理后可以有效的 应用于市场力分析。 4 、从短期和长期两个方面研究市场力防范机制。短期防范机制主要是指目前 市场环境下通过市场监管的可以采用的措施。长期防范机制主要是构建有利于竞争 的市场环境及其运作机制的措旌。 3 华北电力大学硕士学位论文 第二章发电商市场力的存在及其维持机理 为了避免垄断所导致的电力工业生产及配置的低效率，以及解决政府管制的失 效问题，世界各国开始对电力工业放松管制、引入竞争。但是，电力市场并不是一 般意义上的商品市场，具有很强的内外部特性。尤其是发电侧电力市场特有的一些 机理，造成了发电商市场力和行使市场力的行为。 2 1 发电商维持市场力的基础 发电侧电力市场的特点是发电商维持市场力的基础，也是发电侧电力市场必须 进行监管的原因。发电侧电力市场至少存在以下重要的特点或者说是结构性的缺 陷：发电侧电力市场寡头竞争的事实；电力系统对安全性和稳定性的要求； 发电侧电力市场缺乏需求侧响应 2 1 1 发电侧电力市场的寡头竞争 市场的不完全竞争有3 种重要形式：垄断、寡头垄断以及垄断竞争。应该承认， 传统的电力工业属于垄断。建立发电侧电力市场后，电力市场基本接近寡头市场。 寡头市场具有以下特点：其介于完全竞争和垄断市场之间，更接近垄断市场；厂商 可通过控制产量( 减少) 来操纵价格( 抬高) ，增加自身利益，造成市场低效率和 消费者剩余减少；厂商会积极性改进技术，保持寡头地位。发电侧电力市场寡头竞 争的事实是发电商维持市场力的重要基础。 发电侧电力市场上发电企业应该是有限数量。主要有这几方面原因：1 、发电 企业的规模经济是最重要的原因；2 、有限数量可以节约交易费用；3 ，固定成本沉 淀性。 在发电企业数量的确定上，规模经济起特别重要的作用。根据我国1 9 9 6 年的 资料，中国发电企业规模达到年发电量2 6 0 亿k w h 左右时其成本最低，但是在发电 量达到1 5 0 亿k w h 左右时，平均成本曲线开始变为平坦，接近最佳的经济规模水平。 从发电厂商规模效益看，电力市场不可能是微观经济学意义下的完全竞争市场，而 只能是寡头市场。同时，如果存在众多的发电商虽然有利于竞争的，但是由于这些 企业规模比较小，相互竞争激烈，因为资金约束和风险回避这些企业难以投资大项 目，这将使发电业始终停留在原来的技术水平和规模经济水平。相反，市场上企业 数量合理，每个企业实力雄厚，抵抗风险的能力强，必然寻求有规模经济的投资， 从而有利于迅速淘汰小机组，使发电业技术进步和不断提高规模经济水平。 还要指出的是，除了规模经济外，交易费用也是促使许多电厂合并成发电寡头 4 华北电力大学硕士学位论文 的原因。增加发电商数量同时，会使市场交易费用成倍增加。虽然一次交易的寻找 成本、合同签订成本和履约成本并不大，但是如果整个市场的交易次数数以亿记， 交易费用就是绝对不可忽略的 固定成本沉淀性对发电企业的规模也有很大影响，发电设备和设施一次性投资 巨大，且由于具有较强的专业性，一旦投入几乎无法收回或用作其他用途，这种固 定成本沉淀性增大了发电市场的进入和退出壁垒，有利于维护发电企业的规模性。 如果不考虑规模经济和交易费用，发电企业数量越多就越接近完全竞争市场的 假设。但是，偏偏这两项因素对发电企业至关重要。因此，规制机构在确定发电企 业的数量时要对各种不同方向变化的因素作出权衡。发电企业固定资产的沉淀性增 大了发电市场的进入与退出壁垒，有利于维护发电企业的规模，但是，发电资产的 沉淀损失并不因为市场竞争程度的变化而变化。随着发电企业数量的增加，市场竞 争所产生的配置无效率损失将越小；然而发电企业规模较小所产生的规模经济损失 会增大，交易费用也会因为企业数量的增加而呈几何级数地增加。因此，发电企业 的数量应该确定在两种不同方向损失之和的最小点上因此，发电商的数目既要能 够兼顾规模经济损失和交易费用损失的影响。从目前已经或正在进行的发电环节的 市场化改革情况看，几乎所有国家都没有片面追求完全的假设，而对发电企业的数 量做了适当的安捧。不过，由于发电企业的规模经济相比其他一般行业更加明显， 因此，发电企业的数量安排在实践中偏少，或者说不得不忍受更大的配置无效率损 失，这使得实际发电市场更加偏向于寡头竞争 发电商的规模不能太小，可以通过电网的联络线建设扩大市场范围( 区域电力 市场相对省级电力市场就增加了数倍的发电商数) 有足够大的市场可以使市场有 足够的发电商数保证有效的竞争。 2 1 2 电力系统对安全性和稳定性的要求 电力的不可存储性要求发电、输电、配电、用电各个环节时刻保持平衡，即电 力系统的供给与需求时刻保持平衡，同时还要求安全性和稳定性。因此，要求电力 的市场化不仅有竞争的一面，也有协调的一面，不能像一般商品市场那样只要市场 中“看不见的手”，来进行长期、自发的均衡调节，这就要求必须有市场运营机构 以及各种平衡市场( 包括期货市场、现货市场、实时市场和辅助服务市场等) 来进行 主动调节。如何合理解决不可避免的电网阻塞现象，也是电力市场需要解决的关键 问题。 电力系统有其自身特点：电源点和负荷中心的分散。由于要求供需实时平衡， 在现有输电网规模的情况下输电线路可能出现堵塞。这就割裂了整个市场，使本来 就有限的发电商数量在又被分割。造成局部市场不能有效竞争。 5 华北电力大学硕士学位论文 2 1 3 需求侧缺乏弹性 需求侧缺乏弹性对于发电商市场力有影响。同时，也是电力市场需要研究和防 范发电商的市场力的一个重要原因。电力系统本身缺乏需求弹性，且无替代品，使 电力供应商完全有可能通过降低发电量并通过提高价格来获取超额利润。 经济学中的结论也表明：当需求缺乏弹性时，提高价格可以增加总收益。在实 现电力市场化的过程中由于电力需求缺乏弹性，发电商也可能通过降低发电量或通 过提高价格来获取超额利润所以电力市场最终应该开放用电侧，增大需求价格弹 性，使电价更合理，市场更稳定，同时还可以提高用户的用电效率，节省能源及减 少装机容量。 2 2 发电商行使市场力的基本形式 发电商行使市场力的基本形式( 持留容量策略) ：物理持留和经济持留。所谓 物理持留是指发电商在报价时有意少报部分可用发电容量，其主要表现形式包括： 谎称设备不能或部分不能使用、谎称设备处于检修或需要进行检修以及在有经济效 益时不发电。所谓经济持留是指发电商将部分容量不合理的报高价，导致该部分发 电容量不发电。 由于电力市场是一种非管制机制，运行初期交易规则不完善，会使供电方有机 会通过调整竞标策略而使电价升高。在电力市场环境下，市场本身的容量固有短缺 和人为造成的短缺( 如发电商故意在电力需求较高的时段安捧检修，使发电机组全 部或部分停运) 都将抬高市场出清价。 在容量短缺的情况下，存在具备行使市场力的发电商，他们行使市场力方式为 持留容量( 物理持留和经济持留) ，即在边际机组以下的发电商可持留一部分发电 容量，使原先在最优发电序列以外的高价发电机组进入发电序列，并抬高边际电价， 使得发电商通过持留容量获得的超额利润大于因持留容量而少发所损失的利润；边 际上机组一般都有报高价的倾向，可以采用经济持留策略，以哄抬电价使自身获利。 图2 一i 中，阶梯状上升的曲线是发电商的报价，在实际运行过程中，电力市 场下单一买方的需求往往是无弹性的，在图中采用垂直线表示。当无发电容量持留 时，由需求决定的市场统一出清价是，。此时是边际机组，g ；由于边际成本低于 市场统一出清价而获得鲋- 的利润；当某发电商将边际以下机组容量中的衄部分进 行物理持留或边际上机组的幻部分进行经济持留时情况如图2 2 所示。嘲 6 华北电力大学硕士学位论文 图2 1 无发电容量持留的市场供需曲线 ， p 图2 2 发生发电容量持留的市场供需衄线 这种结果类似于供应曲线保持不变，而使完全刚性的需求曲线向右移动q ， 从而使市场统一出清价上涨为图2 2 中的p 。从图中可以看出，由于市场统一出 清价的抬高，g 3 此时成为系统的边际机组，这样不仅g 。获得了更高的利润，而且g ： 也获得了叫：的利润，图2 2 中的a r 为社会总的资源流失。持留后的发电商从它 边际机组以外的容量中获得超额利润，也由于持留容量而损失部分利润，当持留 后的发电商由其余的容量所获得的额外利润大于因持留容量而损失的利润时，发电 商宁愿选择持留容量。 观察图2 2 ，同时也注意到，在需求富有弹性的情况下( 图2 2 中倾斜的虚线 所示) ，即使发电商存在容量为鼋的持留行为，此时的市场出清价是p ，和无发电 容量持留时的市场出清价相等，不仅抑制了g 。和g ：的超额利润，而且也消除了社会 总资源流失a r ，可见引入需求弹性对发电商持留容量的行为有相当的抑制作用。 在持留问题中，物理持留较好识别，对于经济持留的问题，应注意区分其与合 理冒险的区别。如图2 3 所示：嘲 7 华北电力大学硕士学位论文 价格 c 0a9 0 1 0 0 容量( 哟 p 珥为市场的价格上限：c 为市场的平均发电成本# 口为报价曲线与评价发电成本的交点在容量轴上的值 图2 3 机组经济持留与合理冒险的区别 阶梯状的报价曲线分布在图2 - - 3 所示的3 个阴影区域内，分别称为低价区、 经济持留区、合理冒险区。考察发电商的经济持留，只需重点研究经济持留区。首 先，低价区中的报价电价都低于平均发电成本，则此部分报价绝对不属于经济持留 ( 经济持留是指报高价) ；其次，机组用容量在口以上的大容量段报高价，持留危 害严重；丽机组拿出最后一小段的容量( 例如9 0 以上部分) 报高价，是考虑到负荷 供应紧张时有可能获得超额利润而合理冒险的结果，这种危害是可以容忍的，不应 算作持留。因此这里认为，9 0 一1 0 0 属于合理冒险区域，a 一9 0 才属于可以反 映其严重性的经济持留区。 2 3 发电商行使市场力的行为 电力市场存在着拥有市场力的供应者，这些市场供应者采取物理持留或经济持 留策略来行使自己所拥有的市场力。往往存在以下3 种有损于市场效率和效益的竞 标行为： a 暴利定价：通常表现为具有市场力的供应者利用自身优势地位抬高市场价格 的行为。 b 供应者联盟：通常表现为2 个或多个供应者通过私下协调竞标策略，以左右 市场价格的行为。其实质是：联盟所具有的市场力大于参与联盟的单个供应者各自 的市场力。 c 市场投机行为：通常表现为供应者利用特殊的时机或特殊的地位趁机抬高报 价的行为。如利用负荷高峰，供应不足时段、调峰调频、阻塞等机会。市场投机属 于特殊的暴利定价行为，特指那些平时不具有市场力或市场力甚微的供应者利用暂 时性的市场力提升而进行暴利定价。 8 华北电力大学硕士学位论文 从本质上看，市场运营中各种有损于市场效率和效益的行为都源于供应者市场 力的存在，均可称为市场力的滥用。具有市场力的供应者利用了自身拥有的这种能 力抬高报价，就会导致市场价格的升高。“供应者”可以指参与发电侧电力市场的 电厂、机组、集团公司或区域外售电者。常见的有害市场行为及主要特征如下表所 示。口2 表2 - - 1 供应者有害竞价行为及表现 行为申报价格策略( 经济持留)申报容量策略( 物理持留) 投机某些时段的报价远高于平均 某些时段限制申报容量 价格 暴利定价某些供应者申报价格远高于无特别规律 其他对手 联盟 所有联盟成员集体报高价所有联盟成员共同限制申报 容量 2 3 1 单个发电商行使市场力行为分析 投机、暴利定价可以看作是单个市场供应者行使市场力的行为他们可以通过 应用经济持留或物理持留策略来达到获利的目的。通常，边际内发电商通过物理持 留来使系统调用边际成本高的机组，从而提高出清电价；边际上发电商通过经济持 留来提高出清电价。 按统一市场出清价定价的发电侧电力市场的市场交易过程中，发电商对不同的 机组及容量段报不同的价格，发电商的供应曲线是单调上升的阶梯状曲线。电力公 司根据负荷预测在市场中购买相应的发电量，由于必须保持系统的实时平衡，电力 公司的需求曲线往往是无弹性的，由市场的需求决定的边际机组的报价是市场出清 价。这个价格等于被购买到的最后一台机组的最后一个容量段报价。具有边际下机 组的发电商可以通过物理持留，而具有边际上机组的发电商可以通过经济持留，使 较高价格的机组成为边际机组，从而使市场出清价格上涨。持留后的发电商从它的 其余部分的容量中获得的额外利润大于因持留而损失的利润时，发电商将通过物理 持留策略和经济持留策略来行使市场力。 以统一市场出清价结算的发电侧电力市场中，那些占有较大市场份额的发电商 实施市场力的最直接方法是经济持留。因此，市场管制者需要了解特定机组的运行 成本大体上所处的位置，使发电商不可能长期地运用报高价的策略。发电商物理持 留策略，使得系统不得不调用边际成本更高的机组以满足负荷平衡的需求，从而达 到抬高市场出清价的目的。但是物理持留行为很容易通过市场规则进行规制。如华 9 华北电力大学硕士学位论文 东电力市场运行规则规定每台机组在每个交易点最后一段的段电力必须等于机组 最大允许出力。 2 3 2 联盟行使市场力行为分析 为了更有效的行使物理持留策略和经济持留策略，供应者往往会结成联盟来行 使市场力。换言之，供应者联盟增长了供应者采用物理持留和经济持留策略的效果。 下面基于博弈论分析市场供应者如何结成联盟行使市场力。 有限次重复博弈是有唯一的均衡点的，其中每一阶段的博弈均衡都为非协调竞 争均衡。然而，由非协调竞争和联盟竞争可知，发电商之间的电量和电价选择的竞 争中，每阶段的非协调竞争均衡并非最佳策略组合，只有完全联盟才能达到最佳。 在一次性非协调博弈中，不可能比非协调均衡更好，更不可能达到联盟的结果。无 限次重复博弈是发电商形成联盟的前提。 在无限次重复博弈的电力市场中，发电商采用如下触发策略，形成联盟以获得 尽可能高的收益。 ( 1 ) 根据第一阶段的需求等，考虑到联盟竞争的利润大予非协调竞争的利润， 该发电商尝试按照联盟竞争的均衡选择电量和电价，即选择合作博弈的结果，进行 第一阶段博弈。 ( 2 ) 如果，第一阶段博弈结果，该发电商获得出清电量为申报电量，且市场 出清电价为申报电价，则该发电商认为，自己已经获得了联盟博弈的利润，可以认 为其他发电商在第一阶段博弈中也都采用了联盟均衡策略。该发电商在第二阶段博 弈中，仍然根据第二阶段的需求，继续尝试按照联盟竞争的均衡选择电量和电价。 在整个重复傅弈过程中，只要该发电商在该阶段博弈结果中获得的出清电量为申报 电量，且市场出清电价为申报电价，则该发电商在下一阶段博弈中始终保持该策略。 ( 3 ) 一旦，某阶段博弈结果，该发电商获得出清电量小于该申报电量，则该 发电商在下一阶段博弈中，将根据下一阶段的需求，按照非协作竞争的均衡选择电 量和电价。 图2 4 描述了完全信息发电商重复博弈均衡，横坐标是价格控制者的总电量， 纵坐标是市场出清价格。图中：p 点表示非协调竞争的博弈均衡；一点表示联盟竞 争的博弈均衡；原博弈为非协调竞争的有限次重复博弈的均衡点是p 点；原博弈为 非协调竞争的无限次重复博弈的均衡点位于，点与一点之间的x 点，与发电商的触 发策略有关；当负荷需求增加时，各均衡点向右上方移动。o ” 1 0 华北电力大学硕士学位论文 辔 盎 蜒 田 蠼 岳 价格控制者总电量 图2 4 完全信息重复博弈 由于各个发电商燃料供应渠道不同，各自的市场短期策略和长期战略也有所不 同，当受到市场需求变化、燃料市场形势变化、清算规则和奖励政策变化、某发电 商短期策略改变等等多种因素，原均衡点k 将不再维持经历一段重新建立彼此信 任和利润分配的过程后，将会在r 或者f 点达到均衡。 我们知道，电力市场中包括合约市场和日前市场，日前市场每日重复交易，发 电商容易将这种博弈过程看成无限次博奔，而合约市场中，发电商难以将这种博弈 过程看成无限次博弈，当合约期限较长时( 如年合约) 更是如此。原因如下： 1 、长期的不确定性，外部因素可能发生改变，博弈的基本条件变化，如需求 弹性、市场容量、燃料成本、市场规则等等： 2 、发电商中长期市场策略是有差异的，发电商规避电价风险的手段也是不相 同的； 3 、对于发电商而言，业绩考核有所不同，考核期限和考核制度对发电商的中 长期电能交易决策有非常重要的影响； 4 、必须考虑利率变化等的金融问题。 因此，合约交易主要表现的仍是理性发电商以各自最大利润为目标进行的非协 调竞争。发电商联盟出现更有可能出现在目前电力交易市场。在联营体( p 0 0 1 ) 和交 易中心( p x ) 的市场规则下，即使参与市场竞价的单个发电商没有占据明显的垄断性 市场份额，但是经过日复一日的市场竞价，发电商利用在相似供求条件下重复竞价， 逐渐了解竞争对手的运行成本等的私有信息，收集以获取竞争对手市场行为的信息 等等客观条件和手段容易暗中串谋形成寡头垄断，从而利用市场占有份额增大的市 场优势来实施市场力，操纵市场出清价。 华北电力大学硕士学位论文 第三章发电商市场力的影响因素研究 在目前的电力市场中，造成市场力的情况有以下几种：一是由于市场主体占有 大的市场份额，它可以利用市场规模来操纵市场力；二是人为的造成输电的传输阻 塞，而把一个大的市场分割成几个小的局部市场，那么在几个局部市场中，发电商 就完全有可能利用市场力牟取利润。第三种情况就是发电商联盟行使市场力，大家 都遵守不成文的规定，或者是私下达成协议，从而共同实施市场力。这些情况的出 现均是发电商市场力影响因素的具体体现。 本章研究发电侧电力市场发电商行使市场力的主要影响因素。影响发电商市场 力的因素可以分为客观因素和主观因素两部分：客观因素主要有电力供需，市场结 构等；主观因素主要指电力市场运作机制等。同时，在主、客观因素分析的基础上， 迸一步分析了发电商联盟的一些影响因素。另外，结合某区域电力市场的试运行数 据对部分影响因素进行了实证分析 3 1 电力供需对市场力的影响 一般商品市场只要在一个不严格的时段内满足供需总平衡，短期供应能力主要 由库存量决定，但电力市场的交易却必须在每个瞬间满足供需平衡，电力供应能力 完全取决于实时生产能力。电力市场一旦发生供需矛盾，发电企业就有抬高市场价 格的机会，使报价远远高于边际成本，电力市场的市场力很大程度受电力供需的影 响。因此在电力行业中，供需矛盾是各种关系中的主要矛盾，电力供应充裕是电力 市场健康有序发展的基础。 3 1 1 电力需求分析 电力需求即负荷。电力的不可贮存性，要求发电、输电、配电、用电各个环节 时时刻刻保持平衡，因此电力需求具有实时性。 电力需求是不断变化的，当前，我国电力市场的用电负荷的特点是峰谷差大， 不仅一天当中负荷变化大，一年当中各月份的负荷变化也大。电力需求还会受到一 些偶然因素的影响，比如一些重大的事件，甚至收视率很高的电视剧都会影响某一 时段的电力需求。 电能不仅可用于光能、热能、机械能、化学能等能量转换，还可广泛用于广播、 通信和电子技术等方面，其中除热能尚可用燃料能源替代外，其他用途则几乎不可 能用其他能源替代。加上电能具有清洁、使用方便的特点，使电能成为生产和生活 的必需品。因此，电力商品替代性差，其需求缺乏弹性。 1 2 华北电力大学硕士学位论文 总之，电力需求具有实时性、易变性、不确定性和缺乏弹性的特点。 当前电力能源消费的必需性及电力能源替代品的相对短缺使电力产品的需求 对其价格的敏感性降低；又加上用户侧电力市场还未完全开放，因此，电力需求对 价格的响应程度进一步减弱，结果表现为电力产品的价格需求缺乏弹性。这就给卖 方行使市场力，达到抬高价格、获取超额利润的目的创造了有利条件。如遇到短期 内需求激增，而电源及电网建设周期又较长，就形成了产品稀缺的市场供需状态， 使其价格弹性进一步缺乏，这就为卖方市场力的形成打造了更加良好的客观环境。 3 1 2 电力供给分析 在电力行业中发电企业是电力的供应者。短期内在特定的区域内，由于发电企 业投资大，建设周期长，且建设审批手续复杂，外来电源复杂，外来电源又受电网 输电能力的限制，因此电力供给的容量是刚性的电力供应容量的刚性与电力需求 的不确定性相矛盾的，因而为保证电力系统的安全，电力供给应有一定容量的备用， 可用发电容量( 不包括检修容量、阻塞容量) 必须大于最大负荷容量从长期看，市 场的电力供给决定于电源、电网的合理规划建设；从短期看，市场的电力供给受机 组检修、传输线路阻塞的影响。 ( 1 ) 电源、电网的合理规划建设 建立以厂网分开、竞价上网为主要特征的电力市场，是为了通过市场引入竞争 机制，来降低成本、提高电力企业及整个社会的经济和社会效益但是，电力行业 重组后几年来的运行实践也暴露出一些值得关注的问题需要加以研究和解决。其中 的一个重要问题是，也就是在目前厂网分开、发电公司和电网公司成为两个独立的 经济实体的情况下，如何保证电源与电网以及用户侧的整体协调规划，以保证整个 电力系统的规划与扩容投资仍然能够实现全社会效益最大化目标。目前，在电力供 不应求的形式下，各个独立发电公司正在全国范围内进行大规模的新电源建设项目 的规划与投资，与此同时，在全国范围内不同电压等级的输( 配) 电网也在进行扩 容规划与投资。但是目前的实际情况是：厂网扩容投资项目明显缺少能够促成统一 规划，以达到电力资源优化配置和社会效益最大化的目标这样一种有效的协调机 制根据国际经验和我国实际，我们认为，厂网分开后，实现厂网扩容项目整体效 益最优面临着三方面的挑战：一是如何通过对于具有自然垄断属性的输电公司以及 电网与市场运营管理机构的有效管制和激励来促成输电网的最优扩容( 输电短期阻 塞成本和长期扩容成本之和达到最小) ；二是在对输电公司进行必要的管制的基础 上，如何应用一些有效的市场机制，促进输电网扩容的商业化运作，以促进电力工 业逐步全方位地走向市场；三是如何实现厂网规划的协调优化问题，保证整个厂网 系统的安全、优化、经济发展。要想实现电力系统的健康、长远发展，就必须协调 1 3 华北电力大学硕士学位论文 好电源、电网以及用户侧的规划。 ( 2 ) 机组检修 为保证发电机组的安全运行，发电企业必须定期安排机组进行检修。发电企业 安排检修，会引起市场供给的减少。如何有效错开检修时间，是电力市场化改革当 中所要关注的问题之一如果考虑市场竞争因素，电力供应( 机组检修安排) 的情形 会变得更加复杂。 ( 3 ) 传输线路阻塞 由于存在断面传输约束，堵塞区内的供需平衡状况一般与全市场总的供需平衡 不同。实际中，由于断面传输能力的限制，常会出现区域整体缺电，而部分地区有 电送不出的情况。分析各堵塞区内的供需情况，往往比分析整个市场的供需情况更 能说明问题。 在电力系统中，电能是通过输电线来传送的，当某一条输电线输送的潮流达到 一定的限值后( 如线路满载值) 就不能再在线路潮流方向上增加电能，这即是我们所 说的产生了传输线阻塞输电系统容量限制不仅仅是由传输线的电气容量限制，另 外还有：变压器容量限制、节点电压约束、暂态稳定约束和维持系统电压稳定约束 等等。输电线路容量约束或阻塞会产生局部区域市场力。当一个地区的用户从其它 电能便宜地区获取电量而由于出现传输限制时，处于该地区的发电商就有能够实施 市场力的条件。而且区域发电商有可能利用输电线容量约束为人为制造网络阻塞以 获得市场力创造条件。 如图3 - l 所示，节点 ，b 处的电价比节点c 处的便宜，但是由于线路a b 和b c 的容量仅为5 0 m w 和i o o m w ，存在输电阻塞，节点c 处的4 0 0 m w 负荷不能完全通过 a b 和b c 输送的电能满足。所以节点c 的区域发电商就能利用系统实时平衡的要求 提升区域市场价格( 如图中的3 0 元唧) 直到阻塞消除，即该节点负荷水平达到 1 5 0 m 霄以下 3 0 元k w h 图3 - 1 传输线阻塞把完整系统分割成几个区域 1 4 华北电力大学硕士学位论文 3 1 3 电力供需特点对市场力的影响 由以上分析可以看出，电力需求具有实时性、易变性、不确定性和价格弹性系 数小的特点，而电力供应短期内又受季节、天气，机组检修，燃煤价格，发电企业 的博弈行为和突发事件( 如机组突然跳闸) 等因素的影响，所以电力供需不平衡情况 的发生相对于一般商品要复杂得多。电力供不应求的情况可能发生于某一段时期， 也可能发生一天当中的有一时段。电力市场一旦发生供需矛盾，发电企业就有抬高 市场价格的机会，使报价远远高于边际成本。因此说，电力市场的市场力受电力供 需的影响。 随着我国国民经济的持续发展，电力需求将进一步增长。当前电力能源消费的 必需性及电力能源替代品的相对短缺使电力产品的需求对其价格的敏感性降低；又 加上我国电力市场化改革还处于初级阶段，用户侧电力市场还未完全开放，因此， 电力需求对价格的响应程度进一步减弱，结果表现为电力产品的价格需求缺乏弹 性。这就给卖方行使市场力，达到抬高价格、获取超额利润的目的创造了有利条件。 如遇到短期内需求激增，两电源及电同建设周期又较长，电力供应容量又为刚性， 就形成了产品稀缺的市场供需状态，使其价格弹性进一步缺乏，这就为卖方市场力 的形成打造了更加良好的客观环境。 3 1 4 电力供需对市场力影响的实证研究 市场供应、需求的平衡及变动情况，影响发电商在市场上的行使市场力的行为 可以通过市场供需比指标( d c r ) 体现市场供需状况。 d c r - 骁幺 公式( 3 一1 ) 式中，乱是市场需竞价的总负荷需求量，q c 是市场总可申报发电容量。 说明；d c r 趋近于1 或小于1 ，市场现有的发电容量能够满足市场的负荷需求， 发电商行使市场力的可能性小；d c r 大于l ，市场现有的发电容量不能满足市场的 负荷需求，发电商行使市场力的可能性大。 一般认为，供需比指标值在8 0 以下时供需情况比较缓和，可以有效的开展市 场竞价。图3 2 是华东电力市场三天试运行的市场供需比指标值，可见这三天华 东电力市场的供需形势较为缓和。 1 5 华北电力大学硕士学位论文 图3 2 华东电力市场三天试运行的市场供需比指标值 图3 3 华东电力市场三天调电试运行的市场平均节点价格 从图3 2 、图3 3 可知，三天调电试运行的供需形势较为缓和，因此市场平 均节点价格较低。可以认为缓和供需的形势有利于市场竞争。另外，市场供需情况、 市场平均节点价格还是有一定的波动的，而且市场供需情况、市场平均节点价格呈 现同方向变化趋势，有很强相关性。市场平均节点价格随供需情况变化一方面体现 了发电成本随供需情况的变化，一方面体现了发电商行使市场力的能力随供需情况 的变化。随着市场供需情况的紧张，发电商行使市场力的能力增强，会使市场平均 节点价格快速上升、严重偏离发电成本。 3 2 市场结构对市场力的影响 产业组织经济理论认为市场结构对市场中的企业行为以及市场绩效有很大的 影响，因此市场结构是s c p 分析框架的中心内容市场结构是指在特定的市场中， 企业间在数量、份额、规模上的关系以及由此决定的竞争形式。市场结构分析通常 从企业的数量和市场份额、产品的差异化程度、进入壁垒这三个方面来进行。发电 1 6 华北电力大学硕士学位论文 市场结构很大程度影响了发电商的市场行为( 市场力) ，下面分析市场结构对发电 商市场力的影响。 3 2 1 垄断性市场份额 在按统一出清价结算的电力市场中的某发电商的市场份额或所有权一旦大到 足以影响市场价格时，它就有提高机组报价，使之成为系统边际机组以抬高市场出 清价的动机。 为进一步清楚简明她阐述垄断性市场份额产生市场力，我们以如图3 4 所示 的三个发电公司，a ，b 和c 组成的简单电力系统为例说明之。该系统总的发电容量 为1 0 0 0 m w ，负荷水平为6 0 0 姗。拥有占7 0 发电市场份额的发电公司c 至少必须提 供3 0 0 m w 的电力才能使系统平衡。在自由市场的环境下，发电公司c 可以利用。必 须运行”( m u s t r u n ) 的地位任意提高机组报价抬高市场出清价 图3 4 垄断性市场份额造成市场势力 3 2 2 产品的差异化程度 另外，某些电源由于具有供电调节的天然优势而在电力供需紧张以及基荷机组 或系统出现故障时具有行使市场力的动机。如水电调峰以及占市场份额较大，技术 先进且成本较低的某些大机组在供电紧张及维持电网运输安全时容易行使市场力， 控制产出并操纵辅助服务市场及能量高峰市场的出清价格，使其有上涨的趋势。 3 2 3 电力系统的市场进入壁垒 电力生产仍然具备的自然垄断特性使进入电力系统的投资成本较高( 包含为环 境保护付出的投资) ，资金回收慢，增加了投资者进入市场的难度，形成天然的市 场进入壁垒。进入壁垒使电力生产形成寡头垄断的市场结构以维持生产的规模经 济。每一个寡头垄断者都具有行使市场力的动机，以利润最大化为目标形成高于边 际成本、乃至平均成本的价格获得超额利润。又因为电力垄断者面临的是价格弹性 缺乏乃至刚性的需求曲线，因此其缩减很少或不缩减产量就可以实现较大幅度抬高 1 7 华北电力大学硕士学位论文 价格，获取经济利润的目的。 3 2 3 传输线路阻塞对市场结构的影响 区域电力市场一般包括多个省市，参与竞价的电厂是省级市场的数倍，因此表 面上看来市场结构相对于各省级电厂也大幅改善；但实际中，由于断面输电约束的 存在，不同地区间的电能不能有效、畅通无阻地交换，将统一竞价的大市场，实质 上划分为若干个小的市场。在这种情况下，简单地根据电厂个数和市场份额来评价 市场结构，是不准确的，应当充分考虑断面输电约束的影响若干个小的市场，造 成市场结构的改变，有效的增加了发电商的市场力。 3 2 4 市场结构对市场力影响的实证研究 根据产业组织理论中，市场集中度是反映市场垄断和竞争程度的最基本的概念 或指标。为什么市场集中度成了市场结构中反映市场垄断和竞争程度的最基本的概 念指标呢? 这是因为：第一，竞争和垄断有质的差别，竞争通常意味着有多个买方 或卖方，而垄断意味着只有一个或几个买方或卖方在集中度高的产业，有较大市 场份额的大企业即使不搞垄断，也构成可能形成垄断的态势。因此，集中度至少可 以近似地反映市场的垄断竞争程度和市场支配力。第二，以集中度指标为基础，加 上产品差别和市场进入壁垒指标，就可以把握市场结构的基本特征、形成原因和变 化趋势。第三，集中度指标比产品差别和进入壁垒两个指标更容易测量，容易把握。 因此集中度指标就成为反映市场垄断和竞争程度最基本的指