（技术经济及管理专业论文）电力市场中发电商市场力问题研究.pdf

华北l h 力人学颐十学托论文 摘要 市场力问题是电力工业市场化改革中倍受关注的重要问题之一。本文结合我刚 发电侧电力市场的实际，运用电力市场理论，现代产业组织理论，不完全竞争理论 以及博夯论的相关知识，对电力市场中发电商市场力问题进行了多角度的，比较深 入系统的研究。主要研究内容包括：( 1 ) 市场力的产生机理分析：( 2 ) 市场力识别 与度量指标研究；( 3 ) 世界主要国家电力市场中市场力问题实证分析；( 4 ) 我圈电 力市场结构分析以及基于博弈论的特定市场结构对市场力的影响分析；( 5 ) 市场力 抑制方法研究。本文拓宽了市场力问题的研究视角，并可为政府监管部门制定相天 政策提供理论依据。 关键词：电力市场，市场力，发电商，产业组织理论，博弈论 a b s t r a c t t h ei s s u eo fm a r k e tp o w e ri so n eo ft h em o s ts i g n i f i c a n tp r o b l e m si nt h er e f o r m o fp o w e ri n d u s t r y c o n s i d e r i n gt h ea c t u a ls i t u a t i o no fg e n e r a t i o n s i d e e l e c t r i c i t y m a r k e to fo u rc o u n t r y ，u s i n gr e l e v a n t k n o w l e d g eo ft h ee l e c t r i c i t y m a r k e tt h e o r y ， m o d e r ni n d u s t r i a lo r g a n i z a t i o nt h e o r y ，i m p e r f e c tc o m p e t i t i o n t h e o r ya n d t h eg a m e t h e o r y t h i sp a p e rp r e s e n t sac o m p r e h e n s i v es t u d yo fm a r k e tp o w e r t h em a i nc o n t e n t si n c l u d e ： ( 1 ) a n a l y s i so ft h ep r o d u c t i o nm e c h a n i s mo fm a r k e tp o w e r ；( 2 ) s t u d yo ft h ei n d e xf o r d e t e c t i n ga n dm e a s u r i n gm a r k e tp o w e r ；( 3 ) p o s i t i v ea n a l y s i so fm a r k e tp o w e ri nm a i n e l e c t r i c i t ym a r k e t sa b r o a d ；( 4 ) a n a l y s i so f t h es t r u c t u r eo f e l e c t r i c i t ym a r k e ti nc h i n a ， a n ds t u d yo ft h em a r k e tb e h a v i o ro f p o w e rs u p p l i e r su n d e rs p e c i f i cm a r k e ts t r u c t u r e ；( 5 ) s t u d yo f m e t h o d sf o rr e s t r a i n i n gm a r k e tp o w e r t h es t u d i e sb r o d e nt h er e s e a r c hs c o p eo f m a r k e tp o w e r ，a n dw o u l do f f e rt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h eg o v e r n m e n t ss u p e r v i s i o n d e p a r t m e n t t om a k er e l e v a n tp o l i c i e s w a n gz h e m i n g ( d e p a r t m e n to f e c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f h u a n gy u a n s h e n g k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ym a r k e t ，m a r k e tp o w e r , p o w e rs u p p l i e r , t h e o r e t i c a l i n d u s t r i a lo r g a n i z a t i o n ，g a m et h e o r y 2 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发电商市场力问题 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，也不包台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半斗。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：j 妒! r 日期：0 4 1 2 2 6 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：学校可以采用影印、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： 王哲明 r t期：d 4 1 2 2 6丝业蔷一堕 ： k 名 期 签师导 口 华北电力人学硕 j 学f t 论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 当前，世界电力工业在经历了轮以市场化为取向的改革之后，成功的经验和 失败的教训使人们将视点又重新集中到电力市场中的市场力问题上。 市场力，即m a r k e tp o w e r ，文献亦称“市场权利”、“市场势力”、“市场操纵力” 等，为简便起见，本文采用市场力这一提法，并特指发电商的市场力。 市场力一般定义为厂商能够持续地影响或操纵市场价格，使之一直高于完全竞 争情况下的市场价格水平以获利的能力。市场力可分为纵向( 垂直) 市场力和横向 ( 水平) 市场力。纵向市场力是指厂商参与两项或两项以上相关领域的经济活动， 利用其在一个领域的主导地位提高相关领域的价格，增加整个企业的利润：横向市 场力是指厂商控制了某一市场较大的份额，抬高价格以获得超额利润。 在2 0 世纪8 0 年代以前，世界各国的电力工业被视为自然荜断产业，基本卜都 采取发电、输电、配电、售电垂直一体化的垄断经营模式，从而普遍被认为存在纵 向市场力。2 0 世纪8 0 年代以来，世界各国电力体制改革的主要内容是力图通过产 业重组消除电力市场中的市场力，即从纵向与横向改变产业组织结构，从所有权上 将具有自然垄断性的环节( 输电、配电) 与具有竞争性的环节( 发电、售电) 卡 | 分 高用市场竞争机制限制垄断。 世界各国市场化改革的实践表明，在电力工业实现按环节拆分重组后，由于各 环节成为了独立的利益主体，消除了垄断环节实施纵向市场力的利益基础而使纵向 市场力得到抑制。然而，由于电力产业的特殊性，竞争环节的横向市场力并没有随 着市场丌放、发电企业的拆分和新竞争一商的进入而消除。 电力市场中市场力的作用表现在二网电价的大范围波动及价格尖峰( p r i c e s p i k e s ) 的出现，大量没有市场力的发电商倒闭以及少数发电商的高度垄断。同时， 市场力的存在不仅造成现阶段的低效率和社会福利损失，而且必然影响长期的投资 决策，造成实际可用发电容量减少，电网公司长期亏损而破产，最终导致整个电力 市场崩溃。 市场力的滥用已成为削弱改革绩效的重要因素，因此，对市场力，尤其是水平 市场力问题的研究已引起各国电力行业运行人员、研究人员以及经济领域研究人员 的重视，成为非常有意义的研究课题。 2 0 0 2 年，拥有占全国4 6 发电资产和9 0 输电资产的原国家电力公司被拆分 重组为l j 家独立的公司，这些公司在1 2 月2 9 只同时宣前i l 卜式成立。随后，电j 行业的监管机构罔家电力监管委员会成立。这标志着中国的电力市场建设取得 华北电力人1 学硕十学俺论文 阶段性成果。尤其是5 大发电集团公司的成立，标志着中国发电侧电力市场已经初 步形成。在这样的背景下，从理论上认识电力市场中市场力的成囚，研究识别和限 制市场力的方法与策略，对于实现我国电力工业体制改革的总体日标，逐步建立科 学舰范的电力市场具有重要的现实意义。 1 2 文献综述 市场力问题是电力工业市场化改革中倍受关注的蕈要问题之一。 市场化改革以前，由于电力工业各环节协调成本很高，且在输电、配电环节存 在明显的规模经济，所以整个电力工业长期以来一直被当作自然垄断产业，基本， ： 都采取垂直一体化的垄断经营模式，并施以严厉的管制。垂直一体化的荜断经营模 式普遍被认为存在纵向市场力。当时经济学界和政府有关部门对市场力问题的研 究，主要集中在对纵向市场力的消除和监管理论与政策及其实施经验的探讨上。 建立在单一产品假设基础上的传统自然垄断理论认为，自然垄断的基本经济特 征是规模经济，即生产函数一般呈规模报酬递增状态，生产规模越火，单位产品的 成本越低。因此，从全社会的福利出发，政府必须对自然垄断行业进行进入管制， 即只允许一家企业从事生产，其他厂商不得进入。规模经济一度成为自然垄断行业 存在的前提条件之一。 但是，由于科学技术的迅猛发展，使不少产业的经济规模都发生了很大的变化， 产业之间的替代竞争进一步加剧，加上市场范嗣不断扩大，许多原来的自然垄断行 业失去了继续存在的理由。因此，自2 0 世纪7 0 年代以来，许多国家都对一些传统 的自然垄断行业采取了放松管制引入竞争的措施，以期提高资源配置效率，增进社 会福利。实践表明在民航、铁路运输、电信等行业采取的一系列放松管制措旅取 得了显著的成效。然而，在另外一些行业如电力行业，放松管制并没有带来预期的 效果。作为电力工业市场化改革的先行国家，英国和美国的电力市场建设过程中都 出现了严重的市场操纵问题。 电力工业重组后的市场力问题，不仅为政策制定者和立法者所关注，同样为发 电商和电网经营企业及与电力市场运营有关的各方所普遍关注，并已在世界范围成 为一大研究热点。 文献 1 6 】对电力市场中市场力相关问题进行了综合研究。其中，文献f l 】从经 济学的角度对电力市场中的市场力加以定义，对市场力的成因加以分析，并研究了 发电商实旋市场力的表现形式，市场力的度量，抑制及预测与脏测原理，是国外近 期针对市场力问题的比较详尽的研究文献之一。 电力产业拥有完全不同于其他网络产业的特点，如电力难以存储，负荷的需求 弹性系数很低，发电厂和输变电设施的投资巨大，电力牛产、传输和消费必须同时 华北电力人学硕f ：学似沦文 进行并需保持高度协调等，这是电力市场中发电商市场力存在的基础。同时，电力 市场的经营模式，交易模式，定价原则及竞价方，等方面的缺陷也会诱发市场力， 文献【2 15 】分别从f ：述各方面对市场力的成幽进行了研究。 市场力的度量指标是市场力问题的研究重点之一。如何度量市场参j 者所具有 的市场力，由于研究人员所研究问题的蕈点不同而有众多指标，其中最基本的指标 有两个，即h h i 指数和l e r n e r 指数，前者由已知的市场份额来确定，后者则是基 于已知的市场价格、边际成本或需求弹性，文献f 1 6 ，8 2 4 ，4 1 ，4 2 都介绍了这两大度 量指标。文献 1 ，3 ，1 9 ，2 l ，2 4 ，4 1 对不同情况下l e r n e r 指数的各种变形进行了研究。针 对静态h h i 指数的缺陷，文献3 ，8 1 6 ，2 0 2 2 ，4 2 提出了动态h h i 指数概念。文献 i 1 3 ，18 ，1 9 ，2 3 2 7 1 提出一些其他的市场力度量指标，如边际机组形成率、最高限价到 达率、单个电厂形成最高限价比率、申报最高限价中标率、市场有序性指数、市场 竞争度指数、市场供需比指数、市场价格可控指数、必运行率及供给剩余系数等， 文献f 1 7 1 将各种指标加以分类后形成电力市场监管指标。 电力产业独特的市场结构特点决定了电力市场具有明显的寡头垄断特征，该结 论已为众多的研究所证实。寡头垄断的市场结构决定了电力市场竞争中发电商操纵 市场现象的广泛存在。事实上，在英国、美国以及澳大利亚等国的电力市场建设过 程中都存在市场力问题，尤其是英国e & w 电力市场和美国加州电力市场中的市场 力问题都引起广泛关注。文献f 1 5 ，2 2 ，2 7 3 9 1 对英美两国及澳大利亚放松管制电力m 场中出现的市场力问题的成因、表现形式以及抑制策略等进行了研究。 电力市场具有明显寡头垄断特征的结论促成了博弈论在市场力问题研究中的 应用。一方面，发电商作为市场参与者为了在激烈的竞争中获得最大利益，会尽量 运用策略进行决策选择；另一方面，市场的监管机构为预测和判断发电商不合理的 竞争现象也需要运用博弈论的分析方法。应用博弈论方法有两种思路：种是以寻 找寡头市场的纳什均衡点为研究重点，评估潜在的滥用市场力行为。比如：计算不 同策略组合下的得益矩阵，或利用古诺( c o u r n o t ) 模型、伯特兰德( b e r t r a n d ) 模型等博 弈模型，确定市场博弈均衡点：另一种是结合微观经济学分析，利用供给函数平衡 模型( s f e ) ，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。供给函数模型比较符合实际电力市场的运行情况，但是其均衡点的多解使得 用其分析电力市场特性比较困难。文献【2 ，4 2 ，5 5 5 7 】介绍了供给函数模型。文献 3 ，4 0 5 4 1 分别介绍了博弈论的基本原理以及古诺模型、伯特兰德模型等博弈模型 在市场力问题研究巾的应用，电力市场竞价博弈实验方案的设计、仿真与结果分析， 电力市场中的纳什均衡分析以及博弈论在市场力抑制方面的应用。 血i ：所述，目前涉及电力市场中汀场力问题的文献很多，但这些文献大多单就 市场力问题的某个方面或针对固外电力市场进行研究，真正结合我国电力市场实 际，伞【f i j 、系统的市场力问题研究方面的文献还鲜有报道。 3 华北电力人学硕_ r = 学能论文 1 3 论文的主要研究内容 论文手要研究内容包括： 电力市场中市场力的成因分析： 市场力的度量； 世界主要国家电力市场中市场力问题的实证分析： 市场结构及其对市场力的影响分析； 市场力的抑制方法研究 不同于其他已有的电力市场中发电商市场力问题方面的研究，本文主要侧重于 从现代产业组织理论角度而不是技术角度来研究市场力问题。研究重点是在总结国 内外市场力问题的最新研究成果基础上，结合我国发电侧电力市场的实际，运用电 力市场理论，现代产业组织理论，不完全竞争理论以及博弈论的相关知识，从理论 上研究市场力的产生及其带来的价格风险，市场结构及其对发电商市场力的影响， 市场力的识别与度量指标，以及市场力的抑制策略。通过研究，形成对电力市场中 市场力问题的多角度的，比较深入、系统的认识，找到适合于我国电力市场实际情 况的市场力的度量指标以及市场力的抑制方法，为政府监管部门制定相关政策提供 理论依据。 华北电力人学颐十学位沦文 第二章电力市场中市场力成因分析 电力市场遵循市场经济的基本规律，f h 电力产业独特的物理、技术特性决定了 其市场规律和动态行为与般商品市场有很大不同，不能简单地用经济学的一般原 理来描述。电力产业所拥有的完全不同于其他网络产业的特点，决定了其独特的市 场力存在基础。同时，电力市场的经营模式，交易方式，定价方法及竞价方式等方 面的缺陷也会诱发市场力1 2 - 1 5 i 。 2 1 电力产业特性分析 电力产业的特性及其与发电商市场力的关联可概括为以下几个方面： 1 电力商品不易储存 大部分产品具有可贮存性，库存可降低厂商实旅市场力的能力。然而，电力产 品到目前为止尚不能大规模储存，从而决定了电力生产是一个发电、输电、配电与 用电同时完成的过程，这就要求电力系统时刻保持供需的瞬时平衡，电力的不易贮 存性决定了不可能通过贮存电力来降低发电商实施市场力的能力。 2 电力需求短期刚性 由于电能在许多场合都难以用其他商品替代，故其需求弹性系数很小：同时， 在用户侧，由于政府的干预，售电价一般相对稳定。这两种情况都造成了用电需求 对上网电价的提高并不敏感，发电商之间可利用这一点进行有意的或心照不宣的勾 结( t a c i tc o l l u s i o n ) ，操纵市场。 3 电力供给刚性 一般情况下，发电机组生产能力是有限的。理论上，在发电机组的可调容量范 围内，电力供给可以随价格的变化而变化。但实际上，电力需求是在很大的范围内 变化，机组的技术可调容量不能满足市场需求变化的需要。而且，由于发电设备的 维护费用比一般商品的生产设备高得多，维持冷备用状态代价己很大，维持热备用 的代价则更大，长期不能获得交易合约或辅助服务合约的发电设备必将提前退役。 因此，可用发电容量不会长期地大幅度超过最大用电负荷容量。当备用容量使用完 后，供给能力达到极限，供给曲线将成为一条垂直于产量线的直线，短期内不随价 格变化而变化，短期内电力供给呈现较强的刚性。 在妖期，电力供需的调整表现出一定的滞后效应，并且极易形成蛛网模型。电 力供给的滞后调整与电力产业的进入壁垒有关。电力工业放松管制后，由于以下因 素而存在进入壁垒：( 1 ) 发电设施的投资大，风险高，建设周期长；( 2 ) 发电设备 专用性强，难以转产，存在巨大的沉没成本：( 3 ) 发电机组的闩常运行和维护需要 高级技术和经验丰富的人j 。：( 4 ) 电力生产中仍存在规模经济效应，表现在：大功率 # 北电力人学硕：l 学位论文 高效机组的发电成本要比一般机组低得多，市场份额的分布也更集中；( 5 ) 电力系 统具有较强的容量约束。这些天然的行业壁垒加大了新厂商进入的风险，决定了即 使从长期发展的角度看，电力市场中发电商的数目也4 i 可能像一般商品市场那样众 多，电力供给刚性将长期存在，发电市场1 i 可能形成完全竞争的市场结构，而更可 能形成寡头垄断局面，从而为发电厂商实施市场力提供有利条件。 4 存在可用输电容量约束 电力与其他商品不同，其流通环节一旦阻塞，实际的可用发电容量寺刻受到限 制。一般的商品交易只要买卖双方认可就能完成。而在电力市场中，任何一笔交易 的加入或改变，都会影响电网的潮流分布和动态阻塞情况。 输电约束在一定程度或范围上限制了某些大用电户选择发电公司的灵活性。在 输电容量不充裕的电网中，某些地区存在功率输入阻塞，阻塞使得区域外的远方廉 价电能不能够输送进来，从而直接减小实际的可用发电容量。同时，阻塞对不涮地 点的发电商有不同的影响。这样，位于阻塞区内的发电厂商可以把其竞标价格设定 得很高，而又不会失去中标机会。甚至有些发电厂商可以利用其电j + 所在的独特的 地毽位最而故意引起输电阻塞，以便利用节点电价的差值获得套利机会。这种技术 一k 的“歧视”助长了市场力，使一些发电商可以报远高于发电成本的价格来获得高 额利润。 5 系统动态稳定性要求高 电网对电力的可靠性及质量的影响比其他商品的流通环节大得多，因此，辅助 服务市场的运营质量和稳定性非常重要。由于对无功的需求和系统动态稳定的要求， 辅助服务市场可能使某些电厂在特定时段内成为必须运行的电厂。这些屯厂的经营 者有条件实施市场力，肆意提高电价，造成电力市场上网电价的剧烈振荡，危害电 力市场的稳定性。 2 2 电力市场竞争性经营模式 2 2 1 传统的电力工业经营模式 市场化改革以前，世界各国的电力工业被视为自然垄断产业，基本上都采取垂 直+ 体化的垄断经营模式，这种模式普遍被认为存在纵向市场力，电力工业也因此 被施以严厉的管制。 所谓自然垄断，是指由于存在着资源稀缺性、规模经济效应、范围经济效应以 及成本的劣加性，使提供单一物品和服务的厂商或联合起来生产多种物品和服务的 厂商形成完全垄断或寡头垄断的概率很高。这种山于技术原因或其他特别的经济理 由而形成的垄断就称为自然垄断。由于基础设施产业具有投资额大、投资回收期长、 i l i i l 定资产沉没成本人、规模经济效益显著等特点，冈此，像铁路运输、航守、电力、 6 华北i 也力人学硕j e 学位沦文 电信、城市燃气、自来水等基础设施产业大都具有自然垄断的性质。 传统的自然垄断理论为，自然垄断的基本经济特征是规模经济，即生产函数一 般呈规模报酬递增状态，生产规模越大，单位产品成本就越小。传统观点下，由于 过分注重规模经济的作用，使电力产业形成完全垄断的格局。由于电力工也长期处 于垄断状态，缺乏有效竞争，出现了缺乏活力、效率低下等许多问题。 事实上，电力产业主要包括发电、输电、配电三个环节，它们在电力系统中所 起的作用各不相同，各环节的规模经济特征也并不相同。输电、配电环节存在较大 的规模经济，其中输电环节的规模经济大于配电环节，并且由于存在固定成本沉淀 性等因素，一般认为不适合进行竞争，只能采取垄断结构。而发电环节只存在相对 有限的规模经济，并不存在形成自然垄断的必然条件，因此应该可以采用竞争性市 场结构，在充分兼顾规模经济与竞争活力的条件下实现有效竞争。 需要指出的是，虽然发电环节适合采取竞争性市场结构，但其竞争的真正展开 需要以发电环节与输电、配电环节的分离( 厂网分离) 为条件，即不存在发电、输电、 配电一体化的电力公司。世界各国正是基于上述分析进行电力工业拆分重组市场化 改革设计与实践的。 2 2 2 主要的电力市场竞争性经营模式 依据竞争和选择的不同程度，有以下3 种主要的电力市场竞争性经营模式。 1 单一购买者模式 该模式又称强制电力库( p o w e r p 0 0 1 ) 模式，或“l 十n ”模式，“l ”是指电力市场的 单一购买者，即电网运营机构，n 是指参与市场竞争的各个独立发电商( i p p ) 。在 该模式下，用户不能直接与发电商签订购电合同，只能由电网运营机构采用趸售或 零售的方式供电。英国早期的电力市场就是采用这种模式，我国进行市场化改革的 各试点单位为了与传统调度模式相衔接，也大多采用了这种模式。 单一购买者模式下，在发电侧，允许存在数量不限的发电企业，相互竞争以销 售电力商品。但是，技术上的设计使这个市场只有一个买方，即买电机构。买电机 构对最终用户的电力供应依然实行垄断。因此，这种结构只是局部和部分竞争性的。 局部竞争是因为只有发电侧市场引入了市场竞争机制，而其他环节特别是售电环节 依然保持垄断；部分竞争是因为即使在发电侧市场上，由于买方垄断，竞争也是不 完全的。不完全竞争的结果是导致发电侧市场形成寡头垄断，并由此诱发市场力。 同时，输电、配电、售电环节也拥有较强的市场力 2 批发竞争模式 该模式下，发电商通过输电网竞争性地将电力商品批发销售给配电商，同时配 电商也通过输电网竞争性地向发电商批发购买电力商品，然后垄断地销售给终端用 华北电力人学硕十学俺论文 户。输电网像高速公路一样向发电商和配电商开放，根据交易主体的供给和需求输 送电力并收取过网费。与单一购买者模式相比，陔模式在竞争上又进了一步。批发 竞争在输电网，f 放的基础上把竞争从发电环节延伸到了配电环节。4 i 仪配电商作为 中间消费者参与了竞争，突破了单一购买者模式巾存在的买方垄断，更重要的是解 决了输电网的开放问题，输电网的作用更加明确，不再作为买电机构对市场交易起 关键作用，而是作为市场交易的一个流通媒介而存在，从而构造了一个适合于电力 工业而且与一般商品市场运行接近的竞争构架。但是，在这种交易模式下，用户仍 然没有选择权，加之市场规则不完善等因素，也可能导致严重的市场力问题。采用 该模式的美国加州电力市场电力危机的出现就是“个明汪。 3 零售竞争模式 零售竞争结构将竞争进一步延伸到售电环节，建立了用户可以选择售电商这样 一种电力商品交易模式。在该模式下，传统的配电商职能被分解成线路和非线路两 项业务，输电网和配电网的线路业务仅仅作为一种电力商品转移的工具而存在，零 售商从虽然拥有配电网络但并不享有特权的配电商处购买电力，然后销售给终端用 户。由于零售商的数量较多，用户可以选择零售商，因此，该模式下，不仅配电商、 零售商有消费选择权，用户也有了选择权，从而增强电力需求侧的弹性，并在一定 程度上抑制了发电商的市场力。 3 种模式中，零售竞争模式是一种较理想的电力市场经营模式，单一购买者模 式和批发竞争模式因可能诱导市场力等原因而只能作为过渡形式。但是，由于我国 电力市场目前还是实行单一购买者经营模式，因此，本文将主要结合这种模式对市 场力问题进行研究。 2 3 电力市场交易方式 相应于一般商品市场中存在的现货交易和合同交易，目前电力市场中交易方式 主要有两种：交易所方式和双边合同交易方式。 许多研究人员认为通过电力现货市场的电力交易所模式( p o w e r e x c h a n g e ，p x ) 或电力联营体模式( p 0 0 1 ) ，相对于电力这种商品而言，天生地存在缺陷，它无法鼓 励竞争，相反地却很容易导致市场参与者之间由于同复一日的同样的竞价投标活动 而达成不成文的默契，实施市场力，操纵市场。另外，英国旧模式( p 0 0 1 ) 和美国加 州( p x ) 模式的运行实践表明，由于实时电价波动很大，动摇了本有意于投资电力工 业的新投资者的信心。因此，应采用另一市场方式一双边合同交易方式。 双边合同主要包括：电力差价合约( c o n t r a c to f d i f f e r e n c e s ，c f d ) ，灵活电力远期 合同，可选择远期合同以及期货合同。在双边合同交易方式下，由于在双边合同中已经 规定了市场参与者的利益，因此合同所有者无意于操纵市场，因而市场力会得到很好地 华北电力人学硕士学位论文 抑制。对于新的电力投资者而言，也降低了他们的投资风险，因而当电力短缺时容易吸 引新的投资，增加电力供给，提高供给弹性。 究竟哪种方式更有利于促进市场公平竞争，抑制市场力，尚需进步研究。显然， 它们的作用还跟电力市场的其它方面( 如定价原则、竞价方式等) 密切相关。世界各困的 电力二r 业市场化改革的实践证明，根据本囡市场的实际情况决定采朋交易所还是舣边合 同交易方式，实现晒种方式优势互补，将有利丁：抑制市场力，提高市场效率。 我国k l 前实行的电力市场交易原则是，以合同交易为l i ，现货交易为辅，以部分电 量( 1 0 2 0 ) 参与现货交易，竟价卜网。 2 4 定价方式及竞价策略 2 4 1 现货交易上网电价定价方式 目前的现货前场上网电价主要采取两种定价原则：统一定价干筹别定价。2j 之 相应的是两种定价方法：肇f 边际成本的统一出清价定价方法s m p 和按报价支们的 定价方法p a b 。 s m p ( s y s t e mm a r g i n a lp r i c e ) 定价过程是：发电商向电力市场调度交易机构搬价， 通常是次门2 4 小叫4 8 个时段( 母_ j 小时1 个时段) j 商所j j 有的再台机小疑点癌挺 供的出力和相应的价格。电力市场调度交易机构按厂商的报价进行排序，根j l f ：系统 的用电负荷需求依序从低价到高价调用发电机组的出力，以最后调f t 的帆组( 边阳i 机组) 的报价作为系统浚时段的市场价格，也就是说市场出清价格决定j 最后进入 市场的机组的边际成本。系统所调用的其他机组无论其报价如何，存该时段均接受 同样的市场价格。毖原理如图2 一l 所示。 p q 10 嘲2 1s m p 定价原理 p a b ( p a y a sb i d ) 定- 价方法，即按报价支付，其竞价过程与统 m 清f 乜价疗法棚 嗣，但对竞价成功的发电机纰按其撤价进行支付，类似丁第l 价格枘卖机制。 世界上绝大多数国家及我国6 个电力市场试点省市均采用s m p 定价方法，似 9 华北l u 力人学硕士学t 7 ：论文 p a b 法也逐渐引起大家的关注。从2 0 0 0 年1 0 月份开始运行的英国新电力市场模式 ( n e t a ) 采用了p a b 方法，我国上海市发电市场在2 0 0 2 年4 月1f 后也改为p a b 豇、硅， 但是，从经济学的角度，统一定价和差别定价这两种定价原则孰优孰劣目前尚 无定论。在竞争的环境下，统一定价原则一般地有助于市场参与者上报其边际生产 成本，i s o 按生产成本从小到大地调度发电功率，从而实现社会生产成本最小：而 差别定价迫使市场参与者在上报的发电功率电价曲线中包括其固定成本及盈利，很 难实现按总生产成本最小的原则作优化调度，同时，差别定价还赋予了生产成本低 的市场参与者很强的潜在的市场力，因为其可大幅提高上报成本。因此，究竟哪种 定价原则更有利于促进竞争，抑制市场力的作用，尚需进一步研究。本文仅对统一 出清价定价方式下的市场力成因加以研究。 2 4 2 发电商竞价策略 在实际电力市场中，发电商的目标不再是整个系统最优，而是其自身获利最大 化。因而，发电商的最优报价策略应是能使其获利最大的策略。发电商报价策略的 确定，矸i 仪需要考虑负荷需求、自身发电成本、机组的加载爬坡和启停等问题还 需考虑其他发电商可能采用的报价策略。由于不可能完全了解其他发电商的所有信 息，因此竞价过程是不完全信息博弈过程。 电力市场中，发电商通常通过两种竞价策略行使市场力：一是拾高其电价使之 高出其边际成本；二是限制其发电出力( 特别是在负荷高峰时段) 。具有市场力的 发电商可通过这两种策略来获得超额利润。其结果都是使市场出清价格提高，行使 市场力的发电商的利润提高，发电出力降低，社会福利遭受损失。 统一出清电价定价方式下，每个发电厂商均有抬高市场价格的内在动机。理论 上，发电厂商可通过抬高报价来实施对电力市场的操纵，这是最直接的竞价策略， 也是最容易实现的。具有市场力厂商的短期均衡如图2 - 2 所示。 p p m r q 。 q q 图2 2 具彳市场力厂商的短期均衡 华北电力大学硕十学位论文 在完全竞争的电力市场中，市场的电力供给曲线应是其边际成本曲线所对应的 市场竞争价格p 。，竞争产量q 。如果，一商以高于边际成本的价格报价，则对应市场 垄断价格p 。，垄断产量o 。显然，垄断价格p 。高于市场竞争价格p 。，垄断产量 q 。小于竞争产量q 。通过限制产量并得到相应的较高的价格，牛产者剩余由s 。 变为s a b g r ，净增加量为( s 。d 耵s b 。d ) ，消费者剩余减少了s 。 社会福利净损失s b 。 针对抬高报价的市场操纵，通常可要求发电商以其边际成本作为限价参与报 价。然而，m 于各机组的边际成小的确认十分复杂。即便足可以认定各机组的边际 成本，发电商也可以采用第2 种策略：即通过限制其发电可调容量达到实施列电j 市场进行操纵的目的。 发电商一般采取保留可用容量，导致供给紧张或阻塞的物理持留( p h y s i c a l w i t h h o l d i n g ) 以及申报过高的价格，故意导致可用容母1 i 中标或市场价格过高的绎 济持留( e c o n o m i cw i t h h o l d i n g ) 达到限制发电呵调容量的h 的。存电力l f j 场的实践 中，确认发电可调容最的i 作1 分凼难，所以，山此而形成的市场操纵也t 分难以 认定。 以个只有3 台机组的简化电力系统为例。如图2 3 所示，以：没有控制发电可 调容最的情况下，假定市场的在供需平衡的条件下恰好以价位第2 商的机绢的边际 成本作为1 1 i 场均衡价格，丁二是边际成本最低的机组： 以技得利润s 曲“n 【i j 场i 0 k 不变的情况下，发电厂商一h 限制机组2 的呵调容量，则系统必须调用价何最高的 机组3 参与发电，以弥补机组2 被限制少发的那部分容景。这时，全系统将以边翰、 成本最高的机组3 的边际成本作为市场均衡价格，于是边际成木最低的机组1l ，j 获得利润s a b 诧，利润净增加s 。d k ，机组2 也可获得额外利润s d 鲥。，1 | j 利会椭利净损 失为s 。h ( 见，嘲2 - 4 ) 。 p 0 图2 3 没有市场操纵的市场出清过程 华北电力大学硕j ：学位论文 图2 - 4 有市场操纵时的市场融清过程 华北电力人学硕十学位论文 第三章电力市场中市场力的度量 般而言，电力市场中市场力总是或多或少地存在。如何识别与度量市场参与 者所具有的市场力，由于研究人员所研究问题的重点不同而有众多指标。针对目前 还没有一套科学、全面，适用于我国发电侧电力市场实际的市场力度量指标的现状， 本文综合已有文献【1 “，4 川埘 的相关研究成果，形成了一套比较系统、全面的市场 力度量指标体系，并对其中的两个基本指标进行了重点讨论。 3 1 市场力度量指标体系 3 1 1 市场供需类指标 市场供需类指标用以研究市场供应、需求的平衡及变动情况，是进行市场力研 究的基础，包括： 1 市场供需比指标 市场供应需求比： f：拿(3-1) q d 。 式中：q d 是预测的市场总需求；级是实际总供给。 当r 趋于l 或小于1 时，市场供不应求，发电商具有市场力，可以左右市场价 格。 ( 3 1 ) 式中酝根据评价需要选取不同的量，则有以下指标： 容量供需t l = 总可发电容量总需求 申报供需l l = 总申报容量总需求 当容量供需比远大于1 ，而申报供需比趋近于1 甚至小于l 时， 应紧缺状况是由人为控制申报容量形成的。 2 市场供需弹性指标 市场供应弹性： e ：邋 。 z i p p 市场需求弹性： ( 3 - 2 ) ( 3 3 ) 表明市场上供 ( 3 4 ) 日：冬磐( 3 - 5 ) “ 世| p e 可以由当r 合成供给曲线的斜率得到，在我国，由于电力需求侧市场尚未开 华北电力人学硕十学位论文 放，可认为日很小或为0 。供给和需求刚性，是发电商具有市场力的重要原因。 3 1 2 市场结构类指标 市场结构类指标是通过市场参与者的构成情况来反映市场可能被垄断的程度。 它是各国电力系统监管中最常用的指标，包括t o p m 份额指标和h h l 指标。 1 t o p m 份额指标 t o p m 份额是指市场中最大的m 个供应者所占的市场份额，该指标越人，表明 市场集中程度越高。一般常用4 - f i r m 指标，即取m = 4 ，t o p 4 指标大于6 5 表明市场 具有寡头垄断性质。该指标越大，表明市场集中程度越高。 2 h h i 指数 n h h i = ( 1 0 0 s 。) 2 ( 3 6 ) 式中：s 是第i 个市场供应者的市场份额。 市场成员越少、市场分配越集中，则h h i 越大，表明市场中滥用垄断力的可 能性越大。 3 1 3 供应者地位类指标 供应者地位类指标用于研究各市场供应者在市场中的地位、竞标实力和左右f h 场价格的能力，包括： 1 供应者份额指标 = q 。q ， ( 3 7 ) 式中吼可分别取电厂的可发电容量、申报容量或成交电量等。 2 剩余供应率指标 供应者的剩余供应率是指某时段该供应者外其他供应者的市场份额之和，用 1 r s l 表示。若各供应商申报电量为q 。，q ：，q 。，其中n 为供应者个数，用d 表示 所有的市场需求，则第i 个供应者的i r s t 为： n q ， f 一。昔( 3 - 8 ) 市场供应者的l a s t 越小，其控制市场价格的能力越强。1 r s l = 1 0 0 为是否具有 市场力的i 临界值1 r s ， 0 时，除i 外其他所有供应者的供应量之和不能满足市场需求，供应 者无论如何抬高报价，都会得到的市场份额】一，。1 一兰0 时，其他所有供应 者能满足市场需求，该供应者份额最小可以为0 。 r 表示供应者的最大市场份额，是指当该供应者以低价竞价时，所获得的最 大市场份额。 k 部，= 考。 ，。越大，表示供应者将价格提高时，市场份额减少的程度越小，该供应者将 会更倾向于从抬高市场价中获利。 4 供应者必运行率 必运行出力是指某一时段为满足系统负荷需求，一个电厂必须发电的功率；必 运行率是指电厂必须运行出力占其可发电容量的比例，以，。表示： 叫率，。 ( 3 1 0 ) 式中，d 表示市场总需求，毋表示第，个供应者的申报电量；g 表示该供应者 的可发电容量。 供应者的，。越高，其市场力就越大；极端情况是。= 1 0 0 ，该供应者的 全部容量可以任意定价；若 。= 0 ，表示该供应者无市场力。 # 北电力人学硕十学位论文 3 1 4 竞标策略类指标 竟标策略指标用于反映供应者的策略，是影响交易的主观因素，包括： 1 申报容量策略指标 申报容量策略反映了供应者对电量供应的控制程度，有以下2 个指标： 申报容量参与度= 实际申报容量，电厂可发电容量f 3 一1 1 ) 持留比率= ( 电厂可发电容量实际申报容量) 电厂可发电容量( 3 1 2 ) 持留比率+ 申报容量参与度= 1 。 申报容量参与度越大，表明供应者越积极地参与市场申报：而持留比率越高， 反映供应者对供应量的控制程度越高，限量抬价的意图也越明显。该指标可用丁市 场整体分析，市场整体持留比率升高，将导致供应紧张，市场价格被抬高。 2