（管理科学与工程专业论文）节点定价下输电网络扩展激励模式选择.pdf

：o 原创性声明 i i l l ll i i pii i ! i ii jiiirllil l y 17 18 4 5 9 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：鱼耋绅日期：二竺l 年丛月4 日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：蛆 导师签霜囊垒垃日期：二4 年旦月4 日 硕士学位论文 摘要 摘要 以2 0 0 2 年底我国电力行业实行“厂网分离 为标志，我国电力行 业改革己将近七年的时间，取得了较好的成效，积累了很多宝贵经验。 目前，国家发改委正牵头制定深化电价改革方案，其远期目标是真正 建立起市场化的电价形成机制。节点定价方法目前已经在我国华东地 区实行，成效显著。当条件成熟时，节点定价法将主导我国电力市场。 在采取节点定价方式下，我国的电力市场采取何种结构才会更加有利 于电力工业市场化的目标，输电行业扩展过程中应采取何种激励机制 才会更有效。本文正是基于此而展开，以期为电力工业的市场化改革 提供建议。 本文分别从基于传统的管制机制和基于市场化机制两个方面对输 电行业网络扩展的激励模式选择问题进行探讨分析。 在基于管制机制方面，本文首先考虑在三节点网络结构下的扩展 问题。由于政府对公司的成本类型不是很明确，故而分为完全信息情 况下和不对称信息情况下两种情形进行考虑；同时，在三节点网络结 构下，参与网络扩展的公司有两个，公司之间的合谋问题也必须加以 考虑。本文针对此四种情况分别建立数学规划模型，从求解结果对比 中我们发现，当存在公司之间合谋问题时，必将导致社会总福利的整 体下降，为此我们应该尽量减少公司之间的合谋概率，比如可以通过 适当增加公司之间的交流成本。其次，将三节点网络结构进行了扩展， 以验证结论的准确性。 在基于市场化机制方面，首先对在三节点网络结构下的输电网络 扩展投资问题进行了研究；其次，对三节点网络结构下垂直一体化模 式的输电网络扩展激励问题进行了研究。本文的宗旨就是通过对比两 种模式下模型的求解结果，进而得出何种模式更优。将模型求解结果 对比我们发现，在采取节点定价方式下：我国输电网络扩展采取市场 化机制是优于传统的管制机制的。如果采取市场化机制，并且输电网 络公司可以获得f t r 的支付，不能说一定会给输电网络容量的扩展 带来更大的向下扭曲。 通过对电网的案例分析，华东电网公司省市间网上交易流量还有 很大的发展潜力，而传统的管制机制模式对其电力电量流动存在很大 的限制，市场化机制模式有利于电量资源的合理化分配。通过模型结 果对比及案例分析，我们可以得到采取市场化机制模式更加适合我国 硕士学位论文 摘要 输电行业的扩展，可以进一步提高我国输电行业的市场效益。通过对 输电网络扩展情况的分析，采取管制机制对电网投资建设产生的阻碍 较多，而采取市场化机制可以扩展融资渠道，吸引更多的投资者。 关键词：节点定价，输电扩展，管制机制，市场化机制 i i 硕士学位论文 a bs t r a c t t a k eo u rc o u n t r ye l e c t r i c i t yi n d u s t r yr e f o r m ”s e p a r a t ep o w e rp l a n t s a n dp o w e rg r i d s a tt h ee n do f2 0 0 2a sas i g n ，o u rc o u n t r ye l e c t r i c i t y i n d u s t r yh a sr e f o r m e dn e a r l y7y e a r s w r eh a v ea c h i e v e ds o m eb e t t e r p e r f o r m a n ca n d w ea l s oh a v eg a i n e dm o s tv a l u a b l ee x p e r i e n c ei nt h i s r e g a r d c u r r e n t l y , t h en a t i o n a ld e v e l o p m e n ta n dr e f o r mc o m m i s s i o ni s l e a d i n gt h ed e v e l o p m e n to fd e e p e n i n gt h ep o w e rt a r i f fr e f o r mp r o g r a m ， i t sl o n g t e r mg o a l i st or e a l l ye s t a b l i s ham a r k e t o r i e n t e dp r i c ef o r m a t i o n m e c h a n i s m n o d ep r i c i n gh a sb e e ni m p l e m e n t e di ne a s tc h i n an o w , w i t hr e m a r k a b l er e s u l t s 。朋】e nt h ec o n d i t i o n sa l er i p e 。t h en o d ep r i c i n g w i l ld o m i n a t ec h i n a se l e c t r i c i t ym a r k e t i nt a k i n gt h en o d ep r i c i n g ， w h i c ho u rc o u n t r y se l e c t r i c i t ym a r k e ts t r u c t u r ew i l lb et a k e nt ob et h e m o s tc o n d u c i v et ot h eg o a lo fe s t a b l i s h i n gam a r k e t o r i e n t e dp r i c e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dw h i c hi n c e n t i v em e c h a n i s ms h o u l db et a k e nt o m a k et h et r a n s m i s s o nn e t w o r ke x p a n s i o np l a n n i n gm o r ee f f e c t i v ea r et w o q u e s t i o n ss h o u l db ec o n s i d e r ds e r i o u s l y t h i sp a p e rp r o c e e d si t sa n a l y s i s b a s e do nh o wt os o l u t et h et w oq u e s t i o n s h o p et op r o v i d es o m eu s e f u l s u g g e s t i o n st ot h em a r k e t o r i e n t e dr e f o r m so ft h ep o w e ri n d u s t r y i nt h i sp a p e r , t os o l v et h em o d e ls e l e c t i o np r o b l e mo fh o wt o s t i m u l a t et r a n s m i s s o nn e t w o r ke x p a n s i o nu n d e rt h en o d ep r i c i n g w e e x p l o r e i nt w o a s p e c t s ： b a s e do nt h ec o n t r o lm e c h a n i s ma n d m a r k e t b a s e dm e c h a n i s m i nt h em a t t e ro fb a s e do nt h ec o n t r o lm e c h a n i s m ，t h ef i r s t c o n s i d e r e dp r o b l e mi st h ee x p a n s i o no fu n d e rt h r e en o d e sn e t w o r k s t r u c t u r e t w 0k i n d so fc a s e sa r ec o n s i d e r e dd u et ot h eg o v e r n m e n ti sn o t c l e a ra b o u tt h ec o m p a n y sc o s tt y p e ：s i t u a t i o n so fc o m p l e t ei n f o r m a t i o n a n da s y m m e t r i ci n f o r m a t i o n ；b yt h es a m et i m e , u n d e rt h et h r e e n o d e n e t w o r ks t r u c t u r e t h e r ea r et w oc o m p a n i e si n v o l v e di nn e t w o r k e x p a n s i o n ，a n dt h ei s s u eo fc o l l u s i o np r o b l e mb e t w e e nc o m p a n i e sh a si u s t e m e r g e d i nt h i sp a p e lw ee s t a b l i s hm a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gm o d e l s e p a r a t e l yt ot h e s ef o u rk i n d so fs i t u a t i o n s ，f u t h e r m o r et os l o v ea n d c o m p a r et h er e s u l t s t h er e s u l t ss h o wt h a t ：t o t a ls o c i a lw e l f a r ew i l lb e d e c r e a s e dw h e nc o m p a n y sa c ti nc o l l u s i o n w r es h o u l dt r yo u rb e s tt o r e d u c et h ep r o b a b i l i t yo fc o l l u s i o n f o re x a m p l e ，w ec a ni n c r e a s ec o s to f i i i 硕士学位论文 c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ec o m p a n y sa p p r o p r i a t e l y a l s o ，t ov e r i l 3 , t h e ， 一 a c c u r a c yo ft h ec o n c l u s i o n s t h et h r e e n o d en e t w o r ks t r u c t u r ei se x t e n d e d t om u l t i p l e n o d en e t w o r k i nt h em a t t e ro fm a r k e t b a s e dm e c h a n i s m ，f i r s t ，t h et r a n s m i s s i o n n e t w o r ke x p a n s i o ni n v e s t m e n ti s s u e sa r ee x p l o r e du n d e rt h et h r e e n o d e n e t w o r k s t r u c t u r e ；s e c o n d l y , t h e v e r t i c a l i n t e g r a t i o n m o d e lo ft h e t r a n s m i s s i o nn e t w o r ke x p a n s i o ni n c e n t i v ep r o b l e m su n d e rt h et h r e e n o d e n e t w o r ks t r u c t u r ea r ee x p l o r e d t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st oo b t m n w h i c hk i n do fm o d e li sb e t t e rb yc o m p a r i n gt h er e s u l t su n d e rt h et w o k i n d so fm o d e s c o m p a r i n gt h er e s u l t s w ef o u n dt h a ti ti sf e a s i b l et o a d o p tam a r k e t b a s e dm e c h a n i s mf o rc h i n a sp o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r k e x p a n s i o nu n d e rt h en o d ep r i c i n g i fm a r k e t b a s e dm e c h a n i s mi sa d o p t e d ， a n dt h et r a n s m i s s i o nn e t w o r ke x p a n s i o nc o m p a n i e sc a nr e c e i v ep a y m e n t f r o mt h ef i n a n c i a lt r a n s m i s s i o nr i g h t w ec a nn o ts a yt h a tw i l ll c a dt h e t r a n s m i s s i o nn e t w o r ke x p a n s i o nc a p a c i t yt og r e a t e rd o w n w a r dd i s t o r t i o n a n a l y s i so fe a s t e r nc h i n ap o w e rg r i dc o m p a n yb yu s i n gp r a c t i c a l c a l c u l a t i o ne x a m p l e ，r e v e a l e dt h a t ：e a s t e r nc h i n ap o w e rg r i dc o m p a n y p o s s e s sh u g ed e v e l o p m e n tp o t e n t i a lo fn e t t r a d ef l o w h o w e v e r , t h e c o n t r o lm e c h a n i s mr e s t r i c tt h e p o w e rf l o a t i n g ；o n t h eo t h e rh a n d ， m a r k e t b a s e dm e c h a n i s mi sb e t t e rf o rt h ep o w e rr e s o u r c ed i s t r i b u t e e q u i t a b l y b yi m p l i c a t i o n e a s t e r nc h i n a p o w e rg r i dc o m p a n y s t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o np r i c e ，w es e et h ec o n t r o lm e c h a n i s mw i l l i n c r e a s et h ec o s to ft r a n s m i s s i o na n d d i s t r i b u t i o n b a c k g r o u n d o f “s e p a r a t ep o w e rp l a n t sa n dp o w e rg r i d s ，c o n t r o lm e c h a n i s mi sn o t c o n d u c i v et ot h ep o w e rg r i da c t i o n ，d e c r e a s et h ee f f i c i e n c y a n a l y s i so ft h e m o d e lr e s u l t sa n dt h ee x a m p eo fe a s t e r nc h i n ap o w e r 酊dc o m p a n y , w e c a nv e i l f yt h er e s u l t ：m a r k e t b a s e dm e c h a n i s mi sm o r es u i t a b l e c a n i n c r e a s et h em a r k e tb e n e f i t a n a l y s i so ft h et r a n s m i s s i o nn e t w o r k s w eg e t t h a t ：t h ec o n t r o lm e c h a n i s mr e s t r i c tt h ep o w e rn e t w o r ki n v e s t m e n t ；o nt h e o t h e rh a n d ，m a r k e t b a s e dm e c h a n i s mc a ne x t e n dm o r ec h a n n e l sf o r r a i s i n gf u n d s k e yw o r d s ：n o d ep r i c i n g ，t r a n s m i s s i o ne x p a n s i o n ，t h ec o n t r o l m e c h a n i s m 、t h em a r k e tm e c h a n i s m i v 硕士学位论文 目录 目录 第一章导论1 1 1 选题背景1 1 2 研究意义与目的3 1 2 。1 研究意义3 1 2 2 研究目的4 1 3 国内外研究现状4 1 3 1 对节点定价的研究综述4 1 3 2 对电力市场效率的研究综述5 1 3 3 对输电网络扩展激励的研究综述5 1 3 4 综述总结7 1 4 本文研究内容、方法、思路图及创新点7 1 4 1 研究内容7 1 4 2 研究方法7 1 4 3 研究思路图8 1 4 4 可能的创新点9 第二章输电扩展激励的理论基础1 0 2 1 节点定价、输电扩展等相关概念1 0 2 1 1 节点定价1 0 2 1 2 输电权1 l 2 1 3 输电投资与计划1 4 2 1 4 差价合约和远期合约1 5 2 2 输电投资激励模式1 7 2 2 1 基于管制的激励模式1 7 2 2 2 基于市场的激励模式1 8 2 3 输电扩展激励存在的问题1 9 第三章基于管制的节点定价下输电网络扩展激励研究2 l 3 1 对输电行业扩展采取管制方法的意义及不足2 1 3 1 1 管制的作用，2 1 3 1 2 管制的必要性2 l i 硕士学位论文目录 3 2 管制的方法2 2 3 2 1 收益率管制2 2 3 2 2 基于绩效的或激励的管制2 2 3 3 三节点下的网络扩展激励2 4 3 3 1 基本模型和假设2 4 3 3 2 完全信息下的网络扩展2 5 3 3 3 不对称信息下的网络扩展2 9 3 3 4 多节点下的网络扩展3 4 第四章基于市场的节点定价下输电网络扩展激励研究4 4 4 1 对输电行业扩展采取市场化机制的意义4 4 4 1 1 市场机制的重要性4 4 4 1 2 输电权的关键性4 5 4 2 三节点下输电网络扩展投资的市场化机制4 5 4 3 三节点下垂直一体化模式输电网络容量扩展激励研究4 8 4 4 案例分析5 0 4 5 模式选择5 2 第五章结论与展望5 4 5 1 结论5 4 5 1 1 模型研究结论5 4 5 1 2 模型结论对比? 5 5 5 1 3 案例分析结论5 5 5 1 4 总结5 5 5 2 展望5 6 参考文献5 7 致谢6 2 攻读学位期间的研究成果6 3 硕士学位论文 第一章导论 1 1 选题背景 第一章导论 采用发电、输电、配送电、售电四个环节一体化式的垄断经营模式，对电力 工业而言已经有上百年的历史了。过去，人们一般认为，电力工业是一种规模经 济，具有自然垄断属性。所谓规模经济是指一个企业能以低于两个或更多企业的 成本为整个市场提供同一种物品或劳务。同时，电力系统中的发电、输电、配电 三个环节的设备在物理上联为一体，另一方面，发电、供电、用电三个环节必须 保持瞬间平衡，整个系统的安全稳定运行需要各个环节之间的紧密配合，采用垂 直一体的结构似乎是一种很自然的结果。因此，电力工业长期以来在垄断模式下 发展、壮大和成熟。然而，值得一提的是，以英国为首，在1 9 9 0 年，在国内大 力推行电力市场的工业化改革以来，美国、新西兰、挪威、阿根廷、日本、德国、 新加坡、澳大利亚、泰国以及我国等等许多国家，包括发达、中等发达及第三世 界的国家都开始效仿英国的电力工业市场化改革，都开始对本国的电力工业进行 了一系列的市场化改革。一直处于沉默状态的电力工业，终于也爆发了改革的浪 潮，使得电力工业的市场化改革在一夜之间全球风起云涌，成为了一种改革时尚。 虽然从各国的改革方式方法来看，每个国家对电力工业实施改革的方案都不 一样，但可以肯定的是，各个国家对电力工业实施改革的重点都是集中在打破传 统的垄断模式。实施一系列改革的最终目标都是想达到将竞争机制引入到电力行 业中来，进而能够发挥市场化机制的作用，对电力资源进行合理的优化配置，提 升电力资源的利用率，提高电力行业的市场效率，为广大的电力消费者提供价格 合理的电力电量资源。 电力市场化改革是基于市场经济的原则，为了实现商品交换的电力工业组织 结构设计、经营管理理念及方式和行业整体运行规则的总和。电力市场的设计需 要采用法律、经济等手段，原则上应该遵循公平竞争、自愿互利，对电力运行系 统中发电厂商、输电厂商、供电厂商、电力用户等成员建立组织协调运行的管理 机制和执行系统，这种执行系统包括交易场所、交易管理系统、计量和结算系统、 信息和通信系统等。这种机制与传统的行政命令的机制不同，主要采用经济的手 段进行管理。改革建设的电力市场是一个综合体，它将电力电量的生产、电力电 量的传输、电量资源的合理化分配、电量的转换、节点之间的通信和计算机系统 整合为一体，换句话说，即是管理和技术的综合体现。电力市场具有的功能十分 强大，其中包括对电力电量资源的交换，对电力电量资源的买卖等等，建立的电 硕士学位论文第一章导论 力市场可以为其提供商业信息，而且还具有在资金不足情况下进行融通资金的功 能。电力市场的竞争性局面，应让其在生产资料的交易上形成，电力市场的竞争 性交易在发电公司与配电公司，大用户之间进行，电力市场的购电方主体是配电 公司和大用户。 2 0 0 2 年3 月，国务院根据对国民经济垄断行业改革的总体部署，正式批准 了电力体制改革方案。改革的总体目标是：“提高电力市场的运行效率，降低 市场运行成本，健全电力电量的电价机制，合理优化电力电量资源的配置，促进 电力工业的发展，推进联网的建设速度，努力构建国家政府监管方式下的政府与 企业分开、参与者公平竞争、市场开放有序、能够使电力市场向着健康发展的一 种电力市场体系 。根据5 号文规定，我国初步完成了“厂网分开 改革，组建 了国家电网公司、中国南方电网公司、五大发电集团和四大辅业集团，打破了延 续多年的传统垂直垄断一体化式的行业组织结构，为电力市场的建设、采取竞价 上网方式等后续改革奠定了一定的体制基础。2 0 0 3 年7 月国家电力监管委员会 下发了关于印发区域电力市场建设指导意见的通知，要求从我国的国情出发， 重点建设区域电力市场。2 0 0 4 年1 月1 5 日，东北区域电力市场模拟运行正式 启动，这标志着我国区域电力市场改革迈出了实质性的一步。紧随其后，华东区 域电力市场和南方区域电力市场也进入了模拟运行阶段。2 0 0 5 年，国家发展改 革委输配电价管理暂行办法规定电价改革初期，共用网络输配电价由电网平 均销售电价( 不含代收的政府性基金) 扣除平均购电价和输配电损耗后确定。输 配电价管理暂行办法还规定，竞价实施后逐步向成本加收益管理方式过渡。2 0 0 6 年1 1 月，国务院通过了关于“十一五 深化电力体制改革的实施意见，指出 我国电力市场改革将继续深入进行和完善。 一 以2 0 0 2 年底我国电力市场实行“厂网分离 为标志，我国电力市场改革已 取得一系列重要进展，但是同时还存在一些不足，如目前我国输配电价格在电价 中所占比例只有2 0 3 0 ，远远偏离其成本，极大地影响了输电系统的良性发 展；东北区域市场实行两部制竟价后，平衡账号发生3 0 亿元左右的严重亏损而 被紧急叫停，其他市场也都多少存在一些问题。 而且目前情况是，我国各个省市、各个区域的电力市场还没有形成自己的输 电电价，价格的制定仍是采用垄断的省电网公司所制定的价格。现实中实际的输 电电价、配电电价是各个省电网公司获得的收入，它等于售电方卖电获得的收入 减去购买电力电量资源的花费。可以看出，此种输配电价的制定没有将任何的区 域性的、传输过程中可能发生的阻塞情况等因素考虑进来。 从电网的用户方面来看，各个发电厂商企业和各个用电生产企业面临的输配 电价格也是一样的情况。由政府统- n 定各个发电公司电力电量的上网电价。此 2 硕士学位论文第一章导论 种电力电量的上网电价同样没有考虑任何的区域信息，仅仅考虑发电公司进行发 电的平均成本，进而制定出的价格。在2 0 0 4 年，国家发改委颁布实施的电价改 革方案中，明确提出各个发电公司在未来几年内将统一采取两部制电价，政府控 制线路容量电价，而电量电价的形成是将其放在市场中，进行竞价来形成。可以 看出，政府管制价格也好，未来的市场竞价产生的价格也好，它们都没有将区域 因素考虑进来。 电力市场进行区域之间协作的基础设施就是输电网络电网，当电网运行机制 没有合理的考虑区域信号时，便无法应用市场机制定价来指导电力资源的投资方 向和消费方向，更无法采取市场化的机制模式来提升输电行业的运行效率。以此 可以判断出，在各个条件建设成熟阶段，将节点定价机制应用在电力市场中对我 国电力行业的市场化改革，会产生极大的促进作用，会促使其向着健康良性的方 向发展。 我国区域电力市场现在还是处于培育的阶段，而国家电网公司现正在着手酝 酿建设特高压电网，有人认为此举对推行电力体制改革不利。如果全国各大区的 区域电网市场完全形成，国家电网公司将不可避免地成为旁观者；而特高压电网 一旦建成，区域电力市场将在实质上让位于全国电力市场，而国家电网公司将成 为主导者。国家电网公司认为建设特高压电网只是进行一系列的电网投资，与电 力体制的市场化改革关系不大。特高压电网的建设其目的在于强化各个省市、区 域之间的网络连接程度，它的建成对省市之间、区域之间的电力电量资源的运送 能力将起到大大增强的作用，对电力市场的运营效率将起到提升的作用。 那么，在节点定价下，我国电力市场结构采取何种方式，才是真正有利于电 力市场工业化目标的发展呢? 输电扩展中政府应采取何种激励机制才能更有效 促进电力市场发展呢? 本文正是基于这样的背景而展开的。 1 2 研究意义与目的 1 2 1 研究意义 节点电价是一种应用越来越广泛的定价机制。目前，美国的p j m 、纽约、加 州、新英格兰，澳大利亚，新西兰等都采用了这种定价机制，我国正在建设的华 东电力市场日前市场也采用了同样的定价机制。虽然国外节点定价下的一系列电 力市场运营规则取得了一定程度的成功，但有些研究仍需深化，比如节点定价中 发电商市场力对电力市场运行的影响、输电网络扩展激励机制问题等等。此外， 我国电力市场存在一些特殊性，电力改革仍不充分，输配还未分开并且高度垄断， 市场力行为仍难以消除，在这些因素影响下，节点定价体系中我国输电扩展采取 3 硕士学位论文第一章导论 何种机制，亟需实际或实验检验。 本文研究的意义就在于，通过对节点定价下我国电力市场输电扩展激励问题 的研究，为政府采取何种输电网络扩展激励策略提供选择依据，从而进一步提高 决策水平，完善电力市场方案，实现电力工业市场化改革的目标。 1 2 2 研究目的 本文力求通过对节点定价、输电网络容量扩展激励等相关问题的研究，对我 国电力市场输电扩展激励机制建设提供积极的借鉴和指导，以有效引导和优化输 电网络的扩展，提高电网经济运行的质量和效率，同时也使广大消费者分享到因 效率提高带来的经济利益。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 对节点定价的研究综述 d a n i e lk i r s c h e n ，迈克乐徐与吴复立等人砼，3 1 深入分析了节点定价原理， 潘劲东，谢开h 1 也分析了节点定价的优化原理，他们认为节点边际电价是从空间 和时间两个层面尽量精确地反映电力系统的运行成本的定价机制，它们二者能综 合实现电力系统的短期与长期优化运营。节点电价有许多违反常规认识的地方， 但这并不说明节点价格有错，关键原因在于电力系统运行除了遵守经济法则之 外，它还必须符合可靠性要求。 黄辉哺1 认为节点电价可以引导输电容量的合理投资，促进发电公司和电力用 户有效使用输电网，从而实现输电市场的长期效率。杜立民等匝1 基于节点定价探 讨了基于需求不确定情况下，商业化电网的投资激励问题。他指出当存在电力需 求的不确定性时，只有当消费者和电网投资商都是风险中性时，商业化电网投资 制度才能引致有效的电网投资水平：只要消费者和电网投资商中有一方是风险规 避的，则商业化电网投资制度将导致电网投资激励不足。付蓉等口3 也认为节点定 价已成为引导电力市场高效、有序运行的重要经济信号，并对节点定价的灵敏度 进行了分析。罗杰阳1 通过比较电力市场中心交易、双边合同交易两种模式，在提 出了传输阻塞成本的数学模型后，基于线性计算方法分析了阻塞时两种交易模式 下的节点电价的计算。 4 硕士学位论文 第一章导论 1 3 2 对电力市场效率的研究综述 到目前为止，电力市场效率分析模型一般是基于规模相同的发电公司之间的 竞争，一般没有考虑发电公司个体之间的差异，更没有考虑电力公司以及用户同 时参与集中电力市场交易的情况，而这些因素对市场经济效率的影响都不能忽 视，另外输电阻塞是影响市场效率的一个重要因素。栾凤奎，曾鸣，刘宝华等归1 基于电力市场多边交易的概念，对市场的经济效率进行了评估。a l h g t a s h 和s u 提出了一种评估电力库模式电力市场效率的方法，以社会福利最大化为目标函 数，构造了一个混合整数非线性规划，并用改进拉格朗日方法进行了求解。o r e n sn 们研究了网络外部性对市场运行效率的影响问题，构造了一个简单的两节点系 统对起理论进行了验证。吴复立等口1 通过收集大量数据，建立了发电配电垂直一 体化的p j m 电力市场模型，通过市场效率仿真，分析了这一市场结构对发电商市 场力、发电投资等方面的影响。 1 3 3 对输电网络扩展激励的研究综述 输电网络的扩展有两种激励模式可供选择：基于管制机制模式和基于市场化 机制模式m 1 。一般而言，网络容量扩展机制可分为三类：中央计划、政府监管下的 网络扩展和基于拥塞定价( c o n g e s t i o np r i c i n g ) 的市场化分散投资决策。随着 政企分离、打破垂直一体化行业结构和市场化改革的推进，以及网络产业私有资 本的大量参与，中央计划方式已经基本被世界各国政策制定机构所放弃，目前， 经济学家和政策制订者一般是对政府监管下的网络扩展和市场化分散投资机制 进行比较，论证各机制的相对优越性并做出符合国情的政策选择。 t c c ( 传输阻塞契约支付) 形式的阻塞定价机制在输电网络容量扩展中得到众 多经济学家的拥护。一方面，几乎所有的经济学家都认为，基于t c c 支付的传输 权市场机制是实现现有网络充分、有效利用方面的最优机制( h o g a n ，2 0 0 3 ) u 。 另一方面，h o g a n ( 1 9 9 2 ) ，b u s h n e l1 和s t o f t ( 1 9 9 6 ) 以及c h a o 和p e c k ( 1 9 9 6 ) 已经证明，如果满足一定的条件，基于t c c 支付的市场机制可以实现网络容量的 最优扩展，同时又可以避免政府监管带来的效率损失。j o s k o w 和t i r o l e 旧认为如 果是物理输电权，发电商具有一定的经济激励优势；如果是金融输电权，那么市 场内的投机行为将影响市场的有效性。p a r k l e e 嘞3 认为引入市场竞争机制来扩展 电网建设，对提升电网运行效率有一定的促进作用，可以适当扩宽电网建设融资 渠道。 在对电网进行规划设计过程中，需考虑的不确定因素主要有以下几种：电源、 负荷及系统的运行方式。而电网的规划方案一般可以分为两种：静态规划和动态 s 硕士学位论文第一章导论 规划。每种规划方案的中期长短不一，有的时间较长，分为几个年度，有的较 短。如果在设计规划方案过程中考虑了一些需求不确定等信息，规划方案的分类 又可以划分为：确定性及不确定性两种方案。对静态规划的模型设计主要分为以 下两种：经济型、可靠型。其中经济型又可细分为有无明确目标函数型。对模型 的求解方法一般采取数学规划法、传统启发式发及现代启发式算法。现代启发式 算法一般包括：遗传算法、t a b u 搜索法及蚂蚁算法。 在我国实行电力工业的市场化改革以来，对电网投资一直较少，相对于电源 投资的比重差距较大，其原因在于我国目前实行的市场化机制对电网扩展投资的 激励力度不足所致。市场机制下，输电投资具有分散化、投资主体多元化的趋势 u 列，如输电投资主体可以是用户、发电商等。无论采用哪种投资激励模式，联合 投资都是一个比较理智的选择，也是未来市场的发展趋势。如何将投资的沉没成 本在相关的受益方进行分配是联合投资的关键，能否形成稳定的合作联盟直接取 决于分摊方案是否合理，即沉没成本的回收机制，输电投资的协作、协调机制和 激励机制的合理性。目前对于如何将输电投资沉没成本在发电商、供电商和用户 之间合理分配还没有一个合理的标准，一些学者甚至认为很难找到一个简单而公 认的方法使电网投资和社会效益达到最优平衡。现有的一些方法主要是应用经济 领域内的费用分摊算法，如效益比例法、最佳替代费用比例法及主次分摊法等 口3 1 钔，博弈论的方法也得到了广泛的应用n2 1 5 , 1 6 如应用夏普利值( s h a p l e yv a l u e ， s v ) 求解区域间输电网合作投资的成本分摊方案口钉，应用双边夏普利值 ( b il a t e r a ls h a p l e yv a l u e ，b s v ) 与分布式多主体系统结合的多主体相互结盟 和成本分摊的方法n 甄悖1 。 市场环境条件下，电网投资规划主要有如下特点：规模效应及正的、负的外 差因素。在对电网进行投资建设的过程中必须考虑扩展的电网容量能否满足未来 市场的需求状况，及扩展之后电网运行的安全稳定性h 朝。 电力市场上解决供给与需求之间矛盾问题的关键在于电力投资方面是否有 效与合理。实物期权方法可以在一定程度上减少电力项目投资的盲目性。范贤锋 嘞1 在其博士论文中将跳跃扩散过程下的实物期权应用在电力投资中，取得了很好 的成效。w uff 嘲1 通过比较市场模式对投资决策及风险的影响，对我国的电力工 业市场化改革将会对电力工业投资产生何种影响进行了分析。a u d u n 7 瑚1 建立发 电投资决策模型，用随机动态规划的方法进行求解，以期达到投资者收益最大化 的目标。p a r k 啪建造了一个整体系统的规划，采用算法( g a ) 进行求解，然而实际 中，该方法难以实施。 市场环境下，应该采取什么样的方式进行电网规划一直是一个比较有争议的 问题。麻常辉睛u 对安全风险方面的输电规划分别从基于静态和动态两个方面进行 6 硕七学位论文 第一章导论 了探讨。j u a n 畴幻针对不同的市场机制，将输电系统扩展方法划分为：金融输电权、 管制、市场力三种方法。h o g a n 晦3 3 认为无论采取何种方法，对电力市场输电行业 进行监管是不能缺少的。s h e b l e 嘲1 针对拍卖市场环境下，对输电规划作出了一个 基于拍卖结果的规划模式。 1 3 4 综述总结 通过对国内外文献的研究，可以得出如下结论：节点定价机制是一种适合应 用在我国电力市场的定价方法，它的应用将有助于提高我国电力市场的运行效 率，并且可以引导输电容量的合理投资。然而，在我国还没有全面实行节点定价 机制的情况下，针对我国未来全面施行采取节点定价方法，对输电网络扩展的激 励问题是采取基于传统的管制方式，还是采取基于市场化的激励机制问题的研 究，尤其是针对我国现实情况的研究还急需深化。 1 4 本文研究内容、方法、思路图及创新点 1 4 1 研究内容 考虑在节点定价方式下，对比我国输电网络扩展采取何种激励机制将更 优，是传统的管制机制还是市场化机制，进而提出政策建议。具体来看： ( 1 ) 基于理论基础，构建节点定价下输电网络扩展激励相关问题的模型。 ( 2 ) 在管制机制下，分别从完全信息和不对称信息两种情况，对三节点网 络结构的容量扩展激励问题进行研究。同时，进一步推广到多节点网络结构的情 况下，以求其结论的可靠性。 ( 3 ) 在采取市场化机制下，对三节点网络结构下的输电网络容量扩展投资 激励问题进行研究，进而探讨市场化机制与传统的管制机制之间哪一个更加适合 我国目前电力行业的改革。 ( 4 ) 对华东电网进行案例分析，比较两种模式下电网运行状况，输电网络 扩展情况。 1 4 2 研究方法 ( 1 ) 定性分析法。 ( 2 ) 模型法。分别对基于管制的和基于市场的两种情况下输电网络容量扩 展问题建立数学模型，进而对其探讨。 7 ( 3 ) 博弈的方法。根据代理人成本类型的不同，委托人的决策也随之变化。 ( 4 ) 案例分析法。对电网进行案例分析，探讨继续扩大区域电力市场的可 行性，分析我国输电扩展情况。 1 4 3 研究思路图 硕士学位论文第一章导论 1 4 4 可能的创新点 1 4 4 1 视角上的创新 考虑在节点定价方式下，对输电网络容量扩展激励问题进行研究。分别从基 于传统管制模式下和基于市场化机制模式下两个方面，建立数学模型，进行探讨。 解决在节点定价方式下，输电扩展激励问题上政府及输电网络公司应