（电力系统及其自动化专业论文）区域电网市场力风险及其抑制方法研究.pdf

华北电力大学硕士论文 摘要 市场力是电力市场改革中令人日益关注的研究课题。在电力市场建设运营的初期， 一些市场参与者往往会行使它们所拥有的市场力来操纵市场。本文在分析国内区域电力 市场发展和国外区域市场市场力行使情况的基础上，阐述了电力市场中市场力产生的原 因、实现途径、表现形式、度量指标、抑制手段、监管情况，分析了市场力风险及其影 响。重点从电力需求侧的角度分析了市场力，指出在单一购买者的市场模式下存在需求 侧市场力，而提高需求弹性是抑制发电侧市场力最根本的方法。 关键词：区域电力市场，市场力，需求侧，需求弹性 a b s t r a c t t h em a r k e tp o w e ri sar e s e a r c ht a s ki n c r e a s i n g l ya t t e n d e di ne l e c t r i c i t ym a r k e tr e f o r m t h ee n t i t i e so ft a k i n gp a r ti nm a r k e tc o m p e t i t i o nc a nu s u a l l yc a r r yo u tt h e i rm a r k e tp o w e rt o m a n i p u l a t eg e n e r a t i o nm a r k e t b a s e do nt h ed e v e l o p i n go fn a t i o n a lr e g i o np o w e rm a r k e ta n d t h em a r k e tf o r c es i t u a t i o no fi n t e r n a t i o n a lr e g i o np o w e rm a r k e t ，t h i sp a p e re x p o u n d st h ec a u s e ， t h er e a l i z a t i o n ，t h ef o r m ，t h ei n d i c e s ，t h em i t i g a t i o n ，t h er e g u l a t i o no fm a r k e tp o w e r ，a tt h e s a m et i m e ，a n a l y z e st h em a r k e tf o r c er i s ka n di t si n f l u e n c e t h e nt h ep a p e ra n a l y z e st h e m a r k e tp o w e ri nd e m a n ds i d e ，g e t st h ec o n c l u s i o nt h a tt h em o n o p s o n yp o w e re x i s ti n s i n g l e - b u y e rm o d e la n dt h ep r i m em e t h o dt o r e s t r a i nm a r k e tf o r c ei si n c r e a s et h ep r i c e e l a s t i c i t yo fd e m a n d z h a n gy i n g y i n g ( e l e c t r i cp o w e re n g i n e e r i n ga n d i t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f a ix i n k e yw o r d s ：r e g i o np o w e rm a r k e t ，m a r k e tp o w e r ，d e m a n ds i d e ，p r i c ee l a s t i c i t y o fd e m a n d 华北电力大学硕士论文 士：n明明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文区域电网市场力风险及其抑制方法研 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：独翌显日期：必 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： 日期：业 日期：卫翌号、i 华北电力大学硕士论文 1 1 论文的研究背景 第一章绪论 多年以来由于电力的特殊性质，世界各国的电力行业都是传统的垄断性行业， 无一例外地实行发、输、配、售垂直一体化的垄断型结构。从2 0 世纪8 0 年代开始， 世界上许多国家陆续对传统垄断的电力工业进行市场化改革和重组，放松对电力工 业的管制。改革的主要目的是打破传统电力工业垄断运营的模式，厂网分开，开放 电网，实现竞争，进而降低电力成本和电价，提高服务质量，促使电力工业健康发 展，最终目标是实现社会资源的合理分配和社会效益最大化。然而到目前为止，这 场电力市场的改革还未能找到成功的样板，各种模式都还处于不断探索、不断完善 的过程中。 智利和英国在2 0 世纪8 0 年代初首先拉开了世界电力工业市场化改革的序幕， 随后阿根廷等拉丁美洲国家也加入了这个行列。到2 0 世纪9 0 年代，电力市场得到 了更加广泛和迅速的发展，美国、澳大利亚、欧盟部分国家以及亚洲的一些国家和 地区相继对其电力工业进行了市场化改革。 自1 8 8 2 年上海投产第一台发电机以来，我国的电力产业经历了一百多年的发 展。在一百多年间，与其他国家一样是垄断经营。 1 9 9 8 年6 月，原国家电力公司提出了“实行厂网分开，建立发电侧电力市场的 实施方案框架”，明确了山东、上海、浙江3 个省市为试点单位；同年1 1 月，国务 院转发了国家经贸委“关于深化电力工业体制改革有关问题的意见”，并将辽宁、吉 林、黑龙江三省与山东、上海、浙江同时列为“厂网分开、竞价上网”的试点单位。 这也标志着政府积极推进建立发电竞争市场工作的正式启动和电力工业继续深化 改革，以期打破垄断，形成统一、开放、有序的电力市场的开始。 2 0 0 2 年1 2 月，国家电力公司拆分重组成的1 1 家公司宣告成立。新成立的电 力公司包括5 家发电公司、2 家电网公司和4 家辅业公司。这1 1 家公司正式宣告成 立，标志着中国的电力市场真正地实现厂网分开。 2 0 0 3 年3 月国家电力监管委员会挂牌成立，宣告我国电力行业市场化改革步 入公司化改组、商业化运营、法制化管理的实质性操作阶段。 2 0 0 3 年9 月底，东北区域电力市场开始启动，标志着我国第一个区域电力市 场正式建立，它的成立表明我国电力体制改革进入了一个新阶段。 从2 0 0 6 年8 月开始，国家电网公司在公司总部、各区域电网公司、各省( 自治 区、直辖市) 电力公司组建三十家电力交易中心，2 0 0 7 年7 月国家电网公司在全国 1 华北电力大学硕士论文 的三十家电力交易大厅已经全部建成启用。中国构筑开放式电力市场体系迈出重要 一步。 尽管各国的电力工业市场化改革如火如荼地进行，但是在进行市场化改革的同 时，应该清楚地认识到电力市场不是完全竞争的市场，而是更接近于寡头垄断的市 场。这是由电力工业的特殊性所决定的，如发电公司的数目有限、投资规模比较大 ( 市场进入壁垒) 、输电约束( 在一定程度或范围上限制了某些大用户选择发电公司) 和输电损耗( 打击大用户远距离购电的积极性) 。由于电力工业的这些特殊性决定了 电力市场中的参与者不可能像完全竞争情况下展开竞争，他们会通过运用策略来实 现利润最大化的目标，实施市场力( m a r k e tp o w e r ) 就是其中的一部分。欧美发达 国家电力市场的经验也指出，发电商行使市场力的结果是：电力市场整体经济效率 降低，用户经济利益受损，甚至会危及电网安全运营。因此，如何有效的对电力市 场的市场力进行识别、度量和防范( 减轻) ，是未来我国电力市场设计过程中不可忽 视的问题，也是电力市场( 结构、模式、规则) 设计中的重要一环。 1 2 论文研究的目的和意义 根据电力工业的不同组织结构，有两种典型的市场力，即垂直市场力和水平市 场力。3 1 改革前的电力工业，阻碍发电公司之间竞争的主要障碍是发、输、配电之 间的垂直一体化结构，在此环境中起主导作用的市场力即为垂直市场力。目前世界 各国进行的电力市场化改革，就是要打破这种一体化结构，实行厂网分开、竞价上 网，并开放网络的传输权，成立专门的电网运营公司，从而使垂直市场力随着电力 工业组织结构的改革而逐渐消除。但是，伴随着新的电力工业体系的形成，水平市 场力( 即发电厂商或大用户所拥有的影响市场价格的能力) 成了影响市场公平竞争 的主要因素，并受到广泛关注，成为最具挑战性的问题之一。 电力工业作为一个国家的支柱性基础产业，是一个技术经济特征十分复杂、对 国民经济及社会生活影响极大、受政府干预突出、干预内容极为丰富、干预难度相 当大的一个特殊产业。由于电力工业的自然垄断特性和公共事业性，长期以来世界 各国的电力工业大多采取政府直接经营并辅以严格监管的运行模式。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，但是在电力工业实行市场化运营之后，各竞 争主体利用电力市场本身的寡头垄断的市场结构特性，以及现行电力市场结构及交 易机制设计方面存在的缺陷，通过策略性竞争行为、联盟竞争以及竞争主体拥有的 信息优势等一系列途径和手段行使市场力、抬高市场价格，使市场竞争的公平性降 低，部分参与竞争的发电商及消费者利益受损，社会福利降低，严重时导致市场瘫 痪( 如美国加州电力危机) 。因此，对电力市场中市场力的研究是电力工业改革研究 2 华北电力大学硕士论文 中很重要的问题。 在现实环境中，降低发、供电企业的市场力有助于形成公平、合理、有效竞争 的市场运营环境，促使市场供给增加、上网电价和销售电价降低，从而使电力工业 的规模经济性得以充分发挥、电力企业生产效率和电力市场竞争效率大为提高。因 此，识别及衡量市场力，有助于市场运营者更好的平抑市场力，从而降低市场运营 风险，提高电力市场运行效率。此外，研究市场力有利于规避电力企业在电力市场 经营过程中的风险、实现社会资源优化配置、合理分配利润、确保电力工业与国民 经济协调发展。 我国的电力市场化改革才刚刚起步，区域电力市场也在逐步建立。市场力问题 是我国建立发电市场面临的一个重要问题，为了保证我国电力市场的成功实现和良 好运行，必须要对阻碍和限制市场运行的各种因素进行分析和研究，最终消除这些 不利于市场实现的因素。所以对市场力的研究对于我国电力市场化改革具有重要的 理论及现实意义。 1 3 本论文的主要工作和内容 由于电力行业的特殊性，解除管制后的电力市场并非一个真正的完全竞争市 场，类似一个寡头竞争市场。在这种不完全竞争环境下，拥有一定市场力的发电公 司，可以依据其市场力，采用策略性投标行为增加自身利润。市场成员行使市场力 的行为，导致不完全竞争市场环境下的高价格和低效率，同时导致电力市场无法实 现社会福利最大化。滥用市场力的负面影响不仅表现为电价飙升，还伴随着发电、 输电长期投资的减缓，进一步导致供电可靠性下降，较明显的例子就是加州的电力 危机。鉴于此，研究市场参与者如何行使其市场力以及如何度量市场参与者所具有 的市场力，从而识别并限制市场力，并为政府监管部门制订政策提供依据，就显得 具有十分重要的实际意义。 本论文主要从供给侧和需求侧的不同角度对了区域电力市场环境下的市场力 问题进行了研究。本文的主要工作包括以下内容： 1 分析我国区域电力市场的特点、建设进程和发展方向，介绍国内外区域电 力市场存在的市场力的现状。 2 研究市场力产生的原因、实现途径和表现形式，分析了市场力风险对电力 系统造成的影响。引出负市场力的概念。通过阅读大量文献资料对评价市场力的相 关度量指标做出较完整的总结。 3 根据影响市场力的各种因素详细的研究了抑制市场力风险的各种方法。 4 站在需求侧的角度首先分析了需求侧市场力的存在及其内在规律，然后详 细阐述了需求侧在电力市场中的重大意义，分析了需求弹性的意义以及增强需求响 3 华北电力大学硕士论文 应对抑制市场力的作用。 5 对电力市场监管模式、职能及目标进行阐述，在国外先进监管经验的基础 上对我国市场力的监管现状提出了较尖锐的问题。 4 华北电力大学硕士论文 第二章区域电力市场 区域电力市场是我国电力市场的一个重要组成，是省网间电量交易的场所，由 区域电网公司、省电力公司和准入电厂构成，区域电力市场的建立，其重要目的是 打破现已明显存在的省电网之间电力交易的壁垒，同时，在更大区域电网范围内实 现电力资源的有效配置。 2 1 建立区域电力市场的必要性 我国幅员辽阔，各区域经济发展状况也不相同，从全国范围来看，能源分布西 部多东部少，而且各区域的能源特点不同，有的区域火电多，有的区域水电多，发 展国家电力市场，并配合我国现有的大区间互联电网逐渐完善的结构，对促进合理 的能源消费结构形成有很大帮助，但是单一的国家电力市场并不可取，如果所有的 电力交易在国家一级电力市场进行，则参与者( 各大电厂、各大用户或供电部门) 太多，计算和协调复杂，管理也相当困难，且最为困难的是系统运行，因为运行全 国电网，对于量测、监护、自动化的要求很高，系统事故下的安全稳定性难以保证， 系统的实时电力电量平衡也相当困难，相应的技术支持和电力系统运行的e m s 投 资将十分昂贵，因此，对我国这样大的地域，发展区域的电力市场可以很好利用现 有技术力量。1 从国际上来看，区域电力市场是主流形式，很多国家都是从发展区域电力市场 开始，逐步过渡形成全国性的电力市场。因此，区域电力市场是培育电力市场的重 要基础。 2 2 电力行业的结构模式 在电力系统发展的过程中，根据垄断程度的不同划分出了四种不同的结构模 式，这四种模式也是世界上不同国家采用的模式： 垂直一体化模式。垂直一体化模式是电力改革之前各国电力工业的典型组织 形式，其特点是发、输、配、售电被一家企业纵向垄断。在这种模式下，市场无竞 争、资源效率配置低下、经济效率低下，但是具有规模经济效益、系统安全程度高、 便于管理。 单一购买者模式。这种模式中厂网分开，发电侧竞争，输、配、售电仍存在 垄断。单一购买者模式是有限竞争的模式，电网仍具有垄断性。由于买方太少，不 5 华北电力大学硕士论文 足以实现完全竞争，但是发电侧的竞争可以部分提高市场效率。这种模式是一种过 渡模式。 亚洲多数国家包括我国选择的是单一购买者这种模式，其市场结构是以长期合 同为基础的，市场风险、技术风险、和大部分信用风险都转嫁给了用户。在投资风 险较高的地区，长期合同能够规避一部分投资风险。 批发竞争模式。批发竞争模式中，发电环节是完全竞争的，发电价格不再按 成本管制，配电公司对小用户仍采用垄断经营。因为存在许多买方，竞争程度提高， 资源配置更加合理，减少了垄断，所以能降低电价、提高竞争效率，同时，这种模 式避免为所有小用户提供零售准入增加的成本和麻烦。但是这种模式电网的协调难 度较大、较易发生事故。 批发竞争模式作为第四种模式的过渡，在新的规则建立起来之前能够发挥较好 的作用。 零售竞争模式。这种模式允许所有用户选择供电商，所以竞争的发电商可以 把电卖给任何人。这是一种完全竞争的模式，输、配网络全部放开，发电、批发、 零售市场均引入竞争。市场竞争的激烈提高了经营效率和资源配置效率，最大程度 的减少了垄断，公平程度很高；但是同时，行业承担社会义务的能力下降，供电可 靠性降低。 零售电力需要付出很高的交易成本但是回报有限，在成本、合同效率等方面， 批发竞争模式有可能是更合理的方式。4 1 2 3 我国区域电力市场建设进程 2 0 0 3 年6 月6 日，国家电力监管委员会发出了关于建立东北区域电力市场的 意见，启动东北区域电力市场的试点工作。2 0 0 4 年1 月1 5 日，东北区域电力市场 在沈阳正式启动，标志着我国第一个区域电力市场正式建立，中国电力市场改革由 此迈出实质性的步伐。这是我国推进区域电力市场建设的第一个具有指导性和可操 作性的意见。 华东电力市场也于2 0 0 4 年5 月1 8 日开始模拟运行，中国区域电力市场化改革 迈出了重要一步。 国家电监会的明确：按照统筹规划，合理布局，总体设计，分布实施，因地因 网制宜的原则构筑政府监管下的统一、开放、竞争、有序的电力市场体系。具体短 期目标为：全国将逐步形成东北、华东、华中、华北、西北、南方六大区域电力市 场，基本建立电力市场运营的法规体系和电力监管组织体系，全国大部分地区、大 部分发电企业实行竞价上网，符合条件的大用户( 含独立配售电企业) 直接向发电企 业购电。 6 华北电力大学硕士论文 基本的区域电力市场模式分为两种，即统一市场和共同市场。统一市场是指在 一个区域内设置一个电力市场运营机构，电能交易( 包括合约交易和现货交易) 和 交易价格均在一个市场运营机构内形成。区域电力市场内实行统一规划，统一规则， 统一管理，统一运作。共同市场是指在一个区域内设置一个区域市场运营机构和若 干个市场市场运营分支机构，电能交易( 包括合约交易和现货交易) 和交易价格在 市场运营机构内分层形成。各区域依据市场范围、市场条件、区域内电力资源与用 电负荷特点、电网技术条件、电力体制状况，结合当地社会经济的客观情况综合考 虑，选择符合本区域特点的市场组织形式。 目前，我们正在建设的区域电力市场是单一购买者的市场模式，电网企业是电 量的唯一购买者和销售者。这种模式是厂网分开、发电主体多元化后必然经历的过 渡模式。发电侧上网竞价市场的建立既可以有效激励发电企业降低成本、提高效率， 又可以通过市场准入等相关规则，有效贯彻国家节能、降耗、环保等政策目标。 图2 1 当前我国区域电力市场的过渡模式 但是，这种过渡模式仅仅实现了发电企业竞争上网，销售渠道只能通过电网企 业，用户也只能从电网企业买电，仅仅是用电价格随发电侧市场波动，这种模式并 不能真正发挥市场的作用。市场应为买卖双方提供更多的选择机会，让更多购售电 主体参与电能买卖。打破单一购买模式、允许大用户和配电企业向发电企业直接购 电，是几乎所有实现竞争性电力市场国家采用的模式，也是我国区域电力市场建设 发展的方向。4 华北电力大学硕士论文 图2 2 多种交易方式并存的区域电力市场模式 2 4 国外区域市场力现状分析 宾夕法尼亚一新泽西一马里兰( p j m ) 被公认是美国电力体制改革中成功的一 个范例。p j m 电力市场最早建立了i c a p 容量市场，最先采用了严格的局部市场支 配力抑止措施，通过对有市场支配能力的机组使用投标上限来限制市场操控。p j m 的电力市场、容量市场、辅助服务市场是竞争性的，h h i 和剩余供应指数r s i 较低， 没有重大的市场支配力问题。 纽约州( n y i s o ) 电力市场改革是美国比较成功的。它最先采用自动市场力抑 制措施( a u t o m a t e dm i t i g a t i o np r o c e d u r e ，a m p ) 来防止在竞争性电力市场的备用容 量非常低时市场被操控。自动抑制程序限于一日前市场，a m p 确定一个机组在一日 前市场是否采用经济囤积的办法进行电价操控，如果发现操控电价现象，该机组的 投标价格就会根据该机组的参考价加以调整。总的来讲，n y i s o 电力市场的市场运 行是竞争性的，没有发现重大的经济囤积或实物囤积。虽然2 0 0 3 年8 月发生了北 美有史以来最大的停电事故，但是这次事故与电力市场改革无关，更加不是因为市 场力的原因。 美国新英格兰地区( i s o n e ) 的电力市场改革在美国也是比较成功地。 i s q n e 有在美国最高度分散的电力工业，全市场的h h i 稳定在7 0 0 左右，有良好 的竞争环境。 美国得克萨斯州( e r c o t ) 是较早进行电力体制改革的州，也是美国最早开放 其电力零售市场并取得很大成果的州。e r c o t 市场允许发电商市场份额达到总装机 容量的2 0 ，所以e r c o t 市场是美国发电资产比较集中的电力市场，市场内很多 地区的市场集中率h h i 超过了1 8 0 0 ，得克萨斯州电力公司( t x u ) 拥有强大的市 8 华北电力大学硕士论文 场支配力来影响实时平衡市场的电价，不利于竞争。e r c o t 在市场开放之初遭遇了 高电价，但是由于双边交易量高达9 5 9 7 ，高电价并没有造成大的危害。 加利福尼亚州( c a i s o ) 的电力体制改革被普遍认为是失败的。2 0 0 0 年5 月到 2 0 0 1 年6 月加利福尼亚发生了严重的电力危机，区域内轮片停电、批发电价飞涨无 法控制。c a i s o 的电力体制改革过于仓促；发电投资严重不足；较高的电力需求； 没有建立电力需求的价格反应机制，缺乏需求弹性；缺乏发电容量安装市场；市场 管制与决策错误；能源价格升高；严格的环境保护要求；输电容量不足等是加州电 力危机的原因，滥用市场力的因素更在危机中扮演了重要角色。几个发电商共同使 用它们的市场力，主要通过经济囤积来哄抬电价，牟取暴利。 英国是世界上第一个执行以市场为基础的电力体制改革的国家。早期的电力库 ( u k p o o l ) 饱受市场力的困扰，发电资产集中在几个大的发电商手中，电力买卖 几乎都在电力库进行。2 0 0 1 年电力库被新的交易模式n e t a 所代替。n e t a 市场的 市场运行是成功的，市场竞争更加激烈，批发价格下降，并未出现任何明显滥用市 场力的行为，也未见到违背市场规则的大动作。 北欧电力交易所( t s o s ) 是由丹麦、芬兰、冰岛、挪威和瑞典组建的合作组织， 是世界上第一个多国电力合同交易所，是被公认为的最成功的电力市场之一。t s o s 有活跃的电力金融市场，稳定的电价，并且没有发现市场操控现象。几乎没有市场 操控是因为：北欧电力库有大量非常廉价、能够快速启动的水利发电，足够的水 力资源可以消除很多火力发电系统所面对的操作问题，较便宜的解决输电阻塞； 北欧电力库是一个非强制性电力库，发电商和消费者可以决定电力交易方式，大部 分电力交易提供双边合同或期货合同，电力库只是为边际发电资源提供场所；尽 管北欧电力体制改革进行了“厂一网一配”分开，但分开后的厂一网一配仍然是国家 所有，同时大量的发电资源被市政所拥有。 澳大利亚国家电力市场( n e m ) 存在一些市场力的问题。比如电力批发市场分 拆不够，发电商拥有很大的市场支配力，市场竞争不足。 新西兰电力市场( n z e m ) 是世界较为成功的电力体制改革，市场价格一致于 市场供求条件，没有发现超控电价和违反市场规则的情况。尽管没有价格限制，但 是因为存在有效的零售竞争、有效的管理结构、高效的市场运行，加州式的危机不 太可能发生在新西兰。【1 4 1 9 华北电力大学硕士论文 3 1 市场力的描述 3 1 1 市场力的定义 第三章电力市场中的市场力问题 市场力( m a r k e tp o w e r ) 是指某一产品或服务的提供者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的能力。在完全竞争市场中， 所有厂商都是价格接受者，不能影响市场价格，而只是将市场价格作为既定价格来 接受，因而市场力为零。而在不完全竞争市场中，各个厂商面临的需求曲线都是一 条递减曲线，各厂商为了追求最大利润而限制产量，使市场价格高于完全竞争情况 下的市场价格，从而获得超额利润。这是由于市场参与者( 厂商) 拥有并行使市场 力的结果。 具体在电力市场中，市场力是指市场中的某些参与者利用其规模等优势，或者 利用市场结构、市场规则等方面的缺陷，操纵市场，引起市场价格较大的偏离市场 出清价格额外获利的能力。 本论文中没有特殊说明的市场力指的是发电侧市场力。 3 1 2 市场力的实现 发电商行使市场力通常采用的是物理持留或者经济持留的方式。物理持留就指 发电商故意少报可用容量，减少市场可用容量供应，导致高成本的发电机组进入发 电调度序列，进而抬高市场出清电价1 6 1经济持留就是指发电厂商的报价严重 ( s i g n i f i c a n t l y ) 超过其发电边际成本。 下面这个例子说明发电商如何实现市场力。图3 1 是简化的市场总供需曲线 的较详细形式，图中每个台阶代表一台发电机，假设共有1 5 台机组，每台容量 i o o m w ，按价格由低到高从最便宜的1 号机组到最贵的1 5 号机组。为了简化问题， 假设负荷为固定水平，处于1 1 0 0 m w 一1 2 0 0 m w 之间。 1 0 华北电力大学硕士论文 p 图3 1 供需曲线 在正常的竞争性市场环境下，发电容量充足，不存在电力短缺，市场价格p + 等于边际机组的报价，也就是1 2 号机组报价。 假定发电商a 同时拥有1 号、5 号、6 号、1 1 号发电机组，图3 2 中颜色最深 的区域表示该公司的收益。 p 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 01 2 0 01 5 0 0 q ( m w ) 图3 2 竞争性市场环境下发电商a 的利润 如果发电商a 停运了1 1 号机组( 这是好的选择因为其成本最高利润最低) ，那 么供应曲线上的1 2 - 1 5 号机组左移。为了满足负荷需求必须启用1 3 号机组。1 3 号 机组的投运形成了新的市场价格p 。，这个价格高于原来的市场价格。如图3 3 所 华北电力大学硕士论文 不。 站在发电商a 的角度，他从1 1 号机组损失了利润，但是1 号、5 号、6 号机组 的利润全都增加且增加值大于1 1 号机组的损失值，公司获得了超额利润，也就是， 发电商a 拥有并实现了市场力。 从方式上来说，发电商a 无论是直接撤回机组( 物理持留) 还是直接抬高报价 ( 经济持留) ，最终效果都是一样的。 p p p c 2 0 04 0 06 0 0 8 0 0 1 0 0 01 2 0 01 4 0 0 q ( m w ) 图3 3 发电商a 通过实现市场力取得的利润 除了上述方法外，发电商也可以采取“串谋”的方法实现市场力。串谋指发电商 为了自身利益私下达成协议( 明示或者暗示) 以达到控制出清价格的目的。串谋联 盟通常采用限制产量、固定价格水平、影响价格形成机制等方式。 此外，发电商可以阻止竞争对手向市场提供出力从而抬高价格。比如，拿不打 算用的备用容量占用输电系统、策略性的引起输电阻塞，形成暂时的小区域市场， 限制别的发电商进入、制造壁垒阻止新的发电商进入市场等。 3 1 3 市场力产生的原因 在各行各业中，都或多或少的存在着市场力。但是由于电力需求价格弹性很小、 不可存储、严格的机组容量约束、输电线路的容量限制和发电设施投资巨大等因素 的影响，电力行业产生市场力的可能性比其它产业大得多。 一般来讲，电力市场中产生市场力的原因主要有以下几点： 华北电力大学硕士论文 垄断性市场份额 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。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。 传输线路阻塞 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，这即是所说的 产生了传输线路阻塞。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。因此区域发电商有可能利用输电线容量约束，策略 性增加发电量，人为制造网络阻塞以为获得市场力创造条件。 需求侧缺陷 电力是特殊的商品，它在生产后0 1 s 之内被消费，而系统也只储有不到0 1 s 的 电力。这些物理特性决定了电力产品生产的边际成本变动很快，其输送成本变动也 很快。但是，由于用户侧并未实行实时电价，缺乏计量和实时结算，大多数用户对 输电成本的实时变动没有反应，也就是说，缺乏需求弹性。这给卖方行使市场力创 造了有力条件。 市场结构及运行机制设计存在缺陷 市场竞争主体规模划分严重不均、未形成有效的用户侧响应机制、合约电量与 竞争电量确定的比例不尽合理等市场结构设计的缺陷均将导致卖方市场力的出现。 权责界定不明确、价格形成机制不合理、运行规则存在漏洞、法律法规不健全等一 系列市场机制设计上的缺陷也会导致竞争者利用机制上的疏漏行使市场力，投机获 利。此外，监管机制不健全，规则办法不合理，以及市场运行监督不到位等也会导 致市场力的发生。 电力系统的自然属性 一方面，电力生产具备的自然垄断特性使进入电力系统的投资成本较高，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。另一方面，由于电能不可 储存，生产和消费要时时保持协调。电力工业最独特的地方就在于能量交换离不开 电网，而且，由于电网的安全问题，需要专门的机构对各电厂和负荷进行调度。由 于电网的安全稳定问题，使得电能不能像其他商品一样自由输送，这实际上在很大 程度上造成了一种限制一一有电送不出去的情况，从而也造成了一些机组成为必须 1 3 华北电力大学硕士论文 运行( m u s t r u n ) 机组。这些机组有绝对的利用市场力的优势。 其他原因 诸如气候、燃料供应、机组检修和事故等外部非可控因素也会促使市场力形成。 【4 0 l 3 1 4 市场力的表现形式 价格高于竞争市场的价格水平是存在市场力的最直接表现形式，并且，某一时 期剧烈的价格波动也是市场力滥用的结果。除此之外，与竞争更为激烈的环境相比， 产品与服务的质量低下也可能是滥用了市场力。 由于实施市场力导致电价飞涨的历史案例在国际上的很多电力市场化国家中 发生过。最突出和明显的就是2 0 0 0 和2 0 0 1 年初年发生在美国加州的电力危机。从 2 0 0 0 年第二季度开始由于电源投资、经济发展、气候影响等因素导致加州电力市场 供需失衡，再加上不完善的市场监管机制和规则，使得发电商充分利用市场力操控 发电市场，导致市场交易价格一度陡增到令人咋舌的程度。每日平均市场出清价由 正常时期的5 0 $ m w h 以下，开始大振幅的剧烈波动，甚至一度飙升到8 0 0 $ m w h 的高度。 其他国家也同样存在市场力导致的价格剧烈波动。比如英国在采用新的n e t a 模式前，由于两大发电商的强大的市场力作用使得平时在高峰负荷的市场出清价几 乎每次都达到政府管制部门设定的价格上限，在1 9 9 3 年1 2 月、1 9 9 7 年和1 9 9 8 年 的冬季甚至出现过电价飙升。 3 2 市场力风险 3 2 1 风险的相关定义 所谓风险，其经济学解释是发生损失或失败的可能性，也就是未来结果的不确 定性1 6 1 它是客观存在的。 电力系统有着其特有的一些属性，比如，高度变化的负荷、缺乏价格弹性、无 法预料的发电机故障、输电线路的约束等，这些因素使得电力系统的建造和维护变 得非常困难，因此在电力系统中存在很多风险，比如自然风险、经济风险、技术风 险、安全运行风险、交易风险等。 在电力市场中也存在风险，这主要是由于： 人是有限理性并且市场竞争是不完全的。也就是说，经济决策所面临的环境 是不断变化的，而人对于未来将发生事件的认识能力都是有限的，任何人都难以获 得他所从事领域的完全信息。 1 4 华北电力大学硕士论文 人的机会主义行为。人们从事经济活动本质上是为了追求利益最大化。一旦 出现机会，他们可能会采取有利于自己的机会主义行为( 博弈行为) ，而这种行为 会牺牲其他个体或者社会的利益。 未来的不确定性。人们所面临的世界是不能完全由人掌控的，未来的不确定 因素会影响市场交易中的某些利益的实现。 电力市场的主要风险是电价的风险，市场力的风险，投资决策不确定的风险， 负荷预测的风险等等。本论文所分析的风险是市场力的风险。 3 2 2 市场力的风险 发电商实现市场力会给电力市场和电力系统带来很多影响，最直接的危害是导 致市场出清电价攀升，电力供应短缺，使市场竞争的效率和公平性降低，部分参与 竞争的厂商及消费者利益受损，社会福利降低，影响市场的正常运营，严重时导致 市场瘫痪，如美国加州电力危机。这些对电力系统而言都是严重的风险。1 7 1 从根本 上来讲，市场力的实现带来了以下两个结果： 财富的转移。市场力实现时，最明显的结果就是财富从用户手中向发电商手 中转移。 社会的无谓福利损失。也就是价格上升造成的用户利益的损失高于发电商自 身效益的增加，即所谓的社会效益无谓损失。这导致了市场经济效率的降低。 无谓福利损失是本应该以较低的费用提供的生产产品而实际并未提供造成的 后果。当需求弹性较低时，无谓效益损失一般都低于财富的转移。 p p a p b 谓福利损失 q aq b q ( m w ) 图3 4 市场力实现引起的财富转移和社会“无谓”损失 1 5 华北电力大学硕士论文 图3 4 显示了市场力实现带来的财富转移和社会无谓福利损失的情况。从中 可以看出，价格上升的主要作用就是讲图中深色矩形区域的回报从用户手中转移到 了发电商手里。用户的支付愿望是由需求曲线表示的，在发电输出被抑止时它由p b 上升到了p 。用户的效益损失就是需求曲线从q 。到q b 之间的面积，这个效益的下 降也伴随着生产成本的降低，生产成本节约的是供给曲线下相同区间的面积，总的 净效益的损失等于用户效益的损失减去生产成本的节约，即图中三角形阴影区的面 积。 根本上来讲，市场力导致的低效率冲减了由竞争提高的经济效率，使电力工业 改革的初衷与结果产生偏离。这是市场力对电力市场所产生的最大的风险。 3 3 市场力的度量指标 当市场中存在市场力时，如何发现并加以判断，就需要用一些指标来度量。一 个理想的评价市场力的指标体系既能分析各发电商的市场力行为，又能反映市场整 体的市场力状况，还能指导监管机构采取何种措施抑制市场力的滥用。市场力的度 量指标可以从整个市场的角度或者发电商的角度来分析。3 3 3 1 市场整体状况指标 3 3 1 1 市场集中度指标( h h i ) 该指标表示某一特定市场中少数几个垄断发电商所占的市场份额，h h i 表示 为： h h i = 泓2 z = l 公式( 3 1 ) 式中琅为发电商i 所占的市场份额，为市场中发电商的总数。 完全竞争市场中h h i 趋于0 ，垄断市场的h h i 为1 0 0 0 0 。美国1 9 8 2 年规定：h h i 1 0 0 0 ，表示市场正常；1 0 0 0 三h h i 0 ：否则该 供应者的必运行率m r r 为0 。 1 9 华北电力大学硕士论文 供应者的必运行率越高，其市场力就越大。极端情况必运行率等于1 0 0 ，该 供应者的全部容量都可以任意定价。若必运行率为0 ，表示该供应者无市场力。 3 3 2 4 供应者价格提升力指标( m a ) 供应者价格提升力指标m a ( m a r k u pa b i l i t y ) 为： m l = ( 吨) 公式( 3 1 2 ) 其中一代表该供应者不抬高价格时，市场边际价格水平；p 舭表示该供应者 抬高报价能使市场边际价格达到的最高水平，这两个量均由供应者需求曲线中获 得。 3 3 2 5 剩余供给指标( r s i ) 尺= ( 总的容量供电商i 的基本容2 ) 总的需求 公式( 3 1 3 ) 式中：总的容量= 某区域中总的供给容量一总的输入电量； 供电商i 的基本容量( r e l e v a n tc a p a c i t y ) = 供电商i 的总容量一供电商i 的合同电 量； 总的需求= 负荷一购买的电量。 r s i 是在综合考虑了供给侧和需求侧的前提下，用于衡量潜在的市场力，可以 测算出发电商潜在地行使市场力的能力。 若r s i i 大于1 0 0 ，则表明除了i 供电商的其他供电商有足够的容量来满足需 求，那么i 供电商对市场出清价格的作用就比较小。相反，如果r s i i 小于1 0 0 ， 则表明为了满足市场用电需求，i 电厂将是该市场中主要的供给者。通常，某市场 中所有的供电商的r s i 值最低的那个供电商是该市场中最大的供电商。 3 3 2 6 持留比率 持留比率= ( c q ) c 公式( 3 1 4 ) 其中c 为电厂可发电容量，q 为实际申报容量。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。指标也可用于市场整体分析， 市场整体持留比率升高，将导致供应紧张、市场价格被抬高。3 2 3 1 通过以上对市场力相关指标的简单介绍我们可以发现，虽然从不同角度衡量市 场力的指标有很多，但是到目前为止，并没有哪一种指标能够较完美的用于市场力 的分析，因此我们应该根据实际情况和监管需求综合运用这些指标来达到监管的目 的。比如，监管部门可以先用h h i 指标对市场进行一些粗略的检测：如果该市场的 华北电力大学硕士论文 h h i 指标值较大，监管部门就要对市场份额较大的厂商进行重点的监督；如果该市 场的h h i 不是很高，监管部门通过该指标不能有效的判断出发电厂商是否存在市场 力，那么就需要用一些其他的指标来进行判断，比如m p c 指标等。 3 4 负市场力 多数国家电力市场竞价交易结算采用的是系统边际价格结算机制，即在满足一 定的约束( 如系统约束、机组约束、交易约束等) 条件下，按发电商( 或机组) 报 价由底到高的顺序分配发电负荷，最后一台满足系统负荷平衡的发电商( 或机组) 的报价就是系统边际价格。在系统边际价格结算机制下，所有成交交易统一按系统 边际价格结算。我国采用的也是这样的竞价规则。 但是，这个边际价格可能满足也可能不满足市场出清电价。当不能出清时，这 个价格就不是真正的竞争价格。对于按照系统边际价格出清方式运作的电力市场， 如果确定价格的发电商( 或机组) 通过物理持留和经济持留等手段抬升了边际价格， 那就势必抬升了整个市场价。但是如果这种抬升只是使价格趋向于竞争价格而不是 偏离竞争价格，那么这种抬升的行为与实现市场力是相反的。也就是说，这是负的 市场力。如果报价继续抬升至高于竞争水平，发电商从中获取额外利益，那么这才 是市场力的实现。 3 5 电力市场中的需求侧市场力 在电力市场中，市场力主要指的是发电商市场力，但是有时，市场力并不仅限于 卖方，买方同样拥有市场力。例如，大用户就比小的用户更容易影响价格。 3 5 1 需求侧市场力 事实上，发电侧市场力在电力市场环境中起着决定性影响作用。但是，现阶段 我国处于电力市场改革初期，采用的是单一购买者为主( 符合条件的部分地区可以 开展大用户直供电) 的市场模式。这种模式实际上是一种有限竞争的模式，其特点 是只允许发电商向现有的电网公司售电，而输、配电和售电系统为垄断经营，拥有 输配电网的电网公司是市场中唯一的电能购买者和销售者，单一购买者有选择发电 商的权利，但发电商和用户并无选择交易的权利。单一购买者模式下的竞争仅仅是 发电厂建设、运营方面的竞争。因此对于采用单一购买者这种市场模式的电力市场， 存在着买方独家垄断市场力( m o n o p s o n yp o w e r ) 也即需求侧市场力。 在需求侧垄断的市场中，价格一数量曲线如下图所示： 华北电力大学硕士论文 p p c p * q 鼍q c q 图3 5 ：需求侧垄断p - q 曲线 图中，m e 是边际支出，m v 是边际价值，p 宰是市场价格。 在供电侧垄断市场中的价格一电量曲线图则为： p p * p c q * q c q 图3 - 6 ：供电侧垄断p - o 曲线 图中，m r 是边际收入，m c 是边际成本，p 宰是市场价格。 3 5 2 需求侧市场力的实现 需求侧市场力( m o n o p s o n yp o w e r ) 是指购买者调节价格使其影响竞争价格水 平的能力。从理论上来讲，买方也是通过物理持留或者经济持留的方法来实现其市 场力。在区域电力市场的实际操作中，需求侧可以通过以下方式来实现其市场力： 降低报价 2 2 华北电力大学硕士论文 如果单一购买者能够拥有很小比例的发电容量甚至只是一台机组，那么就可以 使它在一个非常低的价格水平上参与竞争。也就是说，买方垄断者可以不计成本的 发出甚至高于市场价格的电力却通过报低价来打压市场价格。 从表面上看，这种不计成本的行为会使购电方承受一定的损失，但是由于购电 方买进的电力远远多与自己所发出的电力，如果能通过这样的手段压低市场价格使 其偏离竞争水平，那么买方就能够实现买方市场力并且从中获益。 抑制需求 下图为通过抑制需求来操纵垄断市场力的方法： q 图3 7 ：需求的抑制方法 从图可以看出，在供给曲线比较陡峭时，对于需求的抑制是非常有效的。1 1 对购买者来说，实现市场力最直接的办法是抑制可中断负荷以此来降低市场需 求。 可中断负荷是以系统运营者或电力公司与用户的双边合同形式确定下来，通过 对用户的激励促使其在系统高峰时期、系统备用不足或事故等紧急状态下按合同要 求主动中断或削减负荷。它特别适合可以放宽对供电可靠性苛刻要求的那些“塑性负 荷”，主要应用于工业、商业、服务业等，如有工序产品或最终产品存储能力的用户， 可通过工序调整改变作业程序来实现躲峰；有能量( 主要是热能) 贮存能