（电气工程专业论文）乌江水电开发公司竞价策略的相关问题研究.pdf

一苎圭堡三查兰三堡堡主芏竺丝查 t h er e s e a r c ho nr e l a t i v eq u e s t i o no fb i d d i n g s t r a t e g i e so f w u j i a n gh y d r o p o w e rd e v e l o p m e n tc o r p o r a t i o n s u b j e c t ：e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g a u t h o r ：z h a n gz h i q i a n g s 跏a t u 陀：珈谚i 秒 t u 幻r ：p m f y uj i a n m i n g s i g n a t u r e ：札嗍 d e b a t ed a t e ：2 0 0 7 。3 a b s t r a c t t h ep o w e ri n d u s t r yw o r l d w i d ei se x p e r i e n c i n gu n p r e c e d e n t e dr e s t r u c t u r i n gf o rb r e a k i n gt r a d i t i o n a l m o n o p o l y ，i n t r o d u c i n gc o m p e t i t i o na n de s t a b l i s h i n ge i e c t f i vm a s k e t i t h ep o w e ri n d u s t r yi nc h i n ai s n o wu n d e rt h ew a yo fr e s t r u c t u r i n ga n dg e n e r a t i o nm a r k e t sa x ee x p e c t e dt ob ee s t a b l i s h e d a sa r e s u l t , c o m p e t i t i o nh a sb e e ni n t r o d u c e di ng e n e r a t i o ns e c t o rt h r o u g hb i d - b a s e do p e r a t i o n i nt h en e we l e c t r i c m a r k e te n v i r o n m e n t s , p r o f i t so fg e n e r a t i o nc o m p a n i e sd e p e n d ，t oal a r g ee x t e n t ，o nb i d d i n gs t r a t e g i e s e m p l o y e d h e n c e ，h o wt od e v e l o po p t i m a lb i d d i n gs t r a t e g i e sh a sb e c o m eam a j o rc o n c e r t io fg e n e r a t i o n c o m p a n i e s t h i sd i s s e r t a t i o nb a s e da nw u j i a n gh y d r o p o w e rd e v e l o p m e n tc o r p o r a t i o n sd a t aa n dm a k e r e s e a r c ho nr e l a t i v eq u e s t i o no fi t sc o m p e t i t i v es t r a t e g i e s t h es i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e sa m o n gr e p a y m e n to fc a p i t a lw i t hi n t e r e s tp r i c i n g ( r c lp r i c i n g ) 。t h e o p e r a t i o np e r i o dp r i c i n ga n dt h em a r g i n a lc o s tp r i c i n g ( m ep r i c i n g ) a r ee x a m i n e db yt h ec a s eo fw u j i a n g h y d r o p o w e rd e v e l o p m e n tc o r p o r a t i o n i ti n d i c a t et h a ti ti si m p o r t a n ta n di n e v i t a b l et or e f o r mr c ip r i c i n g t op o p u l a r i z eo pp r i c i n ga n dt ot r a n s f e rt om cp r i c i n gi nw u j i a n gh y d r o p o w e rd e v e l o p m e n tc o r p o r a t i o n i ta n a j y s e st h er e a s o no fm a r k e tp o w e r , t h em e a s u r e m e n ti n d e xf o rm a r k e tp o w e ra n dt h em e t h o df o r r e d u c i n gm a r k e tp o w e r t h r o u g ht h ea n a l y s e sf o rg u i z h o ue l e c t r i cm a r k e t , i tc a n b cc o n c l u d e dt h a tt h e o u i z h o ue l e c t r i cm a r k e ti san o r m a lm a r k e tw i t h o u tm a r k e tc o n g e s t i o na n dam a r k e to fc o n c e n t r a t i n gt o h e a v v n sw h e nh y p o t h e t i cm a r k e tc o n g e s t i o nw h i c hi sc a u s e db yr e s t r i c to f t r a n s m i s s i o nc a p a c i t ye x i s t s e a c hp o w e rp l a n tw a n t st om a x i m i z ei t sp r o f i t su s i n gd i f f e r e n ts t r a t e g i e s t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s e s t h eq u o t e da c t i o n so fg e n e r a t i o nc o m p a n i e so fg u i z h o ue l e c t r i cm a r k e tb a s i n go nc o m p l e t ei n f o r m a t i o n s t a t i cg a m et h e o r y , e s t a b l i s h e sc o m p e t i t i v em o d e tw h i c hc o n s i d e r sg e n e r a t o r sc a p a b i l i t yl i m i t u s 勰 n o n l i n e a rp r o g r a m m i n g q u e s t i o n s s o l u t i o n t o c o n c l u d e t h a t n a s h - e q u i l i b r i u m p o i n t o f g a m e m o d e li s t h e k - tp o i n to ft h en o n l i n e a rp r o g r a m m i n gq u e s t i o n a tl a s t , t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s e sc o m p e t i t i v em o d e l o fc o m p l e t ei n f o r m a t i o nw h i c hc o n s i d e r sg e n e r a t o r sc a p a b i l i t yl i m i tu s i n gg u i z h o ue l e c t r i cm a r k e t s s h m p l i f yd a t aa n dg e t si t sb i d d i n gf u n c t i o n sa n db i d d i n gc i r c l ew h i c hi su s e dt og i v eb i d d i n gs t r a t e g i e s k e yw o r d s ：e l e c t r i cm a r k e t ；g a m et h e o r y ；n a s h - e q u i l i b r i u m ；b i d d i n gs t r a t e g y ；m a r k e tp o w e r 珏 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑蓬申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：彳鞔年夕月俨日 学位论文使用授权声明 本人锉聋在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 ( 保密的学位论文在解衙后，适用本授权说明) 论文作者签名：婵导师签名乒重= ! 鳓年夕月伊日 绪论 1 绪论 1 1 课题的研究背景 以打破垄断、解除管制和转变体制为主要特性的电力工业改革目的之一就是在包括发 电、输电、配电和用电在内的整个电力工业中引入公平竞争机制，建立一个完善的全面开 放和充分竞争的电力市场，提高经济效益以及实现社会资源的合理分配和社会效益的最大 化。简而言之，电力工业改革就是将以成本为基础的垄断环境转变为以价格为基础的竞争 环境n j 。过去的几年里，我国在浙江、上海、山东、辽宁、吉林和黑龙江等省市先后建 立了模拟电力市场，取得了建立电力市场的一些经验强”经过二十多年的改革开放，我 国电力工业有了长足的发展，已经初步具备了建立电力市场，乃至充分竞争的电力市场的 条件。如何对现有的电力工业进行改革，电力市场模式如何，如何计算生产成本和电价， 发电公司如何优化竞标模型并形成最优的竞标策略，这些都是首先要研究的重要课题。 电力市场环境下的发电交易计划与传统的业务发生了质的变化，其核心是产权关系的 变动和管理模式的变化。传统的发电计划是基于全信息的调度决策，其目标函数是全网的 总发电成本最小，而在电力市场环境下，把电能真正视为商品来看待，制定交易计划时要 以发电厂商的报价为基础。目标函数可以是交易中心购电费用最小、社会总利润最大等等。 美国和英国电力工业改革或重构的两种不同模式的成功经验，已经引起了其他国家的 高度重视，建立电力市场成为当代一个世界性的热潮许多国家如阿根廷、澳大利亚、日 本：新西兰、智利、挪威、瑞典、意大利、巴西，丹麦等国已从英国和美国重构经验中成 功地对本国的电力工业进行了重构或改革，建立了竞争的电力市场。本项研究旨在吸取国 外两种重构模式的成功经验，按照具有中国特色的社会主义市场经济的要求，并从现有的 电力工业发展水平和现状出发，研究电力市场环境下发电公司的上网电价、市场力、竞价 模型和竞价策略。 在发电侧电力市场中，发电厂商成为独立的法人实体，形成了电力市场的竞争主体。 通过策略性投标追求利润的最大化成为他们的目标。竞价策略的研究成为电力市场的热 点，也是一个难点，具有很强的随机性和实时性。该问题不仅与电力市场的经济效益有关， 而且直接影响电力系统的安全性和可靠性。基于对电力市场竞价上网的研究，本文主要提 出了完全信息下的竞价策略，可以作为发电厂商的辅助报价参考 水电作为一种洁净的可再生能源，在未来电力工业和社会经济可持续性发展中具有重 要优势，是未来电力工业的重要支柱。探讨电力市场运作模式下的水电运营工作问题具有 重要意义，在电力市场运营机制下，参加电力市场的水电站应根据水库调节性能、来水情 况及整个系统情况，注意报价策略和营销方案，根据每日的实际成交计划和成交电价及对 电力市场供求形势预测，及时调整报价方案，通过对报价的调整间接控制水库运行方式， 提高电厂效益。 本文主要以乌江水电开发公司作为研究对象。为加快乌江水电开发。1 9 9 0 年4 月， 西安理工大学工程硕士学位论文 经国务院同意，1 9 9 2 年在赛阳正式成立了我国第一家流域开发公司乌江水电开发公 司，主要任务是开发贵州省境内乌江流域水力发电资源。并对建成投产的水电站进行营运 管理。乌江水电开发公司已投产4 个电站，即洪家渡电站、东风电站、索风营电站以及乌 江度电站，基本通过2 2 0 k v 系统接入贵州电网。 1 2 国内外研究现状 在有关的电力市场文献中，国内外很多学者对发电公司竟价问题进行过深入的研究， 研究方法大致可分为四大类：一是基于成本分析的方法；二是基于预测市场电价的方法； 三是基于估计其他竞争对手的报价行为的方法；四是基于博弈论的方法。 1 2 1 基于成本分析的方法 这种方法的基本思路是将发电公司的生产成本加上合理利润作为上报电价此方 法对发电公司来说比较简单、容易掌握，缺点是不了解其他竞争对手的情况下，很难 做到最大化自身利益。 文献1 4 给出了一些有效的成本分析方法，可以作为指导竞价的基础。文献【5 】 基于实时成本理论，介绍了一种适合电厂报价的成本报价模型，该模型以实时成本为 基础，让屯厂在不同的时段获取不同的利润，并以此来制定报价策略。文献【6 】和文 献1 7 1 在边际成本的定义和随机生产模拟技术的基础上，提出了一种短期发电边际成 本的概率学预测方法，这种方法不仅能给出发电边际成本的均值，而且能得到其概率 分布函数。 1 2 2 基于预测市场电价的方法 这种方法的具体思路是：发电公司首先估计竟价交易时段的市场出清电价，然后以低 于该出清电价某一微小值的价格报价，这其中包括最优潮流和市场模拟等方法由于在大 多数的电力市场中可供查询的公开数据十分有限，因丽精确她预测电价十分困难。 文献【8 】以运行费用为基础，推导出一个竟标模型，该模型对竞标电价、电量、竞 价交易时段的电价及发电计划进行了期望估计，同时该模型也反映了在不同约束条件下市 场参与者利润最大化的行为。文献 9 1 利用遗传算法，将掇价作为遗传变量，对需求无 弹性的日前市场报价方式进行了研究。该方法中不曾考虑发电的约束条件，而且假设竞争 对手以前的报价是公用信息。文献【1 0 1 1 1 在对目前市场每一时段电价进行预测基础上， 利用序优化解决电力市场竞标问题，算法中没有考虑机组的技术约束。 1 2 3 基于预测其他竞争对手的竞价行为的方法 基于预测其它竞争对手的竞价行为的方法大部分是利用诸如概率分析模型或者模糊 集等方法对竞争对手竟标行为进行估计，然后建立数学模型进行仿真。由于大多存在不合 理假设，或者数据不充分，所以很难得到有实际意义的结论。 文献【1 2 1 假设已经估计到竞争对手的竟价服从正态分布，然后再构造自己的最优报 2 绪论 价策略文献【1 3 研究了2 个发电公司竞争供电的情形，采用了概率密度函数来模拟竞 争对手的生产成本函数，构造了次最优的投标策略。但这种方法无法直接推广应用銎l 有多 个发电公司参与竞争的电力市场。文献【1 4 1 5 】在对成本、竞标信息或赢标概率进行估 计的基础上，给出了竞标优化模型。其中文献【1 4 1 是利用l a g r a n g i a n 松弛法对发电商 本身所拥有的机组进行优化组合后得出竞标优化结果的。 1 2 4 基于博弈论的方法 博弈理论由于被认为能够很好的反映市场竞争的本质而被应用到电力市场的研究中 来。比如常用的溥弈模型有古诺( c o u r a o t ) 模型、伯特兰德( b c r u a n d ) 模型和供应函数均衡 、 s f e 模型等。一 利用博弈论方法来研究发电公司竟价策略的文献并不是很多文献【1 6 - 1 8 1 在z o 世纪8 0 年代提出了实时电价理论，并将短期边际成本理论引入到电价理论中；文献【1 9 提出了一个投标竞价的数学模型，每一个发电公司有一个保留电价，用户对每一个发电公 司报出一个购电价格，用线性规划方法求解；文献【2 0 】报道了英国电力市场( 典型的p o w e r p o o l 电力市场) 的竞争状况；文献 2 1 】介绍了针对英格兰和威尔士电力市场研究了发电 厂商的投标策略问题，构造了一个概念化的投标模型，提出了以动态觌划为基础的方法； 文献【2 2 】构造了适用于英格兰和威尔士的电力市场的解析投标模型，在理论上对发电厂 商的投标策略问题作了比较精美的发展，但由于其假设不太合理，研究结果存在很大的局 限性；文献【2 3 】报道了有3 个竞争性发电厂商情形下的多阶段动态投标策略。利用了历 史的和当前的市场出清价格，构造了启发式的投标模型，但其不能直接推广到有3 个以上 发电厂商的情形。 在电力市场中，参与者将在市场许可情况下研究各种策略以便获取自身的最大利益。 博奔论就成了最好的工具之一。另一方面，市场的监管部门也要尽可能预测和判断在市场 中可能出现的不合理竞争及操纵市场的行为，以便在设计电力市场、制定规则及运营中采 取措施博弈论在这方面也可以大有作用。此外，在输电电价的优化决策和输电成本的分 摊以及区域问功率交换和转运电量及电价的优化策略方面，博弈论同样可发挥积极作用。 因此博弈论在电力市场中的研究也成为一个热点嘲1 文献【2 5 2 6 】构造了基于矩阵的投标策略博弈模型：文献 2 7 - 2 9 构造了投标策 略的基于寡头博弈模型，包括c o u m o t 模型、s t a c k e l b e r g 模型等，所有这些模型对构造投 标策略有一定的指导作用但是它们有一个共同缺点，就是假设所有发电厂商的成本信 息都有公共信息，而事实上，在电力市场环境下生产成本信息无疑是发电商重要的内部信 息，不可能公布于众另外，文献 3 0 1 介绍了关于控制电力市场的市场支配力和“价格 尖蜂”的试验，验证了寡头垄断结构下发电企业的超竞争行为以及需求放报价极值对这种 行为的限制效果；文献 3 1 】利用博弈论方法分析了电力市场的市场力对电力价格的影响 并提出了一些降低市场力的策略；文献【3 2 j 研究了p o w e rp o o l 中发电公司的报价策略； 文献【3 3 】描述了完整的电力市场竞价模型；文献【3 4 】提出了一些帮助发电厂商获得最 3 西安理工大学工程硕士学位论文 大利润的竟价原则；文献【3 5 3 9 】介绍了发电竞价算法；文献【4 0 】分析了我国山东电 力市场的边际电价机制，指出了山东电力市场竟价机制的缺陷和成因 另外，i e e e 电力工程学会( p e s ) 在1 9 9 9 年冬季会议举办过一个“博弈论在电力市场 中的应用”的专题。指出了微观经济学是电力市场的基础，博弈论是电力市场参与者的工 具。它们应和电力系统、电力电量商品和电力经济的特殊性楣结合进行研究 基于博弈论进行竞价上网主要方法有构建博弈矩阵和构建博奔模型。利用博弈矩阵进 行竞价上网的思路是先进行成本计算，然后确定不同成本率并以此构建博弈矩阵，最后求 出最优报价，这种方法主要应用于已经稳定运行的电力市场。对于新开发的电力市场或正 进行改革的电力市场，由于变化较大，往往需要简化博弈数学模型方可实现。 1 3 本文所作的工作 在电力市场中，交易者相互竞争以使自己的效益最大化，各交易者遵循的策略为竞争 价格策略运用博弈论可以模拟分析交易者的经济行为本文运用博弈论来模拟在发电厂 商确定报价的决策过程。 本文所作的工作主要有以下几个方面： l 、结合微观经济学和博弈论的理论知识，对乌江水电开发公司的上两电价加以了分 析 2 ，从理论上分析了市场力产生的原因、衡量指标、影响因素，并对贵州电力市场的 市场力进行了分析测算，得出在没有市场阻塞和存在由于输电容量限制引起的市场阻塞情 况下的市场力情况。 3 、针对乌江水电开发公司建立完全信息下具有发电容量约束的古诺模型，同时给出 了求解该模型的计算方法，得出贵州电力市场环境下各发电厂商出力的期望吉诺一纳什均 衡解，利用该解得出一厂一机组和一厂两机组情况下的乌江水电开发公司的报价函数和报 价曲线，并由报价函数和报价曲线得出乌江水电开发公司的报价策略。 4 竞价的经济擘基础及博弃论 2 竞价的经济学基础及博弈论 我国电力工业市场化发展特别是发电侧的市场化是以打破垄断、引入竞争为标志，实 行厂网分开，在各种产权类型发电企业之间形成以电价为核心的竞争 4 1 1 。在以电价为核 心的竞争环境下，发电厂商可以通过提高生产效率、降低发电成本、降低上网电价等在竞 争中获得更多的利润。在电力市场环境下竞价的本质就是各个发电商在对自身和其他竞争 对手的成本加以分析的基础上进行报价博弈的过程。由此可见电力市场环境下的竞价是以 经济学和博弈论为基础的 2 1 竞价的经济学基础 2 1 1 需求定律 需求是指消费者在某一特定时间内，在一定价格条件下，愿意并能够以货币支付一定 量商品或劳务的需要，电力市场的需求是指在一定的时阀范围内，市场对电能商品的市场 需求与需求价格之间的关系。需求的实质是商品或劳务价格与购买量( 需求量) 的关系，即 需求量与价格的函数关系。若以幺表示需求量，以且表示市场的价格，即q = d ( a ) 称为 需求函数m “。 需求定律是指某一特定的时间内，在其条件不变的情况下，商品价格变动引起需求量 反向变动，的规律，即商品价格越高，需求量越少；商品价格越低，需求量越多 需求曲线向下倾斜的主要原因在于价格的替代效应1 ( 随着某商品价格的上升，消费 者可能转而购买其他商品以代替该商品) 、收入效应( 价格的升高会降低消费者的购买力， 进而减少需求数量) 以及消费者支付意愿的差异。 需求定律刻画了需求函数的曲线特征，如图2 1 表示。 图2 一l 需求函数曲线 f i g 2 - 1t h ec l - x t eo f d e m a n df u n c l i o n 从需求函数曲线上可得出每种价格下商品的需求量，这称为需求函数曲线的横向解 释如图2 1 中可知在 下该商品的需求量为幺。 需求函数曲线还有一种解释，即可以从横轴的需求数量在纵轴上找到所对应的商品价 格。这被称为需求函数曲线的纵向解释。如图2 一l 中可知当该商品的需求量为旦_ 时其价 格为见 望圭堡三垄垩三矍堡圭兰竺垒查 需求的价格弹性也常常简称为需求弹性，它是指需求量对商品自身价格变动的反应程 度需求价格弹性系数历定义为需求量变动的百分比除以价格变动的百分比，即： 易2 别等= 壹鲁 亿t ， 由于需求函数是递减的，所以需求弹性是一个负数 2 1 。2 供给定律 供给是对生产者而言的，是指生产者在某特定时期内，按照一定的价格愿意并可能 出售的商品数量和价格的关系，电力市场的供给是在特定的时问内，电力的市场供给量和 供给价格之间的关系 如同需求，供给也是一个函数关系，即为供给量( 愿意并可能出售商品的数量) 与价格 的函数关系，若以g 表示供给量，贝i j 幺= s ( x ) 成为供给函数。 供给函数在其他条件不变的情况下，价格越低，供给量就越少：反之，价格越高，供 给量就越大，这就是供给定律。供给定律说明，供给量和价格里同方向变化，即供给是 一条从左下方向右上方延伸的曲线，如图2 2 所示。 价格 图2 吨供给函数曲线 f i g ，2 2t h ec t w eo f s u p p yf u n c t i o n 与需求函数曲线类似，供给函数曲线也可以从横轴或纵轴出发给予解释。 从横轴解释时，就是从商品价格出发，通过供给函数曲线找到横轴上对应的供给量。 如图2 - 2 中可知在 下该商品的供给量为q 。 。 从纵轴解释时，就是从供应量出发，通过供给函数曲线找到纵轴上对应的商品价格。 如图2 - 2 中可知当该商品的供给量为醵时其价格为 与需求弹性类似，供给弹性是供给量对价格变动反应程度的一个经济学概念。即； e = 剖等秀告 亿2 ， 由于供给函数是递增的，所以供给弹性是一个正数。 2 1 3 市场均衡 当需求与供给进入市场后，就会形成均衡点如图2 - 3 中c 点所示 竞价的经济学基础及博弃论 c 点对应的商品价格称为均衡价格( 图2 3 中的丑) ，或者叫市场出清价格，简称市场 出清价( m a r k e t c l e a r i n g p r i c e ) ；c 点对应的商品数量称为均衡数量( 图2 3 中的q ) 在均衡价格下，卖方( 供给方) 和买方( 需求方) 愿意买卖的数量一致，市场的交易达到 均衡当市场的价格高于均衡价格时( 如图2 3 中的五) ，将出现供( 9 2 ) 大于求( 翰) ， 在这种情况下，生产者将减少产品的数量或降低价格，与此同时需求因降价丽增加，最终 回到平衡。当市场的价格低于均衡价格时( 如图2 - 3 中的五) ，将出现商品的供( ( k ) 不应 求( ( k ) ，在这种情况下，生产者将提高商品的价格，增加商品的数量，与此同时需求因 涨价而下降，最终回到均衡点。在市场竞争中，供给与需求的力量总会把价格推向均衡的 水平。在均衡的价格下，供给量与需求量相等 q 图2 - 3 市场均衡曲线 。f i g 2 - 3t h ec u r v eo f m a r k e te q u i l i b r i u m 在数学上通常描述为： 如果令口( 为用户i 的需求函数，t = 1 ，2 ，n ，令墨( a ) 为厂商，的供给函数， ，釜l ，2 ，m 那么，均衡价格时下列方程的解1 。 月_ q ( 五) = q ( 五) ( 2 3 ) i - i j i l 这些问题通常是经济学家所关心的问题，也是进行电力市场所关心的问题，而且随着 电力市场的进一步深入，这些问题将越来越突出显现出来，对于这些问题的研究是电力市 场建立过程中成熟的标志，也是对电力市场进行客观调控的关键。 2 1 4 成本与收益 a 成本分析 成本是分析企业经营活动的重要依据。成本有许多种类别，最主要的是短期成本和长 期成本。短期成本一般不考虑设备的投资，仅考虑劳动或产量的大小。长期成本则要考虑 投资及劳动两个要素。 总成本f r o t a lc o s t , 缩写为t c ) 是在某种技术水平和要素价格情况下生产一定数量产品 的最低总成本，随着产量的增长而增大需要指出的是，总成本是在一定情况下的最低总 成本，是各种生产要素最优组合下的成本。总成本包括固定成本( f i x e dc o s t ，缩写为f c ) 和可变成本( v a r i a b l ec o s t ，缩写为v c ) 。其中，固定成本又称固定开销、沉淀成本，指一 企业在某时段即使在产量为零时也会发生的成本，与产量无关，产量的变化不会影响固定 7 西安理工大学工程硕士学位论文 成本，如厂房的建设费、利息支出、抵押支出、管理者费用等：可变成本是随产出水平变 化而变化的成本，包括原材料、工资和燃料等。如生产汽车需要的钢材，发电的煤耗、油 耗等。总成本等于固定成本与可变成本之和，即 t c = f c + v c ( 2 4 ) 边际成本( m a r g i n a lc o s t ，缩写为m c ) 有时被称为增量成本，是由多生产额外的一单 位产出而引起的成本的增加。由于固定成本不随企业产出水平的变化而变化，因此，边际 成本就是每增加额外的单位产出所引起的可变成本的增加量。因此，可将边际成本写成： 朋c ；a ( v c )( 2 5 ) 趔 平均成本( a v e r a g ec o s t ，缩写为a c ) 是单位产出的成本，即总成本与产品数量之比。 类似地，平均固定成本( a v e r a g ef i x e dc o s t ，缩写为a r c ) 是固定成本与产量之比，平均可 变成本( a v e r a g ev a r i a b l ec o s t ，缩写为a v c ) 是可变成本与产量之比。 a c = r c q , a f c = f c q , a v c = v c q ( 2 6 ) 边际成本随着产量的增加而降低，平均成本也随之降低，随着产嚣的增加，边际成本 随产量增加而降低的幅度会越来越小，并逐渐变为随产量增加而增加当边际成本增加到 定程度时，平均成本也开始随产量增加而增加。 b 收益分析 总收益( t o t a lr e v e n u e ，缩写为t r ) 是销售产品得到的所有收入，即价格与产量的乘积。 两边际收益( m a r g i n a lr e v e n u e ，缩写为m r ) 是指企业出售额外一单位产品所能得到的收益 的增量。边际收益与需求价格弹性有如下关系：当m r 0 时，需求富有弹性；当m r 0 时， 需求缺乏弹性。总收益减去总成本就是总利润( t o t a lp r o f i t 。缩写为t p ) 。 t r = 名q ( 2 7 ) m r = a ( r r ) a q ( 2 8 ) t p ( q ) = t r ( q ) 一孵( 圆 ( 2 9 ) 从上面看到，企业利润是其产量的函数。当函数对产量的导数为零时，企业可以得到 最大利润。 a ( 7 7 ) a q = a ( r r ) a q - a ( r c ) a q = 0 ( 2 1 0 ) a ( t r ) a q = a ( r c ) a q j 朋r = m c ( 2 1 1 ) 也就是说，单个企业利澜最大化的条件是，边际收入等于边际成本。 经济学中追求的目标是经济效率最高，也就是社会总福利最大。在经济上，通常用消 费者剩余测度消费者从竞争市场获得的总净效益，用生产者剩余测度生产者获得的总净效 益。二者之和就是市场产生的社会效益，即社会总福利。其中生产者剩余也就是厂商的利 润，即总收益减去总成本。消费者剩余是指消费者从消费产品获得的效益与其为该产品的 总支出之差。可以证明，社会福利最大化的条件是价格等于边际成本，即p = m c 由于 价格实际上表现了消费者消费一单位商品可以获得的收益，这个条件也可以理解为边际收 嚣 竟价的经济学基础及博弃论 益等于边际成本。 2 1 5 市场类型分析 市场中独立的经济单位可以按功能分成两大类：买方和卖方。买方和卖方同时相互作 用，形成市场。市场是相互作用、使交换成为可能的买方和卖方的集合。市场又分为完全 竞争市场、非竞争市场和具有市场力的竞争市场。 a 完全竞争市场 、 完全竞争型市场有以下特征：市场中有很多买者和卖者，单个企业的产量占总量的比 例很小，任一企业没有影响价格的能力；产品是同质的，无差异的；买者和卖者可以自由 进出市场：生产者与消费者对市场信息充分了解 在一个完全竞争市场中，一种商品的卖方和买方都足够多，以至没有单独一个卖方或 买方能够影响该商品的价格。因此每个企业面临的需求曲线都是一条水平的曲线，即价格 是恒定的价格由供给和需求的市场力量决定，定价过程已在2 1 3 节中作过介绍，如图 2 - 3 所示。 在图2 3 中，假定决定供求的因素除商品或劳务自身的价格外均为已知，从而供求状 况既定，如s 曲线和d 曲线所示。从图中可见，s 曲线和d 曲线在c 点相交，与c 点对 应的价格 即就是均衡价格。因为在此价格水平上，买方愿意并能够购买的数量与卖方愿 意并能够供给的数量恰好相等也就是说，在五水平上，市场上供求的相互作用不再能使 价格迸一步变化，市场达到一种平衡状态。经济学理论还说明，由上述方式确定的价格就 是该产品的边际价格，即：对每个企业都有 p = m c = a c = m r ( 2 1 2 ) 这个平衡状态是每个企业的利润最大点，同时也是社会福利最大点，这时资源得到了 最优的配置。也就是说，在完全竞争的市场中，每个企业都追求自身利益的最大，这同时 也导致了社会福利的最大。这就是经济学中有名的“看不见的手”理论( 亚当斯密，国 富论，1 7 7 6 ) 。完全竞争的市场只是一种理想的模型，实际中完全满足以上条件的市场是 很少的，但是这个模型是经济理论分析的基础。 b 非竞争市场 非竞争市场有卖方垄断( 简称垄断) 和买方垄断出现，是与完全竞争相反的概念卖 方垄断就是市场中只有一个卖方，但有许多买方；但反过来买方垄断，即市场中有许多卖 方但只有唯一的买方。由于电力市场的特殊性，本文主要研究卖方行为，故下面论述主要 就卖方垄断展开。 由于一个垄断者就是一种产品的唯一的生产者，市场需求曲线反映了该垄断者所能得 到的价格是如何取决于他投放市场的产量的。垄断者会利用能控制价格的有利条件。追求 自身的利润最大化。为了实现利润最大化，垄断者必须先确定市场需求的特征，以及他自 己的成本。在理论上我们知道应该根据边际收益等于边际成本来选择价格和产量，但在实 践中一个企业的经营者又如何找出正确的价格和产量水平呢? 9 西安理工大学工程硕士学位论文 首先将边际收益1 4 r 表达式写为： 艘= 螋d q = 警珊嗟 ( 2 1 3 ) 勉一艘 一一。 需求弹性的定义为日= 剖等= 壹鲁( 详见2 1 1 节) ，因此 m r = 名+ a ( 2 。1 4 ) 由于厂商的目标是实现利润最大化，因此令边际收益等于边际成本。即 m 击= 膨竿一击 右边等式中! 尝为在边际成本上的加价占价格的百分比，该关系式说明它等于需 求弹性倒数的相反数同样也可以把该关系式表示为 名；垒( 2 1 6 ) l + l 日 在一个完全竞争的市场中价格是等于边际成本的。而垄断者所索取的价格则超过边际 成本，超过的幅度反向取决于需求弹性如果需求特别有弹性，目的绝对值很大，则价 格将非常接近于边际成本，从而一个垄断市场看起来非常类似于一个完全竞争市场事实 上，当需求菲常有弹性时，做一个垄断者并没有多大的好处。 c 具有市场力的竞争市场 纯粹的垄断是很少见的，但在许多市场中常常会只有少数几个相互竞争的厂商，通常 称为寡头竞争这些市场中的厂商之间的相互作用很复杂，并且常常带有策略博弈。这样 的市场将是具有市场力的竞争市场，这些厂商就具有垄断势力。垄断势力通常也被称为市 场势力或市场力市场力即一个卖方或一个买方影响一种物品价格的能力。市场势力分卖 方垄断势力和买方垄断势力。本文研究方向着重于卖方行为。故市场力的研究针对的是卖 方垄断势力。 完全竞争厂商和有垄断势力的厂商之间的重要区别在于：对完全竞争厂商，价格等于 边际成本；而对有垄断势力的厂商，价格大于边际成本。因此，测定垄断势力的一个自然 方法是计算利润最大化价格超过边际成本的程度，即价格减去边际成本再除以价格的加价 率。这种测定垄断势力的方法是由经济学家阿巴勒纳于1 9 3 4 年首先使用的，并被称为 勒纳( k m 神的垄断势力度，即 ：2 - m c( 2 1 7 ) l = 一 、 z l e r n e r 指数的值总是在o 一1 之间。对一个完全竞争厂商来讲，五= m c 。从而上= 0 竞价的经济擘基础及博弈论 三越大，市场力越大 l c l l l e r 指数也可以用厂商面临的需求弹性来表达根据式( 2 1 5 ) 有 三；_ 2 - m c ：一吾 ( 2 1 8 ) 这里必须注意由于目前讨论的市场是非完全垄断市场，故日现在是厂商需求弹性而 不是市场需求弹性。 与垄断市场的定价原则相似，具有市场力的竞争市场中各企业的定价也是采用加 价的方式确定，如下式； 刀= 丽m c 百 ( 2 1 9 ) 1 + i e 。 。 这里易同样是厂商面临的需求曲线的弹性( 厂商需求弹性) 而不是整个市场需求曲 线的弹性( 市场需求弹性) 有了对厂商需求弹性的估计，经营者就可以算出合适的加价如果厂商的需求弹性很 大，这时加价就会较小( 此时该场上只有很小的垄断势力) 如果厂商的需求弹性很小， 该加价就会很大( 此时该厂商有相当大的垄断势力) 2 2 博弈论 2 2 1 博弈论的基本概念 囊 。现代经济学最新发展中有一个特别引人注目的特点，那就是博弈论( o a m et h e o r y ) 在 经济学的教学、研究和应用中受到越来越多的重视。博弈论是属于经济学范畴应用于市场 决策的工具。当前博弈论正在被各行各业日益广泛的应用，电力行业当然也不例外。 博弈即一些个人、队组或其他组织，面对一定的环境条件，在一定的规则下同时或先 后，一次或多次，从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实施，各自取得相应结 果的过程。由此可见，规定或定义一个博弈需要设定下列四个方面： 、 ( 1 ) 博弈的参与者唧a y e r ) 。即在所定义的博弈中究竟有哪几个对立决策、独立承担结 果的个人或组织。除了一般意义上的参与者外，在博弈论中，“自然”作为“虚拟参与者” 处理。博弈中每个独立的参与方都称为一个博弈方。 ( 2 ) 各博弈方各自可选择的全部策略( s 廿 a t e g i e s ) 或行为( a c t i o n s ) 的集合即规定每个 博弈方在进行决策时，可以选择的方法，做法或经济活动的水平，量值等。在不同博弈中 可供选择的策略或行为的数量很不相同，在同一个娉弈中，不同搏弈方的可选策略和方法 的内容和数量也常不同。 ( 3 ) 进行博弈的次序( o r d e r s ) 在现实的各种策略活动中，当存在多个独立决策方进 行决策时，有时候为了保证公平需要这些博弈方同时做出选择，而有时候各博弈方的决策 又有先后之分，并且有时博弈方还要作出不止一次的决策选择这就免不了有一个选择次 西安理工大学工程硕士擘位论文 序问题因此规定一个博弈必须规定其中的次序，次序不同一般就是不同的博弈，即使博 弈的其他方面都相同 ( 4 ) 博弈方的得益伊a y o 妇哟。对于各媾弈方的每一组可能的决策选择，都应有一个结 果表示该策略组合下各博弈方的所得或所失。博弈中这些可能结果的量化数值称为各博弈 方在相应情况下的“得益”得益可以是正值也可以是负值。 以上四个方面是定义一个博弈时必须首先设定的，确定了上述四个方面就确定了一个 博弈。博弈论就是系统研究各种博弈问题，寻求在各博弈方具有充分或者有限理性( f u l lo r b 伽n d e dr a t i o n a l i t y ) 、能力的条件下，合理的策略选择和合理选择策略时博弈的结果，并 分析这些结果的经济意义，效率意义的理论和方法。 2 2 2 博弈的表达方式及分类 。 在博弈论中，一个博弈可用两种方式来表示，一种是策略式表述( s t r a t e g i cf o r m r e p r e s e n t a t i o n ) ，另一种是扩展形表述( e x t e n s i v ef o r mr e p r e s e n t a t i o n ) 。这两种表述形式几 乎完全等价。这里给出策略式表述； 博弈的参与人集合： f e ( 1 ，2 ，功； 每个博弈方的策略空间：s ，f = l ，2 ，”o ) ；岛es 表博弈方i 的第_ ，个策略，其中， 可以取有限个值( 有限策略博弈) ，也可取无限个值( 无限策略博弈) ； 每个博弈方的得益函数：坼= ( 毛，屯，屯) ，j - l ，2 ，行； 一般的，g = 俩，岛，最；u a ，u 2 ，) 代表这个策略式表述博弈。 尽管从理论上来讲，这两种表达方式几乎是完全等价的，但从分析的方便性的角度 看，战略形表述更适合于静态博弈而扩展形表述更适合于讨论动态博弈。 博弈的划分可以从两个角度来进行。第一个角度是各博弈方决策选择的先后顺序 从这个角度，博弈可以分为静态博弈( s t a t i cg a m e s ) 和动态博弈( d y n a m i co a m e a ) 也称“多 阶段博弈”( m u l t i s t a g eg a m e s ) 。静态搏弈指的是博弈中各博弈方同时进行决策选择或虽 然不是同时，但是后决策者并不知道先决策者的策略；动态博弈指的是各博弈方的决策选 择有先后顺序，而且后决策者能够观察到先决策者所选择的策略。划分博弈的第二个角度 是各博弈方对其他博弈方( 对手) 的特征、策略空间及其得益函数的知识。从这个角度，博 弈可以分为完全信息博弈( c o m p l e t ei n f o r m a t i o ng a m e s ) 和不完全信息博弈( i n c o m p l e t e i n f o r m a t i o