1、電力市場供需模型

在我國試行的基于電力庫(交易中心) 的電力市場運行機制中,發(fā)電商、交易中心(電網(wǎng)公司) 、用戶構成了一個特殊的交易市場。在發(fā)電側市場作為供給者的發(fā)電商面對的是作為購買者的交易中心;而在配電側市場交易中心又作為電能供給者面對終端電力用戶。

圖1表示在某一時刻的2 個市場的供求均衡。

圖1(a) : P為價格; Q為電量; P₀為均衡價格;Q₀為均衡電量; S 為發(fā)電商的供給; D′為交易中心的需求; P_cap為市場交易最高限價; Q_max為最大可供電量。在發(fā)電側電力市場中,電力公司在預測到某一時刻的負荷水平后,必須在交易市場中購進同樣數(shù)值的電量以滿足系統(tǒng)出力與負荷的實時平衡約束,所以需求線D′在圖中表現(xiàn)為一價格彈性為0 的垂線。

圖1(b) : P, Q , P0 , Q₀ 意義同(a) , D 為用戶需求;S′為交易中心的供給; Qmax為通過輔助服務所能提供的最大電量。無論是按照MCP 結算還是按照機組實際申報價格結算,對于某一時刻用戶的電價都是固定不變的,所以供給線S′在圖中表現(xiàn)為一條水平線。

2、社會剩余分析

上述通過對博弈模型的分析,得出了在按照機組實際報價結算中機組會提高報價的結論。

表示在按照機組實際申報價格結算下發(fā)電商提高報價, 將使得原來在按照MCP 結算下的供給線S 垂直上移Δb_ca(c) ,變?yōu)樵诎凑諜C組實際申報價格結算的S′,結果使均衡點E 變?yōu)镋′, 均衡價格變?yōu)镻d ,均衡量變?yōu)镼0′,

P_d-P_s =Δb_ca(c)。此時消費者獲得部分的生產(chǎn)者剩余:即消費者剩余為ΔDE′P_d ΔPd E′S′,生產(chǎn)者剩余為S′E′GS ,而社會總剩余從在MCP 結算方式下的ΔDES減為DE′GS ,使ΔE′EG 成為無謂損失(Dead WeightLoss) 。因此按照機組實際報價結算不僅是剩余在生產(chǎn)者與消費者之間轉換,重要的是結算方式的改變會造成社會總剩余(即社會福利) 的減少。

1、問題的描述和基本假定

一級密封價格拍賣( The First2price2sealed Auc2tion) 是許多拍賣形式中的一種。在這種拍賣中,投標人同時將自己的出價寫下來裝入一個信封, 密封后交給拍賣人, 拍賣人打開信封, 出價最高者為贏者, 按他的出價支付價格, 拿走被拍賣的物品。投標人是否能夠成功由它自己的出價和其他投標人的出價共同決定。當該投標人的出價大于其他人的出價時, 支付為他對物品的評價減去他的出價; 當該投標人的出價小于任何其他1 個投標人的出價時,支付為零。使得該投標人的期望支付最大化的出價即為該投標人的最優(yōu)出價策略。

我國目前6 省市試行的電力市場中, 發(fā)電商競價上網(wǎng), 交易中心(電網(wǎng)公司) 按各個負荷時段發(fā)電商的報價從低到高排序, 然后根據(jù)各時段預測的負荷需求按此排序確定各發(fā)電商的上網(wǎng)電量。這種發(fā)電商的競價與一級密封價格拍賣相似。若將滿足某一時段負荷需求的最后1 臺機組的報價對交易中心所購買的電量進行統(tǒng)一結算, 即是按照MCP 結算法; 而按照各機組不同的實際報價對各發(fā)電商的上網(wǎng)電量進行分別結算則是屬于按照實際申報價格結算法。

2、模型構建

發(fā)電商參與實時市場競價, 有3 種可能的結果。

(1) 發(fā)電商競價成功, 其報價低于市場出清價。用H (·) 來表示這種情況的概率。不難得出H ( ·) 是該發(fā)電商成本ck 的函數(shù), 又因為b_k=B (ck) , 故可將概率函數(shù)表示為H( B^-1( bk) ) 。

(2) 發(fā)電商競價成功, 其報價恰好等于市場出清價。我們用R(B^-1 ( bk) ) 表示這種情況的概率。

(3) 發(fā)電商競價失敗, 用F(B^-1(bk ) ) 表示這種情況的概率。

那么, 發(fā)電商在以上3 種情況下的支付分別為:

a.在按MCP 結算的條件下發(fā)電商競價成功, 其報價小于市場出清價：

q_k (ω- ck)

式中:q_k 為上網(wǎng)電量; ω為市場出清價; c_k為其成本。

b.發(fā)電商競價成功, 且報價等于市場出清價：

q_k(b_k-c_k)

式中:b_k為發(fā)電商的報價; q_k,c_k意義同上。

c.發(fā)電商競價失敗, 其報價大于市場出清價, 此時支付為0 。

電力工業(yè)的市場改革已在全世界范圍內(nèi)展開,我國也正處在“廠網(wǎng)分開, 競價上網(wǎng)”這一改革的進程之中: 上海、遼寧、浙江等6 省市已經(jīng)成功地在發(fā)電側引入了市場競爭機制。目前我國在建立電力市場的過程中, 急需澄清、解決的問題較多, 結算方式就是其中之一。雖然國內(nèi)有些文獻對這一問題進行了研究, 但大都是將注意力集中在發(fā)電商的市場力上。如通過比較在購電費用目標函數(shù)最小時按照系統(tǒng)邊際電價和按照機組實際申報價格進行結算的兩種方法的優(yōu)劣, 認為在降低市場力這一方面按機組實際申報價格結算有一定優(yōu)勢; 也可以在采用系統(tǒng)邊際電價結算的方式下,邊際電價為最后一臺機組的報價決定, 易被投機行為所左右。

但是就世界范圍內(nèi)看, 絕大多數(shù)電力市場化改革的國家采用市場邊際出清價(MCP) 進行結算。

雖然按照發(fā)電商實際報價結算可以從一定程度上降低發(fā)電商借助市場力操縱市場清算價的可能性, 但是由于在這種結算方式下, 發(fā)電商提高報價會使得市場均衡量下降, 造成社會福利的凈損失。

目前,電力市場主要有兩種結算方法:

方法1按系統(tǒng)邊際電價進行結算;

方法2 按機組的實際申報價格進行結算。

為此,電力市場的目標函數(shù)也分為兩種

1、一種是按系統(tǒng)邊際電價進行結算的購電費用最小的目標函數(shù):

式中:F_m表示電網(wǎng)購電費用;

P_i 為發(fā)電商(或發(fā)電機組)i競價獲得的發(fā)電功率;

i 表示發(fā)電商的序號,

I 表示發(fā)電商總數(shù);

C_om表示系統(tǒng)邊際電價。

2、另一種是按照機組的實際申報價格進行結算的購電費用最小的目標函數(shù):

式中：C_i(P_i) 表示發(fā)電商i 發(fā)電費用曲線(由報價曲線C_oi ( P_i ) 得到) ,是發(fā)電功率P_i 的函數(shù)。

兩種目標函數(shù)有相同的約束 ,其中系統(tǒng)功率平衡約束為:

1、購電費用最小原則

購電費用最小原則約束公式和系統(tǒng)邊際電價的目標函數(shù)的極值問題,因為邊際價格C_om對全網(wǎng)來說是一個值,所以可以從公式中提出來:

這樣滿足約束條件系統(tǒng)邊際電價的目標函數(shù)的極值問題,實際上變成為滿足 約束條件下使邊際價格C_om最低的問題。

2、經(jīng)濟原則

系統(tǒng)邊際價格的主要作用是:只有當商品的價格等于其邊際成本價格時,該經(jīng)濟才能從各種稀缺資源的利用中獲得最大的滿足。即只有當每一個企業(yè)使得它自己的邊際成本(MC) 等于其他企業(yè)的MC ——正如每一個MC 都等于共同的價格的情況——該行業(yè)才能以最低成本來實現(xiàn)它的總產(chǎn)量。也只有當價格等于所有企業(yè)的邊際成本時,社會才處于它的生產(chǎn)可能性邊界之上。就電力市場而言,最終應該發(fā)展成一個完全市場,即對任何一個發(fā)電商來說,不應存在超額利潤的現(xiàn)象。

所以兩種結算方式在這方面應是一致的,但是電力市場是否可以及如何發(fā)展成一個完全市場,并不是一個樂觀的問題。所以不應該用經(jīng)濟原則作為選擇那種結算方法的決定原則。

3、公平競爭原則

從公平競爭的原則出發(fā),商品應該享受“同質(zhì)同價”的原則 ,電力也是商品,所以不應該例外。顯然從這一點上講按系統(tǒng)邊際電價進行結算的方法更合理一些。但是,目前也有人對此提出了疑問,認為既然峰谷電價有差別已被大家所公認,且峰荷時所有發(fā)電商的發(fā)電質(zhì)量是否一定一樣尚無定論,所以簡單地將“同質(zhì)同價”原則作為電力市場結算方法的選擇原則同樣不合適。

4、市場行為原則

由于基于系統(tǒng)邊際電價的購電費用最小的結算方式,具有優(yōu)化算法簡單、便于市場運行的優(yōu)點,所以最初被各國所采納,如英國電力市場,美國加州的電力市場實際上也是這種結算方式。但是,隨著電力市場的不斷發(fā)展,英國電力市場發(fā)現(xiàn)這種結算方式存在的缺點,即很難控制電力公司的投機行為:對于市場份額較大的發(fā)電商,可能在這種結算方式下,降低發(fā)電量,尤其降低峰時發(fā)電量,這樣就導致邊際成本更高的電廠被調(diào)度,盡管這個發(fā)電商的發(fā)電量小了,但由于結算價提高了,仍能獲得超額利潤。

為此,英國已修改了這種結算方式。但這并不是說,按第二種結算方式就不存在類似的投機行為,而是對發(fā)電商來說,風險可能大一些,則對電力市場而言,投機行為就少一些。

由以上可以看到,很難明確區(qū)分兩種結算方法的優(yōu)劣,具體采用哪種結算方法,要根據(jù)各個國家各個地區(qū)具體電力系統(tǒng)的實際情況以及相應的法規(guī)制度而定,從減少市場投機行為角度上講,按機組的實際報價進行結算的方法要好一些。

通過構建、求解在兩種結算方式下的發(fā)電商的競價博弈模型, 得到不同的報價策略, 并在此基礎上比較兩個不同的報價策略的社會總福利, 得出在按照機組實際報價結算方式下, 由于發(fā)電商提高報價從而導致社會總福利減少的結論。故本文認為, 雖然按照機組實際報價結算有可能降低有市場力的發(fā)電商操縱市場清算價的可能性, 但是在加強電力市場交易監(jiān)管下, 還是采用經(jīng)濟學的競爭市場中的一般交易結算方式———統(tǒng)一市場出清價為好。世界上大多數(shù)電力市場化改革的國家均采用這種結算方式也從客觀上說明了其合理性。 2100433B

受市場規(guī)模擴大、主體數(shù)量增多、轉運等因素影響，區(qū)域電力市場考核結算問題呈現(xiàn)出日趨復雜的特點，傳統(tǒng)結算思路無法完全適用。為了解決這一問題，區(qū)域電力市場考核結算機制需要解決的核心問題，并對導致區(qū)域電力市場考核結算機制復雜化的因素進行了分析。在分析的基礎上，提出基于解鍋的新結算方法，并介紹了其在南方電力市場中的應用。新的結算方法能夠在保證市場公平性的前提下，簡化區(qū)域電力市場的考核結算機制。

考核結算機制是區(qū)域電力市場中的重要機制之一，還有稅收、轉移支付等諸多問題有待進一步研究。 2100433B

電力工業(yè)從一體化壟斷模式向競爭型市場模式的轉變是一項艱巨復雜的任務，需要慎重而行。世界各國電力工業(yè)改革的經(jīng)驗和教訓告訴我們，電力市場的建立和發(fā)展必須根據(jù)本國電力工業(yè)己經(jīng)形成的特點選擇適當?shù)哪Ｊ剑?jīng)過嚴格的論證，制定明確的目標，并在法律法規(guī)的支持下有序進。我國的電力市場改革也應該遵循這樣的原則，從發(fā)電側到用電側，市場開放程度逐步擴大，競爭力度逐步增強，改革的最終目的是最大限度地利用市場手段提高電力工業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置 。

我國從1998年起，開始實行“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的電力工業(yè)改革，并確定浙江上海、山東、遼寧、吉林、黑龍江等六省市電網(wǎng)為試點單位，建立發(fā)電側開放的電力市場。發(fā)電側電力市場模式可以看作是運用市場機制、開展電力商業(yè)化運營的初級階段，在技術設備、人員素質(zhì)和運行管理尚未達到較高水平時，為盡快加快電力工業(yè)的發(fā)展，可以采用這一模式。現(xiàn)階段我國發(fā)電側電力市場的主要特點是:

(1)僅發(fā)電側開放。在發(fā)電側引入競爭機制，廠網(wǎng)分離，各發(fā)電廠成為獨立的經(jīng)濟實體，成為自主經(jīng)營、自負盈虧的競爭主體，按照一定的市場規(guī)則競價上網(wǎng)，而用戶只能從電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)購電，不能直接與發(fā)電廠簽訂購電合同。

(2)單一購買者。實行“1 N”模式，作為單一購買者的電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)，在經(jīng)營管理電網(wǎng)的同時擔任市場操作員，而各獨立發(fā)電廠以優(yōu)質(zhì)優(yōu)價參與市場競爭。

(3)有限電量競價上網(wǎng)。首先保證各機組完成基本電量(或合約電量)，剩余電量實行競價上網(wǎng)。

(4)雙軌制競價體系。基本電量按核定電價結算，競價電量按競爭性電價結算。 在現(xiàn)階段我國各省市發(fā)電市場中，雖然AGC機組達到了一定比重，但是AGC資源還不是很充裕，總的AGC調(diào)整能力相對于系統(tǒng)需求來說沒有處于明顯過剩狀態(tài)。

配電側電力市場是與發(fā)電側電力市場、輸電網(wǎng)開放等電力工業(yè)市場化改革的宏觀步驟相適應的，對傳統(tǒng)配電側(包括配電網(wǎng)運營、電力銷售、用戶等環(huán)節(jié))的經(jīng)營管理模式進行打破壟斷、引入競爭的市場化改革和重組，建立新的市場競爭模式和完善的現(xiàn)代監(jiān)管制度，從而實現(xiàn)配電側提高效率、優(yōu)化資源配置，并促進整個電力工業(yè)發(fā)展的市場化改革的重要階段 。

配電側電力市場包含的內(nèi)容主要有配電公司參與市場競爭、配電網(wǎng)及配電設施實現(xiàn)開放、競爭的零售市場、適應市場化的配電規(guī)劃和建設、配電側市場監(jiān)管機制。

只有實現(xiàn)配電側的市場化改革才能建立完整的電力市場，帶來更大的經(jīng)濟效益。