華東跨省集中交易中發(fā)電企業(yè)結(jié)盟報(bào)價(jià)實(shí)證研究

王小君，李曉剛，楊立兵，鄒 斌

(1.上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，上海 200072；2.華東電網(wǎng)有限公司，上海 200002)

0 引言

華東電力市場(chǎng)跨省集中競(jìng)價(jià)交易從2008年12月開(kāi)始試運(yùn)營(yíng)，至2011年6月歷時(shí)2年多，共舉行了22 次交易，累計(jì)成交電量77.83 億kWh，在調(diào)劑省間余缺、化解“窩電”和“缺電”并存的矛盾方面起到了積極作用。

總體來(lái)說(shuō)，華東電網(wǎng)跨省交易平臺(tái)是一個(gè)能發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)成本、調(diào)節(jié)市場(chǎng)供需、促進(jìn)市場(chǎng)良性競(jìng)爭(zhēng)的區(qū)域電力市場(chǎng)[1]。但該市場(chǎng)仍然存在發(fā)電廠商的不良市場(chǎng)行為，主要表現(xiàn)為發(fā)電廠商的結(jié)盟報(bào)價(jià)。

發(fā)電廠商的市場(chǎng)力一直是困擾電力市場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題之一[2-4]。已有大量的文獻(xiàn)采用古諾博弈、伯 川博弈和線性均衡模型[5-6]對(duì)電力拍賣市場(chǎng)的市場(chǎng)力進(jìn)行理論分析。針對(duì)具有重復(fù)競(jìng)價(jià)特征的日前市場(chǎng)也有文獻(xiàn)討論了其心照不宣的串謀報(bào)價(jià)[7-8]。為抑制發(fā)電廠商的市場(chǎng)力，人們建議引入需求側(cè)競(jìng)價(jià)，形成雙邊競(jìng)價(jià)市場(chǎng)以緩解發(fā)電廠商的市場(chǎng)力實(shí)施，也建議用按報(bào)價(jià)支付或撮合定價(jià)方式[9]代替統(tǒng)一出清定價(jià)。

華東跨省集中競(jìng)價(jià)交易平臺(tái)采用了雙邊競(jìng)價(jià)，撮合定價(jià)方式，有效地抑制了發(fā)電廠商的市場(chǎng)力，使整個(gè)市場(chǎng)呈現(xiàn)良好的運(yùn)行特征。但發(fā)電廠商的數(shù)量有限，市場(chǎng)集中度較高，發(fā)電廠商仍有潛在市場(chǎng)力，在條件合適時(shí)，發(fā)電廠商仍會(huì)實(shí)施其市場(chǎng)力。本文以合作博弈思想為基礎(chǔ)，基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)該市場(chǎng)的結(jié)盟報(bào)價(jià)與市場(chǎng)規(guī)則之間的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證分析，指出了該市場(chǎng)結(jié)盟報(bào)價(jià)的基本原理，并以此為基礎(chǔ)提出了抑制結(jié)盟報(bào)價(jià)的相關(guān)對(duì)策。

1 華東跨省集中交易平臺(tái)簡(jiǎn)介

華東跨省集中交易平臺(tái)由華東電網(wǎng)有限公司交易中心運(yùn)營(yíng)，市場(chǎng)的購(gòu)電方為華東區(qū)域“四省一市”（江蘇、浙江、安徽、福建和上海市）需要外購(gòu)電的電網(wǎng)公司；銷售方為單機(jī)裝機(jī)容量300 MW 及以上，配有脫硫裝置，且不在購(gòu)電省內(nèi)的燃煤機(jī)組。參與競(jìng)價(jià)的發(fā)電機(jī)組，其最大可申報(bào)電量由所在?。ㄊ校╇娋W(wǎng)公司審定。該市場(chǎng)根據(jù)購(gòu)電需求按照月度組織交易[10]。

1.1 競(jìng)價(jià)與出清規(guī)則

跨省集中交易平臺(tái)是一個(gè)雙邊競(jìng)價(jià)的拍賣市場(chǎng)。購(gòu)售電雙方申報(bào)購(gòu)（售）電的電量（單位：MWh）和電價(jià)（單位：￥/MWh）。

市場(chǎng)出清采用撮合電價(jià)，將最高購(gòu)電報(bào)價(jià)與最低售電報(bào)價(jià)配對(duì)，市場(chǎng)出清價(jià)格為購(gòu)電報(bào)價(jià)扣除售電省（市）電力公司輸電費(fèi)及跨省集中交易網(wǎng)損后與發(fā)電報(bào)價(jià)的中間價(jià)，并以此類推。圖1 用售電累加曲線和購(gòu)電累加曲線表示了上述出清過(guò)程，其中售電累加曲線是售電方報(bào)價(jià)從低至高排序，并考慮申報(bào)電量而形成的；購(gòu)電累加曲線則由購(gòu)電方報(bào)價(jià)由高到低排序，并考慮申報(bào)電量而形成。

圖1 中用縱虛線分隔出各交易塊，表示按照申報(bào)電價(jià)形成的交易配對(duì)，而市場(chǎng)出清電價(jià)是買賣雙方電價(jià)的平均值，也即撮合電價(jià)。由于是跨省交易，需要考慮輸電費(fèi)用，故而買賣雙方的申報(bào)電價(jià)差小于網(wǎng)損時(shí)，則不成交。

圖1 華東跨省集中競(jìng)價(jià)交易出清電價(jià)Fig.1 Clearing price in trans-provincial electric power market of East China Power Grid

售電機(jī)組所在省網(wǎng)公司收取的網(wǎng)損和華東電網(wǎng)收取的跨省交易網(wǎng)損的計(jì)算方法為

售電方所在?。ㄊ校╇娋W(wǎng)公司原則上還要收取輸電費(fèi)，其值等于購(gòu)電申報(bào)價(jià)格減去售電申報(bào)價(jià)格減去華東電網(wǎng)有限公司跨省交易網(wǎng)損、售電所在?。ㄊ校╇娋W(wǎng)公司收取的網(wǎng)損。也即

實(shí)際收取的時(shí)候，如果售電所在省網(wǎng)公司收取的輸電費(fèi)和網(wǎng)損之和大于0.03 元/kWh，其輸電費(fèi)和網(wǎng)損之和則按照0.03 元/kWh 收取。用公式表示為

輸電費(fèi)和網(wǎng)損由購(gòu)售雙方分?jǐn)??？紤]輸電費(fèi)和網(wǎng)損后，售電方中標(biāo)電量的上網(wǎng)結(jié)算電價(jià)和購(gòu)電省的中標(biāo)結(jié)算電價(jià)分別為

此外，交易規(guī)則中還有兩條不顯眼但對(duì)結(jié)盟報(bào)價(jià)有重要影響的小規(guī)定。其一為當(dāng)售電方的申報(bào)電價(jià)相同時(shí)，市場(chǎng)規(guī)則將按照其申報(bào)電量占總申報(bào)電量的比例分配其實(shí)際成交電量；其二是單個(gè)發(fā)電商的成交量不得超過(guò)總需求電量的25%。

1.2 結(jié)盟報(bào)價(jià)

華東電網(wǎng)電力交易平臺(tái)交易電量2009年為12.82 億kWh，2010年上升到39.98 億kWh，有效地支援了購(gòu)電省用電。2010年的平均購(gòu)電價(jià)格為366 元/MWh，總體電價(jià)平穩(wěn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該市場(chǎng)中80%以上的中標(biāo)電量由600 MW 及以上的高效機(jī)組所獲得，其發(fā)電平均煤耗率比華東全網(wǎng)的平均煤耗率低14 g/kWh。市場(chǎng)的運(yùn)行符合國(guó)家節(jié)能減排的基本目標(biāo)[10]。

即便如此，市場(chǎng)中依然出現(xiàn)了發(fā)電廠商的策略行為。其中最為顯著的現(xiàn)象是2010年7月、8月、12月出現(xiàn)了多個(gè)電廠申報(bào)相同電價(jià)的情況。

表1 給出了2010年7月和8月華東跨省集中競(jìng)價(jià)交易市場(chǎng)申報(bào)和成交的情況，其中廠商的名字和所在省份用符號(hào)代替。2010年7月和8月各有7個(gè)電廠申報(bào)了相同電價(jià)。

表1 華東電網(wǎng)跨省集中競(jìng)價(jià)交易2010年7月、8月數(shù)據(jù)Table 1 Data of trans-provincial electric power market of East China Power Grid in July and August of 2010

伴隨表1 的競(jìng)價(jià)情況，成交電價(jià)有了較大的提高。圖2 給出了2010年3月～8月的市場(chǎng)平均電價(jià)，該圖的橫向是交易月份，其中4月交易了兩次?？梢钥闯?010年7月、8月成交電價(jià)出現(xiàn)了明顯的提升。

圖2 串謀和非串謀時(shí)的平均電價(jià)Fig.2 Average price with and without collusion

總結(jié)這些現(xiàn)象，由表1 的數(shù)據(jù)可看出如下特點(diǎn)：（1）僅有A 省電廠參與競(jìng)價(jià)；（2）A 省的廠家申報(bào)了完全相同的電價(jià)；（3）市場(chǎng)成交電價(jià)由之前的340 元/MWh，抬高到了383 元/MWh。

如何解釋這一現(xiàn)象呢，如果是發(fā)電廠商的策略行為，其機(jī)理是什么？如何抑制這類現(xiàn)象？這些問(wèn)題都值得深入研究。

2 結(jié)盟報(bào)價(jià)的概率計(jì)算

出現(xiàn)表1所示情況是偶然的，還是A 省發(fā)電廠商協(xié)商后的策略報(bào)價(jià)呢？從行為上開(kāi)展調(diào)查是困難的。本文通過(guò)概率分析，證明只有出現(xiàn)結(jié)盟報(bào)價(jià)才會(huì)出現(xiàn)該情況。

假設(shè)同一省份的各個(gè)發(fā)電商獨(dú)立報(bào)價(jià)，且各發(fā)電廠商的報(bào)價(jià)均服從相同的正態(tài)分布。該假設(shè)有利于申報(bào)相同價(jià)格，當(dāng)不同廠商的報(bào)價(jià)分布不同時(shí)，出現(xiàn)多個(gè)廠商申報(bào)相同電價(jià)的概率應(yīng)該會(huì)更低。

根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，A 省所有機(jī)組申報(bào)電價(jià)的均值327 ￥/MWh，方差為51。根據(jù)附錄A 的計(jì)算方法，在A 省發(fā)電廠商的申報(bào)電價(jià)服從上述均值和方差的正態(tài)分布時(shí)，其7 個(gè)廠商申報(bào)370￥/MWh報(bào)價(jià)的概率被顯示在表2 中。

由表2 可知，對(duì)于A 省而言，7月份參與報(bào)價(jià)的7 家電廠全都報(bào)價(jià)為370 元/MWh 的概率為1.4887e-16，8月份參加報(bào)價(jià)的8 家電廠中出現(xiàn)7 家報(bào)價(jià)為370 元/MWh 的概率為1.1910e-15。而7、8月份連續(xù)出現(xiàn)的概率則更低。因此，如此頻繁地發(fā)生小概率事件，可判定其為有明顯信息交流的串謀行為，或者說(shuō)就是結(jié)盟報(bào)價(jià)。

表2 華東電網(wǎng)跨省交易平臺(tái)串謀概率分析Table 2 Collusion probability of trans-provincial electric power market of East China Power Grid

3 結(jié)盟報(bào)價(jià)與市場(chǎng)規(guī)則

按照博弈論的思想，發(fā)電廠商要形成報(bào)價(jià)聯(lián)盟需要滿足如下條件：1）結(jié)盟后整體收益要大于其每個(gè)成員單獨(dú)報(bào)價(jià)時(shí)的收益之和；2）結(jié)盟內(nèi)部應(yīng)該存在合理的分配規(guī)則，使得每個(gè)成員獲得公平合理的收益。

沒(méi)有第一個(gè)條件，聯(lián)盟不能形成，但是如果沒(méi)有合理的分配規(guī)則進(jìn)行聯(lián)盟內(nèi)部的合理分配，聯(lián)盟也會(huì)瓦解。

從跨省集中競(jìng)價(jià)電力市場(chǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的結(jié)盟報(bào)價(jià)現(xiàn)象看，為了滿足上述條件（1），發(fā)電廠商結(jié)盟后市場(chǎng)呈現(xiàn)串謀聯(lián)盟一家售電的狀況，使聯(lián)盟取得了壟斷地位，此時(shí)的結(jié)盟報(bào)價(jià)就等價(jià)于壟斷報(bào)價(jià)，因此有能力提升價(jià)格。有關(guān)壟斷報(bào)價(jià)的具體討論詳見(jiàn)文獻(xiàn)[11]。

出現(xiàn)某省發(fā)電廠商結(jié)盟報(bào)價(jià)形成壟斷局面的根本原因是電力市場(chǎng)中的發(fā)電廠商數(shù)目相對(duì)較少，解決結(jié)盟報(bào)價(jià)問(wèn)題的根本措施還是拆分發(fā)電廠商，就像英國(guó)曾經(jīng)做過(guò)的那樣。但是，這是成本很高且費(fèi)時(shí)的方法。從短期看，如果能夠弄清楚結(jié)盟的分配機(jī)制，并破壞其機(jī)制是一種可行的方法。

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)盟報(bào)價(jià)的分配機(jī)制是所有聯(lián)盟成員，其最后的收益表現(xiàn)為：其申報(bào)電量的單位收益相等。也即，雖然收益總額因各個(gè)廠商銷售電量不同而有所不同，但是，其申報(bào)電量的單位收益卻是一樣的。顯然，這個(gè)利益分配的方式容易得到各個(gè)成員的認(rèn)可，因此，這種聯(lián)盟也是穩(wěn)定的。

而之所以能夠達(dá)到上述的結(jié)盟成員內(nèi)部的分配，則是由于該結(jié)盟報(bào)價(jià)利用了該市場(chǎng)的一個(gè)規(guī)則——當(dāng)多個(gè)發(fā)電廠商申報(bào)相同電價(jià)時(shí)，發(fā)電廠商的中標(biāo)電量按照各廠商申報(bào)電量占總申報(bào)電量的比例分配中標(biāo)電量。附錄B 證明，由于這個(gè)規(guī)則，使得申報(bào)相同價(jià)格的發(fā)電廠商，可以達(dá)到單位申報(bào)電量的收益相同的結(jié)果。

對(duì)表1 給出的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行分析，計(jì)算其中每個(gè)發(fā)電廠商的申報(bào)電量的單位收益（見(jiàn)表3所示）。

由表3 可知：7月份，結(jié)盟成員中有6 個(gè)廠商的售電收入與申報(bào)電量之比都相同，為 317￥/MWh。8月份結(jié)盟成員的單位收益均相同，為135 ￥/MWh。

廠商P3 由于受到“不超過(guò)25%電量”這一規(guī)則的限制，其7月份雖然參加了結(jié)盟報(bào)價(jià)，但其總收入與申報(bào)電量之比明顯低于其他廠商。而其8月份脫離了結(jié)盟報(bào)價(jià)聯(lián)盟，且8月份其申報(bào)價(jià)格還低于結(jié)盟報(bào)價(jià)，但依然受限于“不超過(guò)25%電量”的規(guī)定，并未帶來(lái)申報(bào)電量單位價(jià)值的上升。從這個(gè)意義上說(shuō)，該市場(chǎng)規(guī)則對(duì)于引導(dǎo)發(fā)電廠商脫離結(jié)盟報(bào)價(jià)不利。

由上述分析可知，華東跨省競(jìng)價(jià)交易平臺(tái)中，A 省結(jié)盟報(bào)價(jià)的特點(diǎn)是：（1）通過(guò)結(jié)盟在市場(chǎng)上形成了壟斷價(jià)，具備決定電價(jià)的市場(chǎng)力；（2）利用申報(bào)相同電價(jià)時(shí)按申報(bào)電量比例分配中標(biāo)電量的分配規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了按照申報(bào)電量單位收益相等的原則來(lái)分配聯(lián)盟總體利益的目的。因此，要打破該結(jié)盟，需要修訂相關(guān)規(guī)則。

表3 2010年7月,8月廠商收入統(tǒng)計(jì)Table 3 Income statistics of power plants in July and August of 2010

4 抑制結(jié)盟報(bào)價(jià)的措施

根據(jù)上面的討論，抑制結(jié)盟報(bào)價(jià)的措施可從如下三個(gè)方面入手。

（1）明令禁止結(jié)盟報(bào)價(jià)

在市場(chǎng)規(guī)則中再次重申禁止結(jié)盟報(bào)價(jià)。這樣做一方面是從正面倡導(dǎo)良性競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也是為出現(xiàn)結(jié)盟報(bào)價(jià)后進(jìn)行查處提供必要的法律基礎(chǔ)。

從法律法規(guī)上禁止發(fā)電廠商之間的串謀行為，也就意味著其分配規(guī)則中通常不會(huì)存在明顯的轉(zhuǎn)移支付的方法來(lái)調(diào)整聯(lián)盟內(nèi)部的利益分配。如果有則存在被查處的線索。

（2）強(qiáng)化匿名特點(diǎn)

考察跨省集中競(jìng)價(jià)交易市場(chǎng)規(guī)則，其市場(chǎng)信息發(fā)布中，購(gòu)電需求以及輸電約束等信息是預(yù)先給出的，這使得發(fā)電廠商更加易于從這些信息中推測(cè)出結(jié)盟后的唯一市場(chǎng)供應(yīng)商的地位。通過(guò)相關(guān)信息發(fā)布內(nèi)容和程序的修改，增加發(fā)電廠商知曉結(jié)盟后市場(chǎng)地位的難度，迫使發(fā)電廠商按照其自身成本報(bào)價(jià)。

（3）破壞其分配機(jī)制

針對(duì)跨省集中交易平臺(tái)結(jié)盟報(bào)價(jià)的分配機(jī)制，引入新的規(guī)則破壞該分配機(jī)制，使得這類結(jié)盟報(bào)價(jià)不攻自破。

按照這個(gè)思路，可能的措施包含為：

①將總需求平均分配給每個(gè)報(bào)價(jià)相同的電廠，當(dāng)出現(xiàn)某電廠的申報(bào)電量小于平均電量時(shí)，先按照該申報(bào)電量進(jìn)行分配，然后再對(duì)剩余廠商平均分配；依此類推，最終每個(gè)不同剩余電量的廠商獲得相同的收入后，就有不同的態(tài)度，因此會(huì)背棄串謀。

②按照時(shí)間順序，先完成報(bào)價(jià)者優(yōu)先成交。

③如果出現(xiàn)三人以上的相同報(bào)價(jià)，則要求申報(bào)者修改報(bào)價(jià)。

上述第（3）條的方法采取的是柔性的直接干預(yù)。前面兩條則是通過(guò)規(guī)則的修改進(jìn)行間接的引導(dǎo)。我們以2010年7月份的交易數(shù)據(jù)為例，估計(jì)了方案1 和方案2 的效果。

基于方案1 和方案2 的2010年7月份的交易結(jié)果如表4所示。

表4 修改規(guī)則后交易數(shù)據(jù)Table 4 Exchange data after changing the rules

采用方案1 以后，電廠P3、P6、P7 的申報(bào)電量的單位價(jià)值比其他電廠低，且這3 家電廠沒(méi)有達(dá)到25%的上限，其可以通過(guò)降低報(bào)價(jià)獲取更多的市場(chǎng)份額，進(jìn)而獲得更多的利潤(rùn)，最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)串謀的破裂。

采用方案2 以后，電廠P3 和P7 的剩余電量的單位價(jià)格比其他電廠要低，這會(huì)促使其通過(guò)降低申報(bào)價(jià)格來(lái)獲取更高的市場(chǎng)份額，最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)串謀的破裂。

比較方案1 和方案2 的結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn)平均分配需求電量對(duì)于剩余電量差別較大的廠商，其單位電量的收入差別很大，因此對(duì)聯(lián)盟瓦解的破壞性更大一些。但方案2 與現(xiàn)有規(guī)則沒(méi)有直接沖突，更容易被接受。

事實(shí)上，2011年1月華東電力交易平臺(tái)發(fā)布了臨時(shí)條款，規(guī)定在發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)相同時(shí)，按照機(jī)組容量、是否脫銷、報(bào)價(jià)時(shí)間先后進(jìn)行排序。從2011年2月后就幾乎沒(méi)有申報(bào)相同電價(jià)的聯(lián)盟報(bào)價(jià)行為了。實(shí)踐表明，規(guī)則修改有效抑制了發(fā)電企業(yè)的串謀行為。

5 結(jié)論

本文對(duì)華東電網(wǎng)跨省交易平臺(tái)發(fā)電廠商在報(bào)價(jià)上的串謀行為進(jìn)行了研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)串謀行為時(shí)，會(huì)伴有一系列的特征：1）有多個(gè)發(fā)電廠商申報(bào)相同的價(jià)格；2）這些廠商都在同一個(gè)省份；3）需求基本上由單一省的廠商來(lái)提供。

本文通過(guò)概率學(xué)分析，判斷這是存在明顯信息交換的結(jié)盟報(bào)價(jià)，并且深入分析了串謀聯(lián)盟報(bào)價(jià)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了該結(jié)盟報(bào)價(jià)的兩個(gè)特征：通過(guò)結(jié)盟獲得市場(chǎng)壟斷地位，然后依據(jù)市場(chǎng)針對(duì)相同報(bào)價(jià)的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)聯(lián)盟內(nèi)部按申報(bào)電量單位價(jià)格相等的原則分配利益，進(jìn)而形成穩(wěn)定的結(jié)盟關(guān)系。

本文提出了三種阻止串謀的規(guī)則修改建議：各電廠均分需求量、按申報(bào)時(shí)序成交、修改報(bào)價(jià)。理論與實(shí)踐均證明了前兩種方法的有效性。

附錄A：

多個(gè)廠商申報(bào)相同價(jià)格的概率計(jì)算方法

設(shè)n個(gè)發(fā)電廠商，每個(gè)廠商服從正態(tài)分布，且相互獨(dú)立。將正態(tài)分布以1 ￥/MWh 的間隔將其離散化，由公式(A.1)可以得到廠商申報(bào)價(jià)格1ρ的概率為

式中，f(x)是均值為μ，方差為2σ的正態(tài)分布。

在n個(gè)廠商中出現(xiàn)m個(gè)發(fā)電廠商申報(bào)相同電價(jià)1ρ的計(jì)算方法為

（1）從n個(gè)廠商選擇m個(gè)發(fā)電廠商的組合有

（2）任一m個(gè)發(fā)電廠商組合報(bào)相同電價(jià)的概率為

（3）n個(gè)廠商中出現(xiàn)m個(gè)發(fā)電廠商申報(bào)相同電價(jià)1ρ的概率為

附錄B：

發(fā)電廠商申報(bào)相同電價(jià)獲得相同單位收益關(guān)系的推導(dǎo)

其售電收入為

申報(bào)電量單位收益為

即所有廠商有相同的單位收益。

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