基于激勵(lì)相容與深度博弈的云南電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)及應(yīng)用

楊 強(qiáng)， 蔡華祥， 嚴(yán)明輝， 張茂林， 劉雙全， 邢玉輝

(昆明電力交易中心有限責(zé)任公司, 云南省昆明市 650011)

基于激勵(lì)相容與深度博弈的云南電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)及應(yīng)用

楊 強(qiáng)， 蔡華祥， 嚴(yán)明輝， 張茂林， 劉雙全， 邢玉輝

(昆明電力交易中心有限責(zé)任公司, 云南省昆明市 650011)

針對(duì)云南獨(dú)有的復(fù)雜能源、經(jīng)濟(jì)、電網(wǎng)、市場(chǎng)結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)激勵(lì)相容、深度博弈和信息不對(duì)稱的理論方法，設(shè)計(jì)了云南省全新的電力市場(chǎng)架構(gòu)、交易機(jī)制和信息披露機(jī)制，提出了“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“背靠背”、“面對(duì)面”的三步交易體系，以及中長(zhǎng)期交易為主、日前短期交易為補(bǔ)充的交易模式。在年度雙邊交易的基礎(chǔ)上引入月度雙邊交易，并設(shè)計(jì)了價(jià)格調(diào)整機(jī)制，增加了“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式雙邊交易的靈活性；允許市場(chǎng)主體申報(bào)多段電量和多個(gè)志愿電價(jià)，提高了“背靠背”式集中撮合交易的成交率；給予購(gòu)售雙方輪流一掛一摘的權(quán)利，增加了“面對(duì)面”式自主掛牌的成交機(jī)會(huì)；引入日前電量交易，幫助市場(chǎng)主體有效控制偏差，提高合同履約率。云南電力市場(chǎng)機(jī)制取得了良好的實(shí)踐效果，2016年云南市場(chǎng)交易電量達(dá)到59 TW·h，占全省用電量的53.8%，合同整體履約率超過(guò)96%，清潔能源發(fā)電量比例達(dá)92.7%，云南電力市場(chǎng)模式日趨成熟完善。

電力市場(chǎng)； 交易機(jī)制； 激勵(lì)相容； 深度博弈； 信息不對(duì)稱

0 引言

云南省是中國(guó)重要的西電東送和清潔能源基地，截至2016年底，云南省發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)84.43 GW，其中以水電為主的清潔能源裝機(jī)占比83.4%。但受中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的影響，近年來(lái)云南用電市場(chǎng)持續(xù)低迷。在裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)和用電市場(chǎng)增速放緩的雙重壓力下，“十二五”中后期云南電力供大于求的矛盾開始集中凸顯，清潔能源消納等深層次矛盾日益突出[1]。引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、優(yōu)化資源配置、提高效益的需求越來(lái)越迫切[2]。

電力市場(chǎng)是一個(gè)非常特殊的市場(chǎng)，它在許多方面都與一般商品市場(chǎng)有著顯著的差別[3]。與其他成熟電力市場(chǎng)相比[4-8]，云南電力市場(chǎng)面臨的問(wèn)題更加困難，市場(chǎng)約束條件更加復(fù)雜，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)能源結(jié)構(gòu)特性復(fù)雜。云南省清潔能源裝機(jī)比例超過(guò)80%，位居全國(guó)前列，但具有年及以上調(diào)節(jié)能力的清潔能源裝機(jī)僅占18.7%，整體調(diào)節(jié)性能較差。如何充分消納清潔能源，同時(shí)平抑電源隨機(jī)性、波動(dòng)性對(duì)市場(chǎng)平穩(wěn)運(yùn)行造成的不利影響，是云南電力市場(chǎng)的重要目標(biāo)之一。

2)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特性復(fù)雜。云南省工業(yè)以有色、冶金、化工等資源性、原料型、載能型重工業(yè)為主，對(duì)電價(jià)敏感度較高，但同時(shí)電力本身也是云南重要的支柱產(chǎn)業(yè)。如何建立由市場(chǎng)決定價(jià)格的機(jī)制，將電價(jià)穩(wěn)定在合理區(qū)間內(nèi)，協(xié)調(diào)載能產(chǎn)業(yè)和電力產(chǎn)業(yè)平衡健康發(fā)展，給云南電力市場(chǎng)建設(shè)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

3)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性復(fù)雜。云南電網(wǎng)通過(guò)七回直流與南方四省區(qū)電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，是全國(guó)規(guī)模最大、最為復(fù)雜的省級(jí)異步聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行控制極為復(fù)雜。電力市場(chǎng)建設(shè)要將電網(wǎng)安全作為強(qiáng)約束條件貫穿始終，同時(shí)要考慮通過(guò)輔助服務(wù)、阻塞管理等市場(chǎng)措施促進(jìn)電網(wǎng)安全水平的持續(xù)提升。

4)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)特性復(fù)雜。云南電力市場(chǎng)中的電源側(cè)、用戶側(cè)市場(chǎng)集中度指數(shù)(HHI)都屬于寡占型，華能瀾滄江公司、云南冶金集團(tuán)兩個(gè)單一主體的市場(chǎng)占有率均超過(guò)30%，都可能通過(guò)自己的不同策略在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中行使市場(chǎng)力，是典型的“雙邊壟斷”市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。如何通過(guò)完善的規(guī)則設(shè)計(jì)和市場(chǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)“雙邊壟斷”市場(chǎng)結(jié)構(gòu)下的公平有序競(jìng)爭(zhēng)，是云南電力市場(chǎng)建設(shè)面臨的一大難題。

2015年3月15日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(中發(fā)〔2015〕9號(hào))(以下簡(jiǎn)稱“9號(hào)文”)，拉開了中國(guó)新一輪電力體制改革的序幕。云南省作為新一輪電力體制改革的首批綜合試點(diǎn)，在“9號(hào)文”及其配套文件框架下，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了一系列探索實(shí)踐，特別是在電力市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)、交易規(guī)則設(shè)計(jì)完善等方面，取得了全國(guó)領(lǐng)先的示范性成果，以改革的方式推動(dòng)解決制約電力行業(yè)科學(xué)發(fā)展的突出矛盾和深層次問(wèn)題，充分發(fā)揮了市場(chǎng)在電力資源優(yōu)化配置中的決定性作用，為中國(guó)的電力市場(chǎng)化改革積累了重要經(jīng)驗(yàn)[9]。

1 云南電力市場(chǎng)建設(shè)目標(biāo)

面對(duì)復(fù)雜的約束條件和市場(chǎng)環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)建設(shè)目標(biāo)，云南電力市場(chǎng)借鑒國(guó)外電力市場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，基于激勵(lì)相容(incentive compatibility)、深度博弈(game in depth)、信息不對(duì)稱(information asymmetry)等三個(gè)方面的機(jī)制設(shè)計(jì)理論，對(duì)云南電力市場(chǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)的機(jī)制設(shè)計(jì)。云南電力市場(chǎng)建設(shè)的初期主要目標(biāo)如下。

1)初步建成競(jìng)爭(zhēng)充分、開放有序、健康發(fā)展的“中長(zhǎng)期交易為主、日前短期交易為補(bǔ)充”的云南電力市場(chǎng)。促進(jìn)云南清潔能源高效利用，實(shí)現(xiàn)云南電力資源在云南省內(nèi)市場(chǎng)和南方區(qū)域市場(chǎng)乃至更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。

2)鼓勵(lì)市場(chǎng)主體主動(dòng)參與交易，提高電力市場(chǎng)活躍度。規(guī)范市場(chǎng)主體交易行為，引導(dǎo)市場(chǎng)主體理性參與市場(chǎng)。

3)促進(jìn)“三去一降一補(bǔ)”供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。合理釋放改革紅利，把云南省電力資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

4)為下一步云南電力市場(chǎng)建設(shè)打下基礎(chǔ)，為全國(guó)范圍內(nèi)電力市場(chǎng)建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

2 基于激勵(lì)相容的市場(chǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

激勵(lì)相容是指參與者理性實(shí)現(xiàn)個(gè)體利益最大化的策略，與機(jī)制設(shè)計(jì)者所期望的策略一致，從而使參與者自愿按照機(jī)制設(shè)計(jì)者所期望的策略采取行動(dòng)[10]。在云南電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)中廣泛地使用了激勵(lì)相容原理。如圖1所示，云南電力市場(chǎng)在設(shè)計(jì)交易結(jié)算考核機(jī)制、信用評(píng)價(jià)機(jī)制等時(shí)作了充分的考慮，通過(guò)制度激勵(lì)市場(chǎng)主體主動(dòng)積極參與市場(chǎng)交易、理性申報(bào)交易電量和電價(jià)，售電公司等市場(chǎng)主體自覺(jué)規(guī)范交易行為。

2.1 市場(chǎng)主體參與度的激勵(lì)

初期，各市場(chǎng)主體對(duì)新生的電力市場(chǎng)普遍認(rèn)識(shí)不足，甚至因?yàn)槔嬉蛩貙?duì)改革產(chǎn)生較大抵觸，參與電力市場(chǎng)化交易的積極性不高。初期電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)之一就是吸引盡可能多的市場(chǎng)主體積極參與到市場(chǎng)中來(lái)，只有先讓市場(chǎng)活躍起來(lái)，再談市場(chǎng)建設(shè)才有意義。注冊(cè)市場(chǎng)主體數(shù)量、市場(chǎng)化交易電量占全部發(fā)用電量的比例，是衡量初期電力市場(chǎng)活躍程度的重要參考指標(biāo)。

圖1 云南電力市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)Fig.1 Design of incentive mechanism for Yunnan electricity market

在云南電力市場(chǎng)，主要通過(guò)在結(jié)算環(huán)節(jié)引入激勵(lì)機(jī)制，引導(dǎo)電廠和用戶積極參與市場(chǎng)。

對(duì)用戶而言，目前云南電力供大于求，電價(jià)整體呈下降趨勢(shì)，用戶參與市場(chǎng)的積極性相對(duì)較高。用戶選擇進(jìn)入市場(chǎng)后，即取消原有的目錄電價(jià)，全部電量按市場(chǎng)機(jī)制定價(jià)。若用戶在市場(chǎng)上不積極交易購(gòu)電，則超用電量按一個(gè)較高的價(jià)格結(jié)算(如市場(chǎng)最高價(jià))。理性用戶的個(gè)體利益目標(biāo)是追求購(gòu)電成本最小化，在此激勵(lì)下將積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)并合理報(bào)價(jià)，確保全部電量以盡量低的價(jià)格成交。

對(duì)電廠而言，進(jìn)入市場(chǎng)的發(fā)電廠必須積極參與交易，才能獲得最大化的售電收益，若無(wú)交易電量則無(wú)法開機(jī)發(fā)電或超發(fā)電量按一個(gè)較低的價(jià)格結(jié)算(如市場(chǎng)最低價(jià))?；痣姀S如果沒(méi)有成交電量，則不安排開機(jī)發(fā)電。清潔能源電廠在沒(méi)有成交電量的情況下也會(huì)安排其發(fā)電，以盡量減少棄水、棄風(fēng)、棄光，但按照市場(chǎng)交易規(guī)則其超過(guò)成交電量的部分必須向其他電廠購(gòu)買發(fā)電合約，同時(shí)向合約出讓方支付一定的費(fèi)用(如合約價(jià)格的10%)，合約受讓電廠只能獲得剩下的發(fā)電收益(如合約價(jià)格的90%)。理性電廠的個(gè)體利益目標(biāo)是追求售電收益最大化，在此激勵(lì)下將積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)并合理報(bào)價(jià)，確保全部電量以盡量高的價(jià)格成交。

2.2 真實(shí)申報(bào)用電需求和用電價(jià)格的激勵(lì)

電力市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)的另一重要目標(biāo)是讓市場(chǎng)主體盡可能真實(shí)地申報(bào)其發(fā)用電需求和價(jià)格[11]。

就電量而言，電廠、用戶如虛報(bào)電量導(dǎo)致不能完成，則需要接受考核。以日交易為例，2016年云南電力市場(chǎng)在全國(guó)首次引入日前電量交易，其本質(zhì)是為市場(chǎng)主體提供年度、月度交易后的電量偏差補(bǔ)充，為避免市場(chǎng)主體利用月度和日前市場(chǎng)的價(jià)格差虛報(bào)電量謀利，在日前市場(chǎng)引入了日偏差電量考核。電廠或用戶在日前市場(chǎng)成交的電量必須于次日全部交割，未完成部分將進(jìn)行考核，以有效引導(dǎo)電廠和用戶在日前市場(chǎng)合理申報(bào)次日電量需求。在全電量參與市場(chǎng)化交易的情況下，2016年云南電力市場(chǎng)的合同整體履約率超過(guò)96%，表明規(guī)則有效激勵(lì)了市場(chǎng)主體按真實(shí)電量水平參與交易。

就價(jià)格而言，市場(chǎng)主體若不能合理報(bào)價(jià)將給自己帶來(lái)?yè)p失。在云南電力市場(chǎng)集中撮合交易中，采用價(jià)差出清方式(非統(tǒng)一出清)，市場(chǎng)主體是自身價(jià)格的決定者。電廠的成交價(jià)等于該電廠的申報(bào)價(jià)格加上返還價(jià)差(部分返還)，用戶的成交價(jià)等于該用戶的申報(bào)價(jià)格減去返還價(jià)差(部分返還)，市場(chǎng)主體的申報(bào)價(jià)格對(duì)其最終的成交情況有決定性的影響。電廠如果虛報(bào)低價(jià)，雖然會(huì)確保成交，但成交價(jià)格會(huì)很低，將直接影響電廠收益；用戶如果虛報(bào)高價(jià)，同樣會(huì)確保成交，但成交價(jià)格會(huì)很高，將直接影響用戶的電費(fèi)支出。反之，如果電廠虛報(bào)高價(jià)或者用戶虛報(bào)低價(jià)，不成交的風(fēng)險(xiǎn)隨之上升，由此導(dǎo)致的超發(fā)或超用電量均納入偏差處理，直接影響電廠的發(fā)電收益或用戶的購(gòu)電成本，這就對(duì)市場(chǎng)主體的報(bào)價(jià)行為形成了有效約束，激勵(lì)市場(chǎng)主體根據(jù)市場(chǎng)情況合理申報(bào)價(jià)格。2016年云南電力市場(chǎng)集中撮合交易環(huán)節(jié)，用戶申報(bào)電量的整體成交率達(dá)到93%，部分月份甚至超過(guò)99%，表明規(guī)則有效激勵(lì)了市場(chǎng)主體合理報(bào)價(jià)。

2.3 建立信用評(píng)價(jià)機(jī)制，激勵(lì)市場(chǎng)主體規(guī)范交易行為

為約束市場(chǎng)主體行為，規(guī)范市場(chǎng)秩序，建立守信激勵(lì)和失信懲戒的獎(jiǎng)懲機(jī)制，云南省自2017年開始進(jìn)行市場(chǎng)主體信用體系建設(shè)。信用體系側(cè)重于市場(chǎng)主體在市場(chǎng)中的行為評(píng)價(jià)，履約率高、誠(chéng)實(shí)守信、行為良好的市場(chǎng)主體評(píng)級(jí)上升，反之則評(píng)級(jí)降低。評(píng)價(jià)結(jié)果與交易資格、保證金額度等切身利益掛鉤，激勵(lì)市場(chǎng)主體遵守規(guī)則、誠(chéng)實(shí)守信。

對(duì)電力用戶，將其失信信息與交易資格掛鉤，例如用戶不按規(guī)定繳納電費(fèi)或其他有關(guān)費(fèi)用，經(jīng)投訴并查實(shí)后，交易機(jī)構(gòu)將暫停用戶交易資格，并將欠費(fèi)信息納入中國(guó)人民銀行征信系統(tǒng)，作為失信懲戒的重要參考依據(jù)。

對(duì)售電公司，根據(jù)云南電力市場(chǎng)售電公司信用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)每季度對(duì)其開展一次評(píng)級(jí)，具體等級(jí)分為：AAA，AA，A，B，C，D。對(duì)完成售電公司準(zhǔn)入程序、初次進(jìn)入市場(chǎng)的售電公司初始信用體系評(píng)價(jià)等級(jí)為A級(jí)。售電公司評(píng)級(jí)與保證金掛鉤，評(píng)級(jí)越低所繳納保證金越多，評(píng)級(jí)越高所繳納保證金越少，最高AAA級(jí)可以免繳保證金，以此激勵(lì)售電公司依法合規(guī)開展業(yè)務(wù)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

3 基于深度博弈的交易規(guī)則設(shè)計(jì)

市場(chǎng)主體被激勵(lì)進(jìn)入市場(chǎng)后，最關(guān)心的就是交易規(guī)則是否公平合理，是否有利于發(fā)揮策略、充分博弈。在電力市場(chǎng)初期，市場(chǎng)主體對(duì)市場(chǎng)運(yùn)行內(nèi)在規(guī)律缺乏經(jīng)驗(yàn)，更多是從自身利益出發(fā)，對(duì)電價(jià)等交易關(guān)鍵要素存在較大分歧，單一周期、單一品種的簡(jiǎn)單博弈顯然不能滿足市場(chǎng)訴求。為此，云南電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)了一套“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“背靠背”、“面對(duì)面”三步有機(jī)銜接，且時(shí)序逐次遞進(jìn)、博弈逐步深入的交易體系，讓各市場(chǎng)主體能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化報(bào)價(jià)策略，充分表達(dá)自己對(duì)電力資源的訴求，使供需雙方在深度博弈中達(dá)到市場(chǎng)的最佳平衡點(diǎn)[12-13]。

3.1 分散式“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”博弈

云南電力市場(chǎng)首先開展雙邊協(xié)商交易，交易周期覆蓋年度、月度。雙邊協(xié)商是一種最自由的雙邊博弈模式，市場(chǎng)限制條件較少，供需雙方可以在市場(chǎng)上自由地尋找交易對(duì)象開展“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”談判。雙邊協(xié)商交易有利于市場(chǎng)主體充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，利用自身優(yōu)勢(shì)尋找到合適的交易對(duì)象，達(dá)成有利于自身的雙邊合同，以長(zhǎng)期合同的方式對(duì)沖短期集中市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)[14]。雙邊協(xié)商交易的主要博弈策略是“保量保價(jià)”，供需雙方均寄希望于通過(guò)雙邊合同確定一定比例的電量保底，同時(shí)能獲得較為有利的價(jià)格。

但雙邊協(xié)商交易的缺點(diǎn)也較為明顯，反復(fù)尋找不同的交易對(duì)象需要投入較多的人力物力財(cái)力，因此雙邊協(xié)商交易主要是在較為熟悉的對(duì)象間開展，交易范圍有一定的局限性。同時(shí)在進(jìn)行長(zhǎng)期雙邊(如多年、年度)談判時(shí)難以精準(zhǔn)判斷遠(yuǎn)期電價(jià)走勢(shì)，若判斷失誤，將給合同的其中一方帶來(lái)較大損失。

云南電力市場(chǎng)為雙邊協(xié)商交易提供O2O服務(wù)，本質(zhì)是將場(chǎng)外交易場(chǎng)內(nèi)化，以降低市場(chǎng)主體雙邊協(xié)商交易成本。供需雙方可在交易系統(tǒng)中線上(online)填報(bào)和公示雙邊協(xié)商交易的意向電量、電價(jià)、聯(lián)系方式等信息，供(需)方可根據(jù)需(供)方的公示信息，有針對(duì)性地選擇交易對(duì)象，進(jìn)行線下(offline)談判和合同簽訂，提高成交效率。

云南電力市場(chǎng)提供靈活的價(jià)格機(jī)制，幫助市場(chǎng)主體降低長(zhǎng)期雙邊合同的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。交易規(guī)則允許合同雙方在月度的最后一個(gè)工作日前，對(duì)次月的雙邊協(xié)商交易(多年、年度、月度)價(jià)格進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際運(yùn)行中，大多數(shù)雙邊合同都按照“基準(zhǔn)價(jià)格+浮動(dòng)機(jī)制”簽訂，在簽訂時(shí)約定了一個(gè)雙方都認(rèn)可的調(diào)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(大多數(shù)合同約定以月度集中競(jìng)價(jià)市場(chǎng)價(jià)格為參考上下浮動(dòng))，在交割前雙方根據(jù)約定的調(diào)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整交易價(jià)格。這樣既保證了長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)(用)電量成交，又降低了市場(chǎng)主體在簽訂長(zhǎng)期合同時(shí)的定價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，極大地促進(jìn)了中長(zhǎng)期雙邊交易電量的增長(zhǎng)。

除了多年和年度雙邊協(xié)商交易外，云南電力市場(chǎng)還在全國(guó)首次引入月度雙邊協(xié)商交易，對(duì)于暫不具備條件簽訂多年、年度長(zhǎng)期合同的，供需雙方可根據(jù)實(shí)際按月開展雙邊協(xié)商交易，為市場(chǎng)主體提供靈活的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”博弈平臺(tái)。

3.2 集中式“背靠背”靜態(tài)博弈

年度、月度雙邊協(xié)商交易后，云南電力市場(chǎng)開展月度集中撮合交易，買賣雙方同時(shí)“背靠背”申報(bào)電量和電價(jià)，這是典型的靜態(tài)博弈。在這個(gè)過(guò)程中，買賣雙方對(duì)彼此的決策知之甚少，只能依靠信息披露、申報(bào)K線圖等有限信息猜測(cè)對(duì)方的決策，但無(wú)法完全掌握。

集中撮合交易準(zhǔn)入門檻和交易成本均較低，全部注冊(cè)市場(chǎng)主體均可參與。一方面，集中撮合交易是供需雙方全面參與的第一次集中博弈，其交易價(jià)格是市場(chǎng)意愿的集中反映，是月度市場(chǎng)的價(jià)格“風(fēng)向標(biāo)”，也是月度偏差結(jié)算價(jià)格的參考標(biāo)桿。另一方面，由于有后續(xù)自主掛牌交易的存在，雙方對(duì)本輪交易的成交電量沒(méi)有太多顧慮，更多是根據(jù)自己對(duì)價(jià)格走勢(shì)的判斷和心理預(yù)期進(jìn)行報(bào)價(jià)。因此，集中撮合交易的主要博弈策略是“保價(jià)爭(zhēng)量”，供需雙方更多的是希望通過(guò)本輪交易獲得一個(gè)有利于己方的市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)，為下一輪博弈創(chuàng)造條件。

為提高靜態(tài)博弈下集中撮合交易的成交率，交易申報(bào)時(shí)允許申報(bào)多段電量(段數(shù)不超過(guò)規(guī)定數(shù)量)，每段電量可申報(bào)兩個(gè)價(jià)格，優(yōu)先選取第一意愿價(jià)格參與撮合交易，如交易后仍有剩余電量，再選擇第二意愿價(jià)格參與交易。如附錄A圖A1所示，實(shí)踐應(yīng)用證明，買賣雙方可充分利用此規(guī)則，合理確定電量分段和電價(jià)志愿的組合，優(yōu)化報(bào)價(jià)策略，顯著提高成交率，特別是在5—6月、11—12月汛枯轉(zhuǎn)換季節(jié)，第二志愿價(jià)格對(duì)提高撮合交易成交率作用十分明顯。

如前文所述，云南電力市場(chǎng)是典型的“雙邊壟斷”市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在市場(chǎng)初期尚未引入虛擬投標(biāo)等防范市場(chǎng)力的交易方式，為防止供遠(yuǎn)大于求、雙邊壟斷市場(chǎng)環(huán)境下的價(jià)格大幅度波動(dòng)，集中撮合交易仍采用價(jià)差出清方式。

3.3 集中式“面對(duì)面”動(dòng)態(tài)博弈

月度集中撮合交易結(jié)束后，云南電力市場(chǎng)開展月度自主掛牌交易，供需雙方“面對(duì)面”輪流一掛一摘，雙方的選擇和行動(dòng)有先后順序，是典型的動(dòng)態(tài)博弈。經(jīng)過(guò)了“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”雙邊協(xié)商交易、“背靠背”集中撮合交易的兩輪博弈，市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)已經(jīng)明晰。加之自主掛牌是月度最后一輪交易，因此自主掛牌交易的主要博弈策略變化為“保量爭(zhēng)價(jià)”，供需雙方將電量成交作為本輪交易的首要目標(biāo)，并圍繞此目標(biāo)根據(jù)市場(chǎng)走勢(shì)對(duì)價(jià)格預(yù)期進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

自主掛牌交易分為三個(gè)階段：第一階段是信息公示；第二階段是電廠掛牌、用戶摘牌；第三階段是用戶掛牌、電廠摘牌。

1)信息公示。信息公示的主要目的是盡可能減少信息不對(duì)稱，為雙方呈現(xiàn)真實(shí)的市場(chǎng)供需關(guān)系。供需雙方通過(guò)交易系統(tǒng)，對(duì)外公示自主掛牌階段的意向成交電量和電價(jià)。公示電量作為市場(chǎng)主體自主掛牌交易階段成交電量的上限，公示結(jié)束后不可更改，只有參與了信息公示的市場(chǎng)主體方能參與后續(xù)掛牌摘牌交易；公示電價(jià)僅作為參考，不作為最終掛牌或摘牌的價(jià)格。在信息公示期間，供需雙方查看對(duì)方公示的統(tǒng)計(jì)信息，掌握對(duì)方各電價(jià)區(qū)間的申報(bào)電量，并通過(guò)自身的公示信息給對(duì)方傳遞己方市場(chǎng)的量?jī)r(jià)信號(hào)。

2)電廠掛牌、用戶摘牌。電廠以定量定價(jià)的方式參與競(jìng)爭(zhēng)，電量即為公示電量，不可更改，掛牌電價(jià)可根據(jù)策略進(jìn)行調(diào)整。用戶根據(jù)電廠的掛牌信息，選擇適合自己心理預(yù)期的電價(jià)進(jìn)行摘牌。交易中各參與人所實(shí)施的行為策略相互依存，各方?jīng)_突或合作后所實(shí)現(xiàn)的損益結(jié)果不僅取決于自己所采取的行為策略，同時(shí)也依賴于其他參與人所實(shí)施的策略。因此，電廠(用戶)在確定最終掛牌(摘牌)電價(jià)時(shí)，要基于博弈論的分析方法，在對(duì)各方行為策略合理預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，提出讓自己期望最大化的方案。

3)用戶掛牌、電廠摘牌。用戶以定量定價(jià)的方式參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，電量為公示電量扣減上一輪交易后的剩余電量，不可更改，掛牌電價(jià)可根據(jù)策略進(jìn)行調(diào)整。電廠根據(jù)用戶的掛牌信息，選擇適合自己心理預(yù)期的掛牌電價(jià)進(jìn)行摘牌。在目前供大于求的市場(chǎng)形勢(shì)下，發(fā)電側(cè)的競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，電廠為了獲得發(fā)電份額，極有可能對(duì)電價(jià)給予適當(dāng)讓步。因此，將用戶掛牌、電廠摘牌放在最后一輪，對(duì)優(yōu)先作出決策的用戶相對(duì)更為有利。

以2017年某月的月度自主掛牌交易為例，來(lái)檢驗(yàn)市場(chǎng)博弈的結(jié)果。該月云南電力市場(chǎng)自主掛牌交易信息公示情況見(jiàn)附錄A圖A2，整理得到信息公示的供需曲線見(jiàn)附錄A圖A3。用戶側(cè)公示電量1.406 TW·h，均價(jià)0.233元/(kW·h)；發(fā)電側(cè)公示電量4.743 TW·h，均價(jià)0.281元/(kW·h)。按照雙方的公示信息，本輪交易最大成交電量?jī)H50.558 GW·h，用戶側(cè)成交率僅3.6%。由此可見(jiàn)，供需雙方的初始期望分歧較大。

進(jìn)入到電廠掛牌、用戶摘牌環(huán)節(jié)，根據(jù)電廠的掛牌數(shù)據(jù)整理出電廠的供給曲線，如附錄A圖A4所示。大部分電廠在掛牌階段主動(dòng)調(diào)低了價(jià)格，掛牌均價(jià)為0.245元/(kW·h)，較公示價(jià)格平均降低0.036元/(kW·h)，電廠主動(dòng)尋求以價(jià)換量的意愿較為明顯。最終成交電量466 GW·h，成交均價(jià)0.243 04元/(kW·h)。

最后進(jìn)入到用戶掛牌、電廠摘牌環(huán)節(jié)。用戶掛牌電量932 GW·h，均價(jià)0.242元/(kW·h)，較公示價(jià)格提高0.009元/(kW·h)。用戶掛牌的需求曲線和公示時(shí)的對(duì)比如附錄A圖A5所示。從價(jià)格區(qū)間來(lái)看，本輪掛牌價(jià)格主要集中在0.24～0.25元/(kW·h)，用戶之間掛牌價(jià)格相差不到0.01元/(kW·h)，市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)已經(jīng)十分清晰。本輪最終成交電量732 GW·h，成交均價(jià)0.242 72元/(kW·h)。該月自主掛牌交易總成交電量1.198 TW·h，用戶側(cè)成交率85.2%，與初始成交率3.6%相比有大幅提高。

通過(guò)“面對(duì)面”的動(dòng)態(tài)雙向掛牌博弈，供需雙方利用市場(chǎng)機(jī)制在成交價(jià)格上逐步達(dá)成共識(shí)，發(fā)現(xiàn)價(jià)格信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了交易量?jī)r(jià)的有機(jī)配合，降低了交易風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大了成交電量，提高了優(yōu)化資源配置的效率。

3.4 中長(zhǎng)期交易為主、日前短期交易為補(bǔ)充的交易模式

“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”即雙邊交易方式給予市場(chǎng)主體充分的議價(jià)空間，各市場(chǎng)主體可以展開自由談判，利用自身的優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)取達(dá)成交易，所受限制較少，有助于發(fā)揮市場(chǎng)的主觀能動(dòng)性。

“背靠背”即集中撮合交易方式最重要的作用是提供市場(chǎng)基準(zhǔn)價(jià)格信號(hào)。通過(guò)供需雙方報(bào)價(jià)撮合形成的平均成交價(jià)是整個(gè)月度交易價(jià)格的風(fēng)向標(biāo)，是雙邊交易價(jià)格調(diào)整的重要依據(jù)，也對(duì)后續(xù)自主掛牌交易中供需雙方報(bào)價(jià)有著重大影響。2017年月度撮合成交價(jià)和自主掛牌報(bào)價(jià)對(duì)比如附錄A圖A6所示。

“面對(duì)面”即自主掛牌交易方式則起到了保證市場(chǎng)主體(尤其是用戶側(cè))成交電量的作用。對(duì)集中撮合交易中未能成交的用戶再提供一次成交機(jī)會(huì)。云南電力市場(chǎng)長(zhǎng)期供大于求的情況下，在電廠掛牌、用戶摘牌環(huán)節(jié)，用戶若能接受電廠側(cè)的報(bào)價(jià)則可以超額摘牌保證成交電量。以2017年某月為例，在月度集中撮合交易中用戶共申報(bào)電量2.083 TW·h，成交735 GW·h，尚有1.257 TW·h未能成交，而當(dāng)月自主掛牌市場(chǎng)用戶成交電量1.198 TW·h。

“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“背靠背”、“面對(duì)面”中長(zhǎng)期交易方式層層遞進(jìn)，互為補(bǔ)充，市場(chǎng)主體在這一過(guò)程中不斷獲取交易對(duì)手信息、調(diào)整自身策略，靈活選擇參與市場(chǎng)，大部分發(fā)(用)電量在中長(zhǎng)期市場(chǎng)得以成交。2017年中長(zhǎng)期交易中三種主要交易方式的交易電量如附錄A圖A7所示。

但只在中長(zhǎng)期市場(chǎng)的市場(chǎng)主體也面臨一些問(wèn)題。例如：云南發(fā)電廠以缺乏調(diào)節(jié)能力的徑流式電站居多，來(lái)水能力在日前階段才能預(yù)測(cè)得比較準(zhǔn)確；同時(shí)用戶生產(chǎn)受上下游市場(chǎng)影響較大，年度、月度交易時(shí)難以精確預(yù)測(cè)全月用電量。因此在常規(guī)的年度交易和月度交易基礎(chǔ)上，云南電力市場(chǎng)在全國(guó)率先開展日前電量交易，平衡中長(zhǎng)期交易與實(shí)際需求之間的偏差，實(shí)現(xiàn)更短周期內(nèi)的市場(chǎng)平衡。

通過(guò)年度、月度等中長(zhǎng)期交易鎖定大部分交易電量，可以穩(wěn)定市場(chǎng)成員基本收益，規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。少量的日前短期交易電量可幫助市場(chǎng)主體有效控制偏差，提高合同履約率，為月度交易傳遞價(jià)格信號(hào)[15-16]。2016年中長(zhǎng)期交易和短期(日前)交易的電量如附錄A圖A8所示，價(jià)格如附錄A圖A9所示。2016年引入日前電量交易后，合同整體履約率由2015年的89%提高到了96%。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐完善，云南電力市場(chǎng)形成了中長(zhǎng)期交易為主、日前短期交易為補(bǔ)充的交易模式，年度、月度、日前各周期時(shí)序遞進(jìn)、銜接配合，交易時(shí)序如表1所示。

表1 各交易品種交易時(shí)序Table 1 Sequence of each trading type

4 消除信息不對(duì)稱

在電力市場(chǎng)建設(shè)初期，各市場(chǎng)主體對(duì)電力市場(chǎng)的認(rèn)知程度、交易規(guī)則的掌握程度、市場(chǎng)信息的分析能力不盡相同，出現(xiàn)較為明顯的信息不對(duì)稱[17]，使得部分市場(chǎng)主體有可能利用信息不對(duì)稱從中謀利，影響市場(chǎng)的健康發(fā)展。交易規(guī)則制定過(guò)程中，要充分考慮到市場(chǎng)建設(shè)初期的實(shí)際，通過(guò)信息披露、規(guī)則設(shè)計(jì)等方式盡可能消除信息不對(duì)稱，創(chuàng)造公平、開放、透明的市場(chǎng)環(huán)境。

4.1 交易信息披露

1)交易前信息披露。每月月度交易前，交易中心公布電力供需形勢(shì)預(yù)測(cè)、電網(wǎng)安全約束信息、交易時(shí)間安排等信息，幫助市場(chǎng)主體對(duì)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)作出正確的判斷和決策。電力供需形勢(shì)預(yù)測(cè)包括系統(tǒng)發(fā)電能力預(yù)測(cè)、系統(tǒng)用電需求預(yù)測(cè)等；電網(wǎng)安全約束信息包括通道能力、主要設(shè)備檢修計(jì)劃等，若有涉及自身發(fā)用電能力限制的電網(wǎng)通道檢修等情況，市場(chǎng)主體也可提前制定應(yīng)對(duì)策略。

2)交易中信息披露。在交易市場(chǎng)開啟后，交易系統(tǒng)實(shí)時(shí)披露申報(bào)統(tǒng)計(jì)信息，便于市場(chǎng)主體及時(shí)調(diào)整交易策略。在集中撮合交易階段，以K線圖的方式每15 min更新一次申報(bào)統(tǒng)計(jì)信息，主要包括每個(gè)時(shí)段內(nèi)各市場(chǎng)主體的申報(bào)電量、平均申報(bào)價(jià)格、最低及最高價(jià)格，同時(shí)可以看到每時(shí)段的平均價(jià)格走勢(shì)。在交易關(guān)閘前，市場(chǎng)主體均可根據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)信息調(diào)整其競(jìng)價(jià)策略；在自主掛牌階段，各市場(chǎng)主體除了可以獲取掛牌階段的申報(bào)信息，還可獲知摘牌階段實(shí)時(shí)更新的已摘牌電量，以便進(jìn)行摘牌決策。

3)交易后信息披露。交易完成后，市場(chǎng)主體可通過(guò)交易系統(tǒng)查詢交易結(jié)果。同時(shí)交易中心通過(guò)官方網(wǎng)站、微信公眾號(hào)發(fā)布云南電力市場(chǎng)化交易快報(bào)和月報(bào)，對(duì)電力市場(chǎng)的供需情況進(jìn)行分析，依次展示云南電力市場(chǎng)中各個(gè)交易品種申報(bào)和成交的市場(chǎng)主體數(shù)目、電量、電價(jià)等關(guān)鍵信息，還原交易全過(guò)程，幫助市場(chǎng)主體掌握市場(chǎng)形勢(shì)，總結(jié)交易經(jīng)驗(yàn)，分析評(píng)估并不斷完善自身交易策略。

4)結(jié)算信息披露。交易中心公布包括優(yōu)先發(fā)電和購(gòu)電在內(nèi)的交易計(jì)劃執(zhí)行情況、偏差電量責(zé)任認(rèn)定、偏差處理資金收入及支出情況。

4.2 多輪級(jí)博弈消除信息不對(duì)稱

如前所述，在云南電力市場(chǎng)中，多輪深度博弈是交易主體之間通過(guò)不斷的信息交換制定每一輪交易策略的過(guò)程。在這一過(guò)程中，供需雙方能夠獲得來(lái)自于其他市場(chǎng)主體的信息，特別是對(duì)方對(duì)自己發(fā)布信息的反饋。例如：市場(chǎng)主體可根據(jù)上一輪交易的成交情況和公示信息，比較相應(yīng)的機(jī)會(huì)成本，結(jié)合自身的生產(chǎn)成本或購(gòu)電意愿，以售電利潤(rùn)最大化或購(gòu)電成本最小化為目標(biāo)，不斷調(diào)整交易策略，促使交易達(dá)成或交易結(jié)果的進(jìn)一步優(yōu)化，如圖2所示。最終通過(guò)這種市場(chǎng)主體之間的信息互動(dòng)，使得市場(chǎng)中的信息不充分狀態(tài)轉(zhuǎn)化為信息有效狀態(tài)，最終體現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)資源優(yōu)化配置的決定性作用[18]。

5 機(jī)制應(yīng)用

基于激勵(lì)相容、深度博弈、信息不對(duì)稱等三種機(jī)制設(shè)計(jì)理論的電力市場(chǎng)交易機(jī)制，在云南省得到三年多的應(yīng)用，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)完善，品種豐富、競(jìng)爭(zhēng)充分的市場(chǎng)格局基本形成。

圖2 多輪級(jí)博弈中的信息交換Fig.2 Information exchange in multi-round trading

從交易品種和交易周期上看，如表2所示，發(fā)展到2017年，云南電力市場(chǎng)形成了雙邊協(xié)商、集中撮合、自主掛牌等多品種銜接配合，年度、月度、日前等多周期時(shí)序遞進(jìn)的交易體系。

表2 云南電力市場(chǎng)交易品種推出時(shí)間Table 2 Launching time of each trading type in Yunnan electricity market

從參與交易的主體數(shù)量來(lái)看，通過(guò)有效的激勵(lì)機(jī)制，吸引發(fā)電企業(yè)、電力用戶等市場(chǎng)主體積極參與市場(chǎng)交易。如附錄A圖A10所示，截至2017年4月，在云南電力市場(chǎng)中注冊(cè)的發(fā)電企業(yè)347家，電力用戶超過(guò)4 500家，售電公司43家，并仍在持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)活躍程度不斷增強(qiáng)。從交易規(guī)模來(lái)看，隨著交易品種的不斷豐富和參與主體數(shù)量的增多，市場(chǎng)交易電量持續(xù)增長(zhǎng)。如圖3所示，2016年云南市場(chǎng)交易電量達(dá)到59 TW·h，占全省用電量的比例達(dá)到53.8%，市場(chǎng)化程度位居全國(guó)前列。

圖3 云南電力市場(chǎng)交易電量及占全省用電量比例Fig.3 Transaction power of Yunnan electricity market and its proportion to whole provincial power consumption

從用戶側(cè)來(lái)看，通過(guò)市場(chǎng)化交易，有效降低了用戶用電成本，幫助企業(yè)更好地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級(jí)，有力促進(jìn)“三去一降一補(bǔ)”供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。如附錄A圖A11所示，2017年云南省主要用電行業(yè)開工率持續(xù)高位運(yùn)行，同比增長(zhǎng)7個(gè)百分點(diǎn)，云南電力市場(chǎng)進(jìn)入“電價(jià)穩(wěn)中緩降、電量穩(wěn)步增長(zhǎng)”的良性循環(huán)。

從發(fā)電側(cè)來(lái)看，通過(guò)發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)電力資源優(yōu)化配置的決定性作用，在優(yōu)化調(diào)度和市場(chǎng)手段的綜合作用下，增加清潔能源的消納，大幅減少水電棄水。如附錄A圖A12所示，通過(guò)電力市場(chǎng)化交易等措施，云南省近三年綜合減少棄水近50 TW·h，清潔能源發(fā)電比例由2014年的84.2%大幅上升至2016年的92.7%。

6 結(jié)語(yǔ)

云南電力市場(chǎng)針對(duì)云南電力行業(yè)面臨的復(fù)雜矛盾，基于激勵(lì)相容原理搭建了電力市場(chǎng)的整體框架，設(shè)計(jì)了一整套包含多周期多品種的交易規(guī)則，引導(dǎo)市場(chǎng)主體主動(dòng)參與、深度博弈，同時(shí)加強(qiáng)交易全過(guò)程信息披露，盡量減少信息不對(duì)稱對(duì)市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行造成的負(fù)面影響。

云南省電力市場(chǎng)化改革自2014年啟動(dòng)至今，交易品種不斷豐富，市場(chǎng)機(jī)制不斷完善，參與交易的主體數(shù)量不斷增長(zhǎng)，交易規(guī)模不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)在云南電力資源優(yōu)化配置中的決定性作用不斷增強(qiáng)，同時(shí)產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益，云南電力市場(chǎng)的初期建設(shè)目標(biāo)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。下一步，云南電力市場(chǎng)將在“中長(zhǎng)期交易為主、日前短期交易為補(bǔ)充”的交易模式基礎(chǔ)上，推動(dòng)市場(chǎng)建設(shè)不斷完善。作為全國(guó)電力體制改革首批綜合試點(diǎn)，云南電力市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)對(duì)其他電力市場(chǎng)也有著重要的借鑒意義。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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DesignandApplicationofElectricityMarketMechanismforYunnanBasedonTheoryofIncentiveCompatibilityandGameinDepth

YANGQiang,CAIHuaxiang,YANMinghui,ZHANGMaolin,LIUShuangquan,XINGYuhui

(Kunming Power Exchange, Kunming650011, China)

According to the structure of energy, economy, power grid and market of Yunnan province in China, the new electricity market structure, trading mechanism and information disclosure mechanism are designed based on the theories of incentive compatibility, game in depth and information asymmetry. The three-step trading system of “point-to-point”, “back-to-back”, “face-to-face” is put forward to achieve a trading mode centered on long-term transactions and supplemented by short-term transactions. Monthly bilateral transactions are carried out on the basis of the annual bilateral transactions and the price adjustment mechanism is designed to make the “point-to-point” bilateral trade more flexible. Declaring multi-block and multiple prices is allowed to improve the close rate of “back-to-back” centralized trading. Transaction opportunities of “face-to-face” self-listed trading are increased by giving buyers and sellers the rights to take turns. Day-ahead transactions are introduced to help the market subject control bias and improve the contract compliance rate. Yunnan electricity market mechanism has achieved good practical results. In2016Yunnan market transaction power reached59TW·h. The overall contract compliance rate was more than96%. The proportion of clean energy power generation reached92.7%. Thus the Yunnan electricity market model is becoming more and more mature.

electricity market; trading mechanism; incentive compatibility; game in depth; information asymmetry

2017-06-05;

2017-09-26。

上網(wǎng)日期: 2017-10-19。

楊 強(qiáng)(1966—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：電力市場(chǎng)、電力調(diào)度。E-mail： yangqiang@im.yn.csg

蔡華祥(1968—)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力市場(chǎng)、水電優(yōu)化調(diào)度。E-mail： caihuaxiang@im.yn.csg

嚴(yán)明輝(1978—)，男，工程師，主要研究方向：電力市場(chǎng)、電力價(jià)格。E-mail： yanminghui@im.yn.csg

邢玉輝(1990—)，男，通信作者，碩士，工程師，主要研究方向：電力市場(chǎng)。E-mail： xyh1990@126.com

(編輯章黎)