信息不對稱條件下激勵相容的輸配電價模型研究

蔡建剛，葉 澤

（1.吉首大學旅游與管理工程學院，湖南張家界 427000；2.長沙理工大學經濟與管理學院，湖南長沙 410114）

其中，α是拉格朗日乘數，表示輸配電企業每增加一單位利潤對消費者剩余的影響，在這里可以理解為是一種權數，即輸配電企業利潤在政府管制定價過程中的重要性。

根據相關假設及條件，我們可以把式（10）轉化為（轉化過程見附錄1）：

信息不對稱條件下激勵相容的輸配電價模型研究

蔡建剛1，葉 澤2

（1.吉首大學旅游與管理工程學院，湖南張家界 427000；2.長沙理工大學經濟與管理學院，湖南長沙 410114）

政府與輸配電企業之間存在著信息不對稱，通過引入價格、輸電量和轉移支付三個政策工具，政府可以設計一套激勵相容機制以誘使企業誠實申報成本。在激勵相容機制基礎上建立的輸配電企業管制定價模型，不僅能維護消費者的利益，而且還能確保輸配電企業不虧損。特別是當政府將輸配電企業利潤與消費者剩余視為同等重要時，輸配電價將等于邊際成本，資源將得到最優配置，此時輸配電企業也將獲得最大的利潤。模型為我國輸配電定價形成機制提供了理論與政策依據。

信息不對稱；輸配電價；管制；激勵相容

1 引言

從上世紀80年代末開始，世界電力工業掀起了一場“放松管制、引入競爭”的改革浪潮。由于電力商品的準公共性與電力生產經營的特殊性，電力市場改革僅僅局限在發電和售電環節，輸配電環節仍然維持自然壟斷形式。在這種產業組織結構下，輸配電價形成機制不僅反映了對輸配電壟斷企業的管制效率的要求，更重要的是，它還將直接影響發電和售電環節的市場競爭效率。

由于上述原因，電力市場條件下的輸配電價模型成為了電力產業管制政策和電力市場機制設計的雙重焦點。從電力產業管制政策的角度看，輸配電價模型的基本依據仍然是成本加成定價制度或者投資回報率管制［1-2］，即保證受管制的企業能夠補償其運營成本并得到合理的回報，其關鍵在于回報率水平的確定［3］。Averch和Johnson［4］指出，在投資回報率管制下，被管制企業為了獲得更多的報酬額會過度使用資本，造成資源配置扭曲，即產生所謂的“A-J效應”；Brunekreeft［5］從成本分攤的角度對投資回報率管制的實用性進行了分析。趙會茹等［6］、張忠東［7］對我國輸配電企業投資回報率（準許收益率）水平的確定問題進行了研究，并分析了這種廣泛和長期使用的電價機制存在的兩個缺陷，其一是缺乏激勵，由于高成本和低成本企業都獲得相同的補償，因此，企業缺乏降低成本的動機；其二是在信息不對稱情況下，受管制企業不僅不會降低成本，反而還會謊報成本，獲得信息租金。事實上，由于輸配電企業生產經營的專業性，后一種缺陷相對更加突出。在這個意義上，輸配電價尤其應該引入激勵性管制方法。任曉紅等［8］、劉小麗等［9］、張慧峰等［10］在價格上限管制模型基礎上引入了服務質量、環境因子、電能質量系數等因素，探討了現階段我國激勵性輸配電價模型的構建。然而，價格上限管制模型涉及到基期價格的確定問題，而我國目前還沒有獨立的輸配電定價機制，所謂的“輸配電價”是由終端銷售電價減去上網電價倒算出來的，理論上并不能作為基期價格。因此，價格上限管制模型實際上還難以運用在輸配電價政策中。此外，Silva等［11］、張少華等［12］、謝俊等［13］研究了具有激勵相容特性的發電市場競價機制設計問題；王鵬等［14］、蔡曉麗等［15］、曾鳴等［16］分別就激勵相容特性下大用戶直購電模型及機制、發電市場最高限價機制、跨區輸電服務菜單定價方法等問題進行了探討，但均未涉及輸配電定價問題。Abhyankar和Khaparde［17］研究了輸電定價問題，但是從技術的角度加以探討的。從某種程度上講，國內現有的輸配電定價研究還停留在對投資回報率管制、價格上限管制等傳統管制方法的應用與拓展上，并沒有很好地解決“獨立輸配電價”的制定問題，獨立輸配電價的制定已經成為我國電力產業又好又快發展的重要瓶頸之一。

本文結合目前我國輸配電價管制的實際，重點考慮信息不對稱因素的影響，從解決傳統成本加成或者投資回報率管制方法存在的缺陷入手，探討和建立激勵相容，特別是能夠誘導輸配電企業真實地申報輸配電成本的輸配電價模型。模型以經濟學中的社會福利最大化為原則，考慮了輸配電企業利潤和消費者剩余約束，較好地權衡了各方的利益；按本模型計算得到的輸配電價接近于最優定價（即邊際成本定價），真實地反映了輸配電企業的成本，可以作為基期輸配電價制定的依據，它一方面解決了投資回報率管制中謊報成本的可能性，另一方面解決了價格上限管制中缺乏基期價格的問題，是一個較為綜合的定價模型。此外，本文采用MATLAB軟件對所構建的模型進行了算例與仿真分析，以檢驗模型的有效性。相比一般的規范分析與文字表述而言，這種仿真分析能更直觀、更準確地描述模型的特點與效果。本文希望通過這樣的探索，能對我國輸配電價及政策的制定與實踐產生積極的影響。

2 激勵相容的定價模型假設

政府管制定價的目標是使社會福利最大化，而輸配電企業定價的目標是使企業利潤最大化。在信息不對稱條件下，輸配電企業會出現道德風險（moral hazard）和逆向選擇（adverse selection），謊報成本以獲取更大利潤。因此，有效的管制定價應該具有激勵相容（incentive compatibility）特征，使輸配電企業真實地申報成本，在追求自身利益最大的同時實現社會福利最大化。

假設市場需求是確定的，即電力需求函數是政府與輸配電企業的共同知識（common knowledge），令電力市場的逆需求函數為p=p（q）；假設輸配電企業的成本函數為C（q；θ），它對于q和θ是雙元線性的，即：

其中，q是輸電量，θ是一個成本參數，c1＞0，k1＞0，c0+c1θ表示輸配電企業的邊際成本，k0+ k1θ表示固定成本。本文假定在輸配電過程中沒有電量損耗及回流（loop flow）等現象，因此發電企業的供電量等于輸配電企業的輸送電量，也等于銷售電量。這里，我們將其統稱為“輸電量”，即q。

對于成本參數θ，輸配電企業知道其真實值，政府不知其真實值，但對其所屬的區間具有主觀先驗概率分布（objective prior probability distribution）。假設θ的取值區間為上為θ的連續函數，且f（θ）＞0。

為了設計激勵相容的電價形成機制，政府需要選擇相關的政策工具。本文引入三個基本的政策變量，即輸配電價格p、輸電量（產出）q和轉移支付t（如果t＞0，則表示給輸配電企業的補貼；如果t＜0，則表示向輸配電企業征收特別收益），這三個政策變量都是企業所申報的成本參數θ的函數。假設為輸配電企業所申報的成本參數，則政府制定的價格、產出和轉移支付分別為和。其中），即“價格—產出”組合滿足市場的均衡條件。

對于給定的管制政策（p（θ），q（θ），t（θ）），如果輸配電企業真實的成本參數為θ，則企業誠實地申報成本時所能獲得的利潤（經營利潤與轉移支付之和）為：

為了保證輸配電企業沒有激勵虛報成本或者說使政策激勵相容，管制政策的核心問題是求解政策變量，使得在理性約束條件π（θ）≥0下，對于屬于區間，相應概率分布的密度函數與累積分布函數分別為f（θ）和F（θ），f（θ）在區間的任意θ有：

于是：

因此，激勵相容的政策必須滿足如下三個條件：π'（θ）=-c1q（θ）-k1、q（θ）=p-1（p（θ））、π（θ）≥0。

3 激勵相容的輸配電價模型

在信息不對稱條件下，輸配電價機制設計涉及三個利益主體，即消費者、輸配電企業和政府。根據上述基本假設，消費者的期望剩余為：

政府追求社會福利最大化，即消費者剩余與生產者剩余之和最大化。由于自然壟斷企業存在邊際成本遞減規律，按照社會福利最大化目標定價即市場價格等于邊際成本必然會導致企業虧損，因此，自然壟斷企業的商品定價一般選擇次優定價方法，即保證企業不虧損的前提下使消費者剩余最大化。這樣，政府輸配電價決策問題可用下式表示：

輸配電企業的期望利潤則可以表示為：

根據目標方程式和約束條件建立拉格朗日函數：

其中，α是拉格朗日乘數，表示輸配電企業每增加一單位利潤對消費者剩余的影響，在這里可以理解為是一種權數，即輸配電企業利潤在政府管制定價過程中的重要性。

根據相關假設及條件，我們可以把式（10）轉化為（轉化過程見附錄1）：

上式對q（θ）求偏導并令其等于零，可整理得：

其中，p*（θ）即為信息不對稱條件下最優的輸配電價格。相應地，我們可以得到最優的輸電量q*（θ）和利潤π*（θ）：

根據式（14）和相關條件，我們又可以得到最優的轉移支付t*（θ）（推導過程見附錄2）：

對于p*（θ），我們可以做如下分析：p*（θ）是由邊際成本c0+c1θ和關于α的一項兩部分組成，且p*（θ）是α的遞減函數，α越小，p*（θ）就越大。換句話說，輸配電企業利潤在定價過程中的重要性越小，價格就越大，以此來保證輸配電企業的利潤為正。特別是當α=1時，p*（θ）=c0+c1θ，即當輸配電企業利潤對消費者剩余具有很大影響時或者說消費者剩余和輸配電企業利潤在政府管制定價過程中具有同等重要性時，最優的輸配電價格就是邊際成本，此時也是真正意義上的社會福利最大化定價。

但是，邊際成本定價將受到普遍質疑。由于輸配電環節具有規模經濟、范圍經濟以及固定成本投入大等特性，使得輸配電企業的邊際成本往往是遞減的，并位于平均成本曲線之下，這樣按照邊際成本定價就會使輸配電企業出現虧損（如圖1所示）。因此，一般情況下，關于α的那一項大于零，即α≠1，c1（1-α）F（θ）/f（θ）＞0，可以理解為政府為了誘使輸配電企業誠實地申報成本而付出的信息租金。于是，p*（θ）＞c0+c1θ。本模型中，如果政府認為輸配電企業的利潤與消費者剩余同等重要，即α=1，輸配電企業的利潤將會最大，同時消費者剩余不會發生變化，從而最終實現整體社會福利的最大化，這也正是本定價模型的優越性所在。

圖1 邊際成本定價與企業虧損

4 算例分析

為了得到更加直觀的結果，我們做一個算例分析。假設c0=0，c1=2，k0=0，k1=3，則成本函數C（q；θ）=2θq+3θ；假設θ∈［0.1，0.3］，并服從均勻分布，則：

F（θ）/f（θ）=θ-0.1，信息不對稱條件下的最優輸配電價p*（θ）=4θ+（0.2-2θ）α-0.2。

再假設電力需求函數是線性的，根據電力需求具有剛性的特點，設p=10-0.004q（θ），則：

利用MATLAB軟件，我們可以對輸配電企業各種真實成本參數與不同α值下的三個政策變量值以及輸配電企業的利潤值和消費者的剩余值S（θ）進行仿真模擬（如圖2至圖6所示）。從圖2、圖3、圖4、圖5可以清晰地看出，隨著輸配電企業成本的增加，輸配電價格提高，產量減少，給企業的轉移支付也由正變為負，企業利潤減少。特別是當輸配電企業在成本最高點（θ=0.30）進行生產時，企業的利潤為零，這跟模型推導過程中的假設π）=0是一致的。此外，隨著拉格朗日乘數α的增大（輸配電企業利潤在政府管制定價過程中的重要性增加），價格降低，但是給輸配電企業的轉移支付卻增加了，企業的利潤并沒有減少。值得注意的是，當θ=0.10時，價格和產量均出現了恒值，從p*（θ）和q*（θ）的表達式可以看出，這是跟θ的區間分布有關的，并不是一種常態。

圖6顯示的是各種成本參數與不同α值下的消費者剩余值。隨著成本的增加，消費者剩余雖然有所減少，但始終保持一個較高的水平。同時，隨著α的變大，消費者剩余絲毫沒有發生變化。也就是說，在這種定價模式下，消費者利益完全得到了保護。這意味著，在本文設計的定價機制下，輸配電企業利潤在定價過程中的重要性大小并不影響消費者利益，但政府唯有將輸配電企業利潤與消費者剩余視為同等重要時（邊際成本定價），企業才會獲得最大的利潤，此時也就真正實現了整體社會福利的最大化。這就對邊際成本定價給予了支持，也印證了上文對p*（θ）所做的分析。

圖3 不同組合下的產量值

圖4 不同組合下的轉移支付值

圖5 不同組合下的利潤值

圖6 不同組合下的消費者剩余值

圖7 謊報成本時的利潤值（真實成本θ=0.20）

圖7顯示的是當輸配電企業的真實成本為θ= 0.20，企業謊報成本時的利潤值。很顯然，在激勵相容機制下，企業唯有誠實申報成本才能獲得最大利潤，任何謊報的成本均會減少所得利潤。特別需要指出的是，在該定價模式下，輸配電企業低報成本的境遇未必就會比高報成本時差。正如圖7所示，輸配電企業低報成本為θ=0.15時的利潤大于高報成本為θ=0.30時的利潤，這也進一步促使輸配電企業誠實申報成本，以獲得最大利潤。而且，輸配電企業謊報成本并不影響消費者的剩余。也就是說，企業謊報成本獲得的高電價并不能將一部分消費者剩余占為己有，而這種剩余轉移在一般定價模式下是經常發生的，這又進一步維護了消費者的利益。

5 結語

本文針對政府與輸配電企業存在信息不對稱，輸配電企業會由于自身利益而謊報成本以攫取更多利潤的現象，引入價格、輸電量（產量）和轉移支付三個政策變量設計了一套誘使輸配電企業誠實申報成本的激勵相容機制，并在此基礎上構建了輸配電企業的管制定價模型。研究結論表明，通過價格、輸電量和轉移支付三個政策變量，政府完全可以促使輸配電企業誠實申報成本，也只有在誠實申報成本的情況下企業才能獲得利潤的最大化。而且，輸配電企業高報或者低報成本都不會影響消費者的剩余，這便很好地解決了由信息不對稱引發的難題。

此外，輸配電價格隨著α（輸配電企業利潤在政府管制定價過程中的重要性）的變大而變小，這一方面保證了輸配電企業不虧損，另一方面也維護了消費者的利益。特別是，只有當政府將輸配電企業利潤與消費者剩余視為同等重要的時候，即真正按邊際成本定價的時候，輸配電企業才會獲得最高利潤，這不僅對邊際成本定價會使自然壟斷企業出現虧損的論點予以了反駁，并且進一步支持了邊際成本定價在電力工業的應用。因此，本文所構建的輸配電企業管制定價模型具有很好的理論意義與現實意義，適合我國輸配電管制定價的實踐，可以為我國獨立輸配電定價機制的形成提供理論與實踐指導。

但需要指出的是，本文的結論是建立在嚴格的假設之上的，如“市場需求是確定的”、“輸配電過程中沒有電量損耗及回流等現象”等，這些假設與現實有一定的差距，放寬這些假設就會對模型的有效性產生一定的影響。另外，算例中參數的設計還不能完全刻畫出輸配電企業以及電力市場需要的實際情況，僅能作為一個參考。如果本模型得出的輸配電價格能與其他一種或多種輸配電定價制度下的輸配電價格做一個比較，來分析消費者剩余、企業利潤等的變化，則能更加直觀的表明模型的優劣程度，也能進一步拓展本文的研究，這也是后續研究的重要問題。

附錄1：式（11）的推導過程

由于：

所以，式（10）可以表示為：

其中：

式（A4）即為式（11）。

附錄2：式（15）的推導過程

其中：

所以：

根據

可得：

于是：

式（B6）即為式（15）。

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The Incentive Compatibility Price Model of Transmission and Distribution under Asymmetric Information

CAI Jian-gang1，YE Ze2
（1.School of Tourism and Management Project，Jishou University，Zhangjiajie 427000，China；2.School of Economics and Management，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China）

There is an asymmetric information between government and enterprise of transmission and distribution.However，government can design a set of incentive compatible mechanism to induce enterprise reporting cost honestly through introducing three policy instruments which are price，transmission capacity and transfer payment.The regulation pricing model of transmission and distribution enterprise based on incentive compatible mechanism not only safeguards the consumers'interests，but also ensures the transmission and distribution enterprise without losing.When the government regards the profit of transmission and distribution enterprise and the surplus of consumer as of equal importance，the price will be equal to marginal cost，and resources will be optimal configuration.At the same time，the enterprise will receive maximization profits.The model used in this paper provides theoretical and practical guidance for pricing mechanism of our transmission and distribution price.

asymmetric information；transmission and distribution price；regulation；incentive compatibility

TM73；F123.9

：A

1003-207（2014）05-0091-07

2011-10-20；

2013-04-01

國家社會科學基金重大項目（12&ZD052）；國家社會科學基金項目（07BJY079）；教育部新世紀優秀人才計劃（070124）

蔡建剛（1984-），男（漢族），浙江諸暨人，吉首大學旅游與管理工程學院，講師，研究方向：電價理論與方法.