美國電力市場中市場力緩解基準價格制定

（上海泰豪邁能能源科技有限公司，上海 200335）

0 引言

2015 年，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（以下簡稱“9 號文”）的發(fā)布標志著中國新一輪電力體制改革開始。5年以來，9 號文及其配套政策取得了諸多進展，其中包括了電力現(xiàn)貨市場的建設(shè)。2017 年8 月，國家發(fā)改委辦公廳、國家能源局綜合司聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點工作的通知》明確了8 個電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點，南方（以廣東起步）、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅，目前已全部啟動電力現(xiàn)貨市場結(jié)算試運行。

在各試點電力現(xiàn)貨市場試運行的過程中，一些問題也逐漸涌現(xiàn)出來，其中一個重要的問題就是市場力。由于我國發(fā)電行業(yè)存在較大壟斷性，華能、華電、大唐等幾大發(fā)電集團占據(jù)了市場大部分份額，在很多地區(qū)，發(fā)電集中度都不滿足市場競爭的一些基本要求[1]。為了保障電力市場充分競爭，市場力監(jiān)測和緩解政策的設(shè)計顯得至關(guān)重要。盡管各試點電力現(xiàn)貨市場建設(shè)方案中均有考慮抑制市場力，但具體實施措施普遍仍不明晰，尤其在緩解基準價格的制定上并沒有明確定義。

國外成熟電力市場中市場力緩解基準價格的制定方法已形成體系，具有一定的參考借鑒價值。本文以美國區(qū)域電力市場為例進行了研究分析，希望為國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場在市場力監(jiān)管方面的建設(shè)貢獻一份力。

1 市場力緩解的意義

美國成熟電力市場的建設(shè)經(jīng)驗表明，市場競爭是降低市場購電成本的有效手段。市場競爭能推動創(chuàng)新和提高生產(chǎn)力，從而起到降低成本的作用。對于電力市場來說，市場競爭能夠使發(fā)電商報價趨向發(fā)電邊際成本，使電力調(diào)度更加高效和經(jīng)濟。

然而在電力市場中，發(fā)電商往往為獲取額外利潤，申報偏離其真實成本的價格，運用其市場力抬高電價。通常的手段包括：

（1）物理持留：發(fā)電商通過保留部分發(fā)電能力不出售，從而影響市場供需抬高市場價格。

（2）經(jīng)濟持留：發(fā)電商通過將部分發(fā)電容量報高價使該部分容量無法中標而免于調(diào)度，從而抬高市場價格。

（3）多方串謀：多家發(fā)電商通過聯(lián)合串謀的方式操縱市場價格、控制市場。

在不阻礙市場競爭的前提下，發(fā)電商可以在一定程度上行使市場力。然而市場力的濫用將影響市場競爭，大大降低經(jīng)濟效益。市場價格因為受市場力的影響，不再反映邊際成本，形成短期甚至中長期內(nèi)極高的電價，在極端情況下，甚至因電力供應(yīng)不足而導(dǎo)致停電[2]。因此，國外成熟電力市場均采取了市場力緩解措施，以保障市場充分競爭、防止市場力的濫用。

在我國電力市場的建設(shè)中，市場力緩解機制的設(shè)計也是至關(guān)重要的一部分。

2 市場力緩解措施

針對電力市場中的市場力濫用行為采取的相應(yīng)緩解措施主要分為兩類：事前緩解措施和事后緩解措施。事前緩解措施主要包括報價限制、設(shè)置價格帽等對具有市場力的主體進行事前限制的措施；事后緩解措施則是指通過事后調(diào)查，對違規(guī)行為進行懲罰，這種方法在歐洲電力市場中普遍采用。在美國電力市場中，這兩類措施通常同時采用并更偏向于事前緩解措施[1－2]。

2.1 事后緩解

事后緩解側(cè)重于事后查明反競爭行為，如串謀、重大持留等低效行為，并通過罰款及其他方式對涉事主體進行懲罰。

事后措施調(diào)查較全面，能避免過度緩解，并更有針對性地對違規(guī)主體進行懲罰，相較不太可能扭曲市場行為和市場動態(tài)。然而事后調(diào)查往往進展緩慢且不確定性高，潛在成本也無法估量，在濫用市場力的行為發(fā)生后再進行的補救措施亦可能破壞市場，并增加監(jiān)管風(fēng)險與用戶成本。

考慮我國國情，事后緩解措施實施起來相較阻礙較大，且在配套法律完善前存在無法可依的問題[1]，故事前緩解措施更適用于我國電力市場建設(shè)。

2.2 事前緩解

事前緩解側(cè)重于提前察覺具有濫用市場力條件的場景以及潛在的濫用市場力行為，在市場價格確定前采取相應(yīng)限制措施。事前緩解措施包括設(shè)置報價限制、出清價格帽等，不涉及事實調(diào)查、分析與起訴。

事前措施相較事后具有更大的透明度，降低了監(jiān)管風(fēng)險，也比較快速和公式化。然而由于事前措施往往容易過度緩解，有可能扭曲市場行為及市場動態(tài)[2]。

當下事前緩解措施主要基于2 種方法：一種常見的方法是結(jié)構(gòu)性測試，通過分析相關(guān)市場的結(jié)構(gòu)，如集中度，來評估行使市場力的前景。另一種常見的方法是行為和影響測試，分析供應(yīng)商的特定行為，如報價及其對市場的潛在影響[3]。這2 種評估方法通常作為電力市場中觸發(fā)市場力自動緩解措施的依據(jù)。

2.2.1 結(jié)構(gòu)性測試

結(jié)構(gòu)性測試對發(fā)電供應(yīng)商的數(shù)量與分布進行測驗，來評估行使市場力的潛力。美國電力市場中監(jiān)測結(jié)構(gòu)性市場力的常見方法包括：

（1）HHI（赫特林達爾－赫希曼）指數(shù)：通過市場集中度反映是否存在結(jié)構(gòu)性市場力。計算方法如式（1）所示：

式中：N 為發(fā)電集團總數(shù)；Si 為發(fā)電集團i 的市場份額，根據(jù)不同需求可以按裝機容量、出清電量等維度進行統(tǒng)計。

一般來說，HHI 指數(shù)小于1 000，為競爭型市場結(jié)構(gòu)，競爭較為充分；HHI 指數(shù)在1 000～1800時，為低寡占型市場結(jié)構(gòu)；HHI 指數(shù)在1 800 以上時，為高寡占型市場結(jié)構(gòu)。

（2）關(guān)鍵供應(yīng)商測試：當某個發(fā)電商是在某時段為滿足需求而必須運行的電源時，則被認為是關(guān)鍵供應(yīng)商，具有操控市場價格的能力。未通過測試的發(fā)電商報價將被替換為基準價格，并對市場進行重新出清。關(guān)鍵供應(yīng)商的具體測試方法與后續(xù)介紹的三寡頭測試法類似。

（3）評估聯(lián)合市場力的三寡頭測試：3 個發(fā)電商組合能共同成為關(guān)鍵發(fā)電商，具有聯(lián)合操控市場價格的能力。未通過測試的發(fā)電商報價將被替換為基準價格，并對市場進行重新出清。PJM（賓夕法尼亞－新澤西－馬里蘭聯(lián)合電力系統(tǒng)）電力市場采取的三寡頭測試最具有代表性。該測試針對每一處阻塞線路，對能夠緩解該阻塞的n 個發(fā)電商依次進行測試，未通過則表示該發(fā)電商可以與另外兩個發(fā)電商共同成為緩解阻塞的必要發(fā)電商，具有聯(lián)合市場力[4]。依據(jù)提供的有效緩解量對這n個發(fā)電商進行排序，評估發(fā)電商j 與提供緩解量最大的2 個發(fā)電商的組合是否形成市場力，采用的剩余供給指標RSI 計算公式如下：

式中：n 為緩解該處阻塞的發(fā)電商總數(shù)；D 為緩解該線路阻塞的總需求量；Si為發(fā)電商i 能提供的有效緩解潮流量。

有效緩解潮流量的計算方式如下：首先計算發(fā)電商的有效供給量，有效供給量=Min（爬坡率，剩余申報容量）×靈敏度因子。例如：某200 MW機組，當前出力100 MW，爬坡率50 MW/h，相對阻塞線路的靈敏度因子為0.5，則該機組的有效供給量為50×0.5=25 MW。然后需對比該發(fā)電商的市場報價是否小于緩解阻塞后的出清價格，若為否，則需按報價對有效供給量進行削減。最終結(jié)果即為該發(fā)電商的有效緩解潮流量。

RSI3 小于或等于1，該發(fā)電商不通過測試。

以此類推對發(fā)電商由大到小進行測試，迭代進行至有一個發(fā)電商測試結(jié)果大于1，則剩下的發(fā)電機組均通過測試。

表1 總結(jié)了美國各區(qū)域電力市場應(yīng)用的結(jié)構(gòu)性測試[5－13]。

表1 美國各區(qū)域市場結(jié)構(gòu)性測試總結(jié)

設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)性測試能有效防范市場力的使用，且實施起來簡易、方便，避免了設(shè)置報價影響閾值等政策定制上的困難。

然而結(jié)構(gòu)性市場力在大多數(shù)情況下并不能完全消除，且在某些市場條件下，不具備結(jié)構(gòu)性市場力的市場成員也有行使市場力的可能；同時如PJM 電力市場采用的三寡頭測試方法由于程序不太透明，且容易造成過度緩解，相較不易被市場主體接受。

2.2.2 行為和影響測試

行為和影響測試直接評估供應(yīng)商的行為及其對市場價格的影響，如高于成本的報價、經(jīng)濟持留、物理持留等。這種方法要求對價格與成本有足夠的可視度與精確度。

行為測試通過比較發(fā)電商的報價與其基準價格，來評估該發(fā)電商的報價行為，若未通過行為測試，則將進行影響測試；影響測試通過比較采用該發(fā)電商報價出清的市場電價與采用其基準價格出清的市場電價，來評估該發(fā)電商報價對市場出清的影響，若未通過影響測試，則將用基準價格取代該發(fā)電商報價。

行為和影響測試相較結(jié)構(gòu)性測試簡單、透明，運行程序簡單快速，更容易被市場主體接受。目前8 個試點中包括南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場在內(nèi)的多個市場也采用了行為測試的方法[14]。

可以看到，無論是結(jié)構(gòu)性測試，還是行為和影響測試，都需要通過明確緩解基準價格來進行。目前國內(nèi)各試點均設(shè)計了相應(yīng)的市場力緩解機制，然而在緩解基準價格的制定上還暫未明確。本文將著重介紹美國電力市場中緩解基準價格的制定方法，以提供借鑒參考。

3 緩解基準價格制定

緩解基準價格的制定是所有事前緩解方法的一個重要前提。在未通過結(jié)構(gòu)性測試或行為與影響測試的情況下，通常用基準價格替代市場主體原報價。以下將詳細分析NYISO（紐約電力市場）、ISO－NE（新英格蘭電力市場）以及MISO（中西部電力市場）等3 個區(qū)域電力市場的基準價格制定方法。

3.1 NYISO

NYISO 允許發(fā)電商根據(jù)計算數(shù)據(jù)是否充足來自由選擇基準價格計算方法[5]。主要方法有：

（1）基于歷史報價的方法：計算過去90 天里該發(fā)電商機組中標時段報價的平均值和中位數(shù)中的較小值，并根據(jù)燃料價格進行調(diào)整。用于計算的報價時段在6:00～21:00，不包括周末和節(jié)假日。同時排除小于15 $/MWh 的報價、機組在必開時段的報價，以及嚴重偏離邊際成本的報價。

（2）基于歷史邊際節(jié)點電價的方法：計算過去90 天里該發(fā)電商機組中標時段中最低價的50%時段的邊際節(jié)點電價平均值，并根據(jù)燃料價格進行調(diào)整。同時排除小于15 $/MWh 的節(jié)點電價、該機組未參與出清的時段節(jié)點電價、必開時段的節(jié)點電價，以及排除嚴重偏離邊際成本的節(jié)點電價。

（3）與發(fā)電商共同協(xié)商決定：主要參考發(fā)電機組的邊際成本。NYISO 給出的邊際成本計算方式為：邊際成本=（熱耗×燃料價格）+（排放率×排放許可價格）+其他運維變動成本。

3.2 ISO-NE

ISO-NE 允許發(fā)電商根據(jù)計算數(shù)據(jù)是否充足來自由選擇基準價格計算方法[6]。主要方法有：

（1）基于歷史報價的方法：與NYISO 不同，ISO-NE 計算的是過去90 天的競爭時段（被經(jīng)濟調(diào)度的時段）的有效報價平均值和中位數(shù)中的較小值，并根據(jù)該機組根據(jù)燃料價格進行調(diào)整。

（2）基于歷史邊際節(jié)點電價的方法：計算過去90 天里該發(fā)電商機組中標時段中最低價的25%時段的邊際節(jié)點電價平均值，并根據(jù)燃料價格進行調(diào)整。

（3）基于發(fā)電成本的方法：基于市場成員提供的成本信息進行估算。ISO-NE 給出的增量運行成本計算方式為：增量運行成本=熱耗×燃料價格+排放率×排放許可價格+運維變動成本+機會成本。其中機會成本包括但不限于排放限制、儲水限制、其他生產(chǎn)運行限制等。

3.3 MISO

MISO 向發(fā)電商提供了2 種方法來計算基準價格[7]，包括：

（1）基于歷史報價的方法：過去90 天的競爭時段（被經(jīng)濟調(diào)度的時段）的有效報價平均值和中位數(shù)中的較小值，并根據(jù)該機組根據(jù)燃料價格進行調(diào)整。最高限價為1 000 $/MWh。

（2）基于發(fā)電成本的方法：由市場成員發(fā)布或與MISO 協(xié)商得到反映機組邊際成本的報價，計算依據(jù)為運行成本調(diào)查報告的數(shù)據(jù)，包括但不限于：啟動成本、空載成本、調(diào)度成本（燃料、運行、運維、排放）、運行限制（爬坡率）、啟停時間、燃料來源、運行風(fēng)險和可靠性參數(shù)等。

3.4 其他區(qū)域電力市場

PJM 和CAISO（加州獨立系統(tǒng)運營商）關(guān)于基準價格的制定基本與上述3 個區(qū)域獨立系統(tǒng)運營商類似，稍微不同的是，允許一年內(nèi)被緩解較多的機組在成本申報上有一定的加成，以對過度緩解進行一定補償。以PJM 為例，將頻繁被緩解的機組分為三類：第一類是過去一年內(nèi)被緩解時段占比大于60%但小于70%的機組，其被允許有20 $/MWh 的加成；第二類是過去一年內(nèi)被緩解時段占比大于70%但小于80%的機組，其被允許有30 $/MWh 的加成或15%的成本價加成，但不超過40 $/MWh；第三類是過去一年內(nèi)被緩解時段占比大于80%的機組，被允許有40 $/MWh 的加成[13]。

3.5 總結(jié)與啟示

美國各區(qū)域電力市場中市場力緩解基準價格的制定方法主要包括基于歷史平均報價的方法、基于歷史節(jié)點邊際電價的方法和基于發(fā)電成本協(xié)商制定的方法。大多區(qū)域運營商允許發(fā)電商自行選擇制定基準價格。其中基于歷史平均報價的方法是行為和影響測試最常用到的方法，也是ISONE，NYISO 和MISO 的首選方法。基于發(fā)電成本的方法在成本計算上各有不同，部分區(qū)域會考慮機會成本。采用結(jié)構(gòu)性測試方法的地區(qū)（PJM 和CAISO 等）對頻繁被緩解的機組成本申報上允許一定加成。

考慮我國發(fā)電行業(yè)結(jié)構(gòu)特點，市場力將會是電力現(xiàn)貨市場建設(shè)中難以回避的問題。而無論采取怎樣的緩解措施，緩解基準價格的制定都是一項必不可少的工作。借鑒美國電力市場經(jīng)驗，可以針對不同市場階段采取不同方法。

當前我國電力現(xiàn)貨市場還在初期階段，各個試點仍在試運行過程中。市場初期的申報電價及出清電價易存在較大波動，市場規(guī)則的調(diào)整頻次也相對較高。在市場穩(wěn)定運行、市場主體報價趨于理性前，采用基于發(fā)電成本的方法較為合理。

基于發(fā)電成本的方法需要收集關(guān)于機組運行成本的詳細信息，建立成本估算模型。考慮因素包括熱值、燃料價格、運維成本、啟動和備用成本、排放成本等。8 個試點中，目前只有廣東出臺了《廣東電力現(xiàn)貨市場機組發(fā)電成本測算辦法（征求意見稿）》，其中機組啟動成本用于現(xiàn)貨市場出清和實際開機結(jié)算，變動成本用于市場力檢測和特殊機組補償，由空載燃料成本和邊際燃料成本組成，固定成本用于每年容量補償[15]。廣東市場機組僅有燃煤機組和燃氣機組，發(fā)電邊際成本主要由燃料成本組成，這種測算方法是可行的。風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電資源，變動成本應(yīng)考慮運維成本，主要包括設(shè)備檢修更換、日常維護等。在我國碳市場建設(shè)完善后，還應(yīng)考慮排放成本，排放成本通過發(fā)電企業(yè)核定的碳排放配額和碳市場交易價格進行計算[16]。借鑒美國經(jīng)驗，還可根據(jù)市場運行情況，適時引入機會成本，以及給予頻繁被緩解機組一定成本加成的補償。

市場發(fā)展成熟階段，積累了充足的歷史報價、出清價格數(shù)據(jù)后，可逐步開展基于歷史報價、歷史出清價格的緩解基準價格測算，為市場主體提供更靈活的選擇。

4 結(jié)論

市場力緩解機制設(shè)計是電力市場建設(shè)中的一項重要任務(wù)。本文在闡述了市場力緩解意義的基礎(chǔ)上，介紹了國外成熟電力市場中常見的緩解措施，通過調(diào)研美國NYISO，ISO-NE 以及MISO 等區(qū)域電力市場，歸納總結(jié)了市場力緩解基準價格的主流制定方法，并結(jié)合我國電力現(xiàn)貨市場建設(shè)現(xiàn)狀提出了相應(yīng)的啟示和建議。希望本文的研究成果能為推進中國電力市場建設(shè)提供幫助。