電力市場中的市場力評估研究現狀及趨勢

劉德旭，王 靖，馬光文，黃煒斌，陳仕軍

（1.云南電力調度控制中心，昆明 650011；2.國家電網有限公司西南分部，成都610041；3.四川大學 水利水電學院，成都 610065；）

0 引言

市場力是市場成員為追逐額外效益而抬高市場價格，并使市場價格維持在高于競爭性市場均衡價格的能力。由于電能是國民經濟生活的主要商品，其又具有特殊的技術和經濟特性，電力批發市場的運營很容易受到濫用市場力的影響。在我國，由于發電側競爭的引入，電力市場具有發電商的市場份額高度集中、所有權存在交叉、市場準入制度嚴格及調度職能不統一等特征［1—2］，這進一步加劇了濫用市場力支配力的問題。因此，開展市場力研究，對限制市場力、防止市場價格過高具有重要意義。由于市場力的影響因素來源廣泛，在現階段的市場力研究中，考慮因素往往不足，致使市場力評估指標過于片面，不能有效或完全反映市場成員的市場力。

在市場力評估中，需要考慮電能無法大規模儲存、電力負荷需求缺乏價格彈性以及輸電網絡約束等特性［3］，還要顧及發電商之間的競爭性互動［4］，因此很難全面反映電力市場中的市場力。市場力評估方法研究中，國外學者提出了各種指標體系及評價方法，但受適用條件或考慮因素等局限性影響，很難大范圍推廣［5］。由于國內電力市場化改革相對滯后，尚無較完整的市場力評估方法體系。本文從微觀經濟學原理出發，探究市場力的產生來源和影響因素，對現有市場力評估方法指標體系進行回顧，分析指標特點，并按照其考慮因素對其進行分類，在此基礎上研究市場力評估的發展方向。

1 市場力成因分析

1.1 微觀經濟學基礎

在完全競爭的電力市場中，各市場買方和賣方均按其保留價格進行申報，累計所有的發電供應得市場總供應函數（seller,S），累計所有的購電需求得市場總需求函數（buyer,B），2個函數曲線相交即得該時段的區域市場出清電價（locational market price,LMP）和出清電量（quantity,Q），如圖1所示。

對于位于節點k(i)的發電商Gi，在市場交易時段H中，可獲得的生產者凈剩余（net seller surplus,NSS）為

式中：NSSGi為發電商Gi可獲得的生產凈剩余；L MPk(i)為節點k(i)的區域邊際電價；QGi為發電商Gi的出清電量；MCGi(Q)為發電商Gi的邊際成本。

同理，對于位于節點k(j)的購電商Lj，在時段H可獲得的消費者凈剩余（net buyer surplus,NBS）為

式中：NBSLj為購電商Lj可獲得的凈剩余；QLj為購電商Lj的出清電量；LMPk(j)為節點k(j)的區域邊際電價；Dj(Q)為購電商Lj的購買保留價格。

所有購電商的消費者剩余與所有發電商的生產者剩余之和構成市場的總福利或總價值，在完全競爭的電力市場中，所有買方和賣方均為價格接受者，即按各自的保留價格進行申報。當某個或某些參與者，尤其是發電商，偏離本來的申報意愿，如通過物理持留、經濟持留，或進行不經濟的生產而做出危害市場價格的行為［6］，便可造成市場價格升高（從LMP升高到L MP′），在圖1中表現為由(a)到(b)的供應曲線左移；價格升高使單位發電收益增大，也會導致發電中標容量減少（從Q′減少到Q′′），甚至失去市場份額（全部份額位于Q′～Q′′之間），但只要二者凈剩余為正，通過行使市場力便是有利可圖的。此外，由于電力商品的特殊性及需求側缺乏價格彈性、市場交易機制、輸電網絡約束等同樣會使供應函數或需求函數發生改變，偏離圖1-(a)的均衡情況，造成部分參與者額外獲利，此額外獲利的能力即表現為市場力。

1.2 市場力的產生來源

有研究指出［7］，在雙重拍賣定價機制下的完全競爭電力市場中，即市場中所有的賣方按其邊際成本進行申報，所有的買方按其邊際收益進行申報，由此產生確切的供應和需求曲線相交確定的出清，仍然可以賦予某些特定買方或賣方市場力。這種市場力由定價機制產生，不由參與者報價策略決定。此外，在有相對嚴苛準入規則的電力市場中，由于沒有足夠多的市場成員加入，致使某些市場成員的市場份額相對較大，高市場占有率賦予了其市場力。這種由市場的定價機制、準入機制、出清規則等市場結構賦予的市場力，定義為結構性市場力（structural market power,SMP）。結構性市場力多由市場結構設計決定，所有的市場參與者均明白市場規則對于其盈利能力的重大影響，因而有能力的市場成員可以洞悉該市場力，進而做出相應決策以獲取更大的效益。

由于電力商品的特殊性，電力在傳輸過程中必須遵循輸電網絡功率流等物理規律，由于地理、經濟等條件限制，輸電網絡建設往往不能完成實際的供求運輸和商品交付。在電網的某一節點注入或消納電力，可能對位置較遠的電力價格和流動產生實質性影響，即使沒有故意在策略上行使市場力，網絡限制也會使某些成員擁有改變市場價格的能力。將為滿足電力商品特殊性所需的外部條件，如輸配網絡、變壓器等，導致的市場力定義為物理限制性市場力（physical restrictive market power,PRMP）。

電力市場中的市場力影響因素眾多，除上述因素以外，發電機組類別、供需關系等也能間接影響市場力。總結各因素的直觀表現，結構性市場力能反映市場的內生狀態，物理限制性市場力能反映外部變量的制約，二者能有效概括電力市場中的市場力。行使市場力是市場力的表現形式，在自由競爭的電力市場中，市場最終價格由邊際生產機組決定，因而以盈利最大化為目的的發電商可能會私下形成默契，通過改變競價策略，即通過物理持留或經濟持留行使市場力，使市場供應曲線左移，從而抬高市場價格，獲得更高的收益。為避免批發市場成員行使市場力，確保市場公平競爭，市場應保持單個供應商的市場份額低于20%，且保持充裕的輸電能力或公平的輸電網使用權。

2 市場力評估

市場力評估指標是量化市場力的重要手段。在電力市場設計、交易規則制定、市場參與者行為界定及輸電網絡評價時，均需要評估指標作為反映市場力的參考。目前國內常采用相對集中度的方法，即通過計算邊際機組形成率、申報最高限價的中標率及最高限價到達率等來衡量參與者是否行使市場力，該方法計算簡便，反映直觀，但依賴于制定的市場限價，而限價能否限制或避免市場力的行使具有不確定性。此外，該方法未考慮參與者市場份額、交易機制、網絡限制等市場力決定因素，不能全面有效反映參與者行為，可能導致參與者在未達到市場限價的條件下通過行使市場力獲利。國外電力市場發展相對成熟，市場力評估指標體系日趨全面，市場力具有從單一指標評估到綜合指標評估的趨勢。

2.1 基于市場份額的評估

市場份額是反映市場集中度的重要指標，從側面反映了市場結構和狀態，因而能有效評估發電商的結構性市場力。常用市場力評估指標如表1所示。直接或間接地計算某個或某些個體在全部競爭對手中的發電能力占比，即能判斷發電商是否具有潛在的市場力，常用計算方法如表1中1—4。其中，赫芬達爾-赫希曼指數（Herfindahl-Hirschman index,HHI）［8］通過直接累加所有發電商的裝機容量市場份額平方值，粗略反映市場的集中度，當一個或者幾個發電商具有很大的市場份額時，就可能具有控制市場價格的能力。HHI作為一種靜態指標，具有計算簡便的優點，但考慮的因素過少，導致其實用性較低。機組必須運行率指標（must run ratio,MRR）［9］考慮了所預測系統中有無負荷擁擠；機組必須運行份額（must run share,MRS）考慮了負荷水平的變化；勒納指數（Lerner index,LI）則以市場清算價格與機組邊際成本的差異為基礎，在按報價成交的電力市場中，LI以競爭報價函數為基礎，具有更高的準確度［10］。基于市場份額的評估方法能反映結構性市場力的總體狀況，但缺乏必要的物理機制，不能完全量化結構性市場力，更不能確切判斷市場參與者的行為，評估具有事后性。

2.2 考慮負荷及阻塞的評估

負荷彈性與輸電阻塞約束是影響市場力的重要外部變量，考慮負荷與阻塞等市場外部條件后，物理限制性市場力即得到有效評估。輸電阻塞是電力系統運行管理的重要內容，也是造成位于各網絡節點的發電商發電容量與輸送能力不匹配，策略性形成或加劇市場力的內在原因［11］。不同網絡節點的負荷需求差異及彈性，同樣影響網絡中市場參與者的市場力。系統交換容量指數（system interchange capacity,SIC）［12］反映了網絡限制條件下某一發電商向特定用戶交易特定電能的能力，揭示了網絡傳輸限制可能導致多方勢力聯合或市場份額變更的現象，進而形成市場力。實際勒納指數（effective Lerner index,ELI）［13］從市場整體出發，能夠判斷垂直一體化公用電力事業的市場力及網絡影響，網絡傳輸限制越大，實際勒納指數越大。節點市場力指數（nodal market power index,NMPI）［14］以系統每個節點為計算單元，反映節點市場力對系統總市場力的貢獻度。節點特權（location privilege,LP）［15］也稱之為剩余偏差指數（surplus deviation index,SDI），表現了包括完全競爭市場的各種市場條件下，發電商所處網絡節點位置對市場力的影響。偏差指數（variation index,VI）［16］則分別考量了整體和個體由非網絡即擁擠導致的價格偏差，規避了有關擁塞影響的不準確信息。考慮了負荷及阻塞的市場力評估如表1中5—9所示，具有一定的外部物理機制［17］，因而能很好地判斷發電商或輸電商是否存在行使市場力的行為。

序號1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11指標名稱Herfindahl-Hirschman index（HHI）Lerner index（LI）Must run ratio（MRR）Must run share（MRS）System interchange capacity（SIC）Effective Lerner index（ELT）Location privilege（LP）-surplus deviation index Nodal market power index（NMPI）Variation index（VI）Inverse residual demand derivative（IRDD）Estimated mark-up over competitive levels（EMOCL）評價僅能體現具有行使市場力的高可能性，不能判斷是否行使了市場力不能表征需求側響應考慮了區域間輸送網絡的限制，提供了區域市場力的必要信息表現了市場力隨負荷水平變化的特征揭示了在網絡傳輸限制下，多方聯合或市場份額變更招致市場力的可能性描述了輸電公司所具備的垂直市場力表現了各種市場條件下，發電商所處網絡節點位置對市場力的影響表征系統每個節點對總市場力的貢獻著重體現了由阻塞導致的價格偏差，避免了輸電阻塞的不準確信息測試了偏離競爭價格的激勵及提供報價組合的價格彈性水平估計加價高于邊際成本及超額轉移高于競爭水平

2.3 基于參與者系統的評估

表1中10—11給出了基于參與者系統的市場力評估，該評估方法將各方因素納入參與者系統（參與發、輸、調、配、售、用環節的參與者構成的系統），從市場全系統出發分析判斷參與者的市場力，著重考量策略性行使市場力，評估市場力具有較高精度。逆剩余需求求導方法（inverse residual demand derivative,IRDD）［18］通過測試偏離競爭價格的激勵，反映某一發電商在面對剩余需求時，提供報價組合的價格彈性水平。估計超過競爭水平加價（estimated mark-up over competitive levels,EMOCL）［19］的方法則通過估計發電商加價高于邊際成本及超額轉移高于競爭水平來衡量市場力。通常，基于參與者系統評估方法的基礎是各參與者均以各自利益最大化為目的，這是市場力的直接激勵條件，是綜合評估市場力的有效方法。

現階段各種市場力評估指標均具有一定適用性和局限性，全面評估電力市場中的市場力，需以分析市場參與者行為策略為基礎，綜合考慮市場的內生及外部變量，即綜合反映結構性市場力及物理限制性市場力，形成確切評估市場力的有效指標。

3 發展趨勢

市場力是電力市場監管的重要內容，隨著市場化改革的推進及技術進步，各種新型問題不斷顯露［20］。如電力市場中的清潔能源發電商，由于享受著政府提供的差額補貼，在現貨市場中以低于邊際成本的價格進行申報，從而提高自身發電量及發電效益。電力市場區域之間還存在著資源稟賦和物理輸送限制，致使某些發電商具有“天然”的優勢，即潛在的市場力。

近年來，突破學科障礙，結合經濟學理論和電力生產運行評估市場力成為新趨勢［21］。發電商以逐利為最終目的，因而是最可能行使市場力的對象，從成本與效益的角度考量其行為具有很好的基礎。如利用利潤偏移指數、偏差指數等經濟學指標判斷是否存在發電商行使市場力的行為及市場效率是否高效。

此外，將基于代理的計算經濟學方法應用到電力市場中，并考慮容量、網絡、價格等因素，通過市場模擬綜合評價市場競爭程度和市場效率，具有更高的精度和應用潛力。將產業經濟學中判定有效競爭標準的結構-行為-績效（structure-conduct-performance,SCP）分析框架用于評判市場力對社會收益分配、財富轉移、福利損失的影響，也具有較好的應用前景，目前比較成熟的市場力指標均可納入到此框架下。電力市場獨立系統運營商（independent system operator,ISO）的任務是使市場總剩余最大，同時還應保證剩余得到合理分配，在電力市場自由化的過程中制定市場力緩解措施。在許多電力市場管理模式中，發電容量剝離、長期合同及虛擬電廠、市場限價是緩解市場力的有效措施。在市場力評估指標的基礎上，采取各種有效方法抑制價格競爭博弈，甚至達到零市場力，是市場監管的最終目的。

4 結束語

本文從市場力的經濟學基礎和影響因素出發，首先探究了電力市場中市場力的形成機制和表現形式，將形成機制歸納為結構性市場力及物理限制性市場力。其次，總結了評估市場力的指標體系和評價方法，概括為基于市場份額的評估、考慮負荷及阻塞的評估和基于參與者系統的評估3類。實際應用中，根據市場特征及相應需求，可選擇恰當的指標或指標體系進行市場力評估。最后，從經濟學角度研究了市場力評估的發展趨勢。D