电力市场买电型和趸售型竞争模式福利比较

第9卷第12期2009年6月 16711819200912338406 科学技术与工程 Science Technology and Engineering Vo1．9 No．12 June 2009 ⑥2009 Sci．Tech．Engng． 管理科学 电力市场买电型和趸售型竞争模式福利比较 陆晓菁 上海交通大学安泰经济与管理学院，上海200052 摘要通过建立福利函数比较了电力市场单一买方多卖方的买电型竞争模式和多买方多卖方的趸售竞争模式。两种竞争 模式中消费者福利的优劣取决于趸售竞争模式下双边叫价拍卖时买卖双方的最终成交价P 是否高于买电型竞争模式下电网 公司将电力商品售出的价格P 。生产者福利的优劣则取决于统一定价制下的买电型竞争模式中生产者按边际成本给出的 上网报价 是否高于P 。另外，在满足一定的条件下，两种电力竞争模式的社会总福利相等。 关键词 电力市场 买电型模式 趸售型模式 社会福利 中图法分类号F407．61； 文献标志码A 电力产业是国民经济的重要基础产业，是国家 经济发展战略中的重点和先行产业。2002年3月， 国务院出台了全国电力体制改革方案，提出电力 体制改革的政策目标“打破垄断，引入竞争，提高 效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促 进电力发展，推进全国联网，构建政府监管下的政 企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场 体系。”该方案出台后，我国电力行业纵横双向分 开。原国家电力公司拆分为5个独立发电公司即 中国国电、华能、华电、大唐、电力投资集团公司和 2个国有电网公司国家电网公司和南方电网公司 ，在国家电网公司下设五个区域电网公司，即华北、 东北、西北、华东和华中电网公司；南方电网公司的 经营范围包括云南、贵州、广东、广西和海南。并且 五大发电集团各自的发电总量在各区域市场均不 超过20％。原电力系统重组后，纵向厂网分开， 各发电厂实行竞价上网。 然而，电厂与电网分离只是引入竞争的条件， 并不意味着竞争的真正展开，因为电厂与电网之间 可以通过签订带有特殊要求的长期合同来形成“纵 向约束”，它在一定程度上限制了竞争，如中国目前 2009年3月2日收到 独立电厂与电力公司的关系 J。另外，基于发电企 业的规模经济和沉淀成本的问题，导致电力市场中 普遍存在稳定的寡头垄断，发电厂势必具有一定的 市场支配力。而且由于全国尚未实现互联，各发电 集团在所在区域内仍有市场支配势力 J。因此从 目前我国电力市场的总体状况看来，尽管发电企业 早已与电网脱离，但市场状况竞争还不十分充分， 远没有达到电力改革的目标。 电力工业有四种基本的结构模式，即垂直垄断 结构、买电型结构、趸售竞争结构和零售竞争结构。 这四种基本结构是按先后顺序逐渐从垄断性转向 竞争性的。国外电力工业结构改革并不是由垂直 一体化结构一次直接转换成零售竞争结构的，而是 按上述四种结构顺序，逐步向竞争性的结构转化 的。电力市场垂直垄断的特征就是发电、输电、配 电和售电垂直一体化垄断经营。在2003年电力改 革以前，中国电力工业结构基本上是全国性垂直垄 断经营的。 与垄断结构不同，买电结构的重要特征是在发 电侧引入竞争机制。即在一个区域电力市场内，独 12期 陆晓菁电力市场买电型和趸售型竞争模式福利比较 3385 立发电商①向电网公司竞价上网，由电网公司根据 发电商的报价决定上网厂商和最终售价，见图1。 在发电侧市场上，存在数量不限的发电企业，相互 竞争销售电力商品。但是，市场上只有一个买者， 这种买电竞争结构就是在发电侧构造了一个买方 垄断的电力市场，买电机构对输电网和最终用户的 电力供应实行垄断。 图1 电力市场买电型竞争结构 与买电型竞争模式比较，趸售竞争模式在竞争 上进了一步，在输电网开放的基础上把竞争从发电 环节延伸到了配电环节，突破了买电型结构中存在 的买方垄断。在趸售竞争结构中，发电企业通过输 电网竞争性地将电力商品批发销售给配电公司、电 力零售商或大用户，同时配电公司、电力零售商或 大用户也通过输电网竞争性地向发电企业批发购 买电力商品，然后销售给终端用户，见图2。需求侧 将参与投标竞价过程中，从而形成一个双方叫价拍 卖或双边谈判的过程。零售竞争结构把竞争进一 步延伸到售电环节，建立了最终用户可以选择售电 公司这样一种电力商品交易模式。 图2电力市场趸售竞争型结构 中国电力工业结构重组前的管理模式与买电 型模式很相似，改革后与价格水平相联系的上网电 量竞争已经开始，结构重组和其他改革进一步促进 和规范了买电型模式。我国的发电市场目前仍然 处于寡头垄断的局面，投资建设电厂的资本不足， 很重要的一个原因就是市场中只有一个买方，即电 网公司，用电需求侧缺乏竞争。如果没有足够多的 买方加入市场竞争，与单一买方的价格谈判中，发 电商很可能面临被迫接受运行成本价的风险，因此 潜在发电商就不愿投入大量资金建设电厂，从而造 成发电侧的竞争不充分。因此，考虑需要开放电力 需求侧的竞争以刺激发电侧更有效的竞争，即从现 有的单一买方的买电型竞争模式转变到多买方的 趸售竞争模式。 国内学者就电力竞争模式方面的内容做过不 少研究，比如宋永华在“电力企业的运营模式 二买电型和批发竞争型模式”中探讨了两种 过渡形式的运营模式 J。朱成章提出了电力工业 组织的七种模式 J。然而，这些讨论主要是基于竞 争模式的概况和运作模式流程以及一些电力技术 可行性方面的考量，并没有从福利经济学的角度做 一个具体的剖析。 本文首先分别对统一定价制下的买电型竞争 模式和双方叫价拍卖的趸售竞争模式建模，然后又 分别建立消费者福利函数、生产者福利函数和社会 总福利函数并进行比较。比较后得出的结论为趸 售竞争模式下双边叫价拍卖时买卖双方的最终成 交价P 高于低于买电型竞争模式下电网公司将 电力商品售出的价格P 时，买电型竞争模式的消 费者福利要优于劣于趸售竞争模式。当 等于 P 时，两种模式的消费者福利无差异。统一定价制 下的买电型竞争模式中生产者按边际成本给出的 上网报价P 高于低于趸售竞争模式双边叫价拍 卖的最终成交价 时，买电型竞争模式的生产者福 利要优于劣于第二种模式。当P 等于P ，两种 模式的生产者福利无差异。另外，在满足模型假设 条件的情况下，两种电力竞争模式的社会总福利是 相等的。 ①独立发电商是相对于处于垂直垄断经营下的发电商而言 的，意指与电网分离的发电商。 3386 科学技术与_T程 9卷 1建立模型 先对我国现行的买电型模式建模。考虑一个 买电型电力竞争市场，假设有m个卖方s发电厂 和m个买方b电力购买方，而且相应的产量q 和 购买量q 相等，it，2，，m，且∑q ∑q ‘l l q，q为市场需求。每个发电厂以利润最大化为目标， 向电网公司投标报价，并且发电厂之间不知道彼此 的报价。在满足市场需求q的情况下，最后报价机组 的价格为电网收购价格，设为P 。不管个别投标者出 价多少，所有被启用的发电机组都按电网最终收购 价格结算，这种价格制被称为统一定价制。可以证 明在统一定价制下，发电厂将在投标中投出自己的 边际成本①，设为P i1，2，，m，根据其边际成 本电网将电厂的报价由低到高排列，如图3所示，图 3中省略了第三个买方卖方到第m一1个买方卖方。 因为P 是满足需求q时最后报价的发电厂的所报价 格，所以有P P 。P 为电网公司将电力商品出 售时的价格，其中增加了电网公司使用、建设和维 护电网的成本以及管理成本等。P i1，2，，m 表示买方的保留价格。 JP P。 图3 买电型电力竞争模型图示 根据假设条件，该模型中的电力购买方的消费 者剩余 S61P6l-p q61P62一P g比P6 一l P q 一lP6 一P g6 1 该模型中卖方即发电厂代表的生产者剩余 S lP。一P 1q 1P。一P 2g 2P。一 P 一1q。P 一P q 2 该模型中电网公司的剩余为 SrP -p q 3 此时社会总福利 S1S61S 1P61一P g6lP62一P q62 P6 一1一P q6 一1P6 一P q6 P -p 1q 1 P。一P 2q 2P。一P1q 一1p。一 P q Sr 4 从1式可以看出，电网公司如果售出电力的 价格过高，会减少消费者的福利。而电网公司的电 力售价又取决于其输发电的成本、建设维护电网的 成本和管理成本，消费者的福利直接取决于电网公 司的效率。由2式可得电网的售电价格对生产者 福利没有影响。从4式可以看出买电型的电力结 构实际上是把原属于消费者的一部分福利转嫁给 了电网公司。如果电网公司运作和管理成本过高， 效率低下，将致使最终售出电力的价格过高，使消 费者的福利受到损害。如果电网公司运作合理，管 理有效，则可以有效控制电价过高，稳定电力市场， 维护消费者利益。 以上讨论的是统一定价制的买电型模式下的 竞争情况。很明显，这种竞争是不全面的，完全竞 争不仅需要无数个卖者，而且要有众多买者。接下 来对双方叫价拍卖的趸售竞争模式建模。K．Chat terjee和W．Samuuelson在1983年建立了一个简单 的双方叫价拍卖模型，根据这个模型，如果信息是 完全的，只要电力商品对消费者的价值 大于生产 者提供电力商品的成本c，可以得到一个连续的纯 策略和帕累托有效均衡 ]。电力生产者和消费者 ①假设发电企业的实际边际成本为c1，而市场投标价格为c2， 市场统一价格为p。如果c2小于c1，在中标的情况下，因为售价低于 边际成本，发电企业将会产生c2一c1的边际损失。在没有中标的情 况下，发电企业低于边际成本的报价策略将对效益不产生任何影 响。如果c2大于c1，有可能使企业不被调用，发电企业将面临Pcl 的损失；如若中标，企业的实际收益与按c1投标时没有差别，都是P c1。因此，不管竞争对手如何报价，按真实边际成本投标是一种占 优策略。 12期 陆晓菁电力市场买电型和趸售型竞争模式福利比较 3387 开出相同价格P P P∈C，V，这样，在只有一 个消费者的情况下，双方叫价拍卖的均衡价格大于 或等于统一价格交易制度下的均衡价格C。这个结 论也适用于不完全信息的情况。 然而，上述双方叫价拍卖模型分析假设只有一 对买方和卖方。而事实上，电力市场参与双方叫价 拍卖的买方和卖方都非常多，我们对模型进行改 进。假设电力市场有m个买方和m个卖方，而且相 应产量g 和购买量g6f相等，i1，2，，m，且∑q l ∑q q，q为市场需求。买方和卖方最初所出 l 的价格分别为P 和P i1，2，，m。根据电力市 场双方叫价拍卖规则，出价最低的卖者与出价最高 的买者成交，成交价格为P P P ／2；出价次 低的卖者与出价次高的买者成交，成交价格为P P P ／2。以此类推，出价最低的卖者和出价 最高的买者成交，成交价格为P P P ／2。 第m十1个买者的出价低于卖者的边际成本，m1 个卖者的出价高于买者的出价，因此都无法成交。 模型图4所示，图4中省略了第三个买方卖方到第 m一1个买方卖方。 成交价 格曲线 q 电量 图4趸售型电力竞争模型图示 根据假设条件，该模型中买方即趸售商代表的 消费者剩余 S P6lP1q61P娩一P2g62P6m P g6 5 该模型中卖方即发电厂代表的生产者剩余 S 2PlP 1q 1P2一P 2q 2P 一 P6 q 6 此时社会总福利 S2S62S 2P61一P1q61P娩一P2q62 P6 一P q6 P1一P 1q 1P2一P也q 2 P 一P q 7 2福利比较 2．1消费者福利比较分析 用1式一5式 S61一S62P6lP q61p62一P q62 P6 一lP g6 一1P6 一P q6 一 [P6lP1q6lP比一P2q62 P6 一1一P 一1g6 一lP6 一P q6 ] P1-p q61P2-p q62P 一1一 P g6 一1P 一P q6 8 这个差是否大于零与括号内的具体参数有关， 不能得出一个确定结论。 当P p ，i1，2，，m时，统一定价制下的买 电型竞争模式的消费者福利要优于双边叫价拍卖 的趸售竞争模式。 当P p ， 1，2，，ml时，统一定价制下 的买电型竞争模式的生产者福利要优于双边叫价 拍卖的趸售竞争模式。 当P p ，i1，2，，m时，统一定价制下的 买电型竞争模式的生产者福利要劣于双边叫价拍 卖的趸售竞争模式。 当P p ， 1，2，，m时，两种模式的生产者 福利无差异。 根据以上分析，我们又得出了命题二。 命题2统一定价制下的买电型竞争模式中生 产者按边际成本给出的上网报价高于低于趸售竞 争模式双边叫价拍卖的最终成交价时，买电型竞争模 式的生产者福利要优于劣于第二种模式。统一定 价制下的买电型竞争模式中生产者按边际成本给出 的上网报价等于趸售竞争模式双边叫价拍卖的最终 成交价时，两种模式的生产者福利无差异。 2．3社会总福利比较分析 用3式一4式 ．s1一S2Pb1-p q P -p q娩Pbm一1一 P q6 一lP6 -p q6 P 一P1q l P 一P2q P 一P 一1q 一lP 一 Pmq m一[P61-p1g6lP62一P2q P6 一lP 一1q6 一lP6 一P q6 Pl P 1q 1P2一P g Pm一1一P m一1q册一l P 一p g ]Pl-p q6lP2一P q62 p 一l-p qb 一1十P 一P q6 P”一 P1g lP。一P2q 2P。一P 一1 q 一1P。-p q Sr 10 因假设条件买卖双方相应的产量和购买量相 等，既‰g q ，i1，2，，m，又有式3，则式 10变为 S1一S2P。一P qlP。一P g2P。一 P q 一1P。一P q SrP。一P q S 0 所以，得出了本文最后一个命题。 命题3在满足本文模型假设条件的情况下， 统一定价制下的买电型竞争模式和双方叫价拍卖 的趸售竞争模式的社会总福利相等。 3结论与研究展望 本文由我国现有电力市场竞争模式出发，通过 现有的买电模式与趸售竞争模式的比较，探索我国 电力市场改革方向。通过根据市场结构建立模型 和比较福利函数，可以得到以下几个结论。 首先，由买定性竞争模型的分析可以看出买电 型的电力结构把原本属于消费者的一部分利益分 给了电网公司。如果电网公司运作和管理成本过 高，效率过低，将致使最终售出电力的价格过高，从 而损害消费者的福利。因此在现有的买电模式下， 应该致力于提高包含了配电、供电服务的电网公司 的效率，从而保护消费者的利益。 其次，我们对新的电力模式进行探索和比较， 在消费者福利方面，当趸售竞争模式双边叫价拍卖 时买卖双方的最终成交价高于低于买电型竞争 模式下电网公司的售电价格时，买电型竞争模式要 优于劣于趸售竞争模式。而当这两种价格相等 时，两种模式无差异。在生产者福利方面，统一定 价制下的买电型竞争模式中生产者按边际成本给 出的上网报价高于低于趸售竞争模式双边叫价 拍卖的最终成交价时，买电型竞争模式要优于劣 于第二种模式。而当这两种价格相等时，两种模 式无差异。在满足文中所设条件的情况下，统一定 价制下的买电型竞争模式和双方叫价拍卖的趸售 竞争模式的社会总福利是相等的。 然而，本文也有自身的局限性。在对两种电力 市场竞争模式的比较中，只选取了两种特定的价格 形成机制，分别为统一定价制，和双边叫价拍卖。 下转第3400页 3400 科学技术与工程 9卷 2002；426_28，3O 75 魏竹波．原油破乳剂的种类及进展．日用化学工业，1995；3 1922． 76 Chen T Y，Mohammed R A，Bailey A I，et a1．Dewatering of crude oil emulsions．4emulsion resolution by the application of an electric fiesld，Colloids Sruf APhysicochem Eng Aspects，1994；833； 273_284 77 Nadarajah N，Singh A，Ward O P．Deemulsification of petroleum 0i1 emulsion by a mixed bacterial culture．Prwcess Biochemistry，2002； 37l1351141 78曹晓春，王忠信．原油破乳剂的研制现状及应用．大庆石油学院 学报，2002；2643438，1 19 79胡玉国．原油破乳剂的研究应用现状和发展．化工技术经济， 2001；1831517 8O王学会，朱春梅，胡华玮，等．原油破乳剂研究发展综述．油田化 学，2002；194379381 Recent Advances in Crude Oil Bio．demulsifier LIU Qingwang，HE Mengqi ，FAN Zhenzhong Department of Petroleum Engineering，Daqing Petroleum Institute，Daqing 163318 P．R．China l Abstract] Biodemulsifier generated by bacteria and other micro．organisms is a class 0f biological molecu1es with high surface activity，and has been successfully applied in some fields as the characteristics of environment． friendly，easybiodegradable etc．The recent advances，process mechanism，the main producti0n s and the application in petroleum industry of crude oil bio-demulsifier are reviewed，and the important research directions in future are discussed． [Key words] microorganism demulsifieation germiculture ＼0 上接第3388页 3 在以后的研究中，可以选取其他价格形成机制进行 分析，从而得出更完整的结论。 参考文献 5 1李宝婧，王宇奇．我国电力产业有效运营模式的系统分析．边疆 6 经济与文化，2008；35O_51 2 叶泽．电力竞争，第一版．北京中国电力出版社，2O048586 、 ； 0 李文斐．基于SCP框架分析的我国电力产业规制研究．中南财 经政法大学研究生学报，2007；2981O3 宋永华，刘广一，谢开，等．电力企业的运营模式二买 电型和批发竞争型模式．中国电力，1997；106546 朱成章．各国电力企业的管理和竞争模式．华东电力，1999； 149～53 Chatterjee K，Samuuelson W．Bargaining under incomplete ina tion．Operations Research，1983；31835_851 Welfare Comparison between One-buyer and Wholesale Market in Electricity Power Industry LU Xiaojing Antai College of Economics＆management，Shanghai Jiaotong University，Shanghai，200052，P．R．China [Abstract] Onebuyer and wholesale market in eletricy power industry is compared by establishing welfare rune tions．The customers’surplurs depends on if Pz，the deal price of bilateral bidding in wholesale market，is higher than P ，the price at which the Gridco seils the electricity power．The producers’surplus depends on if P ，the producer s bid price of unified pricing policy in wholesale market，is higher than P ．Moreover，if some conditions are satisfied．the social tota1 welfare are equal in the two types of market． [Key words] electricity power market one-buyer mode wholesale mode social welfare