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电力市场的市场力综合评价指标体系分析
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http://www.chinairn.com 发稿日期:2005-5-8
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电力市场的市场力会导致市场价格总体水平的提升、电价尖峰甚至电力危机的出现，其结果是：电力市场整体经济效率降低，用户经济利益受损，甚至会危及电网安全运营、电力市场的效率和社会效益。美国加州自2000年夏天开始，出现发电供应不足，发电公司不断行使市场力抬高价格。在发电价格不断上升(与电力市场运行初期相比，现货市场电价上升了10多倍)，而销售电价被冻结的情况下，公用事业公司人不敷出地运行了半年左右，终因负债累累，银行不再提供信贷保证，不能再从现货市场购电卖给用户，并处于破产边缘，从而触发了电力危机。这是市场力危害电力市场的一个典型例子。
厂网分开、竞价上网是我国电力市场改革的第一步。然而，根据国际上的经验和教训，在发电市场建设和运营的初期，一些发电商往往会行使他们所拥有的市场力来操纵市场。因此，在这个关键的阶段，度量、监管和防范市场参与者所掌握市场力及其发展趋势，分析市场力的成因，及时采取有效措施防患于未来，尤为重要。
由于电力市场中的市场力受到众多因素的影响，许多专家和学者进行了大量的分析、论证和研究，并取得了一定的成果，如集中度指数HHI、Lerner指数、PCM指数等一些判别指标。但是，单一的评价指标往往很难有效地辨识各种复杂的市场力情况。
本文借鉴国外电力市场的监管理论和实践经验，系统地分析了市场力的影响因素，在一些已经被广泛应用的衡量指标的基础之上，进行补充，并对所有指标进行区别分类，建立了一套市场力综合评价指标体系，并提出一种基于APH方法的市场力综合评价方法。
二、电力市场的市场力及其影响因素
1市场力的定义
经济学对市场力的定义为：“一个或一组企业对某一行业价格和生产决策的控制程度。”市场力表现为市场参与者能够抬高价格的能力。在电力市场中，市场力是发电商为获得更多利润而使市场价格高于边际成本的能力。具体地讲，在统一出清价格的电力市场中，市场力表现为发电商影响市场出清价格的能力。
2市场力的影响因素
(1)市场份额
市场份额是决定市场参与者所拥有市场力大小的基础。市场份额占有量大的发电商可以利用市场力获得远高于边际成本的垄断利润，并且发生电价冲击的频率和幅度都明显增高。考虑到电力企业的规模经济和沉淀成本的问题，电力市场中的同类竞争主体数量十分有限，由于电能不能被其他能源产品完全替代，导致电力市场中普遍存在稳定的寡头垄断，发电商势必具有一定的市场力。
(2)市场信息
在发电商、大供电商和一般用户之间存在信息不对称问题。占据市场主导地位的大供电商，通过电力交易所购买电力，再转卖给用户。由于交易机制和信息获得及时性等原因，用户对价位波动所作出的反应相对滞后。同时，一般用户对于发电商和大供电商的财务状况和历史交易数据掌握程度很有限，不能及时根据市场价格变化进行用电量的调整。因此发电商和大供电商是市场价格的制造者，拥有较大的市场力。
(3)电力供需关系
用户负荷需求的弹性有助于降低市场力。但有的电力市场单边开放，即需求侧不参与市场竞争．负荷弹性为刚性，需求价格弹性几乎为零。在负荷高峰期，电力供应紧张时，发电商可以轻松的使用市场力，尤其是当供给能力与负荷需求出现缺额时，市场份额大的机组可以将市场电价抬高，而其他电厂也会从上涨的电价中受益。
(4)输电阻塞
电力商品需通过电网输送，因此传输限制也是造成市场力出现的一个原因。由于电网薄弱而出现“瓶颈”现象，或有的发电商利用所处的有利位置，人为设立障碍，使网络发生阻塞，这些现象都会造成一些发电商的市场力增大。在寡头垄断的电力市场里，也可能会发生寡头之间相互结盟，通过自身的优势地位故意制造输电阻塞，利用市场势力抬高市场出清价，以获得垄断利润的情况。
(5)竞价机制
1)机组的装机容量和调节能力
装机容量越大，所占的市场份额越大，市场力影响也越大。相同装机容量的机组，可调出力大的机组，其电价控制范围大，拥有的市场力也越大。
2)市场成员的报价策略
在联营形式的市场中，交易所汇总供需双方的投标数据后确定市场出清价。在电力市场建设初期，由于电力的需求弹性系数很小，因此，发电商是价格的制造者，可能利用市场势力抬高市场出清价，获得垄断利润。
3)发电商的联盟
电力市场的竞价机制和寡头垄断的发电市场结构为发电商通过共谋增加市场力创造了条件。由于竞价上网的报价每日都反复进行，发电商在市场运行一段时间后，容易有意或无意达成联盟，协作博弈，共同提高报价，市场力的作用增大。
(6)外部因素
气候、燃料供应、市场机制、机组检修和事故等外部因素对市场力的作用也有重要影响。
三、市场力的主要行使手段
二十世纪80年代以来，在國外的一些电力市场中，由于市场设计缺陷及其多方面的原因，出现了很多市场成员滥用市场力的问题，也由此积累了丰富的经验。针对发电侧市场力的主要实现方式大概有四种，配合NYISO的实践经验，总结如下：
1 物理持留
发电商有意不向市场提供其有能力提供的发电容量，这种行为称为物理持留(physical withholding)。它包括：
(1)谎报设备处于检修或停运状态或需要检修；
(2)为了得到更多的经济利益，拒绝申报或拒绝提供相应服务(如发电和部分辅助服务)；
(3)在实时调度时，不按照调度机构的调度指令发电而故意少发电。
NYISO认为如下行为构成了物理持留：
(1)单台发电机保留了10%或10MW容量中的较小者；
(2)发电厂保留了5%或200MW容量中的较小者；
(3)实际运行时，实际发电功率小于计划发电功率的90%；
(4)没有按照调度机构的指令操作，导致电网阻塞。
2 经济持留
申报过高的价格，从而不参加交易或导致市场价格过高。这种行为称为经济上的保守措施，即经济持留(economic withhold-ing)。
NYISO认为如下行为构成了经济持留：
(1)在未发生阻塞的地区或发生阻塞地区的不阻塞时段，发电厂的报价比过去一段时期的平均价格增长了300%或每1MWh增长了8100，只要其中1个条件满足即可认为实施了经济持留，但如果申报价格不超过25S／MWh，则仍不认为实施了经济持留。另外还规定了各种辅助服务费用的上涨幅度的经济持留的阈值。
(2)在发生阻塞的区域的阻塞时段，根据历史上的阻塞情况确定阈值，一般而言此值比上面规定的未阻塞区域的要高一些。
3 不经济地、过度地增加机组的发电功率
该种行为导致或加重了电网阻塞，也称为不经济的生产(uneconomic production)。比如，机组发电功率大于调度机构指令发电功率的110%，并且导致或者加重了阻塞。
4 其它对市场价格有重大影响的行为
例如合谋，即处于同等地位的市场参与者之间显式的或隐式的联合决定产量及价格，如采用签署合作合同或串谋(collusion)等方式。
NYISO规定，如果市场成员的行为导致市场价格增长200%或达到100$/MWh，可直接认定市场成员的行为违反了市场竞争原则；当市场成员的行为导致市场价格增长
100%时，则由NYISO裁决市场成员的行为是否危害了市场竞争的有效性。
四、市场力度量指标及其分类
通过借鉴国外电力市场的监管经验，对市场力指标进行筛选、补充，获得以下一系列的市场力度量指标，并予以分类如下：(主要针对日前市场，有些指标也可以应用于月度交易等远期交易市场)
1 整个发电市场的市场力状况分析及度量指标
(1)市场结构类
市场结构类指标是通过市场参与者的构成情况来反映市场可能被垄断的程度。也是各国电力市场监管中最常用的指标。
1)Top-m份额指标
Top-m份额指标是指市场中最大的m个供应者所占的市场份额。一般工业领域常用4-firm指标，即取m=4。
说明：Top-4指标大于65%表明市场具有寡头垄断的性质。该指标越大，表明市场集中程度越高。(该指标在60%-100%范围时，这四个发电商合谋相对容易，相应的市场称为紧密寡头市场；如果该指标小于40%，合谋实际上是不可能的，这个市场称为松散寡头市场。)
2)HHI指标
式中：Si是第i个市场供电商的市场份额。
说明：IHHI低于1000，市场低度集中；IHH高于1800市场高度集中；处于两者之间，则市场中度集中。该指标值越大，表明市场分配越集中，市场中滥用市场的可能性就越大。
(2)供需情况类
供需情况类指标研究市场供应、需求的平衡及变动情况，是进行市场评价的基础和前提。
1)容量充足度指标
式中：Qc为可发电容量；D为总需求。
2)供给充足度指标
式中：Qb为总申报容量；D为总需求。
3)供给剩余度指标
说明：ICSR趋近于1或小于1时，市场供不应求，发电商具有垄断力，可以左右市场价格。ICSR越小，市场越趋近于垄断市场。ICSR远大于1，而ISSR趋近于1甚至小于1时，表明市场上存在人为控制申报电量的行为。ISRR>0时，ISRR越大，说明供给越充分，市场力越小；ISRR<0，市场供不应求，市场力越大。
4)市场供给弹性指标
式中：P为市场边际电价；Qb为总的申报电量。
说明：因为我国电力需求侧尚未开放，市场需求弹性为0，所以该指标越小市场供给弹性越小，市场中存在市场力的可能性越大。因为在低弹性时，供给弹性高对市场力的影响较大。
(3)交易结果类
交易结果类指标反映了市场博弈的结果，是交易后评价市场运行状况的综合指标。
1)价格提升率指标
式中：P为市场边际价格；CMC为边际成本。说明：IPCM<5%时，认为市场处于竞争状态。
IPCM、Ilemer越大，说明垄断程度越高，市场力越大。
2)市场效率指标
说明：该指标越高，价格偏离成本的程度越大，市场效率越差，市场力行使程度越大。
3)市场竞争度指标
式中：Pcap市场价格上限；P为市场边际价格。
说明：该指标越低，市场价格被抬高的幅度越大，市场竞争性越低，市场力形式程度越大。
4)边际电价达限率指标
式中：Tt为边际电价接近价格上限的时段数；Tb为竞价时段总数。
说明：该指标越高，边际电价达限率越高，发电商联合抬高报价的可能性越大。
5)边际电价波动率指标
式中：Ph为该交易日高峰时段的边际电价；Pl为该交易日低谷时段的边际电价；月度交易P为该交易月平均电价；Pb为前一个交易月平均电价。
说明：该指标表示边际电价的波动程度，ICRFR越大，边际电价的波动程度越大，被发电商操纵的可能性也越大，当超过某一限值时，说明市场中有发电商行使市场力。
2 发电商各种市场力行为分析及度量指标
(1)厂商性质类
厂商性质类指标用于研究各发电商在市场中的地位、竞标实力和左右市场价格的能力。
1)申报剩余度指标
式中：Qbj为其他供应商i申报电量；D为市场需求。
说明：IBRRi<100%时，表明缺少了发电商i将无法满足市场需求，该发电商对市场价格具有完全的控制力，IBRRi越小，控制市场价格的能力越强。IBRRi=100%为是否具有市场力的临界值，IBRRi>100%时，不具有市场力。
2)最大最小市场份额比指标)
式中：Rmini、Rmaxi分别为供电商i的最小和最大市场份额。
说明：1—IBRRi>0，除i外其他所有发电商的供电量之和不能满足市场需求，这是无论发电商i如何抬高报价，都会得到Rmini=1-IBRRi的市场份额。1—Imini≥0时，其他所有发电商的供给量能满足市场需求，该发电商份额为Rmini=0。
IMMi越大，表示发电商将价格提高时，市场份额减少的程度越少，该发电商会更倾向于抬高市场价格。
3)必须运行率指标
式中：D为市场总需求；Qbi为第j个发电商的申报电量；Qci为发电商i的可发电容量。
说明：当市场中其他发电商不能满足市场需求时，发电商i的必须运行率IMRRi>0；否则，该供电商的必须运行率IMRRi=0。
IMRRi越大，其市场力就越大，IMRRi=100%时，该发电商的全部容量都可以任意定价；IMRRi=00时，该发电商无市场力。
(2)策略行为类
策略行为类指标用于反映发电商的各种策略竞标行为，及各发电商之间串谋、联合投机行为。
式中：Q为发电商的申报容量；Q为发电商的可发电容量。
说明：18m越大，发电商申报参与市场越积极，行使市场力的可能性越大。当IBWR>0时，IBPR越大，发电商对供电量的控制程度越高，限量抬价的意图越明显。IBWR<0时，IBWR越小，实施市场力的可能性越大。
2)停运与负荷相关指标
式中：△Qs为发电商该交易日高峰与低谷的停运容量变化量；△D为该交易日高峰与低谷系统总负荷需求变化量。
说明：ISLS越大，发电商在系统负荷高时停运容量大，表明其可能采取了物理保留措施。
3)需求变化反映度指标
式中：△Qb为该交易日高峰与低谷量时段发电商申报电量变化量；D为该交易日高峰与低谷量时段市场需求变化量。
远期交易(月度交易)时，取连续两个交易月的变化量
说明：该指标表示发电商对市场需求变化的反映程度。I＝越大，表明发电商在系统负荷越高时，越愿意向系统提供可用容量，其行为越合理。I＝过小，甚至为负时，则发电商的行为与市场规律不符，表明其采取了物理保留措施。
4)申报价格策略
式中：To为报价小于等于0的次数；Tb为总报价次数。
说明：该指标越高，表明发电商越希望得到该时段的发电权，而占据市场。
式中：Th为报价接近价格上限的次数；Tb为总报价次数。
说明：该指标越高，表明发电商也愿意冒更大的竞标风险来获取更高的收益。
c．报价波动率指标
式中：Pbh为发电商该交易日高峰时段的报价；Phl为发电商该交易日低谷时段的报价；月度交易Pb为发电商该交易月的平均电价；Pbb为发电商前一个交易月的平均电价。
说明：该指标表示发电商报价波动程度。IBFR>0时，IBFR越大，发电商在高峰时段提价的幅度越大，其经济保留的程度越大；IBFR<0时，发电商在高峰时段降价的幅度越大，抢占市场的愿望越大，其行使市场力的可能性越大。
5)联合投机指标
式中：△PAd、△PAda分别为发电商A连续两个交易时段报价的增量和日报价的平均值；△PBd、PBda分别为发电商B连续两个交易时段报价的增量和日报价的平均值。远期交易(月度交易)时，取连续两个交易月报价的增量和报价的平均值。
说明：该指标表示两个发电商之间联合操纵市场的关联程度，该指标越大，说明联合投机的可能性越大。
(3)交易结果类
交易结果类指标是反映各发电商博弈的结果，及其对边际电价的影响程度。
1)边际电价达限率指标
式中：Tt为发电商报价为市场边际电价或接近边际电价的次数；Ta为总的竞价次数。
说明：ICPIR越大，发电商行使市场力的可能性越大。
2)高价中标率指标
式中：Th,w为申报高价且申报成功的次数；Th为一段时间内申报高价的次数(“高价”指申报价格接近价格上限)。
说明：IHPWR越高，表明该发电商控制市场价格的能力越强，具有的市场力越大。
3)中标与负荷相关度指标
式中：△Qg为该交易日高峰与低谷量时段发电商中标容量变化量；△D为该交易日高峰与低谷两时段系统总负荷需求变化量。
说明：该指标是评估发电商是否实施经济保留措施的重要指标。若IGLS较小，表明负荷较大时，该发电商的中标容量不明显随之增加。如果IGLS<0，且没有技术上的原因，则表明发电商在系统高峰和尖峰负荷时段，申报过高的价格导致中标容量减少，是典型的基于经济保留措施的投机行为。
4)边际电价影响度指标
式中：△Pb为该交易日高峰与低谷量时段发电商报价变化量；Pc为该交易日高峰与低谷时段市场边际电价变化量。
远期交易(月度交易)时，取连续两个交易月的变化量
说明：该指标表示发电商报价变化量对市场边际电价的影响程度。ICPER越大，发电商报价变化对市场边际电价影响越大，说明发电商对市场价格控制能力越强。
五、综合评价指标体系
在上一节指标分类的基础之上，能够得到如图1所示的层次结构，再通过层次分析法(AHP)计算出各个指标综合评价的权重。
通过专家评分获得每个指标的得分基准，该值是根据每个指标的数值分别予以0—100的打分，其中分数越高，表明市场力的行使程度越高。
把各个指标的分值和权重结合起来，进行单指标、分类及综合得分的评定如下：
单项指标得分=指标权重×指标得分
由市场的综合得分情况，能够看出该市场整体的市场力情况。各发电商的综合得分的结果，能够明显的看出市场上那些发电商采取了市场力行为。再根据各类别及单项指标得分的比较，则能够鉴别出发电商具体采取了哪些市场力行为，以及行使的程度。
六、算例验证
本文选用了新英格兰1999年7月5日日前现货能量市场的历史数据进行分析。占据该60%以上市场份额的五家发电商的具体申报数据以及市场成交数据如表1所示，市场力指标得分结果如表2、表3和表4所示。
表1市场申报及成交情况
表3各指标得分结果
通过以上计算结果，可以分析出该市场1999年7月6日整体的市场运营状况和各主要发电商的市场力情况，具体介绍如下：
市场情况：
(1)负荷高峰时段和低谷时段都表现出了明显的寡头垄断性质，并且高峰时段的市场集中程度也更高，接近于高度集中。
(2)负荷高峰时段的整个市场的供给富裕度小于低谷时段，市场接近于供不应求，市场中存在较强的垄断力。
(3)负荷高峰时段价格被抬高的幅度大于低谷时段，竞争性更小，比低谷时段更具有市场力特性。
总的来说，该日市场在负荷低谷时段就已经表现出了较明显的垄断性，而且市场电价波动程度较大，被发电商操纵的可能性也很大。
发电商情况：
(1)333704占有市场份额最多最高时超过了35%，最低的市场份额也超过了24%，因此，如果市场缺少了该发电商将无法满足高峰负荷需求，故该发电商具有较强的市场价格控制能力；并且通过合谋指标显示，该发电商和506459合谋的可能性很大。
(2)506459参与市场申报最积极，具有明显的物理持留和经济持留，频繁报高价，每个时段都有超过16%的比例报高于100$的价格，接近于8%比例的报价超过了999$，且报价波动也较大，和333704合谋的可能性很大。
(3)484516具有明显的物理持留，并且该发电商的申报价格对市场边际电价的影响程度最大，具有较强的市场价格控制能力。
此外，483669这家发电商在各个时段的机组报价都为0，虽然没有明显的物理持留和经济持留，但是显然采取了一些竞争的手段，以获取稳定的市场占有量，也是一种比较典型的策略竞标行为。532832报0价的频率也偏高，但是没有明显的市场力行为表现。
七、结 语
国外电力市场的实践经验表明，市场运营中各种有损于市场效率和效益的行为都源于供应者市场力的存在。本文研究的市场力综合评价指标体系除了能够对电力市场整体的运营状况进行评价以外，还能用来分析发电商的各种市场力情况，鉴别不合理的报价行为，及时发现市场中的违规现象。在我国电力市场建立初期，特别是现货市场运营后，这样一套市场力监管评价指标体系，除了能够对市场结构、模式、规则的不断完善提供一定的指导和依据之外，对电网运营者、市场调度者、市场监管者进行评价、决策、监管均具有其重要的意义。
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