導(dǎo)語(yǔ)：智能電網(wǎng)下分布式電力市場(chǎng)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、文獻(xiàn)述評(píng)

智能電網(wǎng)目前國(guó)際上并沒(méi)有統(tǒng)一的概念。國(guó)際能源署給出的定義較為準(zhǔn)確地概括了其共性:“智能電網(wǎng)是使用數(shù)字和其他先進(jìn)技術(shù)來(lái)監(jiān)視和管理所有發(fā)電來(lái)源電力的運(yùn)輸，以滿足最終用戶不同電力需求的電力網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)通過(guò)統(tǒng)籌所有發(fā)電端，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，終端用戶以及電力市場(chǎng)利益相關(guān)者的需求和能力，盡可能高效地操控系統(tǒng)的各個(gè)部分，在最大限度降低成本和對(duì)減弱環(huán)境影響的同時(shí)，提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性和穩(wěn)定性?！睅涇姂c(2009)我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司提出了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的概念，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先、中國(guó)特色的堅(jiān)強(qiáng)智能化電網(wǎng)。StevenE.Collier在2009年IEEE電力和能源會(huì)議上認(rèn)為，盡管智能電網(wǎng)內(nèi)涵不同，但具備自愈、用戶參與、抵御災(zāi)害能力、有大量的分布式電源、電力市場(chǎng)得以更好的發(fā)展這五個(gè)特征。陳志恒等(2013)從發(fā)展的角度來(lái)看，受技術(shù)條件、商業(yè)價(jià)值、投資和政策框架的制約，世界各國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)“進(jìn)化”，大致都需要經(jīng)過(guò)由能源單向傳輸?shù)侥茉磁c信息雙向傳輸、由垂直一體化結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)、由能源一次性輸出到儲(chǔ)存性輸出、由壟斷化運(yùn)營(yíng)模式到市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)模式的漸進(jìn)過(guò)程。智能電網(wǎng)支持分布式電源的接入。Ackermann(2002)分布式電源是以新能源和可再生能源為主構(gòu)成，發(fā)力在用戶側(cè)的小型發(fā)電單元。新能源和可再生能源包括水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、生物能、熱能和朝夕能。呂春泉等(2011)雖然可再生能源發(fā)電具有清潔性，能夠有效降低CO2等溫室氣體的排放，但同時(shí)，具備隨機(jī)性、間歇性、開(kāi)發(fā)成本高、反用電高峰等不穩(wěn)定特征，直接接入電網(wǎng)會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)造成巨大的沖擊，進(jìn)而大大降低傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。但儲(chǔ)能技術(shù)、柔性直流技術(shù)、新能源綜合利用技術(shù)的實(shí)施，解決了技術(shù)因素，例如國(guó)家電網(wǎng)公司完成的河北張北風(fēng)光儲(chǔ)示范工程。

當(dāng)前我國(guó)政府提供的新能源補(bǔ)貼政策解決了價(jià)格高的問(wèn)題。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步改變電力產(chǎn)業(yè)的自然壟斷屬性，提高電力產(chǎn)品的價(jià)格彈性。胡恩同(2011)電力產(chǎn)業(yè)具備自然壟斷屬性，是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的生活必需品。電能具備無(wú)形、無(wú)色、無(wú)味、看不見(jiàn)、摸不著、危險(xiǎn)大、同質(zhì)性的特點(diǎn)。作為生產(chǎn)品，具備企業(yè)有效規(guī)模大、資金密集、投資周期長(zhǎng)、資本存量調(diào)整困難、難以儲(chǔ)存的特點(diǎn);作為消費(fèi)品具備消費(fèi)時(shí)間集中，時(shí)間周期性強(qiáng)，可替代性差，缺乏需求彈性的特點(diǎn)。供給需求要求瞬間平衡，電能質(zhì)量對(duì)電器壽命和質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生影響，負(fù)荷變化瞬間供給產(chǎn)生影響。戚聿東，范合君(2009)但隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)理論的發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)的自然壟斷屬性逐漸在削弱。例如，隨著發(fā)電技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致發(fā)電企業(yè)的最小效率規(guī)模顯著下降。20世紀(jì)80年代，發(fā)電企業(yè)的最小效率規(guī)模為900MW，而到了90年代中期最小效率規(guī)?？s小為100MW(bayless，1994)。因此，最近20年新建電廠的生產(chǎn)規(guī)模和分布較之以往明顯變小和分散，但是生產(chǎn)效率卻大大增強(qiáng)。目前，西方國(guó)家和我國(guó)已經(jīng)在發(fā)電領(lǐng)域映入了競(jìng)爭(zhēng)，促使企業(yè)提高了效率、改進(jìn)了服務(wù)、降低了價(jià)格，壟斷行業(yè)煥發(fā)了生機(jī)活力。居民、商業(yè)及工業(yè)用戶具有不同的電能價(jià)格需求需求彈性(，消費(fèi)者對(duì)價(jià)格反應(yīng)的三種方式?jīng)Q定了價(jià)格需求彈性的大小，價(jià)格上漲時(shí)，一是消費(fèi)者可以選擇消費(fèi)替代品;二是不選擇替代品的情況下，可以減少該產(chǎn)品的消費(fèi);三是消費(fèi)量不變，減少在其他產(chǎn)品上的花費(fèi)。智能電網(wǎng)使得分布式電源成為傳統(tǒng)電網(wǎng)公司供應(yīng)電能的替代消費(fèi)GriffinJM等，2005)。在電力市場(chǎng)中，分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備將成為用戶選擇電能的消費(fèi)替代，這將提高電力產(chǎn)品的需求彈性。綜上所述，學(xué)者們普遍認(rèn)識(shí)到智能電網(wǎng)不僅是能源領(lǐng)域重要的技術(shù)革命，更將進(jìn)一步推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)、能源市場(chǎng)的變革，但忽視了對(duì)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)演變的研究。正是基于此，本文用博弈論的方法，在借鑒古諾均衡模型的基礎(chǔ)上，引入了多個(gè)需求市場(chǎng)，給出不同市場(chǎng)結(jié)構(gòu)下的均衡解和均衡價(jià)格，并與完全壟斷市場(chǎng)進(jìn)行比較。

二、智能電網(wǎng)下電力市場(chǎng)的不同均衡

(一)問(wèn)題的轉(zhuǎn)化

從對(duì)電力市場(chǎng)影響的角度看，智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了分布式新能源的接入，為電力市場(chǎng)電力帶來(lái)了新的競(jìng)爭(zhēng)者，消費(fèi)者的選擇范圍和需求的價(jià)格彈性增加了。市場(chǎng)結(jié)構(gòu)從完成壟斷逐漸演化為競(jìng)爭(zhēng)。于是，我們將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為新的競(jìng)爭(zhēng)者對(duì)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響，關(guān)注的是電力供應(yīng)商和消費(fèi)者行為發(fā)生的變化、新的均衡數(shù)量以及新的電價(jià)形成機(jī)制。

(二)模型選擇

在分析市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的經(jīng)典文獻(xiàn)中，均衡數(shù)量和均衡價(jià)格的決定與市場(chǎng)參與者選擇的策略行為密切相關(guān)，經(jīng)濟(jì)學(xué)家采用非合作博弈的同時(shí)決定產(chǎn)量的古諾模型、同時(shí)決定價(jià)格的伯川德模型、產(chǎn)量領(lǐng)導(dǎo)者模型斯塔科爾伯格模型以及價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者模型，每種模型都適用不同的環(huán)境條件。本文結(jié)合當(dāng)前智能電網(wǎng)對(duì)電力市場(chǎng)的影響，選擇同時(shí)決定產(chǎn)量的古諾模型。古諾模型中，市場(chǎng)參與者選擇生產(chǎn)多少產(chǎn)量作為策略行為，同時(shí)決定產(chǎn)量后，也就相應(yīng)的形成統(tǒng)一的市場(chǎng)價(jià)格。產(chǎn)量的本質(zhì)是選擇生產(chǎn)能力，也就是說(shuō)市場(chǎng)潛在進(jìn)入者在進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，依據(jù)在位企業(yè)的產(chǎn)量來(lái)選擇自己的產(chǎn)量。2009年以來(lái)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，國(guó)家能源局大力支持新能源的發(fā)展，同時(shí)，支持分布式發(fā)電接入電網(wǎng)。國(guó)家能源局的主導(dǎo)下，相繼能源、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能、天然氣十二五規(guī)劃，頒布《分布式發(fā)電管理暫行辦法》，重新啟動(dòng)大用戶直購(gòu)電，宣布建成100個(gè)新能源示范城市，大力推廣風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)工程，制定新能源電鍍補(bǔ)貼和電動(dòng)汽車補(bǔ)貼。要求新能源發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)。面對(duì)這種情況，傳統(tǒng)供電商的市場(chǎng)進(jìn)入阻止策略難以實(shí)施，與分布式發(fā)電商在用戶側(cè)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)將在所難免。國(guó)家對(duì)分布式發(fā)電商的長(zhǎng)期補(bǔ)貼政策，使得其具備了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。林恩.派波爾(2012)發(fā)現(xiàn)在位企業(yè)選擇價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者的策略，將導(dǎo)致新進(jìn)入者具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，獲取更多的利潤(rùn)。同時(shí)決定價(jià)格的伯川德模型的結(jié)果是均衡價(jià)格逼近邊際成本，最終導(dǎo)致雙方利潤(rùn)下降。在位企業(yè)具備選擇產(chǎn)量領(lǐng)導(dǎo)者的先動(dòng)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)量高于古諾最優(yōu)產(chǎn)量水平，利潤(rùn)是追隨者的2陪。在追隨企業(yè)產(chǎn)量較低的情況下，領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)如果返回到古諾最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)并少生產(chǎn)，則領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的狀況可以得到改善。然而，如果領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)真的改變產(chǎn)量，并且跟隨者也知道這種可能，那么跟隨企業(yè)會(huì)預(yù)期到其采取這種行為并在第1期不再降低產(chǎn)量。相反，如果它預(yù)期領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)會(huì)增加產(chǎn)量，它也會(huì)增加自己的產(chǎn)量。最終，預(yù)期產(chǎn)量的博弈將會(huì)使博弈回到同時(shí)博弈的古諾均衡結(jié)果。如果領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)不能在第1期對(duì)產(chǎn)量做出承諾，則跟隨者將會(huì)預(yù)期領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)量變化，在此情況下博弈將會(huì)同時(shí)進(jìn)行。綜上，當(dāng)前傳統(tǒng)供電商不會(huì)選擇價(jià)格領(lǐng)導(dǎo)者的策略，新進(jìn)入者因成本過(guò)高和規(guī)模較小沒(méi)有能力選擇價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)策略。伯川德競(jìng)爭(zhēng)策略因會(huì)導(dǎo)致均衡價(jià)格接近邊際成本，市場(chǎng)參與者不會(huì)選擇這樣的策略行為。在當(dāng)前國(guó)家要求新能源優(yōu)先調(diào)度的情況下，如果實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)供電商不得不同時(shí)考慮新能源發(fā)電商的產(chǎn)量決策，這就使得競(jìng)爭(zhēng)從斯坦?fàn)柌衲Ｐ瓦M(jìn)入到古諾模型。

(三)模型假設(shè)

本文主要分析完全壟斷、寡頭壟斷、壟斷競(jìng)爭(zhēng)三個(gè)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)模型的均衡結(jié)果，為了建立相應(yīng)的分析模型，做出以下5個(gè)假設(shè):假設(shè)1:智能電網(wǎng)是一個(gè)逐漸演化的過(guò)程，新的分布式發(fā)電商開(kāi)始進(jìn)入電力供給市場(chǎng)，在用戶側(cè)與傳統(tǒng)供電商展開(kāi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。假設(shè)2:不存在電網(wǎng)輸電容量約束。線損、交易成本、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)成本、空載成本、政府補(bǔ)貼均為零。假設(shè)3:發(fā)電商追求利潤(rùn)最大化，選擇電量作為競(jìng)爭(zhēng)策略，最終實(shí)現(xiàn)納什均衡。每個(gè)發(fā)電商可以對(duì)每一類消費(fèi)者銷售電能。發(fā)電商成本函數(shù)是產(chǎn)量的二次凸函數(shù)。假設(shè)4:電力需求不斷增加，消費(fèi)者為商業(yè)、工業(yè)、居民三類，其需求函數(shù)對(duì)所有發(fā)電商都是公共信息。消費(fèi)者擁有儲(chǔ)能措施，能夠積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，自由選擇不同的發(fā)電商。需求函數(shù)是線性需求函數(shù)。假設(shè)5:市場(chǎng)結(jié)構(gòu)將經(jīng)歷完全壟斷、寡頭競(jìng)爭(zhēng)、壟斷競(jìng)爭(zhēng)三個(gè)階段。用1個(gè)傳統(tǒng)供電商(火電)和3個(gè)需求市場(chǎng)來(lái)代表完全壟斷市場(chǎng)結(jié)構(gòu);1個(gè)傳統(tǒng)供電商、1個(gè)新能源發(fā)電商(風(fēng)電)與3個(gè)需求市場(chǎng)代表雙寡頭市場(chǎng)結(jié)構(gòu);1個(gè)傳統(tǒng)供電商、2個(gè)新能源發(fā)電商(風(fēng)電和光伏發(fā)電)與3個(gè)需求市場(chǎng)代表壟斷競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)論與政策建議

智能電網(wǎng)的發(fā)展將導(dǎo)致以新能源技術(shù)為主的分布式發(fā)電商不斷進(jìn)入電力市場(chǎng)，并與傳統(tǒng)的供電商形成競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)結(jié)構(gòu)將逐漸演化。本文通過(guò)構(gòu)建了一個(gè)包含多供電商、多用戶市場(chǎng)的古諾式博弈模型，刻畫(huà)了這種演化趨勢(shì)，并給出了模型求解方法和算例。研究發(fā)現(xiàn)隨著電網(wǎng)不斷智能化，電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將不斷加劇，分布式發(fā)電商越多，電力市場(chǎng)交易量越大，交易價(jià)格越低，過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)將導(dǎo)致接近完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)價(jià)格。傳統(tǒng)供電商利潤(rùn)將隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇而大幅下降。根據(jù)這些研究發(fā)現(xiàn)，筆者建議在以下三方面采取積極措施，從而較好實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)發(fā)展，推動(dòng)電力市場(chǎng)化改革。

1.以智能電網(wǎng)革命為契機(jī)，引入多元化分布式發(fā)電商，從而加速電力市場(chǎng)化改革。我國(guó)的電力改革始于1997年，經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)十幾年的艱難改革，仍未全面實(shí)現(xiàn)2002年提出的“廠網(wǎng)分開(kāi)、主輔分離、輸配分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的改革目標(biāo)。當(dāng)前電力市場(chǎng)交易模式，依然是以電網(wǎng)公司為主導(dǎo)的單邊電力交易模式，以政府規(guī)制電價(jià)為主導(dǎo)定價(jià)模式，這種模式并不能緩解市場(chǎng)煤和計(jì)劃電的根本矛盾，價(jià)格在配置資源中并未很好的起到作用，降低了能源配置效率和利用效率。2013年負(fù)責(zé)電力改革的電監(jiān)會(huì)并入能源局后，電力改革邁上了新的臺(tái)階。智能電網(wǎng)不僅能夠在技術(shù)上(分布式發(fā)電、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能等技術(shù))降低電力市場(chǎng)的自然壟斷屬性，而且能夠提高能源配置和使用效率。分布式發(fā)電的發(fā)展，不僅能夠滿足監(jiān)管機(jī)構(gòu)節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級(jí)的監(jiān)管目標(biāo)，而且有助于實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)化改革目標(biāo)。多元化分布式發(fā)電商的引入，勢(shì)必將在用戶側(cè)與傳統(tǒng)的供電商形成有效競(jìng)爭(zhēng)，而能為電價(jià)形成機(jī)制奠定基礎(chǔ)。如果沒(méi)有政府規(guī)制和傳統(tǒng)供電商的阻止進(jìn)入策略的實(shí)施，在利潤(rùn)最大化的目標(biāo)下，市場(chǎng)參與者的策略性反應(yīng)將是進(jìn)行古諾式的產(chǎn)量競(jìng)爭(zhēng)，而這將形成競(jìng)爭(zhēng)性電價(jià)。隨著分布式發(fā)電商的增加，電價(jià)將大幅度下降，參與者將依據(jù)電價(jià)安排生產(chǎn)和投資，工業(yè)、商業(yè)、居民用戶將依據(jù)電價(jià)波動(dòng)合理使用電量，這將提高能源配置和使用效率，計(jì)劃電和市場(chǎng)煤的矛盾也迎刃而解。

2.建立以能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)的智能電網(wǎng)發(fā)展模式，降低分布式供電商的進(jìn)入壁壘，引導(dǎo)傳統(tǒng)供電商向競(jìng)爭(zhēng)性供電商轉(zhuǎn)變。在上述的分析中，我們看到，隨著分布式供電商的不斷引入，如果沒(méi)有政府電價(jià)規(guī)制的情況下，供電競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是電價(jià)大幅下降，傳統(tǒng)供電商的利潤(rùn)也將大幅下降。在這樣的情況下，傳統(tǒng)供電商的最優(yōu)策略性行為是實(shí)施阻止進(jìn)入策略或參與分布式供電，而這將進(jìn)一步加強(qiáng)傳統(tǒng)供電商的勢(shì)力，降低分布式供電商的進(jìn)入速度。這一競(jìng)爭(zhēng)結(jié)局將與電力改革目標(biāo)背道而馳。當(dāng)前，這一事實(shí)正在發(fā)生，傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)主導(dǎo)了智能電網(wǎng)的發(fā)展，主導(dǎo)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制度，倡導(dǎo)集中式發(fā)電，分布式發(fā)電商接入電網(wǎng)成本較高。據(jù)中國(guó)能源局統(tǒng)計(jì)，2012年總共放棄風(fēng)電200億度，直接損失100多億元，造成這一結(jié)果的重要原因之一就是傳統(tǒng)發(fā)電商阻止進(jìn)入策略的實(shí)施。在這種情況下，如果以能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)，各利益相關(guān)者共同參與，包括傳統(tǒng)供電商和分布式供電商，制定智能電網(wǎng)發(fā)展框架，以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)范等制度，這將十分有利于分布式供電商順利進(jìn)入供電市場(chǎng)，進(jìn)而促使傳統(tǒng)供電商放棄阻止進(jìn)入策略或直接參與分布式供電策略，提高其運(yùn)營(yíng)效率，使其轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)性供電商。

3.建立有管制的浮動(dòng)電價(jià)形成機(jī)制，避免電力投資不足和電價(jià)波動(dòng)過(guò)大。電力產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電力有剛性需求;同時(shí)，電力投資自身具備長(zhǎng)周期的特點(diǎn)。隨著大量分布式發(fā)電商進(jìn)入電力市場(chǎng)，如果任由電力市場(chǎng)充分競(jìng)爭(zhēng)，那么依據(jù)上述研究結(jié)果，勢(shì)必將導(dǎo)致電價(jià)的周期性波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致投資的周期性波動(dòng)，而這種波動(dòng)勢(shì)必將影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行。因此，如果監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況，通過(guò)制定有浮動(dòng)區(qū)間的市場(chǎng)電價(jià)形成機(jī)制，這不僅能夠促使電力產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展，而且能夠提升電力市場(chǎng)整體效率。

作者：袁曉玲張江洋單位：西安交通大學(xué)