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

一、文獻述評

智能電網(wǎng)目前國際上并沒有統(tǒng)一的概念。國際能源署給出的定義較為準確地概括了其共性:“智能電網(wǎng)是使用數(shù)字和其他先進技術(shù)來監(jiān)視和管理所有發(fā)電來源電力的運輸，以滿足最終用戶不同電力需求的電力網(wǎng)絡。智能電網(wǎng)通過統(tǒng)籌所有發(fā)電端，電網(wǎng)運營商，終端用戶以及電力市場利益相關(guān)者的需求和能力，盡可能高效地操控系統(tǒng)的各個部分，在最大限度降低成本和對減弱環(huán)境影響的同時，提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性和穩(wěn)定性?！睅涇姂c(2009)我國國家電網(wǎng)公司提出了堅強智能電網(wǎng)的概念，以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先、中國特色的堅強智能化電網(wǎng)。StevenE.Collier在2009年IEEE電力和能源會議上認為，盡管智能電網(wǎng)內(nèi)涵不同，但具備自愈、用戶參與、抵御災害能力、有大量的分布式電源、電力市場得以更好的發(fā)展這五個特征。陳志恒等(2013)從發(fā)展的角度來看，受技術(shù)條件、商業(yè)價值、投資和政策框架的制約，世界各國傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)“進化”，大致都需要經(jīng)過由能源單向傳輸?shù)侥茉磁c信息雙向傳輸、由垂直一體化結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)、由能源一次性輸出到儲存性輸出、由壟斷化運營模式到市場化運營模式的漸進過程。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、風電、太陽能發(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，具備隨機性、間歇性、開發(fā)成本高、反用電高峰等不穩(wěn)定特征，直接接入電網(wǎng)會對傳統(tǒng)的電網(wǎng)造成巨大的沖擊，進而大大降低傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。但儲能技術(shù)、柔性直流技術(shù)、新能源綜合利用技術(shù)的實施，解決了技術(shù)因素，例如國家電網(wǎng)公司完成的河北張北風光儲示范工程。

當前我國政府提供的新能源補貼政策解決了價格高的問題。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將進一步改變電力產(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)代社會不可或缺的生活必需品。電能具備無形、無色、無味、看不見、摸不著、危險大、同質(zhì)性的特點。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、資本存量調(diào)整困難、難以儲存的特點;作為消費品具備消費時間集中，時間周期性強，可替代性差，缺乏需求彈性的特點。供給需求要求瞬間平衡，電能質(zhì)量對電器壽命和質(zhì)量會產(chǎn)生影響，負荷變化瞬間供給產(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)展導致發(fā)電企業(yè)的最小效率規(guī)模顯著下降。20世紀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。目前，西方國家和我國已經(jīng)在發(fā)電領(lǐng)域映入了競爭，促使企業(yè)提高了效率、改進了服務、降低了價格，壟斷行業(yè)煥發(fā)了生機活力。居民、商業(yè)及工業(yè)用戶具有不同的電能價格需求需求彈性(，消費者對價格反應的三種方式?jīng)Q定了價格需求彈性的大小，價格上漲時，一是消費者可以選擇消費替代品;二是不選擇替代品的情況下，可以減少該產(chǎn)品的消費;三是消費量不變，減少在其他產(chǎn)品上的花費。智能電網(wǎng)使得分布式電源成為傳統(tǒng)電網(wǎng)公司供應電能的替代消費GriffinJM等，2005)。在電力市場中，分布式電源、儲能設(shè)備將成為用戶選擇電能的消費替代，這將提高電力產(chǎn)品的需求彈性。綜上所述，學者們普遍認識到智能電網(wǎng)不僅是能源領(lǐng)域重要的技術(shù)革命，更將進一步推動能源產(chǎn)業(yè)、能源市場的變革，但忽視了對市場結(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，引入了多個需求市場，給出不同市場結(jié)構(gòu)下的均衡解和均衡價格，并與完全壟斷市場進行比較。

二、智能電網(wǎng)下電力市場的不同均衡

(一)問題的轉(zhuǎn)化

從對電力市場影響的角度看，智能電網(wǎng)實現(xiàn)了分布式新能源的接入，為電力市場電力帶來了新的競爭者，消費者的選擇范圍和需求的價格彈性增加了。市場結(jié)構(gòu)從完成壟斷逐漸演化為競爭。于是，我們將問題轉(zhuǎn)化為新的競爭者對市場結(jié)構(gòu)的影響，關(guān)注的是電力供應商和消費者行為發(fā)生的變化、新的均衡數(shù)量以及新的電價形成機制。

(二)模型選擇

在分析市場結(jié)構(gòu)的經(jīng)典文獻中，均衡數(shù)量和均衡價格的決定與市場參與者選擇的策略行為密切相關(guān)，經(jīng)濟學家采用非合作博弈的同時決定產(chǎn)量的古諾模型、同時決定價格的伯川德模型、產(chǎn)量領(lǐng)導者模型斯塔科爾伯格模型以及價格領(lǐng)導者模型，每種模型都適用不同的環(huán)境條件。本文結(jié)合當前智能電網(wǎng)對電力市場的影響，選擇同時決定產(chǎn)量的古諾模型。古諾模型中，市場參與者選擇生產(chǎn)多少產(chǎn)量作為策略行為，同時決定產(chǎn)量后，也就相應的形成統(tǒng)一的市場價格。產(chǎn)量的本質(zhì)是選擇生產(chǎn)能力，也就是說市場潛在進入者在進入市場時，依據(jù)在位企業(yè)的產(chǎn)量來選擇自己的產(chǎn)量。2009年以來，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，國家能源局大力支持新能源的發(fā)展，同時，支持分布式發(fā)電接入電網(wǎng)。國家能源局的主導下，相繼能源、太陽能、風能、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》，重新啟動大用戶直購電，宣布建成100個新能源示范城市，大力推廣風電特許權(quán)招標工程，制定新能源電鍍補貼和電動汽車補貼。要求新能源發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)。面對這種情況，傳統(tǒng)供電商的市場進入阻止策略難以實施，與分布式發(fā)電商在用戶側(cè)展開競爭將在所難免。國家對分布式發(fā)電商的長期補貼政策，使得其具備了市場競爭力。林恩.派波爾(2012)發(fā)現(xiàn)在位企業(yè)選擇價格領(lǐng)導者的策略，將導致新進入者具有后發(fā)優(yōu)勢，獲取更多的利潤。同時決定價格的伯川德模型的結(jié)果是均衡價格逼近邊際成本，最終導致雙方利潤下降。在位企業(yè)具備選擇產(chǎn)量領(lǐng)導者的先動優(yōu)勢，產(chǎn)量高于古諾最優(yōu)產(chǎn)量水平，利潤是追隨者的2陪。在追隨企業(yè)產(chǎn)量較低的情況下，領(lǐng)導企業(yè)如果返回到古諾最優(yōu)反應函數(shù)并少生產(chǎn)，則領(lǐng)導企業(yè)的狀況可以得到改善。然而，如果領(lǐng)導企業(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)會預期到其采取這種行為并在第1期不再降低產(chǎn)量。相反，如果它預期領(lǐng)導企業(yè)會增加產(chǎn)量，它也會增加自己的產(chǎn)量。最終，預期產(chǎn)量的博弈將會使博弈回到同時博弈的古諾均衡結(jié)果。如果領(lǐng)導企業(yè)不能在第1期對產(chǎn)量做出承諾，則跟隨者將會預期領(lǐng)導企業(yè)的產(chǎn)量變化，在此情況下博弈將會同時進行。綜上，當前傳統(tǒng)供電商不會選擇價格領(lǐng)導者的策略，新進入者因成本過高和規(guī)模較小沒有能力選擇價格競爭策略。伯川德競爭策略因會導致均衡價格接近邊際成本，市場參與者不會選擇這樣的策略行為。在當前國家要求新能源優(yōu)先調(diào)度的情況下，如果實現(xiàn)電力市場競爭，傳統(tǒng)供電商不得不同時考慮新能源發(fā)電商的產(chǎn)量決策，這就使得競爭從斯坦爾伯格模型進入到古諾模型。

(三)模型假設(shè)

本文主要分析完全壟斷、寡頭壟斷、壟斷競爭三個市場結(jié)構(gòu)模型的均衡結(jié)果，為了建立相應的分析模型，做出以下5個假設(shè):假設(shè)1:智能電網(wǎng)是一個逐漸演化的過程，新的分布式發(fā)電商開始進入電力供給市場，在用戶側(cè)與傳統(tǒng)供電商展開市場競爭。假設(shè)2:不存在電網(wǎng)輸電容量約束。線損、交易成本、發(fā)電機啟動成本、空載成本、政府補貼均為零。假設(shè)3:發(fā)電商追求利潤最大化，選擇電量作為競爭策略，最終實現(xiàn)納什均衡。每個發(fā)電商可以對每一類消費者銷售電能。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，消費者為商業(yè)、工業(yè)、居民三類，其需求函數(shù)對所有發(fā)電商都是公共信息。消費者擁有儲能措施，能夠積極參與市場競爭，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:市場結(jié)構(gòu)將經(jīng)歷完全壟斷、寡頭競爭、壟斷競爭三個階段。用1個傳統(tǒng)供電商(火電)和3個需求市場來代表完全壟斷市場結(jié)構(gòu);1個傳統(tǒng)供電商、1個新能源發(fā)電商(風電)與3個需求市場代表雙寡頭市場結(jié)構(gòu);1個傳統(tǒng)供電商、2個新能源發(fā)電商(風電和光伏發(fā)電)與3個需求市場代表壟斷競爭市場結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)論與政策建議

智能電網(wǎng)的發(fā)展將導致以新能源技術(shù)為主的分布式發(fā)電商不斷進入電力市場，并與傳統(tǒng)的供電商形成競爭，市場結(jié)構(gòu)將逐漸演化。本文通過構(gòu)建了一個包含多供電商、多用戶市場的古諾式博弈模型，刻畫了這種演化趨勢，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，電力市場競爭將不斷加劇，分布式發(fā)電商越多，電力市場交易量越大，交易價格越低，過度競爭將導致接近完全競爭的市場價格。傳統(tǒng)供電商利潤將隨著市場競爭的加劇而大幅下降。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，從而較好實現(xiàn)電力市場發(fā)展，推動電力市場化改革。

1.以智能電網(wǎng)革命為契機，引入多元化分布式發(fā)電商，從而加速電力市場化改革。我國的電力改革始于1997年，經(jīng)歷了長達十幾年的艱難改革，仍未全面實現(xiàn)2002年提出的“廠網(wǎng)分開、主輔分離、輸配分開、競價上網(wǎng)”的改革目標。當前電力市場交易模式，依然是以電網(wǎng)公司為主導的單邊電力交易模式，以政府規(guī)制電價為主導定價模式，這種模式并不能緩解市場煤和計劃電的根本矛盾，價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年負責電力改革的電監(jiān)會并入能源局后，電力改革邁上了新的臺階。智能電網(wǎng)不僅能夠在技術(shù)上(分布式發(fā)電、微電網(wǎng)、儲能等技術(shù))降低電力市場的自然壟斷屬性，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)管機構(gòu)節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級的監(jiān)管目標，而且有助于實現(xiàn)電力市場化改革目標。多元化分布式發(fā)電商的引入，勢必將在用戶側(cè)與傳統(tǒng)的供電商形成有效競爭，而能為電價形成機制奠定基礎(chǔ)。如果沒有政府規(guī)制和傳統(tǒng)供電商的阻止進入策略的實施，在利潤最大化的目標下，市場參與者的策略性反應將是進行古諾式的產(chǎn)量競爭，而這將形成競爭性電價。隨著分布式發(fā)電商的增加，電價將大幅度下降，參與者將依據(jù)電價安排生產(chǎn)和投資，工業(yè)、商業(yè)、居民用戶將依據(jù)電價波動合理使用電量，這將提高能源配置和使用效率，計劃電和市場煤的矛盾也迎刃而解。

2.建立以能源監(jiān)管機構(gòu)為主導的智能電網(wǎng)發(fā)展模式，降低分布式供電商的進入壁壘，引導傳統(tǒng)供電商向競爭性供電商轉(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，如果沒有政府電價規(guī)制的情況下，供電競爭的結(jié)果是電價大幅下降，傳統(tǒng)供電商的利潤也將大幅下降。在這樣的情況下，傳統(tǒng)供電商的最優(yōu)策略性行為是實施阻止進入策略或參與分布式供電，而這將進一步加強傳統(tǒng)供電商的勢力，降低分布式供電商的進入速度。這一競爭結(jié)局將與電力改革目標背道而馳。當前，這一事實正在發(fā)生，傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)主導了智能電網(wǎng)的發(fā)展，主導相關(guān)技術(shù)標準的制度，倡導集中式發(fā)電，分布式發(fā)電商接入電網(wǎng)成本較高。據(jù)中國能源局統(tǒng)計，2012年總共放棄風電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)電商阻止進入策略的實施。在這種情況下，如果以能源監(jiān)管機構(gòu)為主導，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)標準和市場競爭規(guī)范等制度，這將十分有利于分布式供電商順利進入供電市場，進而促使傳統(tǒng)供電商放棄阻止進入策略或直接參與分布式供電策略，提高其運營效率，使其轉(zhuǎn)化為競爭性供電商。

3.建立有管制的浮動電價形成機制，避免電力投資不足和電價波動過大。電力產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱，國民經(jīng)濟的發(fā)展對電力有剛性需求;同時，電力投資自身具備長周期的特點。隨著大量分布式發(fā)電商進入電力市場，如果任由電力市場充分競爭，那么依據(jù)上述研究結(jié)果，勢必將導致電價的周期性波動，進而導致投資的周期性波動，而這種波動勢必將影響國民經(jīng)濟的平穩(wěn)運行。因此，如果監(jiān)管機構(gòu)根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展需求和電力市場競爭情況，通過制定有浮動區(qū)間的市場電價形成機制，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整體效率。

作者：袁曉玲張江洋單位：西安交通大學