计及环境成本的发电侧电力市场竞价机制研究

重庆大学硕士学位论文计及环境成本的发电侧电力市场竞价机制研究姓名：阳忠明申请学位级别：硕士专业：技术经济及管理指导教师：任玉珑20060301重庆大学硕士学位论文中文摘要I摘要电力市场化改革过程中竞价机制设计是一个亟待解决的重要问题，是电力市场改革的核心内容，它不仅关系到各市场成员的切身利益，也影响到用户的用电价格，并最终影响社会资源的配置效率，对电力工业的健康发展具有举足轻重的作用。传统的统一市场出清价格竞价机制和按报价支付的竞价机制在实施过程中由于信息的不对称，存在着较为严重的虚报高价现象，影响电力系统的稳定性。有介于此，本文运用激励性规制理论、机制设计理论、拍卖理论等，设计一套激励性竞价机制。在该机制下，发电商获得的支付包括两部分，成本补偿项和信息补偿项，通过对发电商支付信息租金，引导他们披露自己的真实成本信息，按真实边际成本报价，实现电力优化调度。另外，针对火力发电厂存在较为严重的环境污染问题，本文把环境成本和发电商的实际报价结合起来考虑，使排污量大的发电企业在竞价中处于不利地位，从而激励其减少排污，达到电能与环境协调发展的目的，促进电力产业的健康发展。该机制考虑了激励相容约束和参与约束，因此是一个可行和可实施的机制。激励性竞价机制的分析和算例仿真的结果显示，在这种竞价机制下，发电商都在按真实边际成本报价时获得最大利润，也就是说按真实成本报价是其最优报价策略，因此发电商都会按自己的真实边际成本报价，能够激励发电商披露自己的真实信息，从而实现电力资源的经济调度，减少发电商操纵报价、哄抬电价的可能。模拟仿真的结果表明，在激励性竞价机制下的平均购电价格接近完全信息市场条件下的平均购电价格，机制运行是有效率的。关键词：激励性竞价机制，真实成本报价，环境成本，算例仿真重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTDuringtheelectricitymarketreformprocess,biddingmechanismdesignisanimportantissuetoberesolvedurgently.Itiscorecontentofelectricitymarketreform,whichnotonlyrelatestovariousmarketsmember'sinterest,butalsoaffectselectricitypriceofdemand-side,andfinallyaffectsthedispositionefficiencyofthesocialresources.Soitispivotaltothehealthydevelopmentofelectricityindustry.Thetraditionalmarketcleaningpricebiddingmechanismandpay-as-bidbiddingmechanismpresentseriousphenomenonofmakingfalsereportofhighpricebecauseofinformationasymmetryintheimplementationprocess.Soitaffectsthestabilityoftheelectricalpowersystem.Therefore,inordertoresolvethisproblem,thispaperdesignedanewincentivebiddingmechanismwiththetheoriesofincentiveregulation,mechanismdesigning,biddingetc.Inthismechanism,generationcompanyobtainsthepaymentswhichincludestwoparts,thecostcompensatingitemandtheinformationcompensatingitem.Sothismechanismmodelcanguidethemtodiscloseownrealcostinformationandquotingpriceaccordingtotheirrealmarginalcostsbyshellingoutinformationrenttogenerationcompany,soastoachieveelectricpowersystemoptimizationdispatch.Inaddition,inthecaseofthethermalpowerplants’seriousenvironmentalpollutionproblem,thispapercombinestheenvironmentcostandthegenerationcompany’srealquotedprice,soitcauseshighpollutedgenerationcompaniestobeatthedisadvantageouspositionwhenbidding.Thusitencouragesgenerationcompaniestoreducepollutantsdumping,whichcontributestoachievethegoalofelectricalpowerandtheenvironmentcoordinateddevelopmentandpromotehealthydevelopmentofelectricpowerindustry.Thismechanismincludesparticipationconstraintandincentivecompatibilityconstraint,soitismechanismwhichisfeasibleandenforceable.Theanalysisofincentivebiddingmechanismandtheexamplesimulationrevealed,underthisbiddingmechanism,generationcompaniesobtainthelargestprofitwhenpresentsitsrealmarginalcost.Inotherword,presentingitsrealcostisitsmostsuperiorstrategy.Therefore,generationcompanieswillquotepriceaccordingtotheirownrealmarginalcosts.Soitcannotonlydriveelectricitygenerationbusinesstodisclosetheirownrealinformation,butrealizeeconomicaldispatchofelectricpowerresources,andreducesthepossibilityofdrivinguptheelectricitypriceofgenerationcompanies.重庆大学硕士学位论文英文摘要IIIAveragepriceofelectricityundertheincentivebiddingmechanismapproachesissimilartotheaveragepriceunderthecompleteinformationmarketcondition,sothemechanismiseffective.Keywords:Incentivebiddingmechanism,Biddingbyitsrealcost,Environmentcost,Examplesimulation重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1研究的背景及意义电力市场这个概念是由美国麻省理工学院的F.C.Schweppe教授于1979年提出的[1]，这个当时被认为大胆的设想现在已经引起了全球化的改革浪潮。当前电力行业的市场化已经成为世界各国电力改革的共同主题[2]。世界各国电力行业改革的趋势是：自由化（Liberalization）、私有化（Privatization）、放松管制（Deregulation）、打破垄断和引入竞争机制[3]。电力市场化改革的过程中竞价机制的设计是一个亟待解决的重要问题。世界上没有普遍适用的竞价机制，也不是越先进越好，只有结合各国各地区的实际情况，采用合适的竞价机制，电力市场改革才可能取得成功。竞价机制设计是电力市场改革的核心内容，它不仅关系到各市场成员的切身利益，也影响到用户的用电价格，并最终影响社会资源的配置效率，对电力工业的健康发展具有举足轻重的作用。从世界电力市场的运行经验来看，合理的竞价机制能提高市场效率，减少市场力的影响，优化电力系统的运行方式，减少网络阻塞和提高系统安全稳定性；相反，竞价机制的缺陷将降低市场效率甚至导致严重的电力事故。因此，电力市场规制机构和大量的研究者对竞价机制问题给予了强烈的关注。在电力市场运行初期一般采用的是统一出清价格竞价机制，但在实际运用中却暴露了这一竞价机制的一些不足，美国加州电力危机就是典型的例子。加州电力市场出现电价飞升，导致严重的电力市场事故后，联邦能源管理委员会（FERC）要求加州PX和ISO研究统一出清价格竞价机制的替代方案。英国电力市场规制机构认为统一出清价格竞价机制与按支付（PAB）竞价机制相比，更容易遭受大的发电公司利用市场力操纵市场的策略行为，所以2001年3月英国新电力交易制度（NETA）采用的是PAB竞价机制。研究人员进一步分析得出，这两种竞价机制都不能解决电力市场的一些特殊问题，如防止发电商滥用市场力等，需要设计新的竞价机制。目前，国外电力市场竞价机制的设计仍然在实践中不断探索。我国的电力工业长期以来采取在政府监管下的垂直一体化运营方式，这种垂直一体化的体制，曾经为电力工业的发展做出了历史性的贡献。但是，随着社会经济和电力工业的发展，传统的电力工业垄断经营的模式暴露出效率低、市场壁垒难以优化资源配置、管理方式落后等弊端，制约了电力工业和国民经济的发展。当前，实现商业化运营、走向市场已成为我国电力工业改革的趋势[4]。我国电力体制改革的总体目标是：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、重庆大学硕士学位论文1绪论2公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系[70]。我国电力市场化改革已经迈出实质性的步伐，目前已进入以电价改革为中心的阶段。竞价机制的设计决定着电价改革是否成功，并最终决定电力市场的稳定运行。我国6个省（市）在建立电力市场之初采用的是统一出清价格竞价机制，2002年4月1日，上海发电市场改用PAB竞价机制，2004年上半年国家发改委决定在东北进行“两部制电价”改革试点。随着西部大开发战略的实施，西部能源基地逐渐形成，在能源的生产过程中不可避免的存在环境污染问题。我国是燃煤大国，煤炭占一次能源消耗的76%，以煤为主的能源结构在短期内难以改变。中国城市大气污染，主要是由燃煤引起的，在排入大气的污染物质中，二氧化硫的87%，氮氧化物的67%，烟尘的79%，一氧化碳的71%来自煤的燃烧，而燃煤的电力工业占有最多的份额。近几年来，随着我国“电荒”的出现，全国各地出现了兴修电厂的热潮，其中大部分是燃煤的火力发电厂，随之而来的是控制污染物的排放问题。如何合理利用与配置能源资源，避免走过去“先污染后治理”的老路，从政府监管的角度，保障西部地区能源开发与经济、环境协调发展，势在必行。因此，本文拟把环境成本和发电商的实际报价结合起来考虑，对发电侧电力市场竞价机制进行研究，使排污量大的发电企业在竞价中处于不利地位，从而激励其减少排污，达到电能与环境协调发展的目的，提高电力产业的运行效率，促进电力产业的健康发展。本文的思路来源于导师在研的国家自然科学基金项目《西部能源开发中电能与环境协调监管机制研究》（基金号：90510016），论文的研究成果是