北美電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力緩解措施綜述

張偉，余杰文，何超林，馬海鑫

(1.南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司, 廣東 廣州 510700；2.南方電網(wǎng)深圳數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司, 廣東 廣州 510663)

1988年英國(guó)通過(guò)《電力私營(yíng)化法案》進(jìn)行電力改革，率先建立起現(xiàn)代電力市場(chǎng)[1]，歐美國(guó)家也相繼開(kāi)放電力市場(chǎng)交易[2]，旨在通過(guò)電力改革，提升電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性，減少政府干預(yù)。由于電能供給與需求具有同時(shí)性，且不易大規(guī)模存儲(chǔ)，電力市場(chǎng)交易具有一定的特殊性。在市場(chǎng)交易中，供給側(cè)對(duì)產(chǎn)品價(jià)格施加影響力，使產(chǎn)品價(jià)格處于正常市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格之上的能力稱(chēng)為市場(chǎng)力(market power)，在電力市場(chǎng)中同樣存在市場(chǎng)力[3]。

針對(duì)電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的研究主要集中在電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的定義[3-4]、評(píng)價(jià)市場(chǎng)力的指標(biāo)[5-6]、電力市場(chǎng)監(jiān)管架構(gòu)[7]、市場(chǎng)力緩解措施等[8]幾個(gè)方面。文獻(xiàn)[3]將電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力分為水平市場(chǎng)力和垂直市場(chǎng)力，并對(duì)控制2種市場(chǎng)力提出不同措施；文獻(xiàn)[9]介紹了電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的典型行為和監(jiān)管措施；文獻(xiàn)[10]介紹了電力市場(chǎng)評(píng)價(jià)體系，為電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行提供評(píng)價(jià)依據(jù)；文獻(xiàn)[11]從經(jīng)濟(jì)學(xué)中市場(chǎng)力的概念引申出電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的概念，并分析了電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的不同之處；文獻(xiàn)[12]給出一系列市場(chǎng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)，并指出不同評(píng)價(jià)指標(biāo)適用的場(chǎng)景；文獻(xiàn)[7]介紹了各國(guó)電力市場(chǎng)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及市場(chǎng)力緩解措施。對(duì)于電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力應(yīng)以防范為主，力求避免市場(chǎng)力對(duì)電力市場(chǎng)造成嚴(yán)重影響。我國(guó)在構(gòu)建電力市場(chǎng)的同時(shí)應(yīng)建立相應(yīng)的電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)，通過(guò)防范和懲罰措施，避免供給側(cè)發(fā)電廠商利用市場(chǎng)力影響電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行。

北美地區(qū)電力市場(chǎng)已經(jīng)運(yùn)行20余年，其電力市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的市場(chǎng)力緩解措施都已經(jīng)比較成熟。本文重點(diǎn)介紹了北美地區(qū)電力市場(chǎng)的概況、市場(chǎng)力監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和北美電力市場(chǎng)的市場(chǎng)力緩解措施等，旨在為國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)防范和緩解市場(chǎng)力提供參考意見(jiàn)。

1 電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力

電能具有不同于其他商品的特性[11]，如：

a)電能需要保證時(shí)刻供需平衡，且不易大規(guī)模存儲(chǔ)。雖然儲(chǔ)能容量近幾年發(fā)展迅猛，但相比于發(fā)電廠商的供電量和用電用戶(hù)的電力需求，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足[13]。

b)電力設(shè)備投資成本高，建設(shè)周期長(zhǎng)；因此電力市場(chǎng)進(jìn)入門(mén)檻高，以致發(fā)電廠商較少，電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)不充分。

c)電力設(shè)備運(yùn)行約束多，發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備有運(yùn)行容量限制，當(dāng)某段輸電線(xiàn)路發(fā)生阻塞，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠商的市場(chǎng)力增大，影響電力市場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在電力市場(chǎng)中，市場(chǎng)力的作用方式主要有2種，分別是物理持留和經(jīng)濟(jì)持留。物理持留是指在電力市場(chǎng)中發(fā)電廠商謊報(bào)發(fā)電機(jī)組故障或降低發(fā)電機(jī)組輸出功率，降低電力市場(chǎng)中的發(fā)電機(jī)組容量，造成虛假的供不應(yīng)求現(xiàn)象，從而提高電價(jià)；經(jīng)濟(jì)持留是指發(fā)電廠商參與電力市場(chǎng)交易中，故意將電力價(jià)格提高，以達(dá)到較高的出清價(jià)格。因此，需要重點(diǎn)關(guān)注電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的作用，并緩解市場(chǎng)力對(duì)電力市場(chǎng)的影響。

1.1 市場(chǎng)力的概念

市場(chǎng)力來(lái)源于經(jīng)濟(jì)學(xué)概念，是指市場(chǎng)中參與交易的一方能夠通過(guò)自身影響力，操縱商品的價(jià)格，使市場(chǎng)價(jià)格扭曲的能力[14]。

對(duì)電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的關(guān)注源于加州電力市場(chǎng)危機(jī)[4]。對(duì)電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的定義也有不同的標(biāo)準(zhǔn)，文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]定義市場(chǎng)力為參與市場(chǎng)交易的一方具有操縱市場(chǎng)價(jià)格的能力；文獻(xiàn)[17]指出在電力市場(chǎng)中，發(fā)電廠商在謀求自身利益的情況下，限制發(fā)電量，進(jìn)而操縱電力市場(chǎng)的交易電價(jià)。

電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力可以分為垂直市場(chǎng)力(vertical market power)和水平市場(chǎng)力(horizontal market power)[18]。垂直市場(chǎng)力是指電能的發(fā)-輸-變-配4個(gè)階段一體化，發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中不能實(shí)現(xiàn)相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，可以通過(guò)廠網(wǎng)分開(kāi)等電力工業(yè)組織結(jié)構(gòu)的改變來(lái)消除垂直市場(chǎng)力。水平市場(chǎng)力是指供給側(cè)的大廠商或需求側(cè)的大用戶(hù)利用其自身優(yōu)勢(shì)獲得市場(chǎng)力，在電力市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)價(jià)格收益。由于電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的存在，供給側(cè)發(fā)電廠商可以通過(guò)各種方式避免競(jìng)爭(zhēng)，提高交易電價(jià)，從而通過(guò)不公平競(jìng)爭(zhēng)得利。供給側(cè)使用市場(chǎng)力常見(jiàn)的方式有：謊報(bào)檢修故障、阻塞輸電線(xiàn)路、串聯(lián)報(bào)價(jià)等，因此在電力市場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中需要避免市場(chǎng)力引發(fā)的高電價(jià)、傳導(dǎo)錯(cuò)誤信息和阻塞輸電線(xiàn)路等問(wèn)題的發(fā)生。

1.2 市場(chǎng)力產(chǎn)生的原因

市場(chǎng)力產(chǎn)生的原因有很多，文獻(xiàn)[19]和文獻(xiàn)[20]認(rèn)為電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力主要來(lái)源于需求側(cè)彈性較小，而文獻(xiàn)[21]認(rèn)為市場(chǎng)力源于電力市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)不合理，也指出即使發(fā)電廠商占據(jù)市場(chǎng)份額較小，但處于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也具有一定的市場(chǎng)力。電力行業(yè)具有自身的特點(diǎn)，電能在使用過(guò)程中對(duì)質(zhì)量有一定的要求，因此電力市場(chǎng)對(duì)輔助服務(wù)存在需求。例如水電廠承擔(dān)的一次調(diào)頻服務(wù)，對(duì)于電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。除此之外，外部不確定因素也會(huì)產(chǎn)生市場(chǎng)力，如氣候條件、發(fā)電機(jī)組檢修或故障、發(fā)電廠燃料價(jià)格等[22]。

2 電力市場(chǎng)的市場(chǎng)力指標(biāo)

電能在生產(chǎn)、傳輸、使用這3個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，并且電能的消費(fèi)受到物理?xiàng)l件限制和發(fā)電廠商追求經(jīng)濟(jì)效益最大化等因素的影響。電力市場(chǎng)的運(yùn)行既遵循一般市場(chǎng)規(guī)律，又受到各種物理?xiàng)l件的約束，因此需要不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)判斷市場(chǎng)力是否影響了電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行。常見(jiàn)的電力市場(chǎng)市場(chǎng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)有以下幾種。

2.1 赫芬達(dá)爾-赫爾希曼指數(shù)

在電力市場(chǎng)中，赫芬達(dá)爾-赫爾希曼指數(shù)(Herfindahl-Hirschman index，HIHI)是指參與電力市場(chǎng)的各發(fā)電廠商所占比例的平方和，計(jì)算方式為[23]

(1)

式中：IHIHI為HIHI值；Si為第i個(gè)參與電力市場(chǎng)交易的發(fā)電廠商所占市場(chǎng)份額；N為參與電力市場(chǎng)交易的發(fā)電廠商個(gè)數(shù)。

HIHI越大，表明電力市場(chǎng)交易越容易受到市場(chǎng)力影響[24]。美國(guó)設(shè)定的指標(biāo)為：HIHI大于1 800為電力市場(chǎng)高度集中；HIHI在1 000～1 800范圍內(nèi)，電力市場(chǎng)中度集中；HIHI小于1 000，電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)正常。

HIHI指標(biāo)是一種靜態(tài)指數(shù)，并不能完全顯示電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力的大小[25]。為了改善其靜態(tài)特性，文獻(xiàn)[26]使用動(dòng)態(tài)HIHI作為評(píng)價(jià)市場(chǎng)力指標(biāo)。雖然HIHI在一定程度上可以作為電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但還是存在一些其他影響因素。

2.2 市場(chǎng)供需比指標(biāo)

電力市場(chǎng)中的供需雙方?jīng)Q定了電價(jià)高低，通過(guò)式(2)定義市場(chǎng)供需比指標(biāo)Γ[27]，

Γ=QS/QD.

(2)

式中：QD為電力市場(chǎng)中電量總需求；QS為電力市場(chǎng)中電量總供給。市場(chǎng)供需比指標(biāo)Γ越大，表示電力市場(chǎng)供給方競(jìng)爭(zhēng)越充分。當(dāng)Γ<1時(shí)，電力市場(chǎng)更容易受到市場(chǎng)力操縱。

2.3 市場(chǎng)供需彈性指標(biāo)

文獻(xiàn)[12]提出電力市場(chǎng)中供給側(cè)和需求側(cè)都有1個(gè)彈性指標(biāo)，這2個(gè)彈性指標(biāo)反映了在供需雙方存在波動(dòng)時(shí)的應(yīng)對(duì)能力。其中，供給側(cè)彈性指標(biāo)

(3)

式中：P為電力市場(chǎng)交易電價(jià)；ΔP為電力市場(chǎng)交易電價(jià)變化量；ΔQS為供給側(cè)變化量。

需求側(cè)彈性指標(biāo)

(4)

式中ΔQD為需求側(cè)變化量。

彈性指標(biāo)越大，表明電力市場(chǎng)越不容易受到市場(chǎng)力干擾。根據(jù)供給側(cè)彈性指標(biāo)和需求側(cè)彈性指標(biāo)，可以評(píng)估電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的主導(dǎo)作用。

2.4 關(guān)鍵供給者指數(shù)

發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中占據(jù)關(guān)鍵地位，可以是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也可以是一定的市場(chǎng)份額。關(guān)鍵供給發(fā)電廠商可以決定電力供給能力，文獻(xiàn)[28]提出針對(duì)發(fā)電廠商的市場(chǎng)力測(cè)算指標(biāo)——關(guān)鍵供給者指數(shù)(pivotal supplier indicator，PSI)為

(5)

式中：IPSI為PSI值；Qj為第j個(gè)發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中所占份額。

當(dāng)IPSI為1且該發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中不提供電能時(shí)，電力市場(chǎng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供電能，該發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中具有市場(chǎng)力。PSI指數(shù)在美國(guó)加州、PJM和德州等多地電力市場(chǎng)被廣泛應(yīng)用。

2.5 剩余供給指數(shù)

與PSI指數(shù)相似的是剩余供給指數(shù)(residual supply index，RSI)，該指數(shù)已經(jīng)被美國(guó)加州電力市場(chǎng)納入市場(chǎng)力考核指標(biāo)，其值IRSI計(jì)算公式為[28]

(6)

當(dāng)RSI指數(shù)小于1時(shí)，該發(fā)電廠商對(duì)于電力市場(chǎng)是不可或缺的。該發(fā)電廠商在電力市場(chǎng)中擁有市場(chǎng)力。應(yīng)確保電力市場(chǎng)中所有發(fā)電廠商的RSI指數(shù)大于1，使電價(jià)得到充分競(jìng)爭(zhēng)。

2.6 勒納指數(shù)

勒納指數(shù)(Lerner index)是一種以邊際成本估算市場(chǎng)力的指數(shù)，其計(jì)算公式為

L=(P-CMC)/P.

(7)

式中：L為勒納指數(shù)值；CMC為系統(tǒng)邊際成本。

勒納指數(shù)反映了市場(chǎng)中參與者操縱商品價(jià)格的能力。如果實(shí)際價(jià)格越遠(yuǎn)離該商品的邊際成本，說(shuō)明在市場(chǎng)中該參與者擁有的市場(chǎng)力就越大，市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)程度就越低。由于勒納指數(shù)的計(jì)算結(jié)果與邊際成本相關(guān)，其指數(shù)受邊際成本估算準(zhǔn)確度影響較大。

2.7 中心輻射網(wǎng)絡(luò)方法

中心輻射型網(wǎng)絡(luò)方法(hub and spoke，HS)廣泛應(yīng)用在交通運(yùn)輸行業(yè)，中心點(diǎn)作為交通樞紐，輻射網(wǎng)絡(luò)作為交通線(xiàn)路，交通樞紐通過(guò)交通線(xiàn)路連接目的地。采用中心輻射網(wǎng)絡(luò)方法可以有效評(píng)價(jià)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的輸送效率。

美國(guó)電力市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)聯(lián)邦能源管制委員會(huì)(Ferderal Energy Regulatory Commision，F(xiàn)ERC)引入的中心輻射型網(wǎng)絡(luò)方法將電力市場(chǎng)中市場(chǎng)規(guī)模定義為由電力公司控制的發(fā)電總?cè)萘?，以及與該公司直接關(guān)聯(lián)的容量，但忽略了電力傳輸限制。FERC設(shè)定20%的市場(chǎng)份額為監(jiān)管觸發(fā)級(jí)別。中心輻射型網(wǎng)絡(luò)方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)IHS計(jì)算如下：

IHS=QL/QS，

(8)

式中QL為與該發(fā)電廠商相關(guān)聯(lián)的發(fā)電容量。

2.8 其他電力市場(chǎng)的市場(chǎng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)

參照其他市場(chǎng)評(píng)價(jià)電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力還有其他指標(biāo)，見(jiàn)表1[12]。

表1 電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.1 Evaluation indicators of market power in electricity market

除此之外，近年來(lái)也有學(xué)者提出新的數(shù)學(xué)模型來(lái)評(píng)估電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的影響。文獻(xiàn)[29]采用供給函數(shù)均衡(SFE)模型來(lái)確定具有不同需求自我價(jià)格彈性水平的市場(chǎng)均衡，并定義一些市場(chǎng)力指數(shù)，定量分析彈性的影響；文獻(xiàn)[30]采用基于代理的電力市場(chǎng)模型，來(lái)評(píng)估不同電價(jià)彈性水平在緩解市場(chǎng)電力方面的優(yōu)勢(shì)；文獻(xiàn)[31]通過(guò)納什平衡來(lái)分析電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的作用方式。

3 北美電力市場(chǎng)概況

美國(guó)自20世紀(jì)末開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)代電力市場(chǎng)改革。在改革初期，美國(guó)主要的電力市場(chǎng)是加州CAISO電力市場(chǎng)、紐約州NYISO電力市場(chǎng)、新英格蘭ISO-NE電力市場(chǎng)和PJM電力市場(chǎng)；隨著電力市場(chǎng)進(jìn)一步改革，又增加了德州ERCOT電力市場(chǎng)、中部MISO電力市場(chǎng)和西南SSP電力市場(chǎng)。

與此同時(shí)，F(xiàn)ERC監(jiān)管發(fā)電廠商和輸電公司[32-33]。FERC的功能主要有：監(jiān)察發(fā)電廠商并購(gòu)及電力市場(chǎng)交易、監(jiān)察跨州電力市場(chǎng)交易、制訂標(biāo)準(zhǔn)保證電力供應(yīng)的可靠性、監(jiān)管電力市場(chǎng)良性運(yùn)轉(zhuǎn)等。除此之外，美國(guó)電力行業(yè)也設(shè)置州監(jiān)管。兩級(jí)電力監(jiān)管關(guān)系如圖1所示。

圖1 美國(guó)聯(lián)邦和州兩級(jí)監(jiān)管體系關(guān)系Fig.1 The relationship between American federal and state regulatory systems

1999年，F(xiàn)ERC建議各地區(qū)成立區(qū)域輸電組織(Regional Transmission Organization，RTO)，其中最為核心的是市場(chǎng)監(jiān)測(cè)單位(market monitor unit，MMU)。MMU定期發(fā)布市場(chǎng)動(dòng)態(tài)報(bào)告，對(duì)電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性和運(yùn)營(yíng)效率發(fā)布評(píng)價(jià)報(bào)告。RTO主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電力市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，并防止電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力濫用。2007年后，以獨(dú)立市場(chǎng)監(jiān)管(independent market monitor，IMM)為主導(dǎo)的第三方獨(dú)立監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)接管了RTO監(jiān)測(cè)電力市場(chǎng)的職責(zé)，此外，F(xiàn)ERC認(rèn)定北美電力可靠性公司(NERC)作為電力系統(tǒng)可靠性監(jiān)督機(jī)構(gòu)。美國(guó)的州政府成立公共事業(yè)委員會(huì)(Public Service Commission，PSC)，監(jiān)管零售電公司。其組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在美國(guó)電力市場(chǎng)改革剛剛開(kāi)始時(shí)，加州電力市場(chǎng)受到多重因素影響，其中市場(chǎng)力影響較大，發(fā)生了電價(jià)過(guò)高、大停電等一系列事故。文獻(xiàn)[34]對(duì)加州電力市場(chǎng)輪流停電的原因進(jìn)行了分析。

加拿大的電力市場(chǎng)監(jiān)管體系分為國(guó)家層面和省級(jí)2個(gè)層面，圖3所示為加拿大電力市場(chǎng)兩級(jí)監(jiān)管體系。

在國(guó)家層面，加拿大依據(jù)《國(guó)家能源局設(shè)置法》設(shè)立國(guó)家能源委員會(huì)(National Energy Board，NEB)，該部門(mén)可以批準(zhǔn)國(guó)家間聯(lián)絡(luò)線(xiàn)和指定省間的輸電電線(xiàn)路，和美國(guó)間的電力運(yùn)輸；加拿大核電管理委員會(huì)(Canadian Nuclear Safety Commission，CNSC)的職責(zé)是核電開(kāi)發(fā)和利用，規(guī)定核電其他活動(dòng)的機(jī)構(gòu)。在省級(jí)層面，安大略省能源委員會(huì)(Ontario Energy Board，OEB)主要監(jiān)管所有電力市場(chǎng)參與者，包括Hydro One、安大略省發(fā)電OPG和獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商IESO，以及大量的發(fā)電商、配電商、批發(fā)商和零售商，安大略省已對(duì)其電力市場(chǎng)進(jìn)行了部分重組；阿爾伯塔省公用事業(yè)委員會(huì)(Alberta Utilities Commission，AUC)除了負(fù)責(zé)電力監(jiān)管外，還對(duì)零售天然氣的分配和銷(xiāo)售進(jìn)行監(jiān)管，阿爾伯塔省競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)的電力價(jià)格是以市場(chǎng)為基礎(chǔ)。

圖2 美國(guó)電力市場(chǎng)監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)Fig.2 American electricity market supervisory authority

圖3 加拿大電力市場(chǎng)兩級(jí)監(jiān)管體系關(guān)系Fig.3 The relationship between the two-stage regulatory system of the Canadian power market

加拿大通過(guò)省級(jí)電力市場(chǎng)監(jiān)察委員會(huì)對(duì)發(fā)電公司進(jìn)行監(jiān)控，此外通過(guò)本地市場(chǎng)力機(jī)構(gòu)的事后處理機(jī)制，收回發(fā)電廠商不合理收入[32]。

4 電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的緩解措施

電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力緩解措施分為事前措施[33]和事后措施[35]。事前措施在市場(chǎng)力發(fā)揮作用前，通過(guò)限制報(bào)價(jià)、調(diào)整長(zhǎng)短期合同預(yù)防市場(chǎng)力濫用；事后措施在電價(jià)出清后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，計(jì)算發(fā)電廠商可能出現(xiàn)的市場(chǎng)力濫用，并對(duì)發(fā)電廠商的違規(guī)行為進(jìn)行懲罰。

4.1 緩解電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的方法

圖4所示為電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力緩解方法。事前措施中結(jié)構(gòu)性指標(biāo)用來(lái)檢驗(yàn)電力市場(chǎng)中是否存在市場(chǎng)力，行為性指標(biāo)用來(lái)檢驗(yàn)電力市場(chǎng)是否被市場(chǎng)力影響。事后措施容易收集更多的信息，可以通過(guò)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，對(duì)使用市場(chǎng)力的發(fā)電廠商進(jìn)行懲罰。

圖4 電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力緩解措施Fig.4 Mitigation measures for market power

緩解電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的具體方法如下：

a)增加需求側(cè)彈性。相較于需求側(cè)，供給側(cè)發(fā)電廠商對(duì)電能需求有較大的調(diào)整空間，而需求側(cè)由于用電需求較為剛性，彈性空間少[36]?？稍谛枨髠?cè)增加彈性設(shè)備，如儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、可中斷負(fù)荷和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷等。需求側(cè)通過(guò)配置彈性負(fù)荷，獲得電能彈性空間和議價(jià)權(quán)。

b)擴(kuò)大輸電網(wǎng)絡(luò)容量[37-38]。電力市場(chǎng)產(chǎn)生市場(chǎng)力的一個(gè)重要原因是輸電線(xiàn)路阻塞，當(dāng)輸電線(xiàn)路阻塞時(shí)，供給側(cè)所能提供電能的發(fā)電廠商數(shù)量減少，發(fā)電廠商更容易通過(guò)市場(chǎng)力操縱電價(jià)。文獻(xiàn)[39]在輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，考慮了可能產(chǎn)生的市場(chǎng)力，以降低市場(chǎng)力的影響。通過(guò)擴(kuò)大輸電網(wǎng)絡(luò)容量可以減少輸電線(xiàn)路阻塞，引入更多的發(fā)電廠商。

c)降低發(fā)電廠商市場(chǎng)份額。現(xiàn)實(shí)中，通過(guò)降低發(fā)電廠商的市場(chǎng)份額，可以減少市場(chǎng)力產(chǎn)生，并且增加競(jìng)爭(zhēng)。在美國(guó)，F(xiàn)ERC要求供給側(cè)發(fā)電廠商的電力市場(chǎng)份額占比應(yīng)小于20%；加拿大限制發(fā)電廠商控制的發(fā)電機(jī)組所占比重不超過(guò)30%[33]。具體方式是通過(guò)虛擬拆分發(fā)電廠商的市場(chǎng)份額[9]，發(fā)電廠商負(fù)責(zé)發(fā)電廠的運(yùn)維，購(gòu)買(mǎi)者支付一定費(fèi)用后參與電力市場(chǎng)交易，例如為避免市場(chǎng)力影響，加拿大對(duì)安大略省發(fā)電公司和紐約州對(duì)Con. Edison公司的強(qiáng)制拆分。

d)降低市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻。降低電力市場(chǎng)的準(zhǔn)入門(mén)檻，讓更多的競(jìng)爭(zhēng)者參與到電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，可以防止因競(jìng)爭(zhēng)者數(shù)量過(guò)少而產(chǎn)生的市場(chǎng)力[40]。新一代設(shè)備制造技術(shù)更新以及模塊化生產(chǎn)，大大縮短了發(fā)電廠商建設(shè)發(fā)電廠的時(shí)間。FERC規(guī)定新建發(fā)電設(shè)備需在2 a內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)，及時(shí)進(jìn)入電力市場(chǎng)，減少市場(chǎng)力的影響。

e)限制電價(jià)。限制最高電價(jià)的形式是通過(guò)立法，設(shè)定在一段時(shí)間內(nèi)電價(jià)的波動(dòng)范圍不能超過(guò)最高參考電價(jià)[41]，限制電價(jià)可以有效避免因?yàn)槭袌?chǎng)力產(chǎn)生的過(guò)高電價(jià)，但也限制了電能的交易活躍程度。例如在美國(guó)加州電力市場(chǎng)，3個(gè)月以?xún)?nèi)的平均電價(jià)上漲幅度不得超過(guò)10%，1 a以?xún)?nèi)的平均電價(jià)上漲幅度不超過(guò)5%。PJM和NYISO將報(bào)價(jià)限制在-1 000～1 000美元/MWh范圍內(nèi)，MISO和SPP報(bào)價(jià)限制在-500～1 000美元/MWh范圍內(nèi)，ISO-NE和CAISO的報(bào)價(jià)限制在-150～1 000美元/MWh范圍內(nèi)。

f)簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同。供給側(cè)與需求側(cè)簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同，在穩(wěn)定電價(jià)的同時(shí)，可避免供給側(cè)發(fā)電廠商相互串聯(lián)發(fā)揮市場(chǎng)力擾亂電力市場(chǎng)[42-43]。但在某一時(shí)期，電力網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的市場(chǎng)力無(wú)法通過(guò)簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同的方式解決。

4.2 北美電力市場(chǎng)緩解市場(chǎng)力措施

美國(guó)電力市場(chǎng)已經(jīng)運(yùn)行了20余年，發(fā)展到如今已采取過(guò)多種監(jiān)管和緩解措施，其中緩解措施有經(jīng)濟(jì)持留緩解措施和物理持留緩解措施。

4.2.1 經(jīng)濟(jì)持留緩解措施

4.2.1.1 PJM電力市場(chǎng)

PJM電力市場(chǎng)是美國(guó)最大的電力市場(chǎng)，覆蓋6 100萬(wàn)人。PJM電力市場(chǎng)劃分了12個(gè)下屬區(qū)域，區(qū)域之間的電力線(xiàn)路不存在阻塞，避免了因線(xiàn)路阻塞產(chǎn)生的市場(chǎng)力。每個(gè)下屬區(qū)域設(shè)定不同的報(bào)價(jià)上限，并對(duì)出清電價(jià)進(jìn)行“三寡頭測(cè)試”，該測(cè)試方法既可以作為事前措施限制關(guān)鍵發(fā)電廠商出清電價(jià)，又可以作為事后措施判斷發(fā)電廠商是否使用了市場(chǎng)力。

“三寡頭測(cè)試”的測(cè)試步驟為[44]：選定負(fù)荷區(qū)域，在可調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電廠商數(shù)量不大于3個(gè)；HIHI指標(biāo)大于2 500；緩解輸電線(xiàn)路的靈敏度系數(shù)大于3%；對(duì)于緩解輸電線(xiàn)路阻塞的關(guān)鍵發(fā)電廠商限制出清電價(jià)，非關(guān)鍵發(fā)電廠商不限制出清電價(jià)。這樣既保證能有效緩解輸電線(xiàn)路阻塞，又使電力市場(chǎng)保留一定的競(jìng)爭(zhēng)。

4.2.1.2 德州ERCOT電力市場(chǎng)

德州ERCOT電力市場(chǎng)覆蓋2 400萬(wàn)人，在防范電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的措施中，采用結(jié)構(gòu)性指標(biāo)檢驗(yàn)與行為性指標(biāo)檢驗(yàn)相結(jié)合的方式。

德州ERCOT電力市場(chǎng)所采用的居民用電需求指數(shù)(residential demand index，RDI)與PSI指標(biāo)相類(lèi)似。RDI為去除最大發(fā)電廠商后，需求側(cè)缺失的負(fù)荷占總負(fù)荷的百分比，若RDI大于0，則該發(fā)電廠商為關(guān)鍵發(fā)電廠商。RDI是一種結(jié)構(gòu)性指標(biāo)，可以作為緩解市場(chǎng)力的事前措施。德州ERCOT電力市場(chǎng)也采用“三寡頭測(cè)試”作為市場(chǎng)力緩解措施的啟動(dòng)依據(jù)。

德州ERCOT電力市場(chǎng)所采用的事后措施為2步法(在日前電力市場(chǎng)交易結(jié)束后、日內(nèi)電力市場(chǎng)運(yùn)行前)。第1步：計(jì)算電力市場(chǎng)理想競(jìng)爭(zhēng)條件下的出清電價(jià)，并與發(fā)電廠商限制報(bào)價(jià)上限進(jìn)行比較，選擇兩者中高電價(jià)作為參考電價(jià)；第2步，考慮物理約束條件計(jì)算出清電價(jià)，超過(guò)參考電價(jià)的報(bào)價(jià)限制為參考電價(jià)。

除去電價(jià)影響，德州ERCOT電力市場(chǎng)還存在輸電阻塞費(fèi)用，即由造成輸電線(xiàn)路阻塞的市場(chǎng)參與者根據(jù)輸電線(xiàn)路阻塞的嚴(yán)重性支付輸電阻塞費(fèi)用。在電力市場(chǎng)中實(shí)時(shí)電量交易占比較少，大部分交易通過(guò)簽訂雙邊合同實(shí)現(xiàn)。

4.2.1.3 新英格蘭ISO-NE電力市場(chǎng)

新英格蘭電力市場(chǎng)覆蓋1 400萬(wàn)人，在電力市場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，采用多個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)綜合分析市場(chǎng)力是否影響市場(chǎng)正常運(yùn)行。常用指標(biāo)有HIHI、PSI和供給側(cè)份額指標(biāo)。當(dāng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)電力市場(chǎng)中出現(xiàn)市場(chǎng)力，發(fā)電廠商的出清電價(jià)會(huì)恢復(fù)至參考值。

4.2.1.4 中部MISO電力市場(chǎng)

美國(guó)中部MISO電力市場(chǎng)劃分為寬松約束區(qū)域(broad constraint area，BCA)和嚴(yán)格約束區(qū)域(narrow constraint area，NCA)。BCA中僅存1個(gè)約束網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)重點(diǎn)檢查在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中是否出現(xiàn)市場(chǎng)力；NCA中存在多個(gè)約束網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)利用多個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)綜合分析，抑制市場(chǎng)力，避免對(duì)電力市場(chǎng)正常運(yùn)行產(chǎn)生的影響。

4.2.1.5 紐約州NYISO電力市場(chǎng)

紐約州電力市場(chǎng)引入?yún)⒖茧妰r(jià)、行為測(cè)試和價(jià)格影響測(cè)試。

當(dāng)發(fā)電廠商利用市場(chǎng)力提高出清電價(jià)，則將參考電價(jià)作為替代電價(jià)，替換出清電價(jià)，防止受市場(chǎng)力影響電價(jià)過(guò)高。參考電價(jià)依據(jù)該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電價(jià)、歷史報(bào)價(jià)和成本電價(jià)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)處發(fā)電廠商在過(guò)去90 d中電價(jià)最低的45 d電價(jià)平均值，再附加燃料成本價(jià)格作為節(jié)點(diǎn)電價(jià)。根據(jù)發(fā)電廠商在過(guò)去90 d中06：00—24：00發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)報(bào)價(jià)，取平均值或中間值較低的電價(jià)作為歷史報(bào)價(jià)，并根據(jù)發(fā)電廠商的運(yùn)行維護(hù)成本計(jì)算成本電價(jià)。

行為測(cè)試是指紐約電力市場(chǎng)設(shè)置閾值為報(bào)價(jià)高于參考電價(jià)的3倍或報(bào)價(jià)達(dá)到100美元/MWh時(shí)，需進(jìn)行價(jià)格影響測(cè)試。價(jià)格影響測(cè)試是指紐約電力市場(chǎng)計(jì)算原報(bào)價(jià)出清和參考報(bào)價(jià)出清，若原報(bào)價(jià)出清是參考報(bào)價(jià)出清的2倍或超過(guò)100美元/MWh，則以參考報(bào)價(jià)為準(zhǔn)，將發(fā)電廠商報(bào)價(jià)設(shè)置為參考報(bào)價(jià)。

4.2.1.6 加州CAISO電力市場(chǎng)

美國(guó)電力市場(chǎng)改革最先從加州電力市場(chǎng)開(kāi)始的。在電力改革之初，由于忽視了市場(chǎng)力的作用[45]，加州電力市場(chǎng)瀕臨崩潰，電價(jià)飛漲，停電事故頻發(fā)，電力公司面臨倒閉危機(jī)，但這也給后續(xù)電力市場(chǎng)改革提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

目前加州電力市場(chǎng)采用的是結(jié)構(gòu)性監(jiān)測(cè)，通過(guò)限制電價(jià)(-150～1 000美元/MWh)、“三寡頭測(cè)試”等方式，避免再次出現(xiàn)市場(chǎng)力擾亂市場(chǎng)的情況。

4.2.1.7 西南SSP電力市場(chǎng)

西南電力市場(chǎng)與加州電力市場(chǎng)采用相似措施[8]。由于各個(gè)地區(qū)電力市場(chǎng)相同，針對(duì)經(jīng)濟(jì)持留緩解措施也大致相同，主要有：通過(guò)結(jié)構(gòu)性改革來(lái)預(yù)防電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的產(chǎn)生；使用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，判斷電力市場(chǎng)是否可能發(fā)生經(jīng)濟(jì)持留，并通過(guò)事前措施，如降低電價(jià)、增加長(zhǎng)期合同等方式減少經(jīng)濟(jì)持留的發(fā)生；在發(fā)生經(jīng)濟(jì)持留后，通過(guò)事后措施對(duì)發(fā)電廠商進(jìn)行懲罰，避免再次出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持留現(xiàn)象。

4.2.2 物理持留緩解措施

相較于發(fā)電廠商使用經(jīng)濟(jì)持留，物理持留緩解措施更容易被監(jiān)管。物理持留的具體方式有：①發(fā)電廠商虛報(bào)發(fā)電故障致使無(wú)法供電；②發(fā)電廠商拒絕參與電力市場(chǎng)交易，不按期對(duì)電力市場(chǎng)進(jìn)行報(bào)價(jià)；③調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)調(diào)度指令，發(fā)電廠商故意不執(zhí)行；④發(fā)電廠商上報(bào)虛假發(fā)電容量，故意造成電力線(xiàn)路阻塞等。

在美國(guó)，根據(jù)事前管制措施，若出現(xiàn)上述情況，監(jiān)管機(jī)構(gòu)會(huì)將參考電價(jià)作為出清電價(jià)，減少對(duì)電力市場(chǎng)影響。通過(guò)“三寡頭測(cè)試”方法，檢驗(yàn)發(fā)電廠商是否使用物理持留等市場(chǎng)力手段；通過(guò)長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同限制發(fā)電廠商利用物理持留擾亂電力市場(chǎng)；情節(jié)嚴(yán)重時(shí),會(huì)通過(guò)事后管制措施對(duì)發(fā)電廠商進(jìn)行懲罰。例如2000年加州電力市場(chǎng)危機(jī)后，F(xiàn)ERC調(diào)查發(fā)現(xiàn)發(fā)電廠商虛報(bào)發(fā)電機(jī)組故障停止，利用市場(chǎng)力影響出清電價(jià)，隨后加州政府和地方售電公司起訴追回75億美元并返還給當(dāng)?shù)鼐用?。加拿大安大略省IESO調(diào)查發(fā)現(xiàn)Goreway 電廠在2009年6月—2013年3月多報(bào)了1 200萬(wàn)加元的啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)成本，2015年收回費(fèi)用，并對(duì)Goreway電廠罰款1 000萬(wàn)加元。

5 對(duì)我國(guó)電力改革的啟示

我國(guó)長(zhǎng)期處于電力市場(chǎng)相對(duì)單一的環(huán)境中，電力市場(chǎng)相關(guān)機(jī)制并不完善。為降低可能出現(xiàn)的市場(chǎng)力，我國(guó)電力市場(chǎng)應(yīng)該引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，保證政策對(duì)電價(jià)的宏觀把控。因此需要借鑒北美地區(qū)所采用的電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于我國(guó)電力市場(chǎng)改革過(guò)程中面臨的市場(chǎng)力，提前進(jìn)行預(yù)防和緩解[46-47]，建議做法如下：

a)監(jiān)測(cè)與預(yù)防發(fā)電公司使用市場(chǎng)力。美國(guó)和加拿大等北美地區(qū)國(guó)家在電力市場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，有較為完整的電力市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)各地區(qū)電源和電網(wǎng)特性，選取合適的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用市場(chǎng)監(jiān)管和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，提前預(yù)警可能存在的電力市場(chǎng)市場(chǎng)力。

b)建立健全相關(guān)法律法規(guī)。作為特殊商品，在電力市場(chǎng)中濫用市場(chǎng)力會(huì)對(duì)生產(chǎn)和生活產(chǎn)生巨大的影響，應(yīng)明確相關(guān)的法律法規(guī)，完善電力市場(chǎng)中發(fā)電公司占比和相關(guān)能源政策，從源頭預(yù)防電力市場(chǎng)力的產(chǎn)生；健全《中華人民共和國(guó)電力法》，對(duì)濫用市場(chǎng)力的行為主體進(jìn)行懲罰，從可能的事后措施影響發(fā)電廠商的動(dòng)機(jī)。

c)用戶(hù)與發(fā)電廠商簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有電力市場(chǎng)，用戶(hù)與發(fā)電廠商簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同可以有效避免發(fā)電廠商使用市場(chǎng)力。用戶(hù)與發(fā)電廠商簽訂長(zhǎng)遠(yuǎn)期合同時(shí)，發(fā)電廠商的該部分電力供給不參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易，可以降低發(fā)電廠商抬高電力價(jià)格的動(dòng)力。

d)增加用戶(hù)側(cè)彈性。我國(guó)現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)能夠滿(mǎn)足由發(fā)電廠到用戶(hù)的電能傳送。通過(guò)政策法規(guī)限定電價(jià)，可以穩(wěn)定電力價(jià)格，但用戶(hù)面對(duì)發(fā)電廠商的議價(jià)能力相對(duì)較弱。增加用戶(hù)側(cè)彈性可以提高用戶(hù)的議價(jià)能力，常用手段有增設(shè)輸電線(xiàn)路、用戶(hù)側(cè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、新增用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能、分布式電源等。

e)設(shè)置電價(jià)上限。針對(duì)我國(guó)現(xiàn)有電力市場(chǎng)改革，可以根據(jù)歷史電價(jià)數(shù)據(jù)，設(shè)定合理的參考出清電價(jià)，并通過(guò)監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)電力價(jià)格的設(shè)定進(jìn)行監(jiān)管，避免電力市場(chǎng)市場(chǎng)力產(chǎn)生影響，防止出現(xiàn)電價(jià)大范圍波動(dòng)情況。

6 結(jié)束語(yǔ)

電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)力緩解，需要從立法預(yù)防、監(jiān)管檢查、事后懲罰等幾個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行，避免市場(chǎng)力擾亂電力市場(chǎng)秩序，使電力市場(chǎng)良性發(fā)展，一直處于競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)[48-49]，防范市場(chǎng)力和緩解市場(chǎng)力值得進(jìn)一步探討。北美地區(qū)已經(jīng)執(zhí)行電力市場(chǎng)20余年，對(duì)電力市場(chǎng)的市場(chǎng)力有了較為完善的監(jiān)管和應(yīng)對(duì)措施，在分析和借鑒其做法和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文介紹了電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力來(lái)源及評(píng)價(jià)指標(biāo)，指出監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以通過(guò)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)電力市場(chǎng)的市場(chǎng)力進(jìn)行判定，通過(guò)判別電力市場(chǎng)中市場(chǎng)力是否對(duì)電價(jià)產(chǎn)生影響，繼而采用市場(chǎng)力緩解措施，降低市場(chǎng)力的危害，旨在對(duì)我國(guó)的電力市場(chǎng)改革有所啟示。