市場力濫用度評估及懲罰量測算方法

唱友義， 蒯繼鵬，張凱， 仇江波， 辛潔晴

(1. 遼寧省電力交易中心，遼寧 沈陽 110055; 2. 上海交通大學(xué) 電氣工程系，上海 200240)

0 引 言

監(jiān)測發(fā)電商實際濫用了的市場力并予以懲罰，是防止市場力濫用的最后一道防線。目前，對市場力的研究多集中于潛在市場力的評估，主要有四類方法：一是考察發(fā)電份額集中度，主要指標如HHI、Top-m等[1-2]；二是考察被測試機組以外的剩余發(fā)電容量能否滿足負荷需求，指標如PSI(pivotal supplier index)和RSI(residual supply index)[3]；三是采用Lerner指數(shù)等指標衡量市場出清電價偏離邊際成本的程度[4]；四是通過市場模擬，找出必發(fā)容量，分析地理位置和線路傳輸容量限制對機組市場力的影響[5]。上述研究并不考量發(fā)電商實際濫用了的市場力及其懲罰。

在市場力濫用度評估方面，目前多采用物理持留度和經(jīng)濟持留度指標[6]。這些指標并不考察持留行為所致后果的嚴重程度，也無法評價發(fā)電商實施市場力的惡意程度。

為此，本文針對結(jié)算環(huán)節(jié)，提出發(fā)電商市場力濫用度的評價方法和懲罰量測算方法。

1 市場力濫用度評估方法

市場力濫用度評估應(yīng)綜合發(fā)電商實施市場力的故意性和對市場影響的嚴重性。為此，定義“惡意度指數(shù)”衡量持留性報價的主觀強度(對發(fā)電商i記為IMD,i)，定義“市場干擾度”衡量發(fā)電商對市場偏離完全競爭態(tài)的責(zé)任比例(記為IINF,i)，進而定義市場力濫用度為:

IMP,i=IINF,i·IMD,i

(1)

1.1 實施市場力的惡意度評價

定義如下指標，從持留性報價的頻度和時機評估發(fā)電商實施市場力的惡意程度。

1) 物理持留頻度

為考察期內(nèi)機組競價容量低于實際可用容量的次數(shù)NPW,i占報價次數(shù)K的比例，即

IPWR,i=NPW,i/K

(2)

2) 經(jīng)濟持留頻度

為考察期內(nèi)機組報價高于成本的次數(shù)NEW,i占總報價次數(shù)K的比例，即

IEWR,i=NEW,i/K

(3)

上述兩個指標取值越大，持留性報價的惡意度越高。

3) 物理持留與負荷需求的異步性

發(fā)電商通常在低負荷期安排機組檢修，若其可用容量(合約交易量與競價申報容量之和)與負荷變化反相關(guān)，則物理持留的惡意度高。為此，定義發(fā)電機組可用容量與負荷的異步性:

(4)

4) 經(jīng)濟持留與負荷水平的同步性

報價理應(yīng)不隨負荷波動而變化；但企圖哄抬電價的發(fā)電商往往在高峰期抬高報價，低谷期下調(diào)報價以確保上網(wǎng)機會。為此，定義經(jīng)濟持留與負荷的同步性：

(5)

進而，綜合四項指標，并以指數(shù)函數(shù)形式定義如下惡意度指數(shù)，取值范圍為[7]：

IMD,i=e(IPWR,i+IEWR,i+IRPL,i+IREL,i)/4

(6)

1.2 實施市場力的干擾度評價

市場狀態(tài)偏離是多個發(fā)電商共同作用的結(jié)果，為此基于Shapley值思想提出干擾度評估方法。設(shè)競價成功且實施持留的發(fā)電商集為GS，則對其中發(fā)電商i的干擾度評估如下。

(1) 設(shè)除發(fā)電商i外實施持留性報價的發(fā)電商集為S。對每種可能的S，計算因S+{i}中的發(fā)電商共同實施持留行為而使市場購電成本相對完全競爭態(tài)發(fā)生的增量：

ΔFS+{i}=FS+{i}-FΦ

(7)

式中：FΦ為無持留時市場的購電成本；FS+{i}為發(fā)電商集S+{i}持留時市場的購電成本。

(2) 據(jù)歷史市場數(shù)據(jù)，對每類單機容量機組統(tǒng)計采取持留行為的概率，對第i個發(fā)電商記為κi。

(3) 計算集合S+{i}中發(fā)電商實施持留報價的概率：

(8)

(4) 遍歷GS中的發(fā)電商子集S，計算發(fā)電商i持留性報價導(dǎo)致的市場購電費增量期望值

(9)

(5) 評估發(fā)電商i對市場的干擾度為：

(10)

2 市場力濫用的懲罰量測算方法

(11)

據(jù)“負激勵懲罰機制”，當E≤0，即遭到懲罰的期望值大于濫用市場力不被發(fā)現(xiàn)時可能的收益時，發(fā)電商沒有行使市場力的動機。為此，懲罰量應(yīng)滿足：

(12)

(13)

2.1 懲罰強度因子的設(shè)置

懲罰強度因子正比于市場力濫用度，起到對濫用度高的發(fā)電商加重懲罰的作用。為使其在[1,2]范圍內(nèi)取值，定義為：

(14)

2.2 市場力濫用發(fā)現(xiàn)概率

(15)

圖1 市場力濫用發(fā)現(xiàn)概率評估示意圖

2.3 超額利潤的評估

發(fā)電商濫用市場力可獲超額利潤與其他發(fā)電商報價有關(guān)。因此枚舉持留性報價的發(fā)電商組合情況，求取各組合情況下發(fā)電商可獲超額利潤均值，以此作為其預(yù)期可獲超額利潤值。

設(shè)持留性報價的發(fā)電商集為Sk+{i}(i?Sk)的情況下，發(fā)電商i可獲超額利潤為：

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(17)

式中：nS為發(fā)電商集Sk的個數(shù)；ωSk+{i}為Sk+{i}集合內(nèi)的發(fā)電商采用持留性報價的概率。

3 算例分析

對我國北方某省，取用2021年市場數(shù)據(jù)，對31個持續(xù)報高價的發(fā)電商實施案例分析。

3.1 市場力濫用度評價結(jié)果

對31個發(fā)電商測算實施市場力的惡意度和干擾度指標，將兩項指標相乘得到市場力濫用度指標，如表1所示。

(1)這些發(fā)電商都均實施了經(jīng)濟持留，故惡意度指數(shù)只需考慮IEWR,i和IREL,i。節(jié)點44、84、309上發(fā)電商的IREL,i非常高，分別為0.99、0.99和0.97，惡意度也最高，均達到1.64；反之，節(jié)點335、369上發(fā)電商的報價幾乎不隨負荷改變，惡意度最低，分別為0.27和0.32。

表1 發(fā)電商市場力濫用度和懲罰量測算結(jié)果(節(jié)選部分)

(2)節(jié)點309上發(fā)電商因惡意度高且市場干擾度也高，市場力濫用度最高，達到0.075。

3.2 市場力濫用懲罰量的測算結(jié)果

按第2節(jié)方法測算市場力濫用懲罰量，如表1所示。其中，懲罰量是單時段計算基礎(chǔ)上乘以全年時間獲得的全年懲罰量。

(1) 本例中懲罰強度因子的取值在1.01～1.05之間，即發(fā)電商承擔(dān)的罰款在其期望利潤基礎(chǔ)上增加了1%～5%。

(2) 懲罰強度因子越大，發(fā)現(xiàn)概率越小，濫用市場力可獲超額利潤期望值越大，則受到的懲罰越大。案例中，節(jié)點309上的發(fā)電商全年懲罰量最大，約為232.5萬元。

4 結(jié)束語

為結(jié)算環(huán)節(jié)對發(fā)電商市場力進行評估和懲罰，本文在定義市場力濫用度的基礎(chǔ)上提出了一種基于負激勵機制的市場力懲罰量測算方法。該方法使發(fā)電商實施市場力獲得的期望收益不大于遭受的懲罰，從而喪失濫用市場力的動力。算例驗證了所提方法的可行性和合理性。