电力工业管制改革分析

电力工业管制改革研究 电力工业管制改革 背景介绍 电力的产业结构与管制改革 管制改革的根底绩效分析 趸售电力市场的市场力量分析 电力市场中的竞价方式 电力市场中的合同与供电责任 结论课题背景解除管制的解除管制的行业行业解除管制以后的价格下降解除管制以后的价格下降消费者每年消费者每年的收益的收益2年内年内25年内年内10年内年内天然气天然气1038%(19841986)2345%(19841989)2757%(19841994)大约大约24亿亿美元美元长途电信长途电信516%(19841986)2341%(19841989)4047%(19841994)5亿美元亿美元航空航空13%(19771979)12%(19771982)29%(19771987)19.4亿美元亿美元长途货运长途货运没有相没有相关数关数据据317%(19801985)2856%(19771987)19.6亿美元亿美元课题背景研究方法管制改革的标准研究技术路线以制度经济学和比较制度分析为工具，研究电力产业结构变迁的制度根底。以产业组织理论和博弈论为工具，研究电力市场的产业结构、市场规那么的影响、市场中各参与方的行为方式等，称之为电力市场结构研究。一个简单的框架1、电力管制改革的根底绩效分析2、能否带来有效的竞争市场力量分析3、存在市场力量时可能的削解手段竞价规那么：PAB v.s.SMP合同市场4、网络约束的作用局部市场力量5、局部市场力量的削解手段？6、对输配电企业的管制手段？电力产业结构与管制改革电力的产业结构与管制改革 电力产业的行业特点 电力产业的物理结构 传统的电力产业结构 电力改革的模式分析电力产业的行业特点 电力不可经济的储存，因此要求电力的需求和供给必须即时平衡。电网不同于交换网络，电能在网络中的传输必须附和基尔霍夫定律。电力供给在短期内具有相当强的约束。英美等国家的改革实践说明，电力需求对价格的弹性十分不敏感。电力产业的物理结构发 电输 电输 电输 电输 电配 电配 电配 电零 售ACDB传统的电力产业结构 兴旺国家在电力行业开展的初期，电力并不是在国家的管制下垄断经营的，各发电厂商自己铺设输电线路并输送电能给用户，电力行业的所有制结构非常分散。出于对规模经济的追求，一局部国家通过国有化统一了原来分散的产权结构；另一局部国家的电力经营者那么通过合作的方式追求规模经济。开展中国家对私人投资立法保护的不完善使国家投资于电力工业成为必然的选择。传统的电力产业结构发电输电配电发电输电配电零售零售短期趸售交易IPP技术进步的影响年代技术进步平均发电能耗（Btu/kWh）居民名义电价（美分/kWh）1882年开始使用高效机组1380002418831900开始远距离输电，水电可以输送到城市925001719011932高压输电开始出现，远距离输电效率大大提高207005.619331950发电系统的规模和效率都在不断提高。汽轮机的最大尺寸和压力增长了一倍，蒸汽温度不断增加，可以有更高的发电出力150003.73（19331941）平均每年下降3%1950-1971引入商业核电，引入自动控制和计算机管理，技术进步和热效率的提高开始减缓。105001950-1960平均每年下降1；19601970平均每年下降1.5%19711984通货膨胀、石油危机、燃料价格的上涨几乎没有改进70年代平均每年增长11，80年代早期平均每年增长6.1%80年代后期天然气发电、热电联供、可再生能源的利用电力改革的模式分析短期长期生产 在给定要素及其价格的情况下生产成本最小化投资成本的极小化、输配电投资的互补需求 短期的边际成本定价能否为长期的投资提供正确的激励电力改革的模式分析 将那些潜在竞争的局部开放。开放竞争的局部接入自然垄断局部时的接入方式是个别接入还是通用接入。个别接入：垂直垄断的企业允许第三方按照磋商的价格使用网络，接入价格以及网络的容量基于双方的个别协商。通用接入：网络的使用者在平等的根底上同等的使用网络，在一个公开的价格体系下按照一定的通用规那么来获取网络效劳。电力改革的模式分析模式模式垄断部分垄断部分开放竞争部分开放竞争部分输电系统调度配电发电供电趸售零售特 许 竞争个别接入个别接入排他非直接发 电 竞争通用接入通用接入不开放仅对新增容量趸 售 转运个别接入个别接入不开放非直接零 售 转运个别接入个别接入个别接入非直接强 制 电力库通用接入通用接入通用接入对所有容量自 愿 电力库个别/通用接入个 别/通 用接入个别/通用接入直接/非直接案例分析美国加州案例分析美国加州TRGDPCCCD SM=+GC GpricegapCP=-:67 cent/kw h:2.5 cent/kw hGC GCP-长期边际成本:3 cent/kwh案例分析美国加州Q QC CL LA AC C,L LM MC CS SA AC C1 1S SA AC C2 2S SM MC C1 1S SM MC C2 2案例分析美国加州 方案阶段“黄皮书阶段1992.09-1993.02 有限改革：保存基于本钱的管制方式，但是对于管制价风格整的频率增加。价格上限：有限客户选择：重构电力产业：“蓝皮书阶段1993.02-1994.04 ISO(Independent System Operator)案例分析美国加州C CA AL LP PX XC CA AI IS SO OG GG GG GG GL LL LL LL LS SC CS SC CG GG GL LL LL LG G案例分析美国加州 CALPX CAISO 拥堵管理 提供辅助效劳 实时平衡案例分析美国加州绩效分析绩效分析 绩效的定义 为什么要进行绩效分析 测度绩效的分析方法 数据处理 分析结果与结论绩效的定义“利润论的误区政策性企业 v.s.经营性企业 为什么要引入绩效 绩效用于测度投入与产出间的相对关系。绩效分析的方法 v.s.本钱函数的分析方法绩效分析的实质是确定样本中最有效率的DMU，然后计算其他DMU相对于其的无效率。测度绩效的分析方法测度绩效的分析方法测度绩效的分析方法测度绩效的不同分析方法的目的均是估计样本DMU的最优前沿，考虑估计技术的不同，可以分为：无参数规划的数据包络分析DEA使用随机技术估计生产前沿的方法不考虑数据误差的随机决定分析方法考虑数据误差的随机前沿方法数据包络分析方法DEA投 入 1投入2()LyOABCDEPPA数据包络分析方法DEA无效率的分类技术效率OD/OB配置效率OE/OD总效率技术效率配置效率不同规模报酬假设下的规模效率数据包络分析方法DEA随机决定分析方法DSA1111lnlnlnln2nnniiijijiijuaxxx1111lnlnlnln2nnnkkkkkiiijijiijuaxxx121111lnlnlnln2nnniiijijiijuaxxx数据处理根本数据集：1991年基荷燃煤电厂1991年化石燃料电厂的总装机容量为113.59GW，总发电量为6776亿千瓦时。样本电厂装机容量为60.7GW，总发电量为3255亿千瓦时。经过处理以后的有效样本81个。数据处理最大值最大值最小值最小值中值中值发电量（亿千瓦时）发电量（亿千瓦时）128.218.4230.65劳动（百人）劳动（百人）67.367.0121.33装机容量（万千瓦）装机容量（万千瓦）240.13065.8燃料（万吨标煤）燃料（万吨标煤）476.9537.79127.46数据处理 按负荷率划分为两个子集：BASE60和MID60。选取发电量作为产出变量；选取燃料、劳动和装机容量作为输入变量。输入变量价格的计算利用工资总额除以员工总数计算劳动力本钱。利用生产本钱的90近似估计燃料本钱。数据处理 资本本钱的估计1991,1991iiPICCPI经济成本历史成本服役年限,i19911991-PIPICC经济成本历史成本平均服役年限(0.0333)KrPCK经济成本结果与结论总效率配置效率技术效率AV-BASE600.9110.9460.962AV-MID600.8850.9310.952AV-ALL910.8900.9620.926STD-BASE600.0610.0360.049STD-MID600.08270.06740.0638STD-ALL910.07170.03650.0652MAX-BASE60111MAX-MID60111MAX-ALL91111MIN-BASE600.7370.8580.818MIN-MID600.7110.7240.786MIN-ALL910.7110.8480.752MED-BASE600.91950.97650.9555MED-MID600.88950.9350.989MED-ALL910.90150.9720.9325结果与结论在最优前沿上按本钱最小化解出个发电企业最小的投入组合，并与样本数据比较后，有如下结论：1、本钱无效率：95由燃料的过度使用解释，其余5由人员的过度使用解释。2、过度使用的电煤占当年样本企业总用煤的12，过度使用的劳动力那么占47。3、94和96的发电企业的劳动力和燃料的投入在最优水平之上。4、以1985年为界，1985年以后投产的电厂显示出过度投资容量的倾向平均高于最优容量7.7结论与结果5、1985年以后投产的企业的本钱效率并没有相应的提高，反而有所下降。反响了本钱定价原那么并没有对最小化本钱提供正确的鼓励。BASE60MID60成本效率（1985以后）0.9100.878成本效率（1985以前）0.9110.892电力产业绩效的国际比较 Olatubi and Dismukes(2000)，76的发电企业过度使用了资本，18的企业过度使用了劳动。同Pollitt(1995)估计的PPA前沿比较，我国基荷电厂的技术效率仍然落后大约15。在产业水平上，我国电力产业的技术效率位于开展中国家的中上水平。电力产业绩效的国际比较效率国家0.9-1.0韩国、巴布亚、巴拉圭、乌拉圭、刚果、海地、巴基斯坦、肯尼亚、匈牙利、巴西、喀麦隆、加纳、智利0.8-0.9津巴布韦、赞比亚、中国、乌干达、塞浦路斯、扎伊尔、泰国0.7-0.8巴拿马、菲律宾、秘鲁、摩洛哥、马来西亚、南斯拉夫、格林纳达、墨西哥、洪都拉斯、委内瑞拉、印度尼西亚0.0-0.7尼加拉瓜、坦桑尼亚、缅甸、塞内加尔、尼日利亚、所罗门、毛里求斯、尼日尔、多哥、贝宁Hawdon(1998)规模经济分析201lnln(ln)ln21lnlnlnln2YYYiiiijijYiijiiCYYPPPYP 100iiYiiijijijijijlnlniiiiPXCSPCl nl niiijjY ijSYPagg=+规模经济分析201lnln(ln)ln21lnlnlnln2YY YiiiijijY iijiiCYYPPPYP 201:lnln(ln)ln2min1lnlnlnln2YYYiiiijijYiijiiCYYPPPYP()1(l nl n)iYY YY iiSC E AYPagg=-+规模经济分析平均成本分布（1991年数据）405060708090100110120130140020406080100120140产出（亿千瓦时）平均成本（元/MWh）规模经济分析产出（亿千瓦时）02020404060608080100100120120140数目8411412221平均规模经济（样本）0.1570.1360.0960.0730.0610.0390.039平均成本效率0.8650.8640.8500.8520.8870.8410.891考虑规模报酬小于0.05时为规模报酬不显著，那么在投入价格按样本均值计算的情况下。模型A对应的规模经济不显著的产出点为98亿千瓦时，模型B对应的规模经济不显著的产出点为102亿千瓦时。按负荷率0.6计算，上述规模经济不显著的边际产出点相当于装机容量分别为197万千瓦和186万千瓦。结论与讨论 DSA分析的本钱效率说明，如果所有企业在本钱前沿生产的话，大约可以节省发电本钱38亿人民币，相当于发电总本钱的14，其中燃料本钱的节省占31亿元，大约占总燃料本钱的11。大局部的发电企业处于规模报酬递增的阶段，规模经济没有被充分挖掘。趸售电力市场的市场力量分析趸售电力市场的市场力量分析 为什么要研究市场力量 市场力量的定义与定量分析 Cournot模型的数值模拟，离散和连续 算法简述 数据处理 结论为什么研究市场力量加加州州电电力力市市场场月月度度P PX X电电价价020040060080010001200140016001998年4月1998年6月1998年8月1998年10月1998年12月1999年2月1999年4月1999年6月1999年8月1999年10月1999年12月2000年2月2000年4月2000年6月2000年8月2000年10月2000年12月$/MWh月度平均电价月度最高电价冻结的零售价格价格上限：250$/MWh价格上限：750$/MWhFERC完全放开价格限制市场力量的定义与定量分析 市场力量影响市场价格并使之偏离竞争性价格而获得利益的能力。定量分析集中度指数的方法(HHI)本钱价格边际指数21niiHHI100/iiqQPMCLernerIndexPPM CPC M IM C-=集中度指数与价格本钱边际 假定各企业具有不变边际本钱 。消费者的需求弹性为1：。此时，集中度指数正比于全行业利润率()iiiiC qcq/Qk p市场力量的定量分析 传统的Cournot模型和Bertrand模型。供给函数均衡模型SFE。实验经济学分析基于Agent的计算经济学分析 竞价模型(Auction Model)，Vod der Ferhr and Harbord1992。实证分析。Cournot模型的数值模拟()Subjectto:()iiiiqjj IiiiMax pqC qqD pqqq*1212,.,.,.,.,iiniinIq qqqIq qqqCournot模型的数值解 Cournot模型 直观的解法Learning Model Nash均衡解的稳定性 Nash-Cournot解稳定的条件Nash均衡解的稳定性q21=r1(q12)=r1(r2(q01),如果上述过程收敛到(q*1,q*2),满足q*1=r1(q*2)，q*1=r1(q*2)，那么(q*1,q*2)是Nash均衡。如果以均衡的某个小邻域内的点为初始点，均收敛于此均衡，称之为渐进稳定。如果从可行域内任一点开始的叠代均收敛于此均衡，称之为全局稳定。直观的解法Learning Modelq12q1=r1(q2)q2=r2(q1)A连续和离散算法简述 连续模型博弈问题变分不等式问题，利用修正投影算法求解。离散模型学习模型Learning Model由学习模型构造的序列优化问题采用网格搜索(Grid Search)。数据处理 策略厂商与非策略厂商的划分 需求函数的估计()D pNp()D pkp数据处理山东电力市场发电公司构成24%9%16%5%38%3%2%2%1%山东国际电源投资公司山东中华电力投资公司华能发电公司华能淄博热电公司山东电力集团鲁能发电公司临沂发电有限责任公司聊城热电有限责任公司南港热电有限责任公司数据处理 离散模型1、需求弹性0.1，资产划分：一厂一公司2、需求弹性0.5，资产划分：一厂一公司3、需求弹性0.1，资产按目前划分 连续模型对称3、5、7、10公司。结果与结论结果与结论结果与结论结果和结论连续Cournot模型的结果连续Cournot模型的结果8013018023028033038043048053058005101520名义需求（GW）名义需求（GW）出清价格（元/MWh）出清价格（元/MWh）对称3公司对称5公司对称7公司对称10公司HHI v.s.PCMIHHI v.s.PCMI0%50%100%150%200%250%300%350%400%1.42.233.84.65.46.277.88.69.410.21111.812.613.414.21515.8名义需求(GW)PCMI对称3公司对称5公司对称7公司对称10公司结果与结论 在趸售电力市场中，发电厂商通过降低产出来提高边际价格是一种很有效的容量策略。因而趸售电力市场中有着不可无视的市场力量。影响趸售电力市场中市场力量的主要因素是发电资产的剥离和需求侧对电力价格的反映。发电资产的分散和需求侧对价格的弹性增大都可以削弱趸售电力市场中的市场力量，使系统价格维持在竞争性价格左右。由于在趸售电力市场中，降低产出是发电厂商有效的价格策略。因此以市场集中度HHI指数作为监管的理论依据是不适宜的。问题 静态模型。没有考虑网络约束问题。没有考虑合同市场和现货市场的交互。没有考虑监管和市场进入。离散模型的多重均衡问题。供给函数均衡模型供给函数均衡模型(,)(,)()(,)()ijijj ij ip tp D p tqpC D p tqp(,)()(,)()0jjijj ij ij idqdDD p tqppCD p tqpdpdp ()()jiiij idqdDq ppC q pdpdp 实证分析实证分析 实证分析的理论框架。数据的处理。实证结果与Cournot及SFE模型的比较。对实证结果的解释。实证分析的理论框架 需求：本钱函数：利润函数：由一阶条件得：其中：(,.)ttttDD P X(,)itiitititMCMC q Z(,)(,)ittttitititsitP Q XqC q Z(,)(,)tiititsitititQtttPMC q Zq P Q X1jtititj idqdq 1(,),NtitPtttstititttiPqD PPMC Q ZQQ()ttttPMCP实证分析结果比较可能的解释 合同7550，0.2410.259)管制未来管制的概率的增加会导致企业更多的使用市场力量，而管制政策实施后的一段时间内，企业会较少的使用市场力量以转移公众的注意 市场进入实验经济学简介购买者价值购买者价值售卖者成本售卖者成本购买购买者者第一个单第一个单位位第二个单第二个单位位售卖售卖者者第一个第一个单单位位第二个第二个单单位位B1B11.401.401.401.40S1S11.301.301.401.40B2B21.501.501.301.30S2S21.201.201.501.50B3B31.601.601.201.20S3S31.101.101.601.60B4B41.701.701.101.10S4S41.001.001.701.70B5B51.801.801.001.00S5S50.900.901.801.80B6B61.901.900.900.90S6S60.800.801.301.30实验经济学简介实验经济学简介售卖者决策表售卖者决策表单位单位行行交易时段交易时段0 01 12 23 34 45 5第一个第一个单单位位1 12 23 3售价售价第一个单位成本第一个单位成本130130收入收入第二个第二个单单位位4 45 56 6售价售价第二个单位成本第二个单位成本140140收入收入7 78 8时段收入时段收入累计收入累计收入实验经济学简介 实验经济学为经济学家提供了前所未有的复制性和可控制性。复制性使得其他的实验者可以复制实验从而独立地验证实验的结果，而可控性那么为研究者提供了操纵各种外部条件以评估各种理论和政策的可能。其次，实验提供了一种经济理论与证据之间的共生关系的可能性。当存在多种理论时，可以通过简单的实验来比较和评估各种相互竞争的理论在解释行为和经济现象时的重要性。再次，实验提供了研究不同经济政策提议的经济可行的方法。虽然政策实验的结果较少是决定性的，但是一般认为那些在简单情况下不可行的政策也会在比较复杂的情况下行不通。总结 不存在一个“最有效的改革模式。对效率的挖掘是改革的动因，也决定了改革的政策选择。可以操纵价格并使其偏离竞争性价格的市场力量是需要重点研究的问题Cournot,SFE,Experimental Economics,ACE,CPM，等等谢谢！tengfeitsinghua.edu