电力市场运营的经济学原理ppt课件

第二章 电力市场运营的经济学原理,2.1 能源与资源及其有效配置 2.2 需求、供给 2.3 市场均衡与成本分析 2.4 市场结构分析 2.5 总体福利与无谓损失 2.6 博弈论及其在电力市场中的应用 2.7 电力市场的风险理论,1,2.1 能源、资源及其有效配置,2.1.1 能源与资源 能源按其来源不同可分为4类： 第一类：太阳能直接来自太阳的辐射能，间接来自太阳的煤、石油、天然气等石化燃料，以及生物质能、水能、风能、海洋能。 第二类：以热能形式储藏于地球内部的地热能（地下热水、地下蒸汽、干热岩体等）。 第三类：地球上的铀、钍等核裂变资源和氘、氚、锂等核聚变资源。 第四类：月亮、太阳等星体对地球的引力为主产生的能量（如潮汐能）。 能源按其使用情况分为：一次能源和二次能源。,2,能源种类与分类,3,2.1. 电力资源的有效配置 资源具有稀缺性，如何有效配置资源是一个值得研究的问题。 研究电力行业中资源优化配置的问题，就要以电力交易为对象，研究货币或资金在市场成员之间的流动情况。 电力资源配置有三种作用：在市场、企业、政府之间调解。 ）市场价格对资源配置起着决定性的作用。 ）资源配置的过程就是竞争机制、组织制度、政策法规、管理机制等综合发挥作用的过程。 ）国家必须对电力能源进行适度的宏观调控和监管。,4,企 业,电力资源配置,政 府,市场,价格,管理,指令,图1 电力资源配置的三种作用力,返回,5,2.2 需求、供给,2.1 需求曲线及需求弹性 、需求曲线 在经济学意义上，需求是指人们在一定时期内愿意并能购买的某种商品的数量。 影响需求的因素：商品自身的价格、购买者的货币收入水平、其他商品或劳务的价格、政治、法律、宗教、风俗习惯等。 只考察需求与价格之间的关系，把其他因素当作给定条件，需求函数表示为：,6,Qd为需求量；p为价格。 根据这一函数，还可以用图形表示需求与价格之间的关系，得出需求曲线D 。,从图中可以看出，在其他因素不变的条件下，需求量与商品价格是一个下降函数，即价格上升，需求量减少；价格下降，需求量增加；这就是通常所说的需求规律。,p,Qd,D,7,价格变动引起需求量的反方向变动的两个原因： 1）收入效应：价格的变动意味着人们货币收入和支付能力的变动。某种商品价格降低而其他商品价格不变时，人们的实际收入相应地得到提高，从而增加需求量。 2）替代效应：某商品价格上升，假定其他商品价格不变，人们就会购买价格较低的其他替代商品，从而使该商品的需求下降。,8,2、需求的弹性价格（需求弹性） 对于不同的商品来说，这些因素同一幅度的变化对需求量的影响是不一样的，现代经济学中用需求的价格弹性来描述。 需求弹性：是指需求量对商品自身价格变动的反应程度。 如果以 和 分别表示需求量及其变动量; 以 和 表示商品自身价格及其变动量，那么需求价格弹性系数的定义为：,9,按照Ed绝对值的大小，可以把不同商品或劳务的需求对价格变动的反应划分为富有弹性和缺乏弹性两种基本形式。,富有弹性；,单元弹性；,缺乏弹性；,完全缺乏弹性；,完全富有弹性；,在商品缺乏价格弹性时，降价造成的损失会超过需求量扩大而带来的收益，从而使总收益减少；反之，在商品富有弹性时，降价会导致需求量大幅度增加，总收益会相应增加。,10,2.2 供给曲线及供给弹性 、供给曲线 在经济学意义上，供给一般是指生产者或销售者在一定时期内愿意并且能够提供给市场的商品数量。 影响供给的因素：商品自身的价格、其他商品的价格、生产费用的变化。 只考察供给与价格之间的关系，把其他因素当作给定条件，供给函数表示为：,Qs为供给量；p为价格。,11,根据这一函数，还可以用图形表示供给与价格之间的关系，得出供给曲线S 。,从图中可以看出，在其他因素不变的条件下，商品的供给量与商品价格是一个上升函数，即随着生产的扩大，其成本会呈现递增上升趋势，这就是供给规律。,p,QS,S,12,2、供给的弹性价格（供给弹性） 供给弹性是供给量对价格变动反应程度的一个经济学概念。 供求弹性系数：,供给价格弹性系数就是供给量变动的百分数与价格变动的百分数的比值。,13,根据供给定理，供给曲线的斜率一般为正， （1） 1 供给富于弹性； （2） 供给完全富于弹性，此时在某一价格下，厂商愿意供给任意数量的产品，而价格只要降低一点，供给量就会骤然降至零； （3） 1 供给单元弹性； （4） 1 供给缺乏弹性； （5） 0 供给完全缺乏弹性，此时，无论价格如何变化，供给量将始终不变。 影响供给价格弹性的因素：进入或退出市场的难易程度、所考察的供给者商品类别的多少、产量的大小、时间长短。,14,2.3电的需求与供给,电的需求：在特定的时期内，在不同的电价水平下，用户想要并能获得的电力和电量（电功率的需求、电能量的需求） 电的需求具有： 普遍性（用户面广、类型复杂）、 时间性（用户随时间变化而变化）、 规律性（季节性、峰谷规律等） 按用电需求的时间：峰荷容量、低谷容量、腰荷容量 按用电需求的类别：工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷等 影响电力需求的主要因素： （1）电价对电力需求的影响； （2）电力投资对电力需求的影响； （3）城乡居民生活质量的提高对电力需求的影响； （4）替代能源对电力需求的影响； （5）需求侧管理对电力需求的影响； （6）新经济对电力需求的影响。,15,2.3 市场均衡与成本分析,2.3.1市场均衡 1）均衡价格（市场出清价格） 图中：S表示供给曲线； D表示需求曲线。 E点对应的价格P0就是均衡价格。 出清价格。,市场均衡（市场机制）：指在一个自由市场里能使价格得以变化一直达到出清（即供给量与需求量相等）的趋势。,p,QS,S,D,p0,E,16,a) 假定市场价格大于P0 P1P0,生产者的供给量等于b，而消费者的需求量为a，市场出现盈余或过度供给(供过于求）。在此情况下，市场上存在一个价格向下的压力，价格下降，直至使消费者愿意并能购买的商品或劳务的数量增加到与生产者的供给量相等为止。,b）假定P2供给，价格上升；需求供给，价格下降。,p,QS,S,D,p0,E,p1,a,b,p2,d,c,17,在市场经济中，均衡是一种必然趋势。所谓市场均衡正是通过市场的变化使供给与需求达到均衡的一种趋势，均衡价格就是供求一致时的市场价格，此时的交易量就叫均衡产量或销售量，即上图中的E点。 市场均衡是市场经济中的一个必然趋势，但却不可能永远维持市场的均衡。因为供求状况总是在不断变化的，因而供求不可能总是处于均衡状态。,18,2.3.2电力市场均衡分析,1、电力市场均衡的基本概念 电力市场均衡：市场中电力供给与电力需求的暂态平衡。 电力市场的均衡要求电力供给与电力需求实时保持动态平衡，即： 需电量 = 供电量 = 发电量 厂用电 供电线损 狭义均衡：仅用价格来保证所有市场的供求都相等，不出现对用户容量和发电出力等数量信号的调整； 广义均衡：指构成某一经济系统的相互作用的变量，它们的值经过调整，使该系统不再存在继续变动的倾向，市场处于相对稳定状态。 2、电力市场均衡的条件 电力市场的均衡通过价格的调整和数量的调整过程来实现电能交易的供求平衡 价格调整：通过价格的涨落使的供求平衡； 数量调整：通过发供电量的增减使得供求平衡。 电力市场均衡的条件，是在电力市场交易过程中进行动态的、全方位的价格调整和数量调整。,19,3、电力市场均衡与供求机制的关系 竞争均衡的一个重要性质是，每件商品都将以边际成本作为定价基础来销售。 当价格边际成本，生产者就会扩大商品生产而增加利润； 边际成本价格，生产者就会缩减生产 电力供求机制是电力市场健康发展的内在功能、内因、本质 电力供求均衡是电力市场得以健康运行的标志，外因、表象,20,2.3.3生产分析,企业从事生产与经营的目的：能从销售产品中获取收入与成本之间的差额利润，并力争利润的最大化。 要求：企业根据市场需求情况，在不同的生产规模下，实现各种生产要素的合理投入和最佳组合，使成本最低，产量最佳。 1、生产函数 生产：把投入变成产出的过程，投入各种生产要素，产出产品 生产要素不变生产要素、可变生产要素 生产函数：反映投入与产出的关系，即在一定时期内，在一定技术水平下，生产要素的投入与产品的最大产出之间的数量关系 生产函数的二个基本特征： 生产要素的投入量不同，则产品的出产量不同 生产技术与生产函数之间存在对应关系,21,2、边际生产力递减规律 边际生产力递减规律（边际报酬递减规律）：在技术给定和其他要素投入不变的情况下，连续增加某一单位某一要素所带来的产量的增量迟早会出现下降。 3、规模报酬 规模报酬问题：当所有要素投入和产量都能改变时，投入变化和产量变化之间的关系问题 投入产出的规模报酬问题存在三种可能性： 规模报酬不变：所有要素投入按同比例增加也带来产出的同比例增加 规模报酬递增：所有要素投入按同比例增加带来产出的更大比例增加 规模报酬递减：所有要素投入按同比例增加带来产出的减少,22,4、生产成本 成本：为了达到某种目的或获得某种商品所付出的代价。（1）机会成本 机会成本： 把一定的资源用于生产某种产品时不得不放弃的生产另一种产品的价值 在若干备选方案中选取某一方案所丧失的潜在收益。 不是实际发生的成本，而是观念上的成本。 （2）固定成本与变动成本 固定成本：企业在短期内无法改变的那些固定投入带来的成本；它是一个相对概念，从长期来看不存在固定成本； 变动成本：企业在短期内可以改变的那些可变投入带来的成本；,23,5、生产成本分析 成本函数：表示生产成本与产量之间的关系，它依存于生产函数与生产要素的价格。可分为：短期成本函数、长期成本函数； （1）短期成本：（短期生产者在这段时间内不能调整其生产要素。） 固定成本：GC 可变成本：KC 总成本(TC)=固定成本(GC)+可变成本(KC) 平均成本(PC)=总成本(TC)/总产量(Q) 边际成本：生产者每增加或减少一个单位产品而使总成本变动的数值： MC边际成本（短期边际成本、长期边际成本） （2）长期成本：（长期生产者在这段时间内可以能调整其生产要素。）只有可变成本，没有固定成本。,24,2.4市场结构分析,决定市场结构的因素：市场上买者和卖者的数量 产品的特性 市场结构可以分为四类：完全竞争市场、完全垄断市场、垄断竞争市场、寡头垄断市场 2.4.1 完全竞争市场 完全竞争市场：每个厂商失去“个性”。不受任何个体阻碍和干扰的市场 1、完全竞争市场的必要条件： 大量买者和卖者 资源完全自由流动 同质产品 信息充分 2、收益规律 企业的平均收益 和边界收益都等于市场价格。 3、优缺点 优点：企业在平均成本最低点上进行生产、资源得到了有效的利用、消费者能以低价购买所需的商品、买卖双方公平合理。 缺点：产品无差异性、不能满足不同偏好的消费者的需要，且对企业的生产规模的扩展无形中起了限制作用。,25,2.4.2 完全垄断市场 又称为独家垄断市场，指市场完全由一家厂商所控制。 可分为二类：完全政府垄断 完全私人垄断 1、完全垄断市场的基本条件 规模经济： 规模经济形成“自然垄断”、市场壁垒 专利或特许权 对资源的控制 形成完全垄断市场的原因： （1）由于企业的一次性投资巨大，固定成本远远高于可变成本，一旦形成规模，应充分利用其生成能力，出现多个企业则不经济。 （2）由于资源的稀缺，单个企业可能通过专利权或国家授予的经营权进行独占。 （3）对于关系国计民生的行业，在一定时期内，国家进行重点扶持和控制，以利于促进经济的发展。,26,2、收益规律 厂商可以独家规定卖价，其总收益是价格递减条件下的总收益，厂商每多提供一单位商品，卖价就要下降。 厂家定价原则：边际收益（MR）边际成本（MC），确定产量 MR MC 表明继续增产增收 MR MC 表明继续增产减收 3、优缺点 优点:如果许多小企业通过兼并而形成垄断企业，则有利于社会分工，实行大规模生产和经营，降低成本，提高经济效益。 缺点：不存在竞争的压力， 缺乏改进产品、进行技术革新的动力，是经济效率最低的一种市场结构。市场价格往往高于生产成本，提供的产品不是最优，资源没有得到充分的利用。,27,2.4.3 垄断竞争市场 介于完全竞争市场和完全垄断市场之间的一种市场结构，既存在有限度的垄断，也存在不完全的竞争。 1、垄断竞争的特点： （1）同一产品类别内的企业的数量很多，相互之间存在竞 （2）不同企业的同类产品之间在性能、价格等方面有差异。 （3）企业可自由进入或推出市场 （4）买者和卖者都能得到完全的商品信息。 垄断竞争市场与完全竞争市场的区别：企业提供的产品存在差异； 垄断竞争市场与完全垄断市场的区别：市场上存在大量的替代品和竞争者。,28,2、收益规律： 商品的价格由市场和垄断竞争企业共同决定。 为追求利润最大化，垄断竞争企业在选择产量时，仍然遵循边际收益等于边际成本的原则； 受需求大小的制约，垄断竞争企业在短期内可能处于：获超值利润、获正常利润、亏损、关门停产等状态 在短期内，企业即使不生产也要负担固定成本，企业是否继续生产是以产品卖价是否低于平均可变成本而定，而不以超值额利润确定。 从长期情况看，仍然依从市场价格规律，达到市场均衡。,29,3、优缺点： 优点：垄断竞争条件下的产品是多样化的，有差别的，能满足众多消费者的不同偏好。商标、服务质量等构成商品的差别；既有竞争的威胁，又有一定的垄断因素可以保障技术创新的收益。 缺点：垄断竞争企业决不会在其平均成本的最低点上进行生产，市场价格高于企业的边界成本。市场的资源利用率和经济效率低于完全竞争市场，高于完全垄断市场 垄断竞争市场富有效率的竞争有利于促进技术进步和社会发展，抵消或者超过了它的弊病。被认为是当代可行的市场经济模式。,30,2.4.4 寡头垄断市场 寡头垄断市场只有几家企业提供行业的大部分产品，这几家企业在行业总产量中各占较大的市场份额，可在很大程度上影响市场的价格，因而一家企业的供给行为将会对其他企业的生产和收益产生较大的影响。 形成寡头垄断的主要原因：规模经济的发展 1、寡头垄断市场的特点：寡头垄断市场的厂商存在相互依存的关系。与其他几种市场模式比较。 2、收益规律： 在寡头垄断条件下，产品价格并非由市场关系决定，而是少数寡头垄断者通过协议或默契来制定； 寡头垄断企业同样选择边际成本等于边际收益的水平进行生产，每家企业要推测竞争对手的产量，然后根据利润最大化的原则来确定自己的产量。,31,3、优缺点： 优点：寡头垄断市场存在竞争，可带来产品的多样化和技术革新。寡头垄断市场效率高于完全垄断市场，低于垄断竞争市场。 缺点：企业不会在平均成本的最低点上进行生产，寡头市场价格往往高于边界成本，使社会效益受到损失，资源不能得到最好的利用。,32,2.4.5 电力市场结构分析 在不同的电力管理体制下，电力经营模式大体上可以分为四种： 1、垄断模式 集发电、输电、配电为一体，进行统一垄断经营。 2、发电竞争模式 厂网分开、竟价上网的运营模式。 允许存在 IPP（Independent Power Producer 独立发电厂）形成发电侧电力市场,n个卖者1个买者（电网公司）N-1模式 3、趸售竞争模式 模式标志：发电竞争，输电网开放，但配电网仍然垄断经营，大用户获得选择权，其核心是输电网开放。电力转运模式。,33,4、零售竞争模式 模式标志：发电竞争，输电网和配电网开放，所有用户均获得选择权，其核心是配电侧电力市场全面开放。 要实行配电网开放的电力市场，必须具备的条件： （1）供需关系得到充分缓和，供过于求。 （2）电网有运营方式上的灵活性，能够适应运营条件的改变而引起的潮流变化。 （3）定价机制要有较高的透明度。 （4）有一套科学、合理的电力市场的法规和技术手段 （5）政府予以全力的支持。,34,2.5总体福利与无谓损失,供给,q q,价格,数量,p2 p p1,A,B,C,D,E,F,总体福利=净消费者剩余+净生产者利润 =交易所产生的全部收益,在自由竞争市场，当价格处于供给曲线和需求曲线的焦点时，总体福利为MAX 在市场均衡情况下： 消费者剩余=（A+B+E）面积 生产者利润=（C+D+F）面积,在自由竞争市场中，商品按价格成交，但有时候外部干预会阻碍商品价格达到均衡值。 1、为了帮助生产者，政府会设定商品最低成交价p2 p竞争市场出清价， p2即为市场价格，消费者的购买量将从q减少到q ， 此时消费者剩余=（A）面积，而生产者利润=（B+C+D）面积，总体福利=（A+B+C+D） 政府也可能会设定商品最高成交价p1 p竞争市场出清价， p1即为市场价格，生产者将把产量削减到q， 此时消费者剩余=（A+B+C）面积，而生产者利润=（D）面积，总体福利=（A+B+C+D） 2、政府还会对商品征税，设所收的税都会转嫁给消费者，设消费者支付的价格为p2，生产者的销售价格为p1，政府对单位成交商品的征税额=（p2-p1）,此时，需求量从q减少到q 消费者剩余=（A）面积，生产者利润=（D）面积，政府的征税总额=（B+C） 外部干预会构成总体福利的重新分配，可能会有利于消费者或生产者或政府，但无论哪一种干预都会使总体福利减少无谓损失=（E+F）面积。,35,2.6 博弈论及其在电力市场中的应用,一、博弈论 （对策论、竞赛论） 博弈：一些人或组织，面对一定的环境条件，在一定的规则下，同时或先后，一次或多次，从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实施，并从中各自取得相应结果得益的过程。 博弈论使用严谨数学模型来解决现实中利益冲突的理论。 博弈论与常规优化决策理论的不同： （1）博弈论中参与者在利益上有冲突； （2）参与者要各自做出优化决策，并企图使各自的利益最大化； （3）每个人的决策和他人之间有相互作用，即各自的决策对他人都有影响； （4）在博弈论中一般假设参与决策的个体均为“理智的”，从而进行理性的逻辑思维；,36,博弈论的深远和重大发展，是在20世纪50-60年代，Nash均衡概念的提出； Nash均衡是指在对手的策略既定的情况下，各个对局者所选择的策略都是做好的； Nash均衡一旦给出你的策略，我的选择是最好的；一旦给出我的策略，你的选择是最好的； 1994年、1996年的诺贝尔经济学奖博弈论,37,博弈问题有多种不同的分类： 1）非协作博弈和协作博弈 按参与者相互联合（或协作）与否将博弈分为：非协作博弈和协作博弈。 非协作博弈指参与者相互独立（不协作），各自争取自身最大利益的博弈。 协作博弈指若干参与者结成联合体，共同协作争取联合体的最大利益，再进行利益内部分配的博弈。 2）零和博弈和非零和博弈 按参与者获利之和的特性分为：零和博弈和非零和博弈。 零和博弈“零和”问题中，一个参与者的获利直接等于另一个参与者的损失。 非零和博弈“非零和”问题中，参与者的获利和损失不必相等，即其代数和不必为0。Nash均衡及相应的求解方法,38,3)静态博弈与动态博弈 静态的有完美信息的博弈 静态的有不完美信息的博弈 静态博弈 静态的有完美历史信息的博弈 静态的有不完美历史信息的博弈 * 动态的有完美信息的博弈 动态的有不完美信息的博弈 动态博弈 动态的有完美历史信息的博弈 动态的有不完美历史信息的博弈 *,39,二、博弈论的基本原理与方法,博弈论的模型：G= P,A,S,I,U 其中：P局中人，博弈的参与者，“博弈方”。能够独立决策、独立承担责任的个人或组织，以最终实现自身利于最大化为目标。 A各局中人的所有可能的策略或行动的集合。根据该集合的有限或无限，可分为有限博弈和无限博弈（表现为连续对策、重复博弈和微分对策等）。 S博弈的进程，博弈进行的次序。局中人同时行动的一次性决策的博弈为静态博弈；局中人行动有先后次序为动态博弈。 I博弈信息，能够影响最后博弈结果的所有局中人的情报，如效用函数、响应函数、策略空间等；博弈各方对各种局势下所有局中人的得益情况完全清楚，为完全信息博弈，否则为不完全信息博弈；信息不完美，博弈的结果只能是概率期望，而不能像完美信息博弈，有确定的结果； U局中人的获得利益，也是博弈各方追求的最终目标。在零和博弈中各方利益之间是完全对立的；变和博弈有可能存在合作关系，争取双赢的局面。 博弈论求解的本质思想不管博弈各方是合作、竞争、威胁还是暂时让步，博弈论模型的求解目标都是使自身最终的利益最大化，这种解建立在对方也采取各自“最好策略”为前提，各方最终达到一个力量均衡，即，谁也无法通过偏离均衡点而获得更多的利益。,40,2、博弈中的均衡 纳什均衡：求解博弈的关键在于寻找各博弈方都不愿意或不会单独改变自己策略的策略组合，只要这种策略组合存在且是唯一的，博弈就有确定的解。这种博弈双方都不愿或不会单独改变自己策略的策略组合就是博弈论中最重要的一个概念“纳什均衡”。 3、博弈论在电力市场中的应用 1）在发电竞价策略方面的应用 2）在购售点决策方面的应用 3）在区域间功率交换、转运和输电成本分配方面的应用 4）在研究市场行为方面的应用 *,41,2.7 电力市场的风险理论,2.7.1 电力市场风险管理的意义 1、对电力市场参与者的意义 （1）保障参与者经营目标顺利实现 （2）促进参与企业决策的科学化、合理化，减少决策的风险性， （3）提高参与企业的经济效益 2、对社会和经济的意义 （1）有利于资源的优化配置 （2）有助于消除市场竞争机制给整个经济社会带来的灾害损失及其它连锁反应，有助于社会生产的顺利进行，促进经济稳定发展和经济效益的提高。 （3）有助于提供和创造有利于经济发展与保障人民生活的社会经济环境。,42,2.7.2 电力市场风险管理的分类 （1）按电力市场中风险管理的对象可分为电价、容量和备用风险管理等 （2）按成因可分为客观和主观风险管理 （3）按风险涉及的范围可分为发电、输电、配送和用户环节风险管理 （4）按风险的承担主体可分为发电、输电和用户方风险管理。 2.7.3 电力市场风险管理程序 （1）风险识别风险管理的基础 （2）风险衡量 （3）风险管理对策的选择 （4）执行与评估,43,2.7.4 电力市场风险管理办法 1、控制法：运用多种风险控制工具，力争在风险事故发生前，消除各种风险隐患，降低风险事故发生的概率。在损失发生的时候，积极采取各种措施，使风险事故损失降低到最低限度。 2、财务法：风险事故发生后已经造成损失时，运用财务工具，对损失的后果给予及时补偿，促使其尽快恢复的一种方法。 （1）风险自留：通过内部的资金融通或者借入资金补偿风险事故损失。 有资金预备 ：提留准备金、应急贷款 无资金预备 （2）风险的保险转移,44,