可靠性约束下的竞争性电力市场:从现货价格到容量机制的制度逻辑

Joskow 与 Tirole 的研究表明,所谓只要放开价格、引入竞争,资源便能够自动沿着边际成本定价的路径实现有效配置这一判断在电力行业中并不成立。
电力并非一般意义上的可储存商品,其供需必须在极短时间内实现连续平衡;同时,终端用户价格反应不足、限电安排、现货价格上限以及系统崩溃风险等因素,削弱了标准竞争均衡的有效性。由此,电力市场设计的核心问题并不在于是否应当引入竞争,而在于竞争机制如何与可靠性约束、容量激励和系统运行规则相互嵌合。[1]
该文首先建立了一个具有规范意义的基准框架。作者将消费者区分为两类:一类能够观察并响应实时电价,另一类由于传统计量方式等原因,对实时价格并不敏感。与此同时,负荷服务实体(LSE)能够根据实时价格安排不同程度的中断或限电合同。在这一设定下,作者推导了社会规划者所面对的最优价格体系、发电投资结构与限电安排,并据此提出一个关键命题:即便存在价格不敏感消费者,只要若干严格条件同时满足,竞争性的发电与零售市场仍然能够实现“次优意义上的最优配置”。这些条件包括:实时批发电价必须准确反映发电的社会机会成本;限电必须是有序的并且能够高效利用现有发电能力;LSE 必须真实面对实时批发价格;能够响应实时价格的消费者不应被限电,而不能充分响应价格的消费者则可通过 LSE 签订状态依赖的中断合同;此外,消费者之间的负荷曲线需基本同质。[1]
这一基准结论的重要性并不在于它证明了竞争市场天然充分,而在于它明确界定了竞争市场得以有效运行的制度边界。竞争均衡能够实现福利最优并非电力市场的一般性质,而是一组极强前提下的特例。文章随即指出,这些前提在现实中往往并不成立:市场势力与监管性价格上限会使现货价格偏离社会机会成本;系统崩溃与普通的有序限电并不相同,因为一旦发生网络级失稳,原本可用的发电能力也可能无法转化为有效供给;负荷侧的分区计量和平均负荷归集会使 LSE 难以准确面对边际成本;而电网物理结构又常常使系统运营者无法对单个用户而只能对某一馈线或区域实施限电。因此,现实中的电力市场不能简单套用一般均衡理论,而必须被理解为一种受物理约束和制度约束共同塑造的特殊市场。[1]
在这一分析框架下,作者进一步提出了一个颇具启发性的结论,即限电并不必然意味着低效率。对于价格不敏感的用户而言,在高峰时段实施一定程度的限电,在某些条件下可能恰恰构成社会最优配置的一部分。其根本原因在于,当一部分用户无法根据实时价格压缩需求时,单纯依靠价格机制无法在峰时完成有效配给,系统便可能需要通过中断合同或其他有序限电方式,在需求侧实施数量调整。更进一步地,当电网只能按区域、而非按单个用户实施限电时,市场还可能出现多个均衡:一种均衡对应较低零售价格与更高的被中断预期,另一种均衡对应较高零售价格与较低的被中断预期。由此形成的并非简单的供需失衡,而是一种由预期驱动的制度性自我实现过程。也就是说,市场主体对是否会被限电的预期,会反过来影响零售定价和高峰需求,从而改变限电发生的概率本身。[1]
文章的第二个核心贡献,在于系统阐释了现货价格上限、市场势力与容量机制之间的关系。作者指出,在尖峰时段存在市场势力的情况下,监管者往往倾向于对批发电价设置上限,以抑制发电商利用短期稀缺攫取垄断租金。然而,一旦这一价格上限低于竞争均衡下的稀缺价格,峰荷机组的投资回报便会被压缩,从而导致长期容量不足。抑制短期市场势力的政策工具,可能在长期维度上损害供给充裕性。在这一意义上,容量义务与容量价格获得了制度上的正当性:它们并非对“市场失灵”的简单行政替代,而是在现货价格受限时,用以补偿稀缺租金缺口、恢复投资激励的一种跨期协调机制。[1]
作者进一步证明,在较为简化的两状态或至多三状态框架下,如果监管者能够同时运用现货价格上限与容量义务两种工具,那么即便存在市场势力,仍有可能恢复 Ramsey 意义上的次优最优配置。但这一恢复并非无条件成立。首先,不仅峰荷机组,基荷机组也必须能够用于履行容量义务并获得容量支付,否则投资激励将出现系统性扭曲。其次,容量义务必须覆盖全部负荷,而不能仅针对价格不敏感用户;否则,价格敏感用户在高峰时段仍会面对被扭曲的边际信号,导致需求侧反应不足。再次,容量价格必须真实传导至终端用户支付结构之中,才能在投资侧与消费侧同时形成一致的经济激励。只有在这些条件下,容量机制才可能补足价格上限所压缩的长期收益流。[1]
然而,作者同样明确指出,容量机制绝非普遍有效的“万能补丁”。其一,如果容量合约的数量由发电商而非监管者决定,则市场势力并不会消失,而只是从现货市场前移到容量市场。此时,“价格上限+容量义务”的组合并不能改变最终配置,发电商仍可通过事前控制容量合约供给来维持其市场支配地位。其二,当存在多个高需求状态、即市场势力并非只集中于少数尖峰时段时,单一容量价格已不足以同时修正所有被扭曲的价格信号。监管者在此面临一项无法回避的权衡:价格上限若设得较严,可以在部分时段抑制市场势力,却会进一步削弱尖峰机组的成本回收;若适度放松价格上限,又会重新放大短期市场势力。在状态空间更为丰富的现实世界中,仅凭现货价格上限与容量价格两项工具,并不足以恢复全局效率。[1]
文章的第三个重要推进,是对“有序限电”与“系统崩溃”作出严格区分。传统经济分析往往将二者一并处理为供给不足的不同表现形式,但作者指出,这一区分在电力系统中具有根本意义。在有序限电情形下,尽管部分负荷被切除,但其余可用发电能力仍然具有极高价值;而在网络崩溃情形下,系统频率、电压或稳定性遭到破坏,即便存在可用机组,也可能因网络失稳而无法完成供电。由此,系统备用,特别是运行备用,不再只是一般意义上的额外容量,而具有显著的公共品属性:其收益体现为整个系统崩溃概率的下降,而非某一市场主体可单独内部化的私人收益。[1]
正因为运行备用具有公共品性质,作者得出一个极其关键的制度判断:市场不会自发提供与社会最优一致的运行备用投资水平。在需求增长过程中,社会最优政策大体包含三个区间:在平峰阶段,全部负荷都应被满足,运行备用维持在相对固定的比例;当供给趋紧但尚未进入直接切负荷状态时,系统会进入“削减备用”区间,此时全部负荷仍被满足,但备用比例随容量约束收紧而下降;一旦进一步逼近崩溃边界,则进入“削减负荷”区间,系统必须在保持最低备用比率的同时直接切除部分负荷。文章特别强调,围绕运行备用的市场化分散实施极为脆弱,因为备用价格对系统运营者的微小误判、边界设定或自由裁量都极端敏感,存在显著的“刀锋边缘”问题。也就是说,哪怕只是对备用短缺的判断略有偏差,都可能在价格与投资激励上引致巨大影响。[1]
由此回到全文的总体结论,可以看到作者真正试图修正的,并不是关于“竞争是否优于管制”的简单二分法,而是关于电力市场制度逻辑的基本认知。电力市场的关键并不在于把价格机制从行政体系中单独抽离出来,而在于如何在一个无法储存、必须实时平衡、且受网络安全约束的行业中,让价格、容量、备用和系统运行规则形成相互一致的激励结构。若缺乏这一整体性设计,那么现货市场价格即便在短期内能够清算交易,也未必能够引导长期投资;容量机制即便能够部分修补投资激励,也未必能够消除市场势力;运行备用即便在工程上不可或缺,也未必能够在分散市场中自发形成。就此而言,电力市场设计从来不是一个“放开价格”即可完成的市场化命题,而是一个必须同时处理静态配置效率、动态投资效率与系统可靠性三重目标的制度经济学问题。[1]
这篇论文的真正价值,在于它将零售侧价格黏性、批发侧市场势力与电网物理安全约束纳入同一分析框架之中,从而说明:可靠性并非竞争机制之外的附属约束,而是决定竞争市场能否成立的内生条件。只有当市场价格、容量补偿和备用安排共同反映系统真实的社会机会成本时,所谓竞争性电力市场才具有可持续的效率基础。[1]
参考文献
[1] Joskow, P., & Tirole, J. (2007). Reliability and competitive electricity markets. RAND Journal of Economics, 38(1), 60–84.

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