市场力滥用度评估及惩罚量测算方法

唱友义， 蒯继鹏，张凯， 仇江波， 辛洁晴

(1. 辽宁省电力交易中心，辽宁 沈阳 110055; 2. 上海交通大学 电气工程系，上海 200240)

监测发电商实际滥用了的市场力并予以惩罚，是防止市场力滥用的最后一道防线。目前，对市场力的研究多集中于潜在市场力的评估，主要有四类方法：一是考察发电份额集中度，主要指标如HHI、Top-m等[1-2]；
二是考察被测试机组以外的剩余发电容量能否满足负荷需求，指标如PSI(pivotal supplier index)和RSI(residual supply index)[3]；
三是采用Lerner指数等指标衡量市场出清电价偏离边际成本的程度[4]；
四是通过市场模拟，找出必发容量，分析地理位置和线路传输容量限制对机组市场力的影响[5]。上述研究并不考量发电商实际滥用了的市场力及其惩罚。

在市场力滥用度评估方面，目前多采用物理持留度和经济持留度指标[6]。这些指标并不考察持留行为所致后果的严重程度，也无法评价发电商实施市场力的恶意程度。

为此，本文针对结算环节，提出发电商市场力滥用度的评价方法和惩罚量测算方法。

市场力滥用度评估应综合发电商实施市场力的故意性和对市场影响的严重性。为此，定义“恶意度指数”衡量持留性报价的主观强度(对发电商i记为IMD,i)，定义“市场干扰度”衡量发电商对市场偏离完全竞争态的责任比例(记为IINF,i)，进而定义市场力滥用度为:

IMP,i=IINF,i·IMD,i

(1)

1.1 实施市场力的恶意度评价

定义如下指标，从持留性报价的频度和时机评估发电商实施市场力的恶意程度。

1) 物理持留频度

为考察期内机组竞价容量低于实际可用容量的次数NPW,i占报价次数K的比例，即

IPWR,i=NPW,i/K

(2)

2) 经济持留频度

为考察期内机组报价高于成本的次数NEW,i占总报价次数K的比例，即

IEWR,i=NEW,i/K

(3)

上述两个指标取值越大，持留性报价的恶意度越高。

3) 物理持留与负荷需求的异步性

发电商通常在低负荷期安排机组检修，若其可用容量(合约交易量与竞价申报容量之和)与负荷变化反相关，则物理持留的恶意度高。为此，定义发电机组可用容量与负荷的异步性:

(4)

4) 经济持留与负荷水平的同步性

报价理应不随负荷波动而变化；
但企图哄抬电价的发电商往往在高峰期抬高报价，低谷期下调报价以确保上网机会。为此，定义经济持留与负荷的同步性：

(5)

进而，综合四项指标，并以指数函数形式定义如下恶意度指数，取值范围为[7]：

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

(6)

1.2 实施市场力的干扰度评价

市场状态偏离是多个发电商共同作用的结果，为此基于Shapley值思想提出干扰度评估方法。设竞价成功且实施持留的发电商集为GS，则对其中发电商i的干扰度评估如下。

(1) 设除发电商i外实施持留性报价的发电商集为S。对每种可能的S，计算因S+{i}中的发电商共同实施持留行为而使市场购电成本相对完全竞争态发生的增量：

ΔFS+{i}=FS+{i}-FΦ

(7)

式中：FΦ为无持留时市场的购电成本；
FS+{i}为发电商集S+{i}持留时市场的购电成本。

(2) 据历史市场数据，对每类单机容量机组统计采取持留行为的概率，对第i个发电商记为κi。

(3) 计算集合S+{i}中发电商实施持留报价的概率：

(8)

(4) 遍历GS中的发电商子集S，计算发电商i持留性报价导致的市场购电费增量期望值

(9)

(5) 评估发电商i对市场的干扰度为：

(10)

(11)

据“负激励惩罚机制”，当E≤0，即遭到惩罚的期望值大于滥用市场力不被发现时可能的收益时，发电商没有行使市场力的动机。为此，惩罚量应满足：

(12)

(13)

2.1 惩罚强度因子的设置

惩罚强度因子正比于市场力滥用度，起到对滥用度高的发电商加重惩罚的作用。为使其在[1,2]范围内取值，定义为：

(14)

2.2 市场力滥用发现概率

(15)

图1 市场力滥用发现概率评估示意图

2.3 超额利润的评估

发电商滥用市场力可获超额利润与其他发电商报价有关。因此枚举持留性报价的发电商组合情况，求取各组合情况下发电商可获超额利润均值，以此作为其预期可获超额利润值。

设持留性报价的发电商集为Sk+{i}(i∉Sk)的情况下，发电商i可获超额利润为：

(16)

(17)

式中：nS为发电商集Sk的个数；
ωSk+{i}为Sk+{i}集合内的发电商采用持留性报价的概率。

对我国北方某省，取用2021年市场数据，对31个持续报高价的发电商实施案例分析。

3.1 市场力滥用度评价结果

对31个发电商测算实施市场力的恶意度和干扰度指标，将两项指标相乘得到市场力滥用度指标，如表1所示。

(1)这些发电商都均实施了经济持留，故恶意度指数只需考虑IEWR,i和IREL,i。节点44、84、309上发电商的IREL,i非常高，分别为0.99、0.99和0.97，恶意度也最高，均达到1.64；
反之，节点335、369上发电商的报价几乎不随负荷改变，恶意度最低，分别为0.27和0.32。

表1 发电商市场力滥用度和惩罚量测算结果(节选部分)

(2)节点309上发电商因恶意度高且市场干扰度也高，市场力滥用度最高，达到0.075。

3.2 市场力滥用惩罚量的测算结果

按第2节方法测算市场力滥用惩罚量，如表1所示。其中，惩罚量是单时段计算基础上乘以全年时间获得的全年惩罚量。

(1) 本例中惩罚强度因子的取值在1.01～1.05之间，即发电商承担的罚款在其期望利润基础上增加了1%～5%。

(2) 惩罚强度因子越大，发现概率越小，滥用市场力可获超额利润期望值越大，则受到的惩罚越大。案例中，节点309上的发电商全年惩罚量最大，约为232.5万元。

为结算环节对发电商市场力进行评估和惩罚，本文在定义市场力滥用度的基础上提出了一种基于负激励机制的市场力惩罚量测算方法。该方法使发电商实施市场力获得的期望收益不大于遭受的惩罚，从而丧失滥用市场力的动力。算例验证了所提方法的可行性和合理性。

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