基于市場交易的電能與環(huán)境協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制設(shè)計.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來，世界上很多國家均處在電力市場化改革的關(guān)鍵時期，隨著電力工業(yè)壟斷體制的改變，電力監(jiān)管模式也相應(yīng)的發(fā)生改變。電力市場化改革進(jìn)程中的電力監(jiān)管者所面臨的一個核心問題是如何通過設(shè)計良好的電價機(jī)制抑制發(fā)電商的市場力行為。作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)行業(yè)，電力工業(yè)煤碳消耗量占總煤碳消耗量的60％，電能生產(chǎn)中由燃煤造成的污染占總環(huán)境污染量的40%。伴隨著石油危機(jī)的進(jìn)一步加重，世界上許多國家由燃油發(fā)電轉(zhuǎn)向燃煤發(fā)電，這勢必造成環(huán)境污染狀況的

2、進(jìn)一步惡化。在壟斷市場力問題尚未解決的情況下，電力監(jiān)管者又必須面對電力生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染問題。在我國這些問題也十分突出，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西部能源基地逐漸形成。如何合理利用與配置能源資源，保障西部地區(qū)能源開發(fā)與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為政府電力監(jiān)管亟待解決的問題。為了解決上述電能與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中的沖突問題，國內(nèi)電能與環(huán)境方面的研究專家任玉瓏（2006）提出一種電力監(jiān)管新模式：電能與環(huán)境協(xié)調(diào)監(jiān)管。在新的電力監(jiān)管模式下，需要構(gòu)建與

3、之相適應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)、機(jī)制及相關(guān)制度，這是課題組共同完成的。作為課題組研究成果的一部分，論文所做的是設(shè)計一種與新電力監(jiān)管模式相適應(yīng)的電能與環(huán)境協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制。
　　論文的研究目的是從理論和實(shí)踐上探討在電力市場化改革中，電能與環(huán)境協(xié)調(diào)監(jiān)管新模式下，如何設(shè)計基于市場交易的電價機(jī)制以協(xié)調(diào)電能生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，即：在考慮對發(fā)電商排污行為和市場力行為進(jìn)行協(xié)調(diào)監(jiān)管的情況下，電力市場電價機(jī)制應(yīng)該如何設(shè)計。具體來講是：在電能與環(huán)境協(xié)調(diào)監(jiān)管新模式下，

4、如何設(shè)計協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制，在滿足西部經(jīng)濟(jì)增長帶來的巨大電能需求的同時，減少電能生產(chǎn)中的污染排放。最終構(gòu)建一種基于市場交易的電能生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)的激勵性電價機(jī)制，以約束發(fā)電商的市場力行為，激勵發(fā)電商減少污染排放，從價格機(jī)制角度尋求解決電能與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中的沖突問題。
　　論文的研究思路是：首先對協(xié)調(diào)的理論及方法進(jìn)行綜述，在協(xié)調(diào)理論研究的基礎(chǔ)上，給出電能與環(huán)境協(xié)調(diào)的基本思想、相關(guān)概念及協(xié)調(diào)方法，并認(rèn)為基于市場交易的電價機(jī)制是協(xié)調(diào)電能

5、與環(huán)境的重要機(jī)制之一。對電價機(jī)制的研究現(xiàn)狀及設(shè)計理論進(jìn)行綜述，找出影響發(fā)電商市場力的幾個重要因素。通過對發(fā)電商實(shí)施市場力的過程進(jìn)行仿真，分析了市場力的自然壟斷因素和機(jī)制因素，發(fā)現(xiàn)信號傳遞是影響發(fā)電商實(shí)施市場力的重要因素之一。然后從信號傳遞角度對當(dāng)前的主要電價機(jī)制進(jìn)行了再次綜述分析，認(rèn)為信號干擾度越大，電價機(jī)制中發(fā)電商實(shí)施市場力能力越弱。機(jī)制中信號干擾度研究屬有限理性理論研究的范疇。為了更好地定義機(jī)制信號干擾度這一概念，論文對有限理性建模

6、方法進(jìn)行綜述分析，發(fā)現(xiàn)基于摩爾自動機(jī)的有限理性建模方法較難解決存在信息不完全和多人參與的博弈問題。因此，提出一種基于米蘭自動機(jī)的有限理性建模方法，相應(yīng)的，構(gòu)建了一種基于米蘭自動機(jī)的經(jīng)濟(jì)學(xué)仿真框架。為了干擾發(fā)電商之間的共謀信號，提出一種發(fā)電商準(zhǔn)隨機(jī)匹配電價機(jī)制，在新的仿真框架中對該電價機(jī)制進(jìn)行了仿真研究，仿真實(shí)驗(yàn)表明電價機(jī)制可以使發(fā)電商實(shí)施市場力能力降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證了從增加機(jī)制對信號干擾度對電價機(jī)制進(jìn)行設(shè)計是可行的。同時，為了激勵發(fā)電商

7、減少污染排放和市場力行為，引入電力產(chǎn)品差異化概念，依據(jù)電能生產(chǎn)單位減排程度，解決電力產(chǎn)品的單一性問題，把電力市場分為兩個市場，構(gòu)建了電能與環(huán)境協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制。采用基于米蘭自動機(jī)的經(jīng)濟(jì)學(xué)仿真方法對協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明該激勵機(jī)制是有效的。最后對協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制中存在的一個爭議（為什么不引入已經(jīng)相對成熟的排污權(quán)交易市場）進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真發(fā)現(xiàn)，與電力市場交易相比，排污權(quán)交易市場交易較為清淡，并不足于干擾發(fā)電商之間的共謀信

8、號。
　　論文的主要特色及創(chuàng)新體現(xiàn)在以下三個方面。
　?、傺芯堪l(fā)現(xiàn)電能生產(chǎn)在隨排污總量遞減而遞減的過程中存在幾個躍變，這些躍變?yōu)檎M(jìn)行排污總量控制提供了決策依據(jù)。論文是在馬中（2002）和Ottar Mestad（2007）提出的采用環(huán)境容量來進(jìn)行排污總量控制與通過資本市場對排污權(quán)進(jìn)行初始分配的基礎(chǔ)上，考慮電能生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)激勵過程。以減少單位減排量與電能產(chǎn)品減少量之間的比例關(guān)系來確定排污控制總量，即，若電能產(chǎn)品減少比

9、率大于單位減排比率，則這種總量控制是不經(jīng)濟(jì)的；如果增加排污量，使經(jīng)濟(jì)增加比率少于環(huán)境破壞比率，則認(rèn)為這種總量控制具有環(huán)境破壞性。與其它文獻(xiàn)的不同之處在于，論文在研究過程中考慮了電力交易市場與排污權(quán)交易市場之間的相互影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，排污總量與電能生產(chǎn)并非一個單調(diào)遞減關(guān)系。在排污總量不斷減少過程中，電力市場的供電量經(jīng)過了幾個躍變：首先，隨著排污總量的減少，電能生產(chǎn)量減少；經(jīng)過一段時間后，隨著排污總量減少，電能生產(chǎn)量增加。再經(jīng)過這一時期，

10、排污總量再減少，電能生產(chǎn)減少，并且其減少幅度在不斷地加大。這一研究結(jié)果對排污權(quán)交易理論與政府制定排污總量控制政策具有一定的借鑒意義。
　?、趯谟邢拮詣訖C(jī)的有限理性建模理論進(jìn)行了擴(kuò)展，使其更有利于實(shí)現(xiàn)多人有限理性博弈行為建模。基于有限自動機(jī)的重復(fù)博弈模型不但對重復(fù)博弈效用最大化問題進(jìn)行了描述，而且可以采用有限自動機(jī)的狀態(tài)個數(shù)對博弈行為及決策成本進(jìn)行量化。近年來，在國外博弈論研究中，已經(jīng)有文獻(xiàn)描述基于有限自動機(jī)的重復(fù)博弈理論。論文

11、構(gòu)建的一種基于米蘭自動機(jī)的有限理性建模方法是對Abraham Neyman（2000）提出的基于摩爾自動機(jī)的有限理性建模方法的進(jìn)一步擴(kuò)展。與摩爾自動機(jī)的根本區(qū)別在于：摩爾自動機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是依據(jù)每次博弈中競爭對手的行為來決定下一個狀態(tài)，而基于米蘭自動機(jī)的博弈模型是依據(jù)每次與競爭對手博弈所獲取的效用來決定下一個狀態(tài)。由于參與人所獲取的效用已經(jīng)包含競爭對手的博弈行為與自身博弈行為，所以不必具體考慮對手采用了什么決策、對手個數(shù)有多少。因此基于米

12、蘭自動機(jī)的博弈模型對信息不完美，競爭對手個數(shù)變動的情況進(jìn)行博弈分析更具優(yōu)勢。在該建模理論的指導(dǎo)下，論文對發(fā)電商的組織行為進(jìn)行了建模。采用有限自動機(jī)來描述發(fā)電商決策，可以更好的表示決策復(fù)雜度。決策越復(fù)雜，發(fā)電商之間的共謀越難達(dá)成，這為設(shè)計抑制發(fā)電商市場力的電價機(jī)制提供了理論依據(jù)。
　　③構(gòu)建了一種基于信號傳遞的電能與環(huán)境協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制。在基于市場交易的電價機(jī)制研究文獻(xiàn)中，主要集中在如何抑制發(fā)電商市場力上，而同時考慮發(fā)電商市場力行為

13、和污染排放行為的較少。本文從信號傳遞理論角度出發(fā)，對當(dāng)前主要的基于市場交易的電價機(jī)制進(jìn)行了分析，認(rèn)為在電力市場中增加信號的干擾程度可以抑制發(fā)電商的市場力。并在此理論基礎(chǔ)上，考慮環(huán)境因素，構(gòu)建了一種電能與環(huán)境協(xié)調(diào)激勵電價機(jī)制雙市場模型。該機(jī)制從兩方面對發(fā)電商達(dá)成默契共謀的信號進(jìn)行干擾。一方面采用準(zhǔn)隨機(jī)匹配的方式，使發(fā)電商無法得到其它發(fā)電商的成交價，也無法預(yù)測市場出清價，從而增加其達(dá)成共謀的難度。另一方面，在電力市場的中引入單位減排量的概念