售電側放開后電力市場壟斷與競爭的寡頭博弈研究*

黃 毅 祥

西北農林科技大學 經濟管理學院， 陜西 楊凌 712100

2015年3月國務院下發《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發〔2015〕9號)推進了新一輪的電力體制改革． 改革的重點是有序放開輸配以外的競爭性環節， 向社會資本開放配售電業務． 售電側放開后， 由于電力市場本身具有的技術特征(如電網建設投資規模大， 存在進入壁壘； 政府監管政策規定的售電量約束， 一定程度上限制了發電企業的充分競爭； 輸電損耗， 降低了遠距離購電的積極性)， 會導致寡頭競爭市場的形成[1]． 因此， 企業之間策略博弈的均衡狀態不一定會降低電價， 反而會出現新的市場壟斷[2]． 文獻[3-4]通過對于美國德州的案例研究指出： 在競爭不完全時， 相互獨立的售電公司也會延續以往傳統壟斷售電公司的定價機制， 最終導致電價無法下降． 那么， 中國目前以售電市場放開為核心的電力體制改革， 是否也會出現類似問題?又該如何規避改革過程中可能出現的合謀壟斷?也就成了當前需要迫切解決的問題．

售電環節引入競爭后， 能否保證市場的高效穩定運行起到降低電價的效果， 一直都是學者們爭論的焦點． 文獻[5-6]運用可競爭理論論證了電力市場改革需要在售電環節引入競爭和引導需求響應； 文獻[7]指出破除壟斷對電力產業的技術效率具有重要意義； 文獻[8]對92個國家的電力市場化程度進行評估后， 發現市場化的成效并不如預期； 文獻[9]進一步結合78個國家的電力市場數據， 對售電側引入競爭與電價的影響關系進行了實證， 發現電力市場改革不但沒有帶來電價下降， 反而抬升了消費者電價； 文獻[10]結合北歐四國的電力市場數據， 同樣發現僅有少部分消費者改變售電商或合同， 競爭體制并不比壟斷體制有效； 文獻[3-4，11]進一步在考慮消費者的異質性的基礎上， 指出零售競爭的引入只有在電力消費者能對實時電價做出反應時才有用； 文獻[12]實證發現售電側改革不代表提高了市場競爭性， 預期的改革目標難以實現， 零售市場競爭不充分， 電價不降反升， 發電側回歸壟斷、 電網運行效率低下、 交叉補貼嚴重等現象仍部分存在； 文獻[13]則認為售電側競爭的引入無法達到期望的效果是因為電力消費者的決定過程(認知偏見)和技術范式并未被考慮． 這些對已經放開售電側國家的實踐經驗及理論總結， 其中的思路、 方法和結論對中國的售電側改革具有重要參考意義， 也是本文研究的起點．

然而國外理論并不一定適用于中國電力產業市場結構現狀， 中國售電側放開后， 售電商的市場行為存在政府規制的約束． 以首批售電側改革試點之一的重慶為例， 《關于重慶市售電側改革市場主體準入與退出的指導意見》(渝發改能[2016]450號)明確規定： 資產總額2千萬至1億的公司最大售電量限額為6至30億千瓦時； 資產總額1億至2億的公司售電限額為30至60億千瓦時； 資產總額在2億及以上的公司， 不限制售電量． 但目前的國內外文獻并未就售電層面政府規制政策制定可能帶來的影響進行定性或定量分析， 因此仍需結合中國的實際情況對售電側放開后的相關問題進行討論．

基于此， 本文在考慮政府規制政策約束的前提下， 構建了包括一大一小兩家售電公司的聯盟定價博弈模型． 首先， 推導出支付矩陣， 對存在售電量約束的電力定價博弈納什均衡進行分析； 在此基礎上， 進一步討論支付矩陣中參數變化對電力市場納什均衡的影響， 并結合重慶市售電側改革進行案例分析； 最后， 給出結論和啟示．

1 基本假設

基于中國電力市場的制度環境和政策約束， 借鑒Cournot模型和Bertrand模型等經典寡頭競爭模型的思路[14-15]， 提出以下假設：

假設1(經濟環境假設)在封閉的售電市場中， 只存在一大一小兩家售電公司， 大公司的售電量不受限制， 小公司的售電業務存在限量．

國家電網公司不再從事售電業務， 而是電力市場的監管者． 在理性人假定條件下， 同一類別的主體其行為具有一致性， 因此我們假定市場中只有一大一小兩家公司． 市場的逆需求函數設定為p=α-βQ， 其中Q=qB+qS表示市場總需求，qB和qS分別表示大、 小售電公司的售電量． 在這一假設中， 顯然存在約束條件α-βQ>0， 且滿足α>0，β>0．

假設2(行業環境假設)售電公司與發電廠不構成縱向聯盟， 發電廠商之間完全競爭， 各售電公司的邊際成本相等．

售電側放開后， 售電公司將直接與發電廠進行交易， 電網只收取輸送費用． 在完全競爭的發電市場中， 各發電廠的上網電價相等， 即各售電公司的邊際成本相等，MCB=MCS=c， 其中，MCB和MCS分別為大、 小兩家售電公司的邊際成本，c為常數．

假設3(企業行為假設)售電公司的目標是利潤最大化， 通過調整電價和電量供給來最大化自己的利潤函數．

假設4(政策約束假設)關于小公司售電業務的限量， 不妨設定為市場達到Bertrand競爭均衡時小公司的售電量．

2 聯盟定價博弈模型

在相互競爭的售電市場中， 售電公司的定價等于其成本， 利潤均為零． 為了擺脫這一困境， 市場上所有售電公司會聯合起來組成價格聯盟， 通過操縱電價來獲取壟斷利潤． 由于資本雄厚的大公司在市場競爭中處于優勢地位， 形成合作聯盟后也自然掌握著話語權和定價權， 在定價決策時可以選擇以聯盟整體利潤最大化為目標制定壟斷高價， 也可以選擇規避小售電公司的違約風險為目標制定壟斷低價． 在不同定價策略下小售電公司為了自身利益都可以選擇合謀或違約． 大、 小售電公司間的聯盟定價博弈擴展如圖1所示．

圖1 售電市場聯盟定價博弈擴展式

1)當主導壟斷高價時． 大售電公司以聯盟整體利潤最大化為目標， 整個聯盟的利潤函數為

(1)

(2)

此時， 因為實施的是壟斷高價策略， 市場需求下降， 聯盟所有成員都必須削減市場售電量， 按照聯盟配額進行銷售， 才能保證整體利潤的最大化， 獲得壟斷利潤． 根據假設2， 各售電公司的邊際成本相同， 聯盟中各公司的售電配額自然按照完全競爭時的市場份額進行配置． 大售電公司和小售電公司的售電量分別為

(3)

代入利潤函數可得， 聯盟狀態下兩家售電公司的利潤為

(4)

作為理性人， 小售電公司存在投機行為， 為了自身利益會違背聯盟定價約束． 如果小售電公司以略低于聯盟定價的電價進行銷售， 其市場需求可以擴大到政策約束下的最大售電量， 獲得的利潤為

(5)

(6)

2)當主導壟斷低價時． 大售電公司考慮到小售電公司的投機行為， 為了規避其違約風險， 會根據市場總需求剔除小售電公司最大售電量后的剩余市場需求量， 通過對剩余市場需求進行低價壟斷來最大化自身的利潤． 此時， 大售電公司的利潤函數為

(7)

(8)

求解可得， 大售電公司控制下的聯盟電價為

(9)

此時， 電力市場的總需求為

(10)

同理， 在主導低價壟斷的聯盟中， 為了獲得壟斷利潤， 所有成員也必須按照聯盟配額進行銷售． 由于各售電公司的邊際成本相同， 各公司的售電配額也按照各公司完全競爭時的市場份額進行配置． 此時， 大、 小售電公司的售電量分別為

(11)

代入利潤函數πi=(pi-c)qi可得， 低價壟斷狀態下兩家售電公司的利潤為

(12)

在低價壟斷的聯盟中， 售電公司同樣存在投機行為． 當小售電公司選擇違約時， 公司的市場規模擴大為政策約束下的最大售電量， 其利潤為

(13)

(14)

3 聯盟定價博弈的納什均衡及其影響因素分析

3.1 售電公司間博弈的納什均衡

根據上述分析， 售電市場的寡頭博弈可以描述如下：

1)博弈參與人集合{i|i=B，S}， 其中B為大售電公司，S為小售電公司；

2)參與人的策略空間為{SB|SB∈H∪L}和{SS|SS∈C∪D}， 其中H表示主導高價壟斷，L表示主導低價壟斷，C表示合作，D表示違約．

表1 不同定價策略下的支付矩陣

所以對于小售電公司而言， 不論聯盟價格是定在高價還是低價， 選擇違約策略帶來的利潤都不低于執行聯盟定價按市場配額進行銷售所帶來的利潤， 執行聯盟價格作為嚴格的劣策略被剔除， 違約是占優策略． 對于大售電公司而言， 作為理性人能正確預測到小售電公司的占優策略是違背聯盟定價， 在此基礎上， 對比大售電公司執行高價壟斷策略和執行低價壟斷策略的利潤， 顯然有

執行高壟斷價格策略帶來的利潤低于執行低壟斷價格帶來的利潤， 定高壟斷價格是劣策略， 低價壟斷是占優策略． 經過重復剔除劣策略， 大售電公司的占優策略為制定較低的壟斷電價， 小售電公司的占優策略為違背定價合約， 售電市場寡頭博弈存在唯一的納什均衡(L，D)．

3.2 影響博弈均衡狀態的因素

通過上述分析， 我們找到了電力市場寡頭博弈的納什均衡． 售電側放開后， 售電公司之間的寡頭競爭一定程度上能降低市場電價， 電力用戶可以直接享受到電力市場改革帶來的紅利． 市場的均衡電價與博弈的支付矩陣以及某些參數的變化密切相關． 我們進一步討論幾個參數變化對電力市場納什均衡的影響．

政策約束對納什均衡狀態下售電公司利潤的影響： 對于大售電公司而言， 利潤函數

2)經濟環境(市場總需求Q)． 當處于經濟的上升期時， 用戶的電力需求增加． 對于小售電公司而言， 由于售電量存在上限， 用電需求的增長并不能帶來銷量的增加， 市場份額反而下降． 對于大售電公司而言， 由于自身售電量不存在限制， 增加電力需求全部由其提供， 市場份額增大， 市場壟斷能力增強． 大售電公司會根據(9)式調整最優定價策略， 通過調高市場電價來獲得更高的利潤． 此時， 聯盟更加穩定， 大、 小售電公司的利潤均得到增長．

反之， 當經濟處于回落周期時， 用戶的電力需求量下降． 小售電公司的占優策略是違背聯盟定價約束， 以低于聯盟規定的價格進行銷售， 當達到其最大限量的銷量時， 大售電公司的市場份額將大幅下降． 為了最大化自身的利潤， 大售電公司將調低市場電價進行促銷， 聯盟定價難以維持， 大、 小售電公司的利潤也將下降．

和

都是關于成本c的單調遞減函數， 成本下降后， 大售電公司主導的聯盟價格也將更低， 市場需求增加， 大、 小售電公司都能獲得更高的利潤．

4)用戶特征(系數β)． 由于均衡狀態下， 最優定價公式

利潤函數

和

都是關于β的單調減函數． 其他變量不變的條件下，β增大， 用戶對電價反應越敏感， 大售電公司主導的市場電價會越低， 大、 小售電公司的利潤也越低．

4 算例分析

表2 售電側放開后不同售電公司博弈的支付矩陣 單位/億元

圖2 政府限售電量對市場電價及售電公司利潤的影響關系

其次， 經濟環境變化對納什均衡狀態下市場電價及售電公司利潤的影響(圖3)． 假定經濟處于上升周期， 用戶的用電需求增加5%． 此時， 納什均衡狀態下大售電公司主導的市場定價函數會向上平移， 兩家售電公司的利潤函數也會向坐標軸外側擴展， 即其他變量不變的前提下， 用戶用電需求的增加會推高市場電價， 同時給大、 小售電公司都帶來更高的利潤． 且政府限售電量較低時， 因小售電公司存在售電限量， 增加的市場需求主要由大售電公司提供， 其利潤增加幅度大于小售電公司， 市場需求增加對大售電公司更有利； 限售電量較高時， 因小公司選擇違約策略， 價格較低， 增加的市場需求主要由小售電公司提供， 對小售電公司更有利． 相反， 如果經濟處于回落周期， 用戶需求量下降， 大、 小售電公司為了爭奪市場將會展開價格戰， 拉低市場電價， 市場所有售電公司的利潤都下降．

圖3 經濟環境變化對市場電價及售電公司利潤的影響關系

第三， 購電成本下降對納什均衡狀態下市場電價及售電公司利潤的影響(圖4)． 假定發電廠因技術革新或管理優化降低了發電成本， 售電公司的購電成本下降了5%． 此時， 納什均衡狀態下大售電公司主導的市場定價函數會向下平移， 兩家售電公司的利潤函數向坐標軸外側擴展， 即其他變量不變的前提下， 成本的下降能降低市場電價， 在給用戶帶來更多紅利的同時， 也能增加售電公司的利潤． 從影響幅度上， 對比圖2， 無論是市場價格還是售電公司的利潤， 成本下降5%帶來的影響幅度均小于市場增加5%， 電價和售電公司利潤對市場需求的敏感度強于成本．

圖4 購電成本下降對市場電價及售電公司利潤的影響關系

最后， 系數β對市場電價及售電公司利潤的影響關系(圖5)． 當β增大5%時， 納什均衡狀態下大售電公司主導的市場定價函數縱坐標不變、 橫坐標向原點移動， 兩家售電公司的利潤函數向坐標軸內側收縮， 即其他變量不變的條件下， 用戶對電價反應越敏感， 大售電公司主導的市場電價會越低， 大、 小售電公司的利潤也越低．

圖5 系數β對市場電價及售電公司利潤的影響關系

5 結論與啟示

售電側放開后， 由于電力市場本身具有的技術特征， 不可能形成完全競爭的市場， 而是寡頭競爭市場． 本文建立了包括一大一小兩家售電公司的聯盟定價博弈模型， 對存在售電量約束的電力定價博弈納什均衡進行了分析， 并進一步討論了支付矩陣中參數變化對電力市場納什均衡的影響． 研究結論表明： ① 在寡頭競爭的電力市場中， 售電公司通過合謀組成的Cartel聯盟缺乏穩定性， 無論大售電公司是以聯盟整體利潤最大化為目標主導高價壟斷， 還是以規避小售電公司的違約風險為目標主導低價壟斷， 小售電公司都具有違背聯盟定價約束的動機和激勵， 博弈存在唯一的納什均衡(主導低價， 違約)． ② 政策約束、 經濟環境、 行業環境和用戶特征等參數變化都對均衡狀態下的市場電價及售電公司的利潤有顯著影響． 若政府放寬對小售電公司售電量上限的限制， 一定程度上能削弱大售電公司的市場壟斷能力， 起到降低市場電價的作用． 當經濟處于上升周期， 用電需求的增加會推高市場電價， 能增加所有售電公司的利潤． 但不同類別的售電公司利潤增加的程度取決于政府的限售電量(限售電量較低時， 增加的市場需求主要由大售電公司提供， 對大售電公司更有利； 相反， 則對小售電公司更有利)． 此外， 技術革新帶來的成本的下降， 能降低市場電價， 在給用戶帶來更多紅利的同時， 也能增加售電公司的利潤． 最后， 若用戶對電價反應越敏感， 大售電公司主導的市場電價會越低， 用戶可以享受到更多電力市場改革帶來的紅利．

新一輪電力市場改革的核心是構建有效競爭的市場體系， 為用戶創造更多的電價紅利． 因此， 本文的政策啟示主要集中在以下兩個方面：

1) 政府在制定監管政策時， 應當合理設置售電公司的限售電量， 對壟斷進行制約． 適當放寬對小售電公司售電量上限的限制， 一定程度上能削弱大售電公司的市場壟斷能力， 起到降低市場電價的作用． 但小售電公司資本薄弱， 若電力供給的增加將增大運營風險， 不利于保障用電的穩定性． 因此， 政府設定限售電量時， 既要約束壟斷能力， 也要利于風險管控．

2) 創造電價紅利上， 除了傳統的加大創新投入和優化生產管理外， 還應當加強用戶的市場行為培育， 提高用戶對電價反應的敏感度． 用戶對電價反應越敏感， 售電公司主導的電價會越低． 具體可以通過網頁、 APP、 社交媒體等多渠道向用戶提供售電側市場的相關信息， 使用戶了解其擁有選擇權， 促進競爭博弈從售電商到用戶的良性循環．

最后， 文章構建的博弈模型是基于售電公司與發電廠不構成縱向聯盟的假設． 而現實情況是諸多發電廠樂于參與到售電業務中， 即存在“發電”、 “售電”一體化的情況． 此外， 發電、 配電、 售電環節均已引入競爭， 但輸電環節還是由國家電網和南方電網壟斷． 因此， 文章的后續研究將進一步討論輸電環節壟斷條件下， 發電廠與售電公司的合謀行為及其對電價的影響．