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如何避免能源低碳转型过程中的反直觉问题

2023-5-31 11:45

来源: 《中国电力企业管理》 作者: 荆朝霞、宋瑜辉、魏子珩、何希然

机制设计概述


经济学中,机制是规则和制度的总称,机制设计理论是在自由选择、自愿变换、信息不完全及决策分散化的条件下,研究如何设计一套机制以达到既定目标的理论。机制设计是博弈论和社会选择理论的综合运用,即如何构造博弈形式,使得博弈的解最接近需要满足的目标。机制设计理论提出了对机制进行评估的一些标准化的性质与原则,包括最优、有效、激励相容、参与约束、预算平衡等。

最优指从机制设计者的角度,实现机制设计者的最佳目标。机制设计者的目标可以是多方面的,比如对拍卖来说,可以是拍卖者的收益最大或中标者的效益最大;对电力市场来说,可以是购电成本最小、发电成本最小或者新能源消纳最大等。

有效即通常所谓的资源配置最优,或者说社会福利最大。在需求没有弹性的情况下,资源配置最优等价于系统成本最小化。比如在电力现货市场中,不考虑网络成本及需求弹性的情况下,资源配置最优等价于总发电成本最小。资源配置最优是电力市场设计中最常见的、最主要的设计目标。

激励相容是电力市场中受到较多关注的概念。机制设计中,激励相容是指个体的最优行为与机制设计者的目标一致。前面提到,机制设计者的目标可能有不同的方面。如果机制设计者的目标是有效,即社会福利最大,则激励相容意味着每个市场主体在按自己利润最大化目标进行决策的情况下,市场可以自动促进全社会福利的最大化。在完全竞争、具有完全对称的信息的完美市场中,激励相容是可以自动实现的,但由于现实中的市场往往不是完美竞争的市场,因此激励相容的实现需要基于特别的市场设计,并且在一些情况下可能无法实现。

参与约束又称个人理性,就是要保证市场主体参与市场比不参与好,市场主体可自愿参与市场。参与约束可以从短期和长期两个维度看。以发电商为例,短期看,参与约束意味着发电机组可以在现货市场中收回全部的变动成本;长期看,参与约束意味着短期利润的累积,以及从容量市场获得的收入能覆盖全部的固定成本。参与约束是市场设计中,特别在我国电力市场的设计中容易忽略的原则。

预算平衡主要从市场运营或结算机构的角度考虑,要求总体收支平衡,主要针对供、需双方进行报价的情况。电力市场中的“不平衡资金”问题可以认为就是一种预算平衡问题。在我国电力市场的建设初期,广东山东等多个现货市场试点省份在结算试运行中都出现了不平衡资金问题,引起了广泛关注。

1996年被授予诺贝尔奖的维克瑞拍卖(Vickrey Clarke Groves,VCG)是一种多件物品密封竞价拍卖机制,其同时满足激励兼容和个体理性的条件,并且在所有单物品拍卖满足有效、激励兼容且参与约束的机制中,VCG机制可使得每个竞拍者的期望值最大化。

对一些复杂的拍卖问题,如双边参与的多产品拍卖问题,可能不存在同时满足有效、激励相容、参与约束及预算平衡的机制,因而造成了相关市场设计的困难。例如在电力市场的三部制报价(包括启停成本、空载成本和增量成本三个部分)下,交易机构为了激励主体按成本报价(即为了保证满足参与约束目标),需要对主体进行额外的费用支付(即全成本补偿),进而造成交易机构整体的收支不平衡(不满足预算平衡目标),继而需要通过分摊的方式(即向用户收取uplift费用)去解决收支不平衡问题,而在此过程中又会造成一些价格信号的扭曲。因此,对电力市场复杂的设计问题,设计者常常需要在多个目标之间进行权衡。

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