电力市场价格风险动态监管研究

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自《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发〔2015〕9号）及其配套文件颁布以来，我国电力市场建设工作扎实推进并持续创新，但随着电力体制改革向纵深推进，电力交易频度大、市场主体复杂、交易规模大等特征将增大市场运行中存在的风险，亟需有效的风险识别与监管方法，使电力市场进一步完善。2022年，因一些电力市场主体实施风险行为导致多地出现电价异常现象，高电价导致市场产生巨额亏损，为解决电力市场价格风险问题，构建一套电力市场价格风险识别与监管体系对电力市场的稳定运行具有重要的现实意义。本文利用系统动力学分析市场监管对电力市场价格风险的动态影响，在识别电力市场价格风险的同时制定有效且适当的监管策略，为电力市场公平竞争、安全稳定运行提供有力保障。

一、相关研究文献评述

关于电力市场的市场力含义、市场力风险及市场价格风险的特征，国内外学者做了深入研究。林济铿等(2002)从市场结构的角度对市场力进行评述，并据此提出相应的度量指标。曾鸣等(2004)、SeverinBorenstein(2000)等研究电力市场力概念界定、行使以及模拟分析，并设计了市场力风险的预测分析方案与防范对策。章枫等(2022)、孙波等(2020)、杨建华(2007)等针对电力市场中串谋、容量持留、极端报价等风险类型的产生原因和表现特征进行研究，并给出各种风险类型的防范措施或识别方法。现阶段针对电力市场价格风险识别和分析主要从智能算法和构建指标体系两方面进行。刘德旭等(2021)、李美娟(2011)等除了考虑传统市场力评估指标HHI、MRR、勒纳指数等，还考虑了负荷弹性与阻塞约束、市场绩效等，虽然对市场价格风险指标进行了修正补充，但这些指标只是反映与市场相关的信息，需要进一步完善指标体系，全面评价市场价格风险。朱伟义等（2019）考虑到热电厂在可再生能源发电并网储备市场中日益重要的作用，通过勒纳指数计量价格偏离边际成本的程度，并进一步改进，以反映热电厂在电力市场和储备市场的总容量。罗锦庆等（2021）提出一套指标来识别机组地位、供应商行为和市场权力滥用，并将这套指标结合起来，建立一个基于电力交易数据的孤立森林模型；李雪松等(2021)结合改进Critic-G1组合赋权法，对发电上市场价格风险进行综合评价；董礼等(2021)将指标体系与支持向量机相结合，构造SVM-ICC-DPRP算法，实现对电力市场价格风险的实时监控；李金洧（2021）在惯性权重参数动态调整的基础上，提出一种包含最差粒子淘汰策略的PSO算法，并应用于火电机组出力优化，以实现在降低运营成本方面的进一步改进；马苗苗等（2022）提出了一种基于Q-learning算法的微电网多智能能源管理方法，以管理微电网电力市场的能源交易和利益分享，同时还可以增加分布式能源资源的收入，降低客户的负荷成本。上述研究为电力市场力的识别与分析提供了理论基础，但无论是指标体系还是智能算法，目前的研究都只聚焦在市场价格风险的初步评估上，为解决电力市场中的实际问题，亟需构建一套全面且合理的体系，将风险评估与市场监管相结合，确保电力市场的稳定运行。为了给市场监管提供有力依据，在完善指标体系的同时应系统性地探究风险因素的耦合性与因果关联。基于以上分析，借鉴朱艳娜(2021)、朱帮助等(2022)研究方法，采用系统动力学分析市场监管对电力市场价格风险的动态影响，风险评估为市场监管提供科学依据，监管调控市场价格风险水平，由此形成良性的动态循环，有利于维护电力市场稳定，进一步深化改革。

二、电力市场价格风险动态监管的理论分析

系统动力学(systemdynamics，简称SD)是福瑞斯特教授于1956年提出的一门分析研究信息反馈系统、分析和解决系统问题的学科。系统动力学是通过分析系统内部各变量之间的反馈结构关系来研究系统整体行为的理论，并且可将定性与定量分析相结合。系统动力学在研究电力风险监管对电力市场价格风险的影响上具有较好的适用性，可以引入一些不便于直接观测的数据，有利于进一步完善电力市场价格风险监管系统，掌握系统中的因果关联。

（一）电力市场价格风险因素分析

市场价格风险是指由基础资产价格变动导致衍生工具价格变动或物品市场价格发生变动而引起的风险。电力市场价格风险既受发电厂商之间利用市场力引起的竞价差异影响，也受国家相关部门的宏观政策影响。其中，市场力是指改变盈利价格而偏离竞争价格的能力，具体到电力市场中，是指一个发电企业利用其规模等优势，或者利用市场结构、市场规则等方面的缺陷，操纵市场，引起市场价格明显高于边际成本而额外获利的能力。在不同的电力市场中，不同地位的市场主体可能采取的潜在风险行为与表现形式均有所不同。经调研以及相关文献总结得出：电力市场力的风险类型主要有等报价串谋、容量持留、极端报价三种，其中等报价串谋在任何市场条件背景下都有可能发生，容量持留发生在供需宽裕的市场条件下，而极端报价发生在供需紧张的市场条件下。本文主要从市场主体报量和报价、电力市场环境信息以及市场主体历史表现数据等方面，分析三种风险类型的行为特征，为确定电力市场价格风险因素作铺垫。等报价串谋是指部分发电商形成串谋联盟，其市场主体在报价阶段的报价策略相似，报价变化同步，通过抬高市场出清价格或串谋联盟机组的中标率，从而达到串谋联盟成员共同利益最大化的目的。等报价串谋具有报价相似、报价改变同步和易高价中标的特点。容量持留是在电力供需宽裕的情形下，一些市场主体进行市场申报时，以超过市场主体平均报价水平的价格进行申报，使得自身中标率低，导致市场出清价格较高，成交情况与电力供需情况相矛盾。容量持留发生时，市场具有供需宽裕、高出清价格的特点；市场主体具有高报价、低中标的特点。极端报价是指在电力供需紧张情况下，市场中较多市场主体进行市场申报时，行使局部市场力导致输电阻塞，达到高价中标的目的，从而获得高额利润。极端报价风险发生时，市场具有供需紧张、高报价机组比例高、极高出清价格的特点；极端报价机组具有极高报价、易高价中标的特点。综合等报价串谋、容量持留、极端报价三种风险类型的定义和特点，将电力市场价格风险划分为报价行为、行使动机、行使条件和历史表现的四个子系统。结合研究以及相关专家经验，增补影响因素，删减关联度较低的因素，最终确定电力市场价格风险的影响因素，如表1所示。

（二）电力市场价格风险监管演化因果分析

在分析市场力的风险时，不仅对电力市场价格风险进行识别，而且考虑市场监管对市场价格风险水平的影响作用。根据市场价格风险评估结果有针表1电力市场价格风险因素指标对性地制定有效且适当的市场监管策略，监管力度又反过来影响后续的市场价格风险水平，然后根据新的风险评估结果制定新的监管策略，以此循环，直至电力市场价格风险恢复正常水平为止，如图1所示。电力市场价格风险的影响因素多样化决定了风险监管系统的复杂性，该系统具有多个输入变量、中间变量、输出变量，变量之间相互传递、相互作用，当某一变量发生变化时可能会造成新的风险，从而传递给其他变量或者直接导致市场力的风险水平升高。梳理各变量以及子系统之间的因果关系，采用因果回路图描述复杂动态关联，如图2所示。在电力市场价格风险监管演化因果图中，共有9条回路。其中，回路1-5是负反馈回路，通过市场主体的报价行为影响其市场价格风险水平；回路6-7是负反馈回路，从收入、报价等风险驱动角度影响市场力的风险水平；回路8是负反馈回路，从风险条件方面影响市场力的风险水平；回路9是正反馈回路，通过市场主体的历史表现方面影响其市场价格风险水平。回路1-5：当市场主体的报价、报量变化与其他市场主体相似程度增大，或者报价较高甚至接近市场限价时，该市场主体的报价异常程度增大，导致电力市场力的风险程度上升。为了维持电力市场的安全性与稳定性，加强电力市场的监管水平，从而影响市场主体的报价行为，使市场主体的报价异常程度减小。回路6-7：当市场主体的收入或报价低于市场平均的程度越大，其实施风险行为的驱动水平越高，则电力市场力的风险水平越大。为维护市场，监管水平也应随之加强，进而影响市场主体的收入以及报价，使之恢复正常状态。回路8：当市场的供需比异常程度增大时，市场主体拥有优越的条件实施风险行为，导致电力市场力的风险水平增大。为稳定市场，监管水平随之加强，控制市场供需比恢复正常水平。回路9：当市场主体的历史异常记录增加时，其历史表现水平下降，导致电力市场力的风险水平上升。若被判定为异常主体，则会使历史异常记录增加。

三、电力市场价格风险动态监管的电系统动力学模型构建

(一)电力市场价格风险监管SD流图

电力市场价格风险监管系统由报价行为、行使动机、行使条件、历史表现四个子系统构成，通过市场报价监管水平、驱动监管水平、条件监管水平三个中间变量对电力市场力的风险水平进行调控。在风险演化因果图的基础上，绘制电力市场价格风险监管SD流图①，其中包含4个状态变量，8个速率变量、5个辅助变量和15个常量。

（二）模型方程确定

选取某地区的电力市场现货数据进行分析，将数据标准化，并应用熵权法选取适当参数；利用线性回归、logit回归、表函数等方式构建系统动力学模型。其中，市场报价监管水平、驱动监管水平、条件监管水平的方程主要采用延迟函数，符合先检测风险后监管实际情况，并且通过调试以及经验选取适当参数，确保监管的有效性和经济性。根据该地区电力市场实际情况以及对数据的整体分析，邀请专家确定市场主体风险程度的阈值，并设置为80。以电力市场价格风险监管存量流量图为例，部分SD方程如表2所示，其中市场主体报价异常程度、风险驱动水平、风险条件水平和历史表现程度四个子系统的权重分别为WA、WB、WC、WD，各子系统中对应的各因子的权重为WA1、WA2、WA3、WA4等。

四、基于电系统动力学模型的实证检验与分析

（一）模型检验

利用Vensim软件对电力市场价格风险监管模型进行仿真，将SD方程代入模型中，仿真时长为14天，步长为1天，电力市场力的风险阈值为80。采用控制变量的方法，依次修改市场报价监管水平、驱动监管水平、条件监管水平的增长率，研究各类监管对电力市场价格风险水平的影响，并观察市场价格风险水平的变化趋势及速度，进一步检验模型。方案Current0是将市场报价监管水平、驱动监管水平、条件监管水平的增长率取相同值0.333；方案Cur-rent1是取市场报价监管水平的增长率为0.45，其余的增长率不变；方案Current2是取市场驱动监管水平的增长率为0.45，其余的增长率不变；方案Current3是取市场条件监管水平的增长率为0.45，其余的增长率不变。不同方案的模拟仿真结果如图3所示。如图3所示，电力市场力的风险水平在不同类型的监管作用下呈现出先迅速降低后微弱增高，最终趋于稳定的形势。因为在检测出该市场主体实施风险行为后监管机构对其采取严格的监管措施，市场主体为响应监管快速调整报价、报量，此时的监管力度较大，导致市场价格风险水平大幅下降。在处于较低的风险水平时监管力度降低，市场主体会继续调整从而回到市场正常水平。需要强调：监管水平要选取恰当：一方面，要考虑监管成本；另一方面，强度过大的监管会抑制市场作用，产生负面影响。算例所展示的变化规律与实际电力市场中对风险主体进行监管处置后的情况一致，证明参数的选取与SD方程正确可行。

（二）电力市场价格风险监管分析

利用系统动力学，可计算出电力市场力的风险水平，并分析得知不同监管方向对市场价格风险的影响程度，从而有针对性地制定监管策略，使电力市场力的风险水平尽快达到安全目标。由仿真数据表3可知，电力市场力的风险水平初始值为84.445，超过风险阈值80，可认定行驶市场力的市场主体为风险主体，对其实施监管措施。其中，方案Current1的电力市场价格风险水平变化最快，其次是方案Current3，最后是方案Current2，即市场报价监管对电力市场价格风险水平的影响程度最大，其次是市场条件监管，最后是市场驱动监管。同时，可以考虑对不同类型的市场风险采取监管策略的差异性，体现分类监管的思想。市场报价监管可根据等报价串谋、容量持留、极端报价的风险特征，针对报价制定精准的监管措施；市场条件监管可根据电力市场的实况，通过电力监管机构对电力市场进行干预或中止，同时及时公布电力市场监管信息；市场驱动监管可由电力监管机构统计市场主体的报价以及报量情况，判断是否需要事前预警。五、结论与启示本文应用系统动力学研究了电力市场监管对电力市场价格风险水平的动态影响，将模型划分为报价行为、行使动机、行使条件和历史表现四个子系统，总结不同类型市场价格风险的特征，构建相应的系统动力学模型，通过调节不同类型监管水平确定最佳的监管方案，据算例可知市场报价监管对电力市场价格风险水平的影响程度最大，其次是市场条件监管，最后是市场驱动监管。基于上述研究结论，得到以下启示：

1.电力市场价格风险的识别应采用全方位的判断依据。将定量指标与定性指标相结合，从市场主体的报价信息、市场情况、市场份额及历史表现等方面获取全方位信息，作为电力市场价格风险识别的判断依据；构建一套精简且全面的电力市场价格风险因素指标，增加说服性，提高风险识别的精准性。

2.电力市场价格风险需要高效且恰当的监管。单一的市场监管方式可能会导致监管力度过大、过小或监管成本过高的情况出现。所以，通过调控市场报价监管水平、驱动监管水平、条件监管水平作为单因子变量，研究不同监管方向对电力市场价格风险水平影响趋势，并考虑监管成本与监管效果制定有效且恰当的监管方案。

3.电力市场价格风险监管需适应“双碳”背景下

的新型电力市场。现有对电力市场价格风险和监管技术的研究，未考虑新能源发电主体。随着“双碳”目标的不断推进，将会有越来越多的新能源发电主体进入电力市场，因此需要进一步研究未来电力市场结构变化后的电力市场力风险防范等问题，促进电力市场价格风险监管适应“双碳”背景下新型电力市场发展的需要。

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作者:谢敬东 张蕾