售电侧改革、市场主体变化与电价红利：基于讨价还价博弈

黄毅祥，蒲勇健

售电侧改革、市场主体变化与电价红利：基于讨价还价博弈

黄毅祥1，蒲勇健2

（1.西北农林科技大学 经济管理学院，陕西 杨凌 712100；2.重庆大学 经济与工商管理学院，重庆 400044）

本文通过构建“一对多”和“多对多”讨价还价博弈模型，研究了售电侧改革前后，发电商和售电公司之间关于消费者剩余分配的博弈过程。具体来说，文章从售电侧改革带来的博弈主体与博弈机制变化角度，揭示了售电侧改革对用户电价红利的影响。研究发现：售电侧放开后，电力市场交易机制由“一对多”竞价上网变为“多对多”讨价还价匹配，造成了售电侧博弈主体的议价能力下降，发电侧博弈主体相对议价能力上升。发电商群体将索取更多的消费者剩余，从而推动发电侧整体报价的上涨，挤压了售电侧的利润空间，导致售电公司被迫抬高市场电价，最终剥夺了用户的电价红利。研究揭示了售电侧改革未能带来电价下降的根本原因。

售电侧改革；电力市场；讨价还价；进化博弈

0 引言

自2015年3月15日中共中央、国务院下发《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发〔2015〕9号）以来，新一轮电力体制改革全面推进。本轮改革的重点是有序放开输配以外的竞争性环节，向社会资本开放配售电业务，以期通过“破除垄断、引入竞争”降低市场电价。然而，既有售电侧改革的研究结论表明，降低电价的目标或难以实现。Joskow 和Tirole对美国德州的售电侧改革的分析发现，售电侧完全竞争的体制可能比垄断体制更加无效，售电侧放开后相互独立的售电公司也会延续以往传统垄断售电公司的定价机制，最终导致电价无法下降[1-2]；Nagayama利用全球78个国家的电力市场数据研究了售电侧引入竞争对电价的影响，得到相同的结论[3]。那么，中国目前以售电市场放开为核心的电力体制改革，是否也会出现类似情况？造成电价无法下降的原因又是什么？应当如何规避？也就成了当前需要迫切解决的问题。

售电环节引入竞争后，能否保证市场的高效稳定运行并起到降低电价的效果，一直都是学者们争论的焦点。文献[4-6]运用可竞争性理论论证了电力市场改革需要在售电环节引入竞争和引导需求响应。但是，从近十多年来世界各国电力市场的改革经验看，结果却并不如预期，仅有少部分消费者改变了售电商或合同，竞争体制并不比垄断体制有效[3], [7-9]。虽然改革引入竞争能提高生产效率、降低生产成本，但消费价格却难以改变，甚至可能被抬高[10-11]。大多数学者将这种延续传统垄断售电公司的定价机制的原因，归咎于售电公司间存在“合谋垄断”行为。Puller和West对比美国德州改革地区和非改革地区售电公司的电价策略后，指出售电侧改革不但没有形成“完全竞争”的电力市场，反而可能催生一个具有垄断性质的“伪市场”，售电公司间默契的进行“合谋垄断”，从而获取更高的收益[12]。曾鸣等通过对国外电力市场改革经验的总结分析认为，由于电力市场本身具有的技术特征，售电侧放开后不可能形成完全竞争的市场，而是寡头竞争，在这样的市场中，售电企业间策略博弈的均衡状态不仅不能降低电价，还会出现新的市场垄断[13]。Borenstein 等在进一步考虑消费者异质性的基础上，指出售电侧竞争的引入只有在电力消费者能对实时电价做出反应时才有用[14]。

然而，根据联盟博弈理论，Cartel联盟是缺乏稳定性的。首先，合谋垄断定价并非纳什均衡，售电公司具有违背联盟定价约束的动机和激励；其次，合谋成员间的售电量是按照边际成本相等的原则进行分配的，而边际成本信息难以获取，使得成员间的售电量安排难以达成一致；最后，垄断带来的高利润极易吸引新企业的进入，新公司通过低价可以迅速占领完全竞争状态与合谋垄断状态之间的市场份额，从而导致合谋企业不仅无法获得垄断利润，还将失去部分市场[15]。因此，将售电侧改革不能带来电价下降，归因于“存在合谋的可能”，无疑有失严谨性。此外，由于合谋垄断的要求苛刻，即便可能存在，也不具有普遍性。而率先在售电侧引入竞争的市场，包括美国、英国、俄罗斯和北欧四国都存在这一现象，这意味着电价上涨是伴随售电侧改革带来交易机制变化的系统性问题。

售电侧改革前，发电商通过竞价上网的方式为电力公司输送电力，此时电力市场交易中只存一个购买者、多个卖者，交易机制为“一对多”博弈。售电侧放开后，社会资本进入配售电领域，市场上将存在多家售电公司，即存在多个卖者和多个买者，交易变为“多对多”博弈。改革过程中，伴随着博弈主体和博弈机制变化，也必然影响到利益格局的重新调整。基于此，本文在有限理性假设下，从改革带来的参与主体变化和交易机制变化角度，通过构建“一对多”和“多对多”讨价还价博弈模型，研究改革前后发电商和售电公司之间关于消费者剩余费分配的博弈过程，揭示售电侧改革未能带来电价下降的真正原因。

1 竞价上网的讨价还价博弈

对应的期望支付：

最优报价的一阶条件满足：

求解微分方程可得：

2 售电侧放开后的讨价还价博弈

售电侧放开后，社会资本可以进入配售电环节，新成立的售电公司将直接与发电商谈判，电力市场交易由“一对多讨价还价博弈”转变为“多对多讨价还价博弈”。在多对多博弈中，受市场博弈主体有限理性的约束，不可能在每一次博弈中都能找到最优的均衡点[16]。此时，最优策略是根据市场环境不断调整和改进对自己的最有利策略，通过这种长期的调整和改进，所有的博弈主体都会趋于某个稳定的均衡状态，这种均衡在生物进化中被称为“进化稳定状态”（ESS）[17-18]。下面我们将通过进化博弈来分析售电侧放开后多个发电商与多个售电公司之间交易的多对多讨价还价问题。

2.1 多对多讨价还价博弈递推模型

根据复制动态方程[18]，可以得到售电侧放开后电力市场中各策略群体占比的进化方程：

2.2 博弈均衡状态的存在性及其证明

上述分析已经推导出了售电侧放开后，发电商与售电公司多对多讨价还价博弈的递推模型。根据纳什均衡存在定理，随着博弈阶段的推进，售电侧放开后的电力市场交易过程存在着博弈均衡，我们希望找出博弈均衡所属的类型。

2.3 进化稳定状态及其分布

又因为博弈双方在分配消费者剩余时是对称的，于是有：

原1：32分光比裂化为1：16，小区光交、分纤箱、配线光缆均不动，本工程裂化新增15个EPON口、15个1：2分光器；至主干光交12芯光缆（0.5KM），至机房12芯光缆（0.6KM）；估列费用如下；

代入式(9)和式(10)后可以得到

3 售电侧放开前后的对比分析

售电侧放开后，电力公司不再从事售电业务，发电商与售电公司进行电力交易。由于电力市场受其自身技术特性和博弈主体有限理性的约束，并未形成完全竞争市场。于是在交易价格和利益分配上，发电商与售电公司之间进行“多对多”讨价还价策略博弈。在初始策略随机产生时，该“多对多”博弈的进化稳定状态是一个严格的纳什均衡，发电商和售电公司关于消费者剩余分配的是以“五—五分成”为中心的对称分布。此时，发电商的报价高于成本价，获得剩余期望比例为百分之五十。对比改革前，售电侧博弈主体由垄断的电力公司变为多家售电公司，在与发电商的博弈中其议价能力大幅下降，发电商索取了更高的消费者剩余，整体报价上涨。

因此，可以得到推论：在有限理性条件下，售电侧结构由单一的电力公司变更为多家售电企业，博弈机制由“一对多”竞价上网变为“多对多”讨价还价匹配，造成发电商相对议价能力上升，交易中将索取更高的消费者剩余，发电侧整体报价上涨。

至此，本文完成了售电侧放开对电价影响的理论论证。售电侧改革后未能带来电价下降，是伴随参与主体变化和交易机制变化的系统性问题。在有限理性条件下，售电侧结构由单一的电力公司变更为多家售电企业，并未形成完全竞争市场，策略博弈的结果是发电商索取更高的消费者剩余，整体报价上涨。这一结论为Joskow 和Tirole关于售电侧放开后的竞争体制并不比垄断体制更有效的论断提供了理论解释。电力市场改革涉及诸多利益格局的重新调整，其本身是个循序渐进的过程，从“厂网分离”到“竞价上网”再到“售电侧放开”都是中国电力市场改革的重要步骤，对完善电价形成机制具有重要意义。这也表明，政府应充分掌握各项改革措施对相关参与主体的影响，进而加强对电力市场的监管和价格引导，保障用户电价红利的同时，逐步向“破除垄断，引入竞争”的市场化目标迈进。

4 数值仿真

4.1 竞价上网时消费者剩余的分配博弈（一对多博弈）

图1 发电商i的最优报价的趋势图

Figure 1 Best quote for power generator i

图2 发电商i获取消费者剩余的趋势图

Figure 2 Consumer surplus for power generator i

4.2 售电侧放开后的消费者剩余分配博弈（多对多博弈）

按照上述设定进行5000次实验，得到各种进化稳定状态出现的频次如表1所示。从进化稳定状态的收敛结果看，所有的进化稳定状态全部收敛到严格纳什均衡（验证了定理1）。其中，收敛到对称纳什均衡（0.5，0.5）的次数最高，1884次，占37.68%；收敛到严格纳什均衡（0.4，0.6）和（0.6，0.4）次之，分别有1238次和1300次，各占24.76%和26.00%；整体分布以（0.5，0.5）为对称中心朝两边递减（验证了结论2）。对比于竞价上网，售电侧放开后，发电商在与售电公司的多对多讨价还价中，索取了更高的消费者剩余，发电侧整体报价的上涨，挤压了售电侧的利润空间，进而导致售电公司抬高市场电价，剥夺用户的电价红利。这很好的解释了德州等地区售电侧改革后，改革地区的发电商比非改革地区的利润高，尤其是传统“发售一体化”的公司，其利润差距还在逐渐拉大，改革未能带来电价下降的现象。

中国新一轮的电力市场改革的目标是“引入竞争，为用户创造电价红利”，然而改革后却出现了类似德州的情况。2017年8月，陕西省的电力交易中首次有民营售电公司参与，但该轮交易发电商集体抬价，报价仅比政府给出的标杆电价低5厘（上半年平均报价是比标杆电价低5分），民营售电公司（非发售一体化）无从参与竞争，参与交易的大耗电用户其电价红利也被剥夺。因此，监管部门应认清售电侧改革带来的博弈机制变化，会造成售电侧的议价能力下降，发电侧整体报价将上涨。并进一步优化标杆电价的设立，对发电侧和用户端的电价区分引导，以保障民营售电公司能够存活，最终实现有效引入竞争、降低社会用电成本的改革目标。

表1 各种进化稳定状态出现的频次

4.3 进化稳定状态的形成过程

前文已从博弈主体和博弈机制变更的角度，对售电侧改革未能带来电价下降的系统性原因进行了解释。但还未对定理2进行检验，因此有必要进一步解析发电商与售电公司多对多博弈的进化稳定状态形成过程。我们从以上5000次实验中，选取了具有代表性的2个特例进行分析。

图3 初期可判断稳定状态时收敛过程

图4 初期可判断稳定状态时收敛过程

图5 初期可判断时收敛过程

图6 初期不可判断稳定状态时收敛过程

图7 初期不可判断稳定状态时收敛过程

综合仿真结果，售电侧改革后未能带来电价下降，给用户创造电价红利，是伴随参与主体变化和交易机制变化的系统性问题。博弈机制由“一对多”竞价上网变为“多对多”讨价还价匹配，造成售电侧的议价能力下降，发电商将索取更高的消费者剩余，从而推动发电侧整体报价的上涨，挤压售电侧的利润空间。在类似德州不限终端电价的市场中，售电公司会抬高市场电价，剥夺用户的电价红利，验证Joskow 和Tirole的分析结果。而在中国，由于政府限价的存在，发电商报价上涨，非发售一体化的售电公司，尤其是民营售电公司将无利可言，无法参与竞争。因此，为了达到有效引入竞争的目标，政府需要进一步优化用户端价格和标杆价格的设定，同时加强对竞价交易的监管，以保证民营资本有利可图，积极参与到售电侧改革中。

5 结论与启示

本文从售电侧改革带来的博弈主体变化和博弈机制变化角度，通过构建讨价还价博弈模型，分别对改革前竞价上网的“一对多”博弈和改革后“多对多”博弈进行分析，讨论了两种博弈机制下发电商和售电公司之间关于消费者剩余的分配过程，及其对用户电价的影响。研究发现：（1）在竞价上网的“一对多”博弈中，最终成交价格趋近于发电商的最低保留价格，这种交易机制下，发电商获得的消费者剩余趋近于零，电力公司将获得交易双方的总剩余；（2）售电侧放开后，电力市场交易变为发电商与售电公司之间的“多对多”讨价还价博弈，在初始策略随机产生的条件下，该博弈的进化稳定状态一定是一个严格的纳什均衡，并且以最大的概率收敛到对称纳什均衡（五—五分成），收敛到其他严格纳什均衡的概率以此为中心朝两边递减，此时发电商群体和售电公司群体关于消费者剩余的分配比例期望值为“五—五分成”；（3）电力市场交易机制由“一对多”竞价上网变为“多对多”讨价还价匹配，削弱了售电侧博弈主体的相对议价能力，发电商群体在博弈过程中将索取更多的消费者剩余，发电侧整体报价上涨，这直接挤压了售电侧的利润空间，在不限终端电价的市场中，售电公司会抬高市场电价，剥夺用户的电价红利，而存在政府限价的条件下，非发售一体化的售电公司将难以参与竞争。

研究结论较好的解释了德州等地区在售电侧改革后，发电公司利润空间非但未受到压缩，反而高于同期的非改革地区，用户电价不降反升的现象。伴随售电侧改革的交易机制改变（由“一对多”博弈变为“多对多”博弈），市场电价会被系统性的推高，改革结果与经典经济学“破除垄断、引入竞争”的预期大相庭径。因此，售电侧放开后没实现预期的电价下降，是伴随交易机制变化的系统性问题，而不能仅根据表象将发电商整体的提价解释为存在“合谋垄断”的可能。此外，本文研究启示有以下三点：

第一，制定有效的市场电价引导机制和监控机制。中国售电侧改革的核心目标是降低社会用电成本，给用户创造更多的电价红利。然而从研究结论看，售电侧改革带来的交易机制变化会系统性的推高市场电价。因此，需要对市场电价进行有效的引导，尤其是用户端电价。可以通过政策将其限定在合适的范围，这样能直接有效保证用户的电价红利，并且通过价格传导机制倒逼发电侧博弈主体降低交易报价，挤压发电侧利润空间，加速淘汰发电成本高、环境污染严重的小型火电厂，实现国家对能源供给侧结构性改革中淘汰落后产能的目标。

第二，完善信息传输渠道，保障电力市场交易信息实时性和公开性。信息畅通是建立完全竞争市场的基础。有别于普通商品交易，电力市场的“产供销”过程在瞬间平衡。这也就对信息流通和传递提出了更高的要求。只有当发电商之间、售电公司之间、用户之间以及三者相互之间的信息交互实时、流畅和完全时，售电侧放开“破除垄断、引入竞争”才能起到降低电价的效果。否则，在信息不对称条件下，售电侧由单一的电力公司变更为多家售电企业，交易机制由“一对多”博弈变为“多对多”博弈，其博弈结果将是发电商索要更高的利润和提出更高的报价，导致终端电价上涨，用户红利被剥夺。因此，要构建完全竞争的电力市场，具备实时、流畅、完全的信息交互系统是关键。

第三，交易机制、定价模式多样化发展。目前，中国提出节约优先、绿色低碳、创新驱动的能源发展战略，在交易模式设计中也应当鼓励优先使用清洁能源，对售电侧各参与主体实施相关政策和法律约束，将以往单纯售电的盈利模式，逐步转变为向用户提供高效用电策略及其优化服务。此外，中国不同省市、地区的资源禀赋差异显著，导致相互间的电力结构、电力需求也各不相同，而电力市场改革又涉及诸多利益格局的重新分配，这也就要求不同省市在构建交易机制、定价模式的过程中要因地制宜、逐步推进，不断发现和解决改革过程中的各种矛盾和问题，最终设计适合当地电力结构的定价机制。在降低社会用电成本的前提下，不断优化改进能源结构，才能保证售电侧改革重大战略的成功。

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Research on the benefit distribution of the electricity retail market after competition being introduced based on bargaining game

HUANG Yixiang1, PU Yongjian2

（1.College of Economics and Management, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2.School of Economics and Business Administration, Chongqing University, Chongqing 400044, China）

The Chinese government started implementing a new round of power system reform since March 15, 2015. This reform focused on introducing competition to sectors other than transmission and distribution segments, and allowing electronic distribution business open to the social capital, hoping to reduce the electricity market price through breaking monopoly and introducing competition. However, the previous practice of such reform failed to achieve a satisfying result. Taking the reform in Texas as an example, Joskow and Tirole pointed out that introducing competition may not necessarily make the retail market more efficient, on the contrary, independent companies may still stick to the existed pricing mechanism of previous traditional monopolistic companies, which will not change the situation of high market price. Therefore, it is necessary to put insight into the factors leading to the situation.

When analyzing the phenomenon that companies apply the existed monopoly price, most scholars attributed it to the collusion behaviors among monopolistic sales companies. Due to the technical characteristics of the electricity market itself, it is impossible to form a perfectly competitive market. Instead, it is a monopolistic "pseudo-market" where sales companies tacitly cooperate with each other in order to achieve higher returns. However, according to the coalition game theory, the Cartel coalition actually lacks stability, the collusion of monopolistic pricing is not a Nash equilibrium, as there is still motives for members to deviate. In addition, due to the rigorous requirements of collusion monopolies, even if it’s possible, it will only be some individual cases. Even in the markets which first introduce competition, including the United States, the United Kingdom, Russia, and the Nordic countries, such cases are not avoidable. Therefore, the rise of electricity price could only be attributed to a systemic issue brought by the change in trading mechanism which accompanies market competition.

Based on the above analysis, this paper investigates the main changes in the gambling subjects as well as the mechanism, to reveal the reason why market competition fails to bring down the price. In the first part, the paper analyses the situation in which power suppliers transmit electric power to the sales companies through bidding online before the reform. In such case, there is only one buyer but multiple sellers in the market, the trading mechanism is a "one to many" game. The second part focuses on the situation after market competition being introduced, where capital is allowed to flow into the electricity business. In this case, there will be more sales companies in the market. In other words, there are multiple sellers and buyers, which forms the "many-to-many" bargaining game. In the third part, we analyze the distribution of consumer surplus between electricity producers and retailers under these two different game mechanisms. In the fourth part, through the numerical simulation, the model analysis result is testified. The last part of the paper provides the conclusions and policy recommendations.

The study finds that in the "one-to-many” game, which implies situation before the reform, the final transaction price approaches the minimum reserved price of the generator. Under this trading mechanism, the consumer surplus obtained by the electricity producers approaches zero, and the retailers will receive the total surplus of both parties in the transaction. After the reform, a "many-to-many" bargaining game is formed between the electricity producers and the sellers. Assumed that the initial strategies are random, the evolutionary steady state of the game must be a strict Nash equilibrium, and converges to a symmetric Nash equilibrium (fifty-fifty) with the maximal probability. Meanwhile, the probability of it converging to other strictly Nash equilibriums decreases toward both sides with this as the center. The expected distribution of consumer surplus between generators and electricity retailers is divided into "fifty-fifty". The bargaining power of electricity retailers decreases and that of generators increases accordingly. As a consequence, the generation groups will ask for more consumer surplus to rise their general price, then squeeze the profit margins of the retail side, which forces the sales companies to raise the market price, and ultimately deprive the bonus of consumers.

Selling power side release; Retail electricity market; Bargaining game; Evolutionary game theory

2017-08-13

2019-11-03

F062.9

A

1004-6062(2020)03-0074-009

10.13587/j.cnki.jieem.2020.03.008

2017-08-13

2019-11-03

国家自然科学基金资助项目（71673034）；国家科技支撑计划资助项目（2015BAG10B00）

黄毅祥（1989—）男，江西赣州人；西北农林科技大学经济管理学院讲师，博士；研究方向：能源技术经济和博弈论。

Funded Project: Supported by the National Natural Science Foundation of China (71673034) and National Science and technology support program (2015BAG10B00)

中文编辑：杜 健；英文编辑：Charlie C. Chen