考虑差价合约的电力市场纳什均衡稳定性以及市场力研究

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1、考虑差价合约的电力市场纳什均衡稳定性以及市场力研究重庆大学博士学位论文学生姓名：孙衔华指导教师：蒲勇健教授专业：应用经济学学科门类：经济学重庆大学经济与工商管理学院二O一七年十月StabilityofNashEquilibriumandMarketPowerAnalysisinElectricityMarketsConsideringContractsforDifferencesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDe

2、greeofEconomicsByXianhuaSunSupervisedbyProf.YongjianPuSpecialty：AppliedEconomicsSchoolofEconomicsandBusinessAdministrationChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2017中文摘要摘要随着世界范围内电力市场改革的不断推进，各国电力市场越来越多地引入了竞争机制。但是，由于电力市场自身具备一些特有的技术特征，譬如电力能量不能存储，发电和输变电设施投资大等,其更具有寡头垄断市场的性质。在寡头垄断市

3、场中的电力企业具备强大的市场力量，即能通过价格策略提高市场价格使其偏离产品或服务的边际成本从而获得高于边际成本的利润。然而，市场力的存在会带来市场效率低下、资源配置低效、社会福利降低及消费者利益受损等后果。同时发电商通过行使市场力会导致市场价格偏高、峰值电价出现尖峰，甚至引发电力危机的出现，进一步危及电网安全运营。对此，电力监管机构需要分析评估市场参与方的策略性行为与相应的市场运行条件，以制定出相应的电力规制政策，保证市场的有效竞争。因此针对市场力抑制的研究具有很强的现实价值。本文正是在这样的背景和问题导向下，利用博弈模型框架和实验方法深入研究了作为电力

4、市场规制工具的差价合约的市场力作用以及从动态角度考虑该种远期合同时电力市场纳什均衡的稳定性。差价合约在电力市场中是一种交易双方为了现货交易风险规避而签订的中长期合约，根据其合约量计算方式的不同可分为绝对量差价合约和相对量差价合约。本文先是基于发电商进行产量决策的拓展古诺模型与发电商进行价格决策的拓展伯川德模型推导出纳什均衡，然后分情况讨论了几种电力市场构成前提下引入相对量差价合约的纳什均衡稳定性，之后从模型推导的角度讨论了两种类型差价合约的市场力抑制作用，最后设计实验采用实验数据计算了引入相对量差价合约后古诺市场和伯川德市场中的均衡价格、产量、勒纳指数和

5、效率值，对比分析了相对量差价合约对电力市场中发电商的市场力和以瓦尔拉斯均衡状态下的市场效率为效率最高参考指标的电力市场效率的影响作用。具体地，本文的主要研究内容及其相应的结论如下：①在文献综述部分总结了实验经济学在电力市场中的应用；着重梳理了利用实验研究电力市场中市场力的文献，归纳总结了其研究要素、主要研究内容和结论；并基于此列表归纳总结了国内外学者针对实验经济学在电力市场中的应用所做的研究。②分别构建了考虑了绝对量差价合约和相对量差价合约的拓展古诺模型与均衡状态厂商有正利润的拓展伯川德模型，在此基础上推导出电力市场博弈纳什均衡；基于Alvarado（1

6、993）的产量调整动态模型和谭海云（2009）的价格调整动态模型，分别从均衡产量与价格的角度出发，分析了市场的稳定性，建立了电力市场动态博弈模型。首先，在产量调整动态模型中，本文讨论了只有一个发电商I重庆大学博士学位论文和一个购电商的市场，需求固定的市场，供应固定的市场以及有m个发电商和n个购电者的市场。结论表明，当发电商边际成本系数为正时，相对量差价合约的合约比例增加可以提高电力市场稳定性；当电力市场中存在至少一个发电商边际成本系数为负时，市场可能不稳定，给相对量差价合约设定一个合理的合约比例则可以提高电力市场的稳定性。其次，在价格动态调整模型中，笔者

7、采用了包含相对量差价合约的动态伯川德模型，讨论了当市场中双寡头发电商选择不同的价格时的市场均衡点，并通过相应雅可比矩阵的特征值判断了n维线性离散系统pt(1)fpt(())零的稳定性，最后同样得出结论，即相对量差价合约的引入对市场稳定性有积极作用，并采用一个算例从数值分析的角度给出为了满足市场稳定性条件，合约比例需要满足的范围。③基于拓展古诺模型与拓展伯川德模型，利用模型推导和算例数值分析探讨了绝对量差价合约与相对量差价合约的市场力抑制作用，模型推导和算例都证实差价合约能够降低均衡状态下的市场出清价格，从而使得市场中寡头厂商操纵价格的能力降低，即具有

8、控制市场力的作用。④利用实验对差价合约在电力市场中的市场抑制作用进行研究，在实验