本发明涉及电力市场中电价交叉补贴监管评价方法，特别涉及一种基于博弈论的电价交叉补贴监管评价方法。
背景技术：
我国的混合型规制机构结构由中央和地方层次的产业性和部门性的机构构成。规制结构的另一结构特点是，中央与地方规制实体之间存在一种等级制的结构。在每一层级的政府中都设有地方发展与改革委员会，同样的，还设有许多地区执行机构来协助地方发展与改革委员会。国家发改委与地方发改委在权力上的分离主要表现在:前者通常负责控制大项目的准入和投资，以及地方发改委呈交的价格调整方案的批准，而地方发改委则负责小项目审批和提出价格调整方案。在这种背景下，有必要对现行电力市场中的电价及其交叉补贴政策的制定及监管进行评价，以更好的服务电力市场化改革的推进。
公开号为cn107491861a的专利文献公开了一种输配电价改革下电网建设费用方案的制定方法。电网规划是电网发展的必要前提，电网建设费用受诸多不确定因素的影响。本发明建立了电网建设规划系统的系统动力学模型，分析了电网建设费用与输配电价、负荷需求、政府监管等因素相互作用下的变化趋势；采用年现金流的方法，分析了考虑负荷需求、工程造价、政府监管等不确定性因素时的电网规划建设风险。通过仿真，验证了模型的合理性，对各不确定因素进行了灵敏度分析，对不确定因素取不同值组合成不同的场景，计算各场景下的年现金流的标准离差率作为风险评价指标。该发明考虑了负荷、政府监督、工程造价等因素，但是未将用电情况细化，未考虑大工业企业和一般工商企业的差异及地方政府完美监管下和不完美监管下的不同。
公开号为cn107203898a的专利文献公开了一种交叉补贴计算和评价方法，解决了现有技术中交叉补贴计算方法不准确的技术问题，该发明的交叉补贴计算和评价方法，包括：获取平均购电价和各用电类型下各电压等级的输配电价，并根据平均购电价和输配电价确定理论销售电价；获取各用电类型下各电压等级的实际售电单价和实际售电量，并根据实际售电单价和理论销售电价确定各用户类型下各电压等级的交叉补贴额。该发明将用户分为大工业用户、一般工商业及其用电、居民用电和农业用电四类，未考虑地方政府监管带来的影响，计算结果不够准确。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种基于博弈论的电价交叉补贴监管评价方法，目的在于通过构建三阶段循环博弈模型，研究区域竞争下的电力价格规制失效和电网的垄断利润来源、以及政府对电力市场中电价交叉补贴的监管问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种基于博弈论的电价交叉补贴监管评价方法，构建如下理论模型；所述理论模型涉及的主体有：地方政府g、电网企业n、大工业用电用户l和一般工商业用电用户s，由于中国的居民用电量仅占12％且居民电价长期稳定不变，在本模型中将居民用户用电h设置为外生；所述理论模型的基本假定如下：
假定1：一个地区的电价的制定符合1996年以来规定的地方指导性电价提价申报制度，该地区的大工业电价和一般工商业电价由地方政府拟定并上报中央审核，故在本模型中简化描述为地方政府对该地区的大工业电价el和一般工商业电价es具有管制权力；
假定2：所述地区电力供应充足，其中居民用电量为qh，电价为eh；大工业用户用l电量为ql，电价为el；一般工商业用户s用电量为qs，电价为es；大工业用户和一般工商业用户的最终产品产量分别为ql和qs，其中：
ql＝f(ql)；qs＝f(qs)，
且同时满足：
对于ql和qs的形式，令：
假定3：假定大工业用户和一般工商业用户的市场需求不受约束，其产品面临的市场价格分别为pl和ps，因此各自的利润分别为：
πl＝plql-elql，
πs＝psqs-esqs
假定4：在电网方面，设上网电价为c(1+r)，其中c为上游电厂的发电成本，在本模型中假定其固定不变，则，电网的利润为：
πn＝qheh+qlel+qses-qc(1+r)
其中q＝qh+ql+qs，
假定5：在不完美监管情况下政府对大工业企业的监管成本rcl低、收益rrl大；对一般工商业进行监管的成本rcs高、收益rrs低；
基于以上假定，三阶段循环博弈的各阶段决策过程如下：
第一阶段：地方政府制定电价el和es；第二阶段：大工业企业和一般工商业企业根据el和es来确定各自产品的最优产量ql和qs，地区总产出y＝ql+qs；第三阶段：地方政府根据区域竞争压力、电力监管成本和收益以及垄断势力情况决定下一个轮次的电价el和es。
进一步的，所述理论模型分为不存在地方政府电价管制的基准情形、完美监管下的电价管制情形和不完美监管下的电价管制情形三个情形进行分析。
进一步的，在所述基准情形下，不存在地方政府对电价的管制，电价的制定完全遵循电网企业利润最大化的原则，此时的电网利润为：
πn＝qheh+qlel+qses-qc(1+r)(1)
其中，qheh和c(1+r)为外生给定，令c(1+r)＝ce，去除外生性的家庭用户影响后该模型简化为：
max:πn＝qlel+qses-ce(ql+qs)(2)
s.t.ql,qs,el,es＞0
同样，根据利润最大化原则，大工业用户和一般工商业用户的目标函数分别为：
s.t.ql,qs,el,es＞0
根据逆向归纳法，分别用(3)和(4)对用电量求一阶导：
令
将(5)式带入(2)式，得电网企业的目标函数为：
分别用(6)式对el和es求偏导，根据一阶条件，解得：
由于rl＞＞rs，所以
监管行为1：在地方政府以电网企业利润最大化为目标制定电价的情况下，电价的制定倾向于对大工业用电用户制定低价，而对一般工商业用电用户制定高价，其定价与所述产业的电力产出弹性成反比。
进一步的，在所述完美监管下的电价管制情形下，地方政府以追求地区产值最大化为目标，对电价进行管制，使得电网的利润0＜π0＜πmax，其中πmax为不存在政府对电价管制时电网企业的最大化利润，此时地方政府的目标函数为：
s.t.
此时，el和es为政府管制定价，大工业厂商和一般工商业厂商根据在此电价下根据利润最大化原则进行产量决策，将
s.t.0＜λ＜1；ql,qs,el,es＞0(10)
其中λ为电网垄断势力，λ越大表示电网的垄断势力越强，分别用(10)式对el和es求偏导，根据一阶条件，解得：
由于0＜λ＜1，则
监管行为2：在地方政府以追求地区产值最大化为目标，对电价进行管制的情况下，地方政府有激励去降低大工业用户电价和一般工商业用户电价，受到规制的电价将低于基准水平的电价。
另一方面，不难发现：
说明与基准水平相比，大工业用户电价与一般工商业用户电价的比值保持不变，也就是说电价结构维持不变，得到命题如下：
监管行为3：在地方政府以追求地区产值最大化为目标，对电价进行管制的情况下，地方政府没有激励与改变大工业用电和一般工商业用电的电价结构。
进一步的，在所述不完美监管下的电价管制情形下，地方政府对作为垄断企业的电网的监管无法做到完美状态，其监管取向去监管成本与收益的权衡；大工业用电用户具有少而集中的特征，因而政府监管成本rcl小、收益rrl大，相对易于监管，也正因如此电网企业对大工业用电进行垄断加价的成本较高；一般工商业企业具有多而分散的特征，因而政府监管成本rcs大，收益rrs小，相对不易于监管，也正因为如此电网企业对一般工业企业进行垄断成本加价的成本较低；衡量监管的成本与收益后不难发现，加强对大工业用电的监管收益将大于对一般工商业进行监管的收益，即：
πrl＝rrl-rcl＞πrs＝rrs-rcs(14)
因此，对地方政府而言，一般工商业用户电价上涨所带来的监管收益损失要低于大工业用户电价上涨所带来的监管收益损失，因而地方政府有激励在大工业用户用电方面加大监管力度，并不断在大工业用户用电方面削减电网势力，在这种情况下，针对大工业用电用户和一般工商业用电用户的电网势力λ将不再一致：针对大工业用电用户的电网垄断势力λl将低于针对一般工商业用户的电网垄断势力λs，所以，在不完美的监管情形下，地方政府在进入下一个博弈轮次时将有激励在第一阶段改变大工业用户电价和一般工商业用户电价，改变后的电价结构为：
将(15)式与(13)式相比可得进入下一轮博弈时大工业用户电价与一般工商业用户电价结构的变动比例ch为：
由于λs＞λl，所以ch大于1，也就是说可以得到如下命题：
监管行为4：在不完美的监管情形下，地方政府在进入下一个博弈轮次时有激励拉大大工业用户与一般工商业用户所面对的电价水平的绝对差距。
本发明的有益效果是：本发明构建了基于三阶段循环博弈的电力市场监管评价方法，分情景对电力市场中分类用户电价交叉补贴政策及监管措施进行评价。本发明考虑电力市场中地方政府、电网企业、分类别用户的博弈行为来分析其市场行为选择，进而通过三阶段循环博弈模型均衡结果，对地方政府在电力市场博弈中的电价交叉补贴监管策略选择进行评价，更加细致、准确。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：下面，以江苏、河北、甘肃为例进一步说明本发明。
基于模型分析结果对中国电价结构进行横向、纵向的双向比对来验证电价结构的变动和一般工商业用户电价对大工业用户电价的交叉补贴变动情况。横向对比通过选取中国东中西三大区域的代表省份来进行，分别选取东部的江苏省、中部的河北省、和西部的甘肃省来验证一般工商业用户对大工业用户进行交叉补贴的客观存在性；纵向对比考虑到不同省份电价调整时点的差异性和数据的可得性，选取2008年和2012年各省的销售电价表，对2008-2012年间电价结构的变动和交叉补贴份额的变动进行纵向跨期比对。数据来源于各省电力公司发布的《电网销售电价表》。
如表1所示，无论是在东部地区、中部地区还是西部地区，无论是在2008年还是2012年，一般工业用户的电价都要明显高于大工业用户的电价，由于中国电价长期受到政府规制，相同用电分类下的各电度等级的变动幅度基本相同。以江苏省为例，相较于2008年，2012年不满1千伏、1-10千伏和35-110千伏三个等级的一般工商业用电电价涨幅均为0.069元/千瓦时，而1-10千伏、35-110千伏、110-220千伏和220千伏及以上四个等级的大工业用电电价涨幅为0.065元/千瓦时，具有一致性的是，在2008年和2012年间，江苏省的电价规制都是倾向于对大工业用户制定低价，而对一般工商业用户制定高价；河北省的电价变动在各电度等级直接有略微差别：相较于2008年，2012不满1千伏的一般工商业用户等级的电价涨幅为0.0492元/千瓦时，1-10千伏和35-110千伏等级的电价涨幅为0.0442元/千瓦时，存在0.005元/千瓦时的细微差距，大工业用户方面，1-10千伏和35-110千伏两个电度等级的涨幅相同，均为0.043元/千瓦时，110-220千伏和220千伏及以上两个电度等级的涨价幅度相同，为0.038元/千瓦时，同样，河北省电价规制也是倾向于对大工业用户制定低价，而对一般工商业用户制定高价；甘肃省为中国峰谷电价的试点区域，我们选取各用电等级的平段电价进行考量，相较于2008年，甘肃省2012年不满1千伏、1-10千伏和35-110千伏三个等级的一般工商业用电电价涨幅均为0.0564元/千瓦时，而1-10千伏、35-110千伏和110-220千伏三个等级的大工业用电电价涨幅为0.0324元/千瓦时，220千伏及以上等级的涨幅为0.0284元/千瓦时，与东部和中部代表省份的情况一样，甘肃省电价规制还是倾向于对大工业用户制定低价，而对一般工商业用户制定高价。从东、中、西三大区域代表省份的一般工业与大工业的电价及其变动情况来看，与命题1基本相符，即地方政府电价的制定倾向于对大工业用电用户制定低价，而对一般工商业用电用户制定高价，其定价与该产业的电力产出弹性成反比。而命题1的假设前提是地方政府(发改委)以电网企业利润最大化为目标制定电价，这在很大程度上说明地方政府在进行电价规制时受到电网企业利润的影响，在一定程度上被电网企业俘获。
表12008年和2012年东、中、西代表性省份一般工商用电和大工业用电电价情况
数据来源及说明：各省电力公司发布的《电网销售电价表》；其中河北省采用河北北网数据，甘肃省由于是峰谷电价试点区域，选取其平段电价进行分析。
下面进一步研究代表省份在2008年和2012年一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴及其变动趋势问题，如表2所示为2008年和2012年东、中、西代表性省份一般工商用户对大工业用户交叉补贴情况，为便于比较，采用一般工商业用户和大工业用户用电电度等级的重叠部分进行比对，根据电度等级的重叠情况，分为1-10千伏组合35-110千伏组两组。在1-10千伏组，首先看江苏省的情况：2008年江苏省一般工商业用户的电价为0.798元/千瓦时，大工业用户电价为0.602元/千万时，一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度为0.196元/千瓦时；2012年江苏省一般工商业用户的电价为0.867元/千瓦时，大工业用户电价为0.667元/千万时，一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度为0.2元/千瓦时，相较于2008年，2012年江苏省一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度增加了0.004元/千瓦时，说明交叉补贴更加严重，也说明大工业用户与一般工商业用户所面对的电价水平绝对差距被拉大；再来看河北省的情况：2008年河北省一般工商业用户的电价为0.6681元/千瓦时，大工业用户电价为0.4862元/千万时，一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度为0.1819元/千瓦时，与江苏省的情况相当；2012年河北省一般工商业用户的电价为0.7123元/千瓦时，大工业用户电价为0.5292元/千万时，交叉补贴额度为0.1831元/千瓦时，相较于2008年，2012年河北省一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度增加了0.0012元/千瓦时，交叉补贴虽不及江苏省严重，但是同样说明大工业用户与一般工商业用户所面对的电价水平绝对差距被拉大；最后来看甘肃省的情况，2008年甘肃省一般工商业用户的电价为0.7119元/千瓦时，大工业用户电价为0.4164元/千万时，一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度为0.2955元/千瓦时，远高于江苏省和河北省的交叉补贴额；2012年甘肃省一般工商业用户的电价为0.7683元/千瓦时，大工业用户电价为0.4488元/千万时，一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度高达0.3195元/千瓦时，相较于2008年，2012年甘肃省一般工商业用户对大工业用户的交叉补贴额度增加了0.024元/千瓦时，其增长幅度是江苏省的6倍，是河北省的20倍，交叉补贴问题极为严重，甘肃省大工业用户与一般工商业用户所面对的电价水平绝对差距被快速拉大。
表22008年和2012年东、中、西代表性省份一般工商用户对大工业用户交叉补贴情况
数据来源：根据各省电力公司发布的《电网销售电价表》整理得到。
35-110千伏组的情况与1-10千伏组类似，三个省份的一般工商业用户对大工业用户的电价交叉补贴同样存在着扩大的趋势，且增长幅度与1-10千伏组相同，从东、中、西三大区域代表省份的一般工商业电价和大工业电价的变动和交叉补贴额度来看，与命题4较为一致，即在不完美的监管情形下，地方政府在进入下一个博弈轮次时有激励拉大大工业用户与一般工商业用户所面对的电价水平的绝对差距。
从以上经验证据可以看出，近年来的电价规制在全国范围内不但持续着一般工商业用户对大工业用户的电价交叉补贴的同时，而且使得交叉补贴的额度不断上升，加重了电价结构的扭曲。当前的电价规制一方面存在着以一般工商业用户对大工业用户进行电价交叉补贴为具体形式的政企合谋情形：即地方政府的电价规制在一定程度上符合电网企业的利润最大化目标，存在规制俘获现象；另一方面，在地方政府政绩竞赛的背景下，存在着偏袒大用户的基于用户价格扭曲的反向激励，使得市场化改革目标与可持续发展目标相冲突，以削减电网对大用户的垄断势力、甚至是大用户直购电的市场化改革措施并不能很好地实现反垄断目标，反而造成了新型的电网垄断利润之源，更重要的是，市场化改革不能基于可持续发展的基础之上会促使经济发展方式持续粗放特征，阻碍转型并造成未来更高的转型成本。分地区电价交叉补贴监管评价结论：
1、伴随着大工业用户电价的不断降低和一般工商业用户电价的不断升高，电网企业对大工业用户的垄断势力将不断减少而对一般工商业用户的垄断势力则将不断升高，并最终出现极端情况，电网失去对大工业用户的垄断势力，也就是目前出现大用户直购电，大工业用户以更低廉的价格直接向发电厂购电，而电网的垄断势力在一般工商业用户侧不断增强，交叉补贴下的价格扭曲严重程度不断增强。
2、从博弈均衡结果可以看出，在不完美的监管情形下存在地方政府被大工业用户俘获的情形，存在着电价规制陷阱中的反向激励情况：监管机构为了实现削弱电网势力和电力市场化改革的目标，以一般工商业用户对大工业用户交叉补贴的形式对大工业用户电价进行反向激励，资源成本的稀缺性被规制目标进一步弱化，违背可持续发展目标。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。