新能源在现货市场交易中的囚徒困境

现货背景下新能源的困境系列文章(二)

新能源在现货市场交易中的囚徒困境

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2022年6月1日，蒙西电力现货市场开启长周期结算试运行，标志着第一批现货试点省份中新能源装机比例较大的省份都进入了连续试运行的阶段。虽然新能源的现货交易业绩高低不一，但总体来说形势不容乐观。

(来源：微信公众号“兰木达电力现货” 作者：姜宏强)

一新能源进入现货市场后结算均价降低

截至2022年底，新能源进入现货市场的成绩几何?据公开信息披露，各省火电与新能源结算均价如下，相比于基准价均有不同程度下跌，其中，又以山西、蒙西尤甚。

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表12022年各现货省份结算价格对比

从表1中可以看出，火电机组进入现货市场后，结算均价相比于基准价均有一定幅度上升，而新能源几乎都呈下降态势。究其原因，现货背景下，构成新能源电价下跌的要素有很多，包括但不限于：

1. 新能源参与现货市场的报价模式;

2. 中长期市场设计机制，新能源参与中长期市场交易偏差考核;

3. 现货市场的报价价格下限设置;

4. 市场运营费用分摊;

以上原因中，与政策规则相关的部分市场上已有较多文章进行分析，本文不做过多解读。而现货背景下，结算收入构成相对复杂，影响因素较多，想要通过结算均价直接对现货市场运行下结论难免有些武断，仍需从从基础的现货收入入手。本文希望通过分析现货收入入手，剖析现货市场的运行规律并揭示新能源电价下降的核心原因之一：新能源在现货市场中的博弈劣势。

二新能源在现货市场中的报价劣势

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图1现货背景下火电与新能源收入构成公式

市场公开披露信息，2022年山西省火电现货市场实时均价达514.42元/MWh，光伏现货实时均价297.16元/MWh，风电现货实时均价325.26元/MWh，同样参与现货市场，差距竟如此之大。从结果上看，火电作为可调电源可在低价时少发，高价时多发，相比于新能源出力的不可控性以及出力与现货价格的负相关性来讲，更具有优势。但火电实际运行需要受调度控制，出力偏差大也需要承担双细则考核，实时调整的空间并不大，主要原因仍需追溯至日前市场：火电报价在市场博弈中具有优势地位。

现货事前信息发布规则规定，在竞价日8:30前，运营机构会向市场发布短期新能源总加预测曲线，作为同侧售电主体，新能源相当于向火电方公布了自己的报量报价信息，从而失去了在市场博弈中的“先发优势“。在只报量不报价的模式下，新能源作为价格接收者参与出清，火电面临去除新能源出力后的“剩余市场“，根据剩余市场的大小程度与火电可开机组容量的不同，火电的报价规律也不同。火电的报价优势以及火电报价的非线性规律都将造成新能源收益走低的困境。

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图2新能源作为价格接收者参与现货市场出力-价格关系图(线性报价)

通过山西、蒙西市场运行结果来看，火电的报价行为往往是非线性的，其原因有：

1. 若火电采取边际成本报价，其边际成本曲线是本身非线性的;

2. 火电在实际运行中会面临各种各样的运行工况、如机组供热、空冷机组出力受限、煤质不佳、设备消缺等，不能完全按照边际成本报价;

3. 完全按照边际成本报价可能造成单次发电利润为负;

4. 估计其他竞争对手报价行为的方法也是火电报价典型策略之一，在火电主体内部，在不同电源主体之间，均存在动态博弈关系，视市场火电可开机组容量、新能源出力水平变化等情况，在一定时期内会造成报价曲线动态非线性的情况。

根据山西某光伏电站出力与某风电站出力情况，取1-5月、11-12月新能源出力较大的月份，拟合全天风光出力与日前现货价格关系，可发现第1行第3列的风电出力与日前价格相关性最强，且在风电出力较小的区间，日前价格骤升，在一定程度上反映了视新能源出力情况与火电供给曲线的非线性关系;第1行第2列为光伏出力与日前价格关系图，光伏出力主要影响谷段价格，对日前价格的影响相对来讲没有风电显著;开机容量与日前价格也存在非线性关系。

(点击图片可放大查看)图3 山西2022年1-5月、11-12月某风、光电站与日前价格关系图

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图4 新能源作为价格接收者参与现货市场出力-价格关系图(线性与非线性报价)

相比于线性报价的情况，非线性报价将进一步压低新能源的利益空间，低价时报价更低，高价时报价更高，新能源出力与价格的倒挂关系进一步恶化。

三新能源逃脱不掉的囚徒困境

如此困境下，新能源有破局办法吗?既然新能源报量不报价的模式在市场博弈中处于弱势地位，那么报量报价的模式是否可以解决这样的问题呢?很可惜，答案也是否定的。这里引据博弈论中一个最经典的案例-囚徒困境。假设由两个犯罪嫌疑人共同作案，警察抓住他们以后，分开拘押，并告诉他们：可以选择坦白、或是不坦白;如果一个人坦白，而另一个人不坦白，则坦白的的一方会被立即释放，而不坦白的乙方被判10年;如果两个人都坦白，则会每人各判8年;如果两人都抵赖，因证据不足，则每人在关押1年后释放。两个犯罪嫌疑人该如何选择呢?

从集体利益角度看，二人的最优策略都是“抵赖“，这样集体损失最小。但对于个体而言，因为不知道另一方的决策，则其面对的问题是：如果对方坦白，自己坦白判8年，不坦白判10年，最优策略是坦白;如果对方不坦白，自己坦白判0年，不坦白则判1年，最优策略也是坦白。无论另一个人坦白或是不坦白，自己的最优策略都是坦白，最终造成的结果是两个人都坦白，都判了8年。个体理性与群体理性产生了冲突，这就是典型的“合作悖论”。

“合作悖论”的例子在电力市场中比比皆是：火电竞争性开机，中长期集中竞价，竞争性外送签约等，都是因为“内卷“造成的集体利益损失。对于新能源报量报价模式也是一样，由于新能源的边际成本默认为零，即使新能源报量报价，也无法改变在只报量不报价模式下的收益困境：若其他新能源主体不报零价，自身的最优策略是报零价，可以出清更多电量;若其他主体报0，自身的最优报价策略也是0，可以保证至少出清部分电量。

现货市场告诉我们的原理是：市场处处存在博弈，不光是与用户侧做传统对手交易的博弈，要与市场的绝对主体-火电做博弈，甚至还需要与“大自然”做新能源出力情况的博弈，而每一次博弈，先手后手、信息是否完全或对称，都将决定博弈的成败。本文除分析以上原理外，实践意义在于，市场主体亟需从以中长期交易为主的传统交易思路向以现货为指导的中长期交易为主的思路转变。

通过第一批现货试点省份实践来看，新能源进入现货市场电价下行已是大势所趋，并要求市场主体需更加科学、客观的看待开展现货市场后的营销工作：通过分析、剖析现货市场的运行规律，发挥现货市场的价格发现作用，才能进一步指导中长期市场交易，起到中长期市场压舱石的作用。