基于博弈论的能源市场反垄断监管方法

是 否 +2 论坛币

k人 参与回答

经管之家送您一份

应届毕业生专属福利!

求职就业群

赵安豆老师微信：zhaoandou666

经管之家联合CDA

送您一个全额奖学金名额~ !

立即领取

感谢您参与论坛问题回答

经管之家送您两个论坛币！

+2 论坛币

英文标题：
《Antimonopoly regulation method in energy markets based on the
  Vickrey-Clarke-Groves mechanism》
---
作者：
Vadim Borokhov
---
最新提交年份：
2021
---
英文摘要：
  We evaluate the applicability of the generic Vickrey-Clarke-Groves (VCG) mechanism as an antimonopoly measure against a profit-maximizing producer with market power operating a portfolio of generating units at the centralized two-settlement energy market. The producer may indicate in its bid not only the altered cost function but also the distorted values of the technical parameters of its generating units, which enter the system-wide constraints of the centralized dispatch optimization problem. To ensure the applicability of the VCG method in this setting, we identify an additional assumption on the changes of the feasible set of the centralized dispatch optimization problem induced by variations of the producer\'s technical parameters. In the framework of the generic VCG mechanism, we propose an antimonopoly regulation method based on a regulator estimate of the producer\'s truthful bid. If this estimate is exact, the producer\'s maximum profit coincides with that in the case of the truthful bidding when no antimonopoly measure is applied. If the estimate is not exact, the error affects neither the producer\'s (weakly) dominant bid nor its optimal nodal output but manifests itself in the total uplift payment. This ensures an efficient allocation in the form of the optimal output/consumption schedule and shields the (pre-uplift) market prices from the producer\'s market power. We compare the suggested method with the alternative antimonopoly regulation approach based on the replacement of the producer\'s bid by a bid composed by the regulator.
---
中文摘要：
我们评估了Vickrey Clarke Groves（VCG）通用机制作为反垄断措施的适用性，该机制针对的是一家利润最大化的生产商，该生产商拥有市场力量，在集中的两结算能源市场上运营发电机组组合。发电商在投标书中不仅可以指出变更后的成本函数，还可以指出其发电机组技术参数的扭曲值，这些参数进入了集中调度优化问题的全系统约束。为了确保VCG方法在这种情况下的适用性，我们确定了一个额外的假设，即由于生产商技术参数的变化而导致的集中调度优化问题可行集的变化。在一般VCG机制的框架下，我们提出了一种基于监管者对生产者真实报价的估计的反垄断监管方法。如果这一估计是准确的，生产者的最大利润与在不采取反垄断措施的情况下真实竞价的最大利润一致。如果估算不准确，误差既不会影响生产商的（弱）主导报价，也不会影响其最优节点输出，而是会在总提升付款中体现出来。这确保了以最优产出/消费计划的形式进行有效分配，并保护（提升前）市场价格不受生产者市场力量的影响。我们将建议的方法与另一种反垄断监管方法进行了比较，后者是以监管机构组成的投标取代生产商的投标。
---
分类信息：

一级分类：Mathematics        数学
二级分类：Optimization and Control        优化与控制
分类描述：Operations research, linear programming, control theory, systems theory, optimal control, game theory
运筹学，线性规划，控制论，系统论，最优控制，博弈论
--
一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
--

---
PDF下载：
--> Antimonopoly_regulation_method_in_energy_markets_based_on_the_Vickrey-Clarke-Gro.pdf (747.74 KB)

2022-5-8 13:54:26 上传

扫码加我 拉你入群

请注明：姓名-公司-职位

以便审核进群资格，未注明则拒绝

分享0 收藏1 回帖

关键词：博弈论 反垄断 Optimization Quantitative Applications

1.能源市场中基于Vickrey–Clarke–Groves机制的反垄断监管方法Vadim BorokhovLLC“En+开发”，ul。Vasilisi Kozhinoi 1号，莫斯科，121096，俄罗斯摘要我们评估了Vickrey–Clarke–Groves（VCG）通用机制作为反垄断措施的适用性，该机制针对的是一家利润最大化的生产商，该生产商拥有市场力量，在集中的两结算能源市场上运营发电机组组合。发电商在投标书中不仅可以指出变更后的成本函数，还可以指出其发电机组技术参数的扭曲值，这些参数进入了集中调度优化问题的全系统约束。为了确保VCG方法在这种情况下的适用性，我们确定了一个额外的假设，即由于生产商技术参数的变化而导致的集中调度优化问题可行集的变化。在一般VCG机制的框架下，我们提出了一种基于监管者对生产者真实报价的估计的反垄断监管方法。如果这一估计是准确的，生产者的最大利润与在不采取反垄断措施的情况下真实竞价的最大利润一致。如果估算不准确，误差既不会影响生产商的（弱）主导报价，也不会影响其最优节点输出，而是会在总提升付款中体现出来。这确保了以最优产出/消费计划的形式进行有效分配，并保护（提升前）市场价格不受生产者市场力量的影响。我们将建议的方法与另一种反垄断监管方法进行了比较，后者是以监管机构组成的投标取代生产商的投标。我

导言许多电力部门的改革导致了自由化电力市场的形成，基于市场参与者提交的具有财务约束力的投标，对电力和安全约束的经济调度进行基于市场的定价（Bohn et al.，1984；Littlechild，1988；Schweppe et al.，1988）。自由化电力市场的目标是确定市场参与者的最优输出/消耗计划，以及支持这种最优调度的市场价格（和适用的侧付款）。后者由约束优化问题的最优解给出，目标函数通常为市场的总社会福利。自由化电力市场中市场力量的行使及其对市场影响的评估一直是深入研究的主题（Joskow和Kahn，2002年；Wolak，2003年；Brennan，电子邮件：vadimbor@yahoo.com.本文中表达的观点仅为作者的观点，不一定是LLC“En+开发”的观点。2 2003；沃拉克，2005年；Twomey等人，2005年；布伦南，2006；Hesamzadeh等人，2011），包括远期合约市场（Allaz，1987；Allaz，1992；Allaz和Vila，1993；Hogan，1997；Newbery，1998；Green，1999；Wolak，2000；Bessembinder和Lemmon，2002；Anderson和Xu，2005）。

这些工作表明，由于电力系统必须同时考虑发电机专用约束（如最小/最大容量限制、爬坡约束、最小上升/下降时间）和电网约束（潮流方程、因热或安全限制而产生的网络潮流传输约束等），事实证明，电力市场很容易滥用市场力量，即使系统中没有明显的主导市场参与者，而且标准市场力量指标的水平可以接受。Mount等人（2001年）、Tierney等人（2008年）、Fabra（2003年）根据市场参与者滥用市场权力的情况评估了不同的电力市场设计。具有市场力量的发电商可能会扭曲发电成本和发电机组的技术参数值，导致配置效率低下和经济盈余再分配。一套降低市场力量的标准政策包括影响市场结构的措施（如强制剥离发电能力、关联和合并控制）和行为限制（引入强制性对冲利率、应用关税或价格上限等）。由于监管机构缺乏关于发电商相关成本构成（尤其是在燃料定价不透明的情况下）以及发电商私人限制电力输出的技术参数值的完整信息，行为限制的应用会导致价格和产量/消耗量相对于生产商提交包含真实发电成本和技术参数真实值的真实投标时获得的扭曲。

因此，重要的是设计一种反垄断措施，将监管机构估计误差对市场价格和产出/消费量的影响降至最低。众所周知，一个生产者可以完全区分所有消费者的价格，当它作为价格接受者销售相同数量的商品，但（与价格接受者相反）捕获整个市场剩余。因此，事实可能证明，创造一种经济环境对市场是有益的，在这种环境中，具有市场力量的生产者能够完全以价格区分需求，但被剥夺了为其他市场参与者准备的市场剩余份额。这种方法在Vickrey–Clarke–Groves（VCG）机制（Vickrey，1961；Clarke，1971；Groves，1973）中实施，这是一种实现配置效率的通用真实机制（对于电力市场而言，这意味着所产生的输出/消耗计划的最佳性）。VCG机制通过使用一种特殊的定价方法使代理人的利润与社会福利总额保持一致，该定价方法使每个代理人的利润等于社会福利总额（不超过代理人策略的条款）。克拉克（Clarke，1971）较早地提出了这种方法，他提议在某一特定代理人参与市场和不参与市场时，根据总社会福利的差异来计算代理人的利润。然而，VCG机制的预算并不平衡，因为买家支付的总成本通常低于卖家收到的总收入，这限制了这种方法在实际拍卖中的应用。Hobbs等人对VCG方法在实际电力市场（包括非凸性市场）中的实用性进行了广泛研究。

Rothkopf等人（1990年）、Engelbrecht Wiggans和Kahn（1991年）、Rothkopf和Harstad（1994年）、Rothkopf和Harstad（1995年）。这些研究表明，在实际应用中，由于以下原因，VCG机制可能无法揭示真相。由于真实的电力市场并非孤立的，向竞争对手披露私人信息的负面影响可能会超过在电力市场进行真实竞价的好处。此外，VCG机制易于采用共谋策略，为参与行使市场权力的公司带来更高的利润。Bushnell和Oren（1994）研究了与电力拍卖中运营成本的真相揭示相关的问题。McGuire（1997）提出将VCG算法用于机组组合问题，MacKie Mason（1994）研究了VCG机制在输电约束电力系统中的应用。此外，VCG机制的预算平衡问题意味着相关的上升分布，这可能会降低结果的效率（Krishna和Perry，1998）。Borokhov（2010年、2011年）提出了一种基于归属合同形式中嵌入的通用VCG机制的电力市场缓解方法，用于假设监管机构可获得公司发电机组技术参数的真实值的情况下运营单个发电机组的公司。在本文中，我们进一步研究了VCG机制在一般两个结算电力市场中的适用性，将其作为一种反垄断措施，针对一家利润最大化的公司，该公司拥有市场力量，经营可能位于电力系统不同节点的发电机组组合。

生产者不仅可以操纵产量的成本函数，还可以操纵其发电机组的技术参数值。后者可能会影响一组可能的市场结果（即，集中调度优化问题的可行集），这在以前的研究中通常被认为是固定的。特别是，如果这些技术参数不仅考虑了市场参与者的私人约束，还考虑了集中调度优化问题的全系统约束，那么技术参数的失真可能会对市场效率产生一些非平凡的影响。VCG方法仅适用于受反垄断法规约束的市场参与者，这允许规避预算平衡问题，但代价是对市场中引入的总提升做出额外贡献。在一般VCG算法的基础上，我们提出了一种反垄断方法，该方法意味着修改生产者收入函数，以确保其利润是总社会福利和依赖于监管者对生产者真实出价的估计的条款的总和，因此不受生产者策略的影响。如果监管者的估计不准确，误差可能会改变市场总升幅，但既不会影响公司的最优出价，也不会影响最优产量。因此，该错误对计划的调度计划没有影响，但通过市场的总提升付款在最终价格中表现出来，这意味着市场参与者之间的总市场盈余再分配（总市场盈余不受影响）。论文的结构如下。在第二节中，我们概述了VCG机制。

第三节阐述了VCG机制在两结算电力市场上对利润优化的发电商的应用。第四节至第五节介绍了日前市场（DAM）中拟议的反垄断算法。第六节包含一个例子，说明了所提出的方法在具有市场力量的公司中的应用。结论见第七节。由于电力市场中的大多数实际优化问题都涉及在非空紧可行集上优化的连续目标函数，因此我们假设文中所述的所有极大值都是可达到的。二、VICKREY–CLARKE–GROVES机制VCG机制提供了一种方法，可以在个人偏好不可公开观察时揭示这些偏好，并实现资源的有效分配。它相当普遍，适用于非凸投标的情况。以一组市场参与者为例索引        参与某一商品的拍卖。（该方法也适用于一篮子商品，但为了简化符号，我们只考虑一种商品。）每个市场参与者 具有实用功能 , 哪里 表示市场参与者购买/出售的商品数量，以及 表示市场参与者的报价，包含关于私人约束以及产出成本（消费效益）函数的信息。如果  是消费者（生产者），那么  对应于声明的消费效益（产出成本）函数在. 每人, 市场参与者的真实出价 假设其他市场参与者和拍卖人不知道。

拍卖师收集出价,        可能与相应的, 并确定每个市场参与者购买/出售的商品数量，作为优化问题5的最佳解决方案     （1） 用可行集 描述可能的选择。布景 使用市场参与者的私人约束和全系统约束（如商品平衡约束）来定义。允许 指定所有投标文件的集合， 代表所有投标 排除， 表示所有市场参与者的集合，不包括, 和     表示（1）的最优解。在这种情况下，供应商的收入  从交付是由     有一些功能  独立于供应商投标。同样，对于买家来说  消费的费用函数是由 . 根据Mas Colell等人（1995年）的研究，我们发现在这种情况下 市场参与者 弱优势。如果供应商 投标, 然后，其在（1）的最优解下的利润由下式给出：        , 其他市场参与者的出价由供应商处理  作为固定（未知）外部参数。自从   是优化问题的最佳点    , 无论如何  我们有           , 这意味着  . 因此，如果市场参与者 然后参加拍卖会 是它微弱的优势出价。

如果参与拍卖是强制性的，那么对于任何功能的选择, 市场参与者（弱）的主导策略是提交真实的报价。（我们注意到，在这种情况下 为长期规划提供价格信号，例如现有参与者和潜在新进入者的投资决策。）然而，如果参与拍卖是自愿的，那么 必须满足某些额外的参与约束，例如市场参与者的利润不低于退出拍卖时可能获得的最高利润。克拉克（1971年）发现了VCG机制的一个特例  给出者  , 当市场参与者 被排除在参与拍卖之外（假设相应的优化问题是可行的）。我们注意到克拉克选择了 一般来说，这意味着拥有更大市场实力的公司获得更高的利润，为真实的竞标支付更高的报酬，从而在拍卖会上卖出（买）的每件商品获得更高的收入（更低的费用）。