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英文标题：
《Selling Wind》
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作者：
Ali Kakhbod, Asuman Ozdaglar, Ian Schneider
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最新提交年份：
2018
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英文摘要：
  We offer a parsimonious model to investigate how strategic wind producers sell energy under stochastic production constraints, where the extent of heterogeneity of wind energy availability varies according to wind farm locations. The main insight of our analysis is that increasing heterogeneity in resource availability improves social welfare, as a function of its effects both on improving diversification and on reducing withholding by firms. We show that this insight is quite robust for any concave and downward-sloping inverse demand function. The model is also used to analyze the effect of heterogeneity on firm profits and opportunities for collusion. Finally, we analyze the impacts of improving public information and weather forecasting; enhanced public forecasting increases welfare, but it is not always in the best interests of strategic producers.
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中文摘要：
我们提供了一个简洁的模型来研究战略风电生产商如何在随机生产约束下销售能源，其中风能可用性的异质性程度因风电场位置而异。我们分析的主要观点是，资源可用性的异质性增加改善了社会福利，这是其对改善多样化和减少企业扣缴的作用的函数。我们表明，这种见解对于任何凹形和向下倾斜的反向需求函数都是非常稳健的。该模型还用于分析异质性对企业利润和合谋机会的影响。最后，我们分析了改进公共信息和天气预报的影响；加强公共预测可以增加福利，但这并不总是符合战略生产者的最佳利益。
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分类信息：

一级分类：Economics        经济学
二级分类：General Economics        一般经济学
分类描述：General methodological, applied, and empirical contributions to economics.
对经济学的一般方法、应用和经验贡献。
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一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：Economics        经济学
分类描述：q-fin.EC is an alias for econ.GN. Economics, including micro and macro economics, international economics, theory of the firm, labor economics, and other economic topics outside finance
q-fin.ec是econ.gn的别名。经济学，包括微观和宏观经济学、国际经济学、企业理论、劳动经济学和其他金融以外的经济专题
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PDF下载：
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2022-6-11 08:29:42 上传

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关键词：Availability Quantitative parsimonious Contribution Forecasting

出售WindAli KakhbodMITAsuman OzdaglarMITIan S chneider*Mitsecute 2018年12月摘要我们提供了一个简洁的模型来研究战略风电生产商如何在随机生产约束条件下销售能源，其中风能可用性的异质性程度因风电场位置而异。我们分析的主要观点是，增加资源可用性的三元性可以改善社会福利，这是其对改善多元化和减少企业预扣税的作用的函数。我们表明，这种见解对于任何凹形和向下倾斜的反向需求函数都是非常稳健的。该模型还用于分析异质性对企业利润和合谋机会的影响。最后，我们分析了改进公共信息和天气预报的影响；加强公共预测可以增加福利，但这并不总是符合战略生产者的最佳利益。关键词：能源金融、商品市场、市场力量、定价风、多元化、投资、公共预测、共谋。JEL分类：D6、D62。*Kakhbod：麻省理工学院（MIT）经济系，Cambrid ge，MA02139，美国。电子邮件：akakhbod@mit.edu.Ozdaglar：电气工程和计算机科学（EECS），信息和决策系统实验室（LIDS），数据、系统和社会研究所（IDSS），麻省理工学院（MIT），Ca mbrid ge，MA 02139，美国。电子邮件：asuman@mit.edu.Schneider：数据、系统和社会研究所（IDSS），麻省理工学院（MIT），剑桥，MA 02139，美国。电子邮件：ischneid@mit.edu.我们感谢达隆·阿塞莫格鲁提出宝贵的意见和建议。

我们还感谢马特·巴特纳（Matt Butner）分享了他关于米索风能可用性的数据，并感谢参加各种研讨会和会议的与会者提供了有用的反馈和建议。1简介可再生电力的市场份额和总产量正在快速增长。2017年3月，风能占美国发电量的8.6%，其市场份额和总产量比五年前翻了一番。可再生电力是全球减少二氧化碳排放努力的关键组成部分，其成本正在迅速下降。可再生能源的主要来源——风能和太阳能——具有随机的资源可用性：不可能完全预测何时会有风能或阳光可用于能源生产。可再生能源的时空变异性对其社会价值有着重大影响（Joskow，2006；Hirth，2013；Hirth等人，2016）。此外，由于风能生产由于优序效应降低了当地价格，高度相关的当地风能可用性降低了所生产风能的平均值（Woo等人，2011年；Ketterer，2014年）。现有文献主要关注没有大量可再生能源的电力市场中的战略行为。对电力部门市场力量的研究（Joskow等人，1988年）为电力系统放松管制提供了重要见解。电力系统市场力量研究传统上并不关注随机性，因为化石燃料发电机没有显著的资源不确定性。相反，它侧重于影响市场力量的电力部门的其他关键特征，如输电限制（Cardell等人，1997年）、金融输电权（Joskow and Tirole，2000年）和市场价格上限（Joskow and Tirole，2007年）。Acemoglu等人。

（2017）确定战略企业对可再生能源和热力发电的不同所有权组合可能会降低福利，因为它们可以减少（甚至抵消）优序效应。Butner（2018）提供了这些影响的经验证据。我们感兴趣的是可再生能源的一个特殊特征——企业间资源可用性的随机依赖性——如何影响战略行为、市场力量和福利。资源可用性和福利的随机异质性之间的联系是一个重要的研究领域，因为各种政策影响风力发电商的投资策略，从而影响特定地区风能投资组合的随机特征（K"oK等人，2016；Schneider和Roozbehani，2017）。可再生能源的常见补贴形式，如生产税减免随机异质性指的是随机依赖程度。在本文的主体部分，我们使用了一个术语“离散度”来简洁地表示随机依赖的程度。在线性情况下，高（低）随机依赖性相当于不同生产者之间高度相关（不相关）的随机资源可用性。（PTC）和国家级可再生能源组合标准（RPS），影响可再生能源投资（Fischer，2010）。图1显示了MISO地区两个不同风电场的概率分布，条件是MISO地区第三个风电场i的产量。每对风电场的随机依赖性质都非常不同。风电场i的输出与右侧显示的风电场的输出高度相关，与左侧显示的风电场的输出基本不相关。显然，政策变化会影响可再生能源的投资策略和全系统资源不确定性的特点。

这就是问题所在：增加随机资源异质性的资源政策是否重要？对工业能源的投资自然会导致资源异质性的水平，从而使社会福利最大化吗？正如政策制定者试图限制某些行业的市场集中度一样，他们可能会支持增加电力行业可再生资源随机异质性的政策。由于监管机构对拥有随机发电的企业的资源可用性和风险偏好的信息不完善，电力市场中现有的市场力量监控策略将受到可再生能源发电量激增的挑战，因此这些努力的重要性日益增加。我们研究具有关于其实现能源可用性或“状态”的私人信息的战略企业这种能源可用性相当于生产限制，因为它限制了企业在任何给定时期的生产程度。由于风能的资源可用性是不确定的，从单个企业的角度来看，其竞争对手的生产约束是随机的。然而，风能的资源可用性具有高度的随机依赖性；企业可以从实现自身资源可用性中获得有关竞争对手生产约束的重要信息。因此，企业资源可用性的随机依赖程度成为影响战略行为、市场力量和福利的重要因素。为清楚起见，我们专注于风能，但这些见解可以直接扩展到太阳能或任何其他具有随机可用性且边际成本可忽略不计的资源。在本图中，我们使用实测产量作为资源可用性的代理。

在本文中，我们将资源可用性设计为离散的，即iwi=L或wi=H时的资源可用性。由于现实世界的可用性是连续的，因此对于该图，当风力可用性小于其最大可用性的3%（周期底部的27%）时，我们说wi=L；当风力可用性大于其最大可用性的67%（周期顶部的20%）时，wi=H。此外，Munoz等人（2018年）讨论了在具有物理灵活性和非凸成本的市场中审计传统发电机机会成本的相关挑战。这些问题在可再生能源含量高的系统中越来越重要。0 5 10 15 20 25 30 35 40能源生产MWh0.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550 2 6 8 10 12 14能源生产MWh0.050.10.150.20.250.30.350.40.45图1：基于2014年至2016年每小时能源生产的米索两个风电场资源可用性的先验和条件经验分布。条件分布取决于MISO第三风电场的资源可用性。右图显示了一对风电场的高度相关资源可用性示例，左p图显示了另一对风电场的不相关资源可用性示例。我们将生产者竞争建模为具有相关类型的不完全信息古诺博弈，其中类型是指随机资源可用性（productionconstraint），即每个生产者的私有信息。基本模型采用古诺双寡头市场。

我们利用参数d来表示风力发电商之间的异质性水平；自始至终，我们将d称为分散程度。这个概念类似于地理距离；研究表明，在地理距离上，风力发电商之间的风力可用性相关性通常在下降（Sinden，2007）。这些结果为解释不完善电力市场中随机资源异质性如何影响福利提供了清晰的见解。增加风能资源可用性的异质性有两个明显的好处：它增加了资源的多样性，但也减少了战略扣缴，因为它改变了生产商自己的能源可用性提供的关于市场上其他公司可能的能源可用性的信息。我们模型的结果表明，能源市场的不完全竞争会影响可再生能源的投资，从而导致资源异质性处于次优水平的系统。电力市场的其他特征也可能减少风力资源的异质性或风力发电商之间的距离，包括现有输电的存在、国家级可再生能源政策的差异以及基于数量的补贴。然而，我们特别关注由于不完善导致的市场失灵，我们将基准模型扩展到任意数量的生产者，并检验由此产生的古诺-纳什均衡的社会福利。我们定义了玩家类型（随机生产约束）的一般概率分布。我们为一对概率分布建立了充分条件，使得对于任何递减和凹的反向需求函数，一个分布将在其相关古诺-纳什均衡的社会福利方面支配另一个分布。

这定义了社会福利的联合分配及其产生的均衡的部分顺序。该模型还被扩展以检验传统发电的影响。在传统发电的不完善市场中，福利在资源异质性中再次增加。接下来，利用该模型来检验异质性对共谋和防止共谋政策的影响。如果他们没有面临潜在的共谋惩罚，随机可用性的企业总是会选择共谋，因为他们从共享信息和共享垄断利益中受益。增加风力生产的三元性对共谋有一系列影响，影响其对生产者的价值、共谋对社会福利的成本，以及防止共谋所需的执法水平。最后，我们研究了公共共享高质量天气预报的影响，使用有限的情况，即监测和共享企业真正实现的能源可用性。研究结果表明了一个重要的矛盾：通过改进预测来共享信息对社会有益，但并不总是能提高生产者的利益。因此，生产者不一定会为了自身的最大利益而进行信息共享。

由于企业具有随机可用性，可以公开进行高质量天气预报，以最大限度地提高社会福利。这些结果为评估在不完全竞争的市场（如电力市场）中影响投资和信息提供的政策提供了一个框架。研究结果有助于我们理解影响可再生能源分散的政策，以及随机能源可用性的特征如何最终影响不完全竞争电力市场中的福利。1.1文献综述文献重点关注风电分流或总风电方差对平均电价或风电整合成本的影响。竞争加剧。风力资源的腐蚀性对社会福利和电力成本至少有三个影响：1。平衡风电生产管理成本。这种影响在文献中得到了很好的研究，本文的模型中没有涉及到。风力发电的平均效益。这一点在一些现有文献中进行了讨论，但我们提供了一个新的正式模型，为其对福利的影响提供了见解。风力发电和传统发电商的战略削减。这一影响在之前的文件中尚未提出。本文对这一概念进行了形式化描述，并阐述了其对福利的影响。首先，风力异质性的增加降低了平衡成本，因为它将风能总产量的小时波动减少到小时，并减少了给定小时内可用性的净不确定性。现有文献对此影响进行了深入研究。Fertig等人。

（2012）表明，多样化的增加减少了总发电量的平均每小时波动，并增加了等效发电量。我们的模型没有具体涵盖这些短期时间依赖性影响，它忽略了与顺序市场清算相关的复杂性。然而，由于平衡成本的降低，异质性增加的好处可能对福利产生净的积极影响，因此它们不会改变主要福利结果的总体方向。其次，异质性的增加增加了风力发电的平均效益。德国和西得克萨斯州的风力发电水平不断提高，从而降低了价格（Ketterer，2014；Woo等人，2011）。一般来说，由于传统发电机的供电曲线的凸性，风能的边际效益正在下降，而传统发电机是风能的战略替代品。我们通过假设从风能消耗中获得的效用是凹的来模拟这种效应。我们的模型反映了基本的实证结果；当在一个时期或平均水平上产生更多的风时，就会产生更低的价格。虽然现有研究侧重于额外风穿透的价格影响，但本文描述的风格化模型允许我们通过专门关注异质性对社会福利的影响来扩展结果。最后，风力异质性增加的第三个影响是其对风力发电机战略性削减其能源生产的能力的影响，而这些发电机在连续市场中的价格也受到市场力量的影响，这有助于解释为什么连续市场的价格有时会出现分歧（Ito和Reguant，2016）。具有市场影响力，但对竞争对手的生产限制具有一定的不确定性。