經濟學中,機制是規則和制度的總稱,機制設計理論是在自由選擇、自愿變換、信息不完全及決策分散化的條件下,研究如何設計一套機制以達到既定目標的理論。機制設計是博弈論和社會選擇理論的綜合運用,即如何構造博弈形式,使得博弈的解最接近需要滿足的目標。機制設計理論提出了對機制進行評估的一些標準化的性質與原則,包括最優、有效、激勵相容、參與約束、預算平衡等。
最優指從機制設計者的角度,實現機制設計者的最佳目標。機制設計者的目標可以是多方面的,比如對拍賣來說,可以是拍賣者的收益最大或中標者的效益最大;對電力市場來說,可以是購電成本最小、發電成本最小或者新
能源消納最大等。
有效即通常所謂的資源配置最優,或者說社會福利最大。在需求沒有彈性的情況下,資源配置最優等價于系統成本最小化。比如在電力現貨市場中,不考慮網絡成本及需求彈性的情況下,資源配置最優等價于總發電成本最小。資源配置最優是電力市場設計中最常見的、最主要的設計目標。
激勵相容是電力市場中受到較多關注的概念。機制設計中,激勵相容是指個體的最優行為與機制設計者的目標一致。前面提到,機制設計者的目標可能有不同的方面。如果機制設計者的目標是有效,即社會福利最大,則激勵相容意味著每個市場主體在按自己利潤最大化目標進行決策的情況下,市場可以自動促進全社會福利的最大化。在完全競爭、具有完全對稱的信息的完美市場中,激勵相容是可以自動實現的,但由于現實中的市場往往不是完美競爭的市場,因此激勵相容的實現需要基于特別的市場設計,并且在一些情況下可能無法實現。
參與約束又稱個人理性,就是要保證市場主體參與市場比不參與好,市場主體可自愿參與市場。參與約束可以從短期和長期兩個維度看。以發
電商為例,短期看,參與約束意味著發電機組可以在現貨市場中收回全部的變動成本;長期看,參與約束意味著短期利潤的累積,以及從容量市場獲得的收入能覆蓋全部的固定成本。參與約束是市場設計中,特別在我國電力市場的設計中容易忽略的原則。
預算平衡主要從市場運營或結算機構的角度考慮,要求總體收支平衡,主要針對供、需雙方進行報價的情況。電力市場中的“不平衡資金”問題可以認為就是一種預算平衡問題。在我國電力市場的建設初期,
廣東、
山東等多個現貨市場試點省份在結算試運行中都出現了不平衡資金問題,引起了廣泛關注。
1996年被授予諾貝爾獎的維克瑞拍賣(Vickrey Clarke Groves,VCG)是一種多件物品密封競價拍賣機制,其同時滿足激勵兼容和個體理性的條件,并且在所有單物品拍賣滿足有效、激勵兼容且參與約束的機制中,VCG機制可使得每個競拍者的期望值最大化。
對一些復雜的拍賣問題,如雙邊參與的多產品拍賣問題,可能不存在同時滿足有效、激勵相容、參與約束及預算平衡的機制,因而造成了相關市場設計的困難。例如在電力市場的三部制報價(包括啟停成本、空載成本和增量成本三個部分)下,交易機構為了激勵主體按成本報價(即為了保證滿足參與約束目標),需要對主體進行額外的費用支付(即全成本補償),進而造成交易機構整體的收支不平衡(不滿足預算平衡目標),繼而需要通過分攤的方式(即向用戶收取uplift費用)去解決收支不平衡問題,而在此過程中又會造成一些價格信號的扭曲。因此,對電力市場復雜的設計問題,設計者常常需要在多個目標之間進行權衡。
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