Модели стратегического взаимодействия генерирующих и

Модели
стратегического взаимодействия
генерирующих и сетевых компаний
в электроэнергетике
Васильев М.Ю., Филатов А.Ю.
Институт систем энергетики им. Л.А.Мелентьева,
Иркутский государственный университет
http://polnolunie.baikal.ru/me/mat_ec.htm,
http://polnolunie.baikal.ru/me/metrix.htm,
http://matec.isu.ru,
http://fial_.livejournal.com
Современные тенденции
реформирования электроэнергетики
Вертикальная дезинтеграция: запрет на одновременное владение генерирующими и передающими мощностями!
Компания обязана передать сети в управление специализированному субъекту
(сетевая компания, системный оператор и т.д.), либо должна быть разделена на
генерирующую и регулируемую сетевую компании.
a – вертикально-интегрированная
монопольная структура;
б – вертикально-дезинтегрированная
структура;
в – структура, включающая элементы
вертикальной интеграции.
Исследование последствий
и возможных побочных эффектов
Рассматриваемые варианты:
• Гарантированная регулируемая сетевая монополия (Р)
• Гарантированная нерегулируемая сетевая монополия (М)
• Сетевая монополия в условиях потенциальной конкуренции с независимой
сетевой компанией (М+НСК)
• Сетевая монополия в условиях потенциальной конкуренции с генерирующей компанией (М+ГК)
Влияние на:
• Цены в генерирующем
узле и у потребителя
• Пропускные
способно-сти сетей и
объемы пе-редачи
электроэнергии
Исходные данные
pD  a  bq, p S  c  dq – функции спроса и предложения на рынке;
 – доля переданной электроэнергии (за вычетом потерь);
q 0 – имеющаяся у сетевой монополии пропускная способность;
TC q   f  gq  hq 2 – издержки на увеличение пропускной способности сети
(равные для монополии и потенциальных конкурентов).
Численный
пример
pS  1  0,2q, pD  10  0,15q,
  0,95.
Если не оговаривается особо:
TC q   20  0,5q  0,1q 2 .
Гарантированная
регулируемая монополия (Р)
Общественно эффективный, но трудно реализуемый на практике вариант:
максимальные объемы, минимальная разница цен потребителя и производителя,
нулевая экономическая прибыль сетевой компании, нулевые мертвые потери.
Случай 1. Достаточная пропускная способность q  q0 :
 1  pD qD  pS qS  a  bq q  c  dq q  aq  b 2q 2  cq  dq 2  0,
q* 
a  c
.
2
 bd
Случай 2. Недостаточная пропускная способность q  q0 :
 2  pD qD  pS qS  TC q   a  bq q  c  dq q  f  g q  q0   hq  q0 2 
 aq  b 2 q 2  cq  dq 2  f  gq  gq0  hq 2  2hqq0  hq02  0,
 b  d  hq

D  a  c  g  2hq   4 b  d  h f  gq
2
2

 hq ,
 a  c  g  2hq0 q  f  gq0  hq02  0,
2
0
2
0
Критические точки: q * и q~ : q **q~   q~
2
0
q * *q0  
a  c  g  2hq0  

2 bd h
2

D
.
Гарантированная
нерегулируемая монополия (М)
Худший вариант: минимальные объемы, максимальная разница цен.
Случай 1. Достаточная пропускная способность q  q0 :
 1  pD qD  pS qS  a  bq q  c  dq q  aq  b 2 q 2  cq  dq 2  max ,
q
a  c
2
– вдвое меньше эффективного объема.
aq  2b q  c  2dq  0, q* 
2
2 b  d 
Случай 2. Недостаточная пропускная способность q  q0 :
Прибыль уменьшается скачкообразно в точке q 0.
 2  pD qD  pS qS  TC q   a  bq q  c  dq q  f  g q  q0   hq  q0 2 
 aq  b 2 q 2  cq  dq 2  f  gq  gq0  hq 2  2hqq0  hq02  max ,
q
aq  2b 2q  c  2dq  g  2hq  2hq0  0,
q * *q0  
Критические точки: q * и q~ :  1 q0    2 q **q~ 
a  c  g  2hq0
2  2b  d  h


Гарантированная
нерегулируемая монополия (М)
Критические точки: q * и q~ :  1 q0    2 q **q~ 
Зависимость прибыли от объема передачи электроэнергии
при разной пропускной способности q 0
60
50
40
25
15
30
В некоторых случаях изначально небольшая пропускная способность может оказаться плюсом, т.к. заставляет
сетевую монополию расширять сеть.
10
5
3
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
При изначально высокой пропускной
способности сетевая компания не будет расширять сеть, чтобы не нести
постоянные издержки.
Монополия + независимая
сетевая компания (М + НСК)
q1 , q2 – объемы передачи монополии и независимой сетевой компании.
Модель независимой сетевой компании:
НСК не входит на рынок, если ее прибыль отрицательна.
 HCK   p Dq 2  p S q 2  TC q 2  
 a  bq1  q 2 q 2  c  d q1  q 2 q 2  f  gq 2  hq 22 
 aq 2   2 bq1q 2   2 bq 22  cq 2  dq1q 2  dq 22  f  gq 2  hq 22 







   2 b  d  h q 22  a  c  g   2 bq1  dq1 q 2  f  max,
a  c  g   2bq1  dq1 если НСК входит на рынок.
q2 
,
2
2 bd h



 HCK     2 b  d  h q22  a  c  g   2 bq1  dq1 q2  f  0
2
D  a  c  g   2 bq1  dq1  4  2 b  d  h f  0









a  c  g   2 bq1  dq1   2  2 b  d  h f ; 2  2 b  d  h f


2

a

c

g

2

bd h f
q1  q~ 
 2b  d

 НСК не входит на рынок.
Монополия + независимая
сетевая компания (М + НСК)
Модель монополии:
Скачкообразный рост прибыли в точке, где конкурент не входит на рынок.
Скачкообразное падение прибыли в точке, где требуется расширение сети.
Критические точки: q0 и q~ . Последовательность может быть различной.
Зависимость прибыли от объема передачи электроэнергии
при разной пропускной способности q 0
Случай 1. Низкая пропускная
способность q0  q~ :
60
50
40
25
15
30
10
5
3
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Случай 2. Высокая пропускная
способность q0  q~ :
Монополия + независимая
сетевая компания (М + НСК)
Вариант 1.1. Не строить, пустить конкурента, q  q0 .
 1 M   pDq1  pS q1  a  bq1  q2 q1  c  d q1  q2 q1  max ,
q
~ 1 2
~
 2b  d
a  c  g
2
~
~


y

,
b


b
1

y
,
d
 d 1  y .
x
,
a


a


bx
,
c

c

dx
,
2
2
2 bd h
2 bd h




a~  c~
~ 2 ~
~ 2
1
1
~
 M   a q1  b q1  c q1  d q1  max , q1  ~ ~ .
q1
2b d
Вариант 1.2. Строить, пустить конкурента, q  q0 ; q~ .
~  c~  g  2hq
a
~
~
2
2
0
2
2
2
.
 M   a~q1  b q1  c~q1  d q1  f  g q1  q0   hq1  q0   max , q1 
~ ~
q1
2b d h
Вариант 1.3. Строить, не пускать конкурента, q  q~.
a  c  g  2hq0
.
 3 M   aq1   2bq12  cq1  dq12  f  g q1  q0   hq1  q0 2  max , q13 
2
q1
2 bd h




Вариант 2.2. Не строить, не пускать конкурента, q  q~; q0 
a  c
 2 M   aq1   2bq12  cq1  dq12  max , q12 
q1
2  2b  d




Монополия + генерирующая
компания (М + ГК)
Модель генерирующей компании: ГК не конкурирует на рынке передачи
электроэнергии, если ее прибыль при этом уменьшается.
Прибыль ГК, не входящей на рынок (только от генерации):
dq12
dq12
2
1
TR ГК   pS q1  c  dq1 q1  cq1  dq1 , TC  ГК   cq1 
,   ГК  
2
2
Прибыль ГК, входящей на рынок (от генерации и от передачи):
TR ГК   pS q1  pDq2  c  d q1  q2 q1  a  bq1  q2 q2 ,
d q1  q2 
TC  ГК   cq1  q2  
 f  gq2  hq22 ,
2
dq12
dq22
2
2
2
2 2
  ГК   cq1  dq1  dq1q2  aq2   bq1q2   bq2  cq1  cq2 
 dq1q2 
 f  gq2  hq22 .
2
2
2
Разность прибылей ГК в рассмотренных ситуациях:




 2  ГК    1  ГК     2b   h q22  a  c  g   2bq1 q2  f  max .
q2
2

a  c  g   2bq1
q2 
, если ГК входит на рынок.
2
2 b  d  2h

d

2

a

c

g

4

b  2 d  4h f
2
1

q1  q~ 


ГК   0  ГК не входит на рынок.

ГК


2
b
Монополия + генерирующая
компания (М + ГК)
Модель монополии:
Скачкообразный рост прибыли в точке, где ГК перестает входить на рынок.
Скачкообразное падение прибыли в точке, где требуется расширение сети.
Критические точки: q0 и q~ . Последовательность может быть различной.
Зависимость прибыли от объема передачи электроэнергии
при разной пропускной способности q 0
Случай 1. Низкая пропускная
способность q0  q~ (почти всегда):
40
30
20
10
25
0
-10 0
-20
-30
-40
-50
-60
15
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10
5
3
Случай 2. Высокая пропускная
способность q0  q~ (редко):
Монополия + генерирующая
компания (М + ГК)
Вариант 1.1. Не строить, пустить конкурента, q  q0 .
 1 M   pDq1  pS q1  a  bq1  q2 q1  c  d q1  q2 q1  max ,
q1
2
~
~

b
a  c  g
2
2
~
~


y

,
b


b
1

y
,
d
 d 1  y .
x 2
, a  a   bx, c  c  dx,
2
2 b  d  2h
2 b  d  2h
a~  c~
 ~ ~ .
q1
2b d
Вариант 1.2. Строить, пустить конкурента, q  q0 ; q~ .
~  c~  g  2hq
a
~
~
2
2
0
2
2
2
.
 M   a~q1  b q1  c~q1  d q1  f  g q1  q0   hq1  q0   max , q1 
~ ~
q1
2b d h
Вариант 1.3. Строить, не пускать конкурента, q  q~.
a  c  g  2hq0
.
 3 M   aq1   2bq12  cq1  dq12  f  g q1  q0   hq1  q0 2  max , q13 
2
q1
2 bd h
~
~
 M   a~q1  b q12  c~q1  d q12  max ,
1
q11




Вариант 2.2. Не строить, не пускать конкурента, q  q~; q0 
a  c
2
 2 M   aq1   2bq12  cq1  dq12  max , q1 
q1
2  2b  d




Сравнительный анализ
рассмотренных вариантов
50
40
М
М+НСК
30
М+ГК
Р
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10
9
8
М
М+НСК
М+ГК
7
Р
6
5
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Объемы передачи
60
Цены производителя
Цены потребителя
Прибыли монополии
TC q   5  0,5q  0,1q 2
25
20
М
15
М+НСК
М+ГК
10
Р
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
7
6
5
М
М+НСК
4
М+ГК
Р
3
2
1
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Сравнительный анализ
рассмотренных вариантов
50
40
М
М+НСК
30
М+ГК
Р
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10
9
8
М
М+НСК
М+ГК
7
Р
6
5
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Объемы передачи
60
Цены производителя
Цены потребителя
Прибыли монополии
TC q   13  0,5q  0,1q 2
25
20
М
15
М+НСК
М+ГК
10
Р
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
7
6
5
М
М+НСК
4
М+ГК
Р
3
2
1
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Сравнительный анализ
рассмотренных вариантов
50
40
М
М+НСК
30
М+ГК
Р
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10
9
8
М
М+НСК
М+ГК
7
Р
6
5
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Объемы передачи
60
Цены производителя
Цены потребителя
Прибыли монополии
TC q   20  0,5q  0,1q 2
25
20
М
15
М+НСК
М+ГК
10
Р
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
7
6
5
М
М+НСК
4
М+ГК
Р
3
2
1
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Сравнительный анализ
рассмотренных вариантов
50
40
М
М+НСК
30
М+ГК
Р
20
10
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
10
9
8
М
М+НСК
М+ГК
7
Р
6
5
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Объемы передачи
60
Цены производителя
Цены потребителя
Прибыли монополии
TC q   32  0,5q  0,1q 2
25
20
М
15
М+НСК
М+ГК
10
Р
5
0
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
7
6
5
М
М+НСК
4
М+ГК
Р
3
2
1
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Выводы
1. Наиболее типичная ситуация: М < М + НСК < М+ГК.
2. Не исключен случай q 0   q S . Наиболее вероятен при М и М+НСК.
3. При небольших постоянных издержках расширения сети возможен случай
М+НСК > М+ГК. С ростом издержек вероятность этого падает.
4. При высоких постоянных издержках вероятна ситуация М+ГК > Р !!!
5. Основная причина преимущества М+ГК – интернализация прибыли (объединение прибыли от разных видов деятельности в рамках одной компании.
6. Если кривая предложения ГК не совпадает с кривой краткосрочных предельных издержек (заявки на продажу электроэнергии предоставляются по
ценам, не совпадающим с MC), преимущества М+ГК – еще более явные.
7. Крайне важным является наличие потенциальной конкуренции.
Спасибо
за внимание!