南方能源观察｜电力市场设计可以从拍卖理论中学到什么？
2020年10月12日，瑞典皇家科学院将2020年诺贝尔经济学奖授予保罗·米尔格罗姆 (Paul R. Milgrom) 和罗伯特·威尔逊 (Robert B. Wilson)，以表彰他们“对拍卖理论的改进和新拍卖形式的发明”。
什么是拍卖
拍卖，狭义上理解，即通过一系列明确的规则以及市场参与者的报价，来决定商品的分配和价格的一种市场机制。古希腊历史学家希罗多德所著的《历史》中就记述了公元前五世纪古巴比伦城的拍卖。而从广义上理解，拍卖是市场通过价格对资源进行配置的内在机制。从这个角度来说，拍卖始于人类第一次商品交换。
虽然拍卖的历史已经存在了数千年之久，但经济学家开始用博弈理论对拍卖进行研究还是上世纪60代之后的事。威廉·维克瑞 （William Vickrey， 1996年诺贝尔经济学奖获得者）于1961年发表于《金融杂志》的经典论文，论证了拍卖理论中有着奠基性意义的“收益等价定理”：在独立私有价值（Independent Priviate Value）的假设下，四种经典的拍卖机制（升价拍卖，降价拍卖，第一价格密封拍卖和第二价格密封拍卖）给卖家带来的预期收益是相同的。通过放松Vickrey论文中的一系列假设，Wilson和Milgrom将拍卖理论扩展至更多的应用场景，使拍卖理论更加贴近于现实情况。这也是诺贝尔委员会表彰他们的一个原因，即“对拍卖理论的改进”。
上世纪80年代至今，随着经济自由主义思潮的兴起，许多国家对交通、电信和能源等诸多行业，都放松了管制。由于广泛的外部性或自然垄断等特性，传统经济学界认为市场这个“无形之手”对于这些行业是失灵的，即无约束的市场竞争反而会导致生产效率的低下与社会福利的降低。随着市场设计，特别是拍卖理论在上世纪70、80年代的发展，一批新自由主义经济学家开始尝试通过对市场规则的精心设计，让“无形之手”替代政府“有形之手”，解决行业管制带来的竞争不足等不尽人意的状况。在这一过程中，Wilson和Milgrom从现实出发，为电信、航空、电力等领域市场化改革提供了理论基础，并开创性地设计了一系列新的拍卖形式。这也是诺贝尔委员会表彰他们的另一个原因，即“对新拍卖形式的发明”。
拍卖理论与电力市场改革
从上世纪90年代至今，电力市场化改革方兴未艾，拍卖理论作为市场设计的基础理论已广泛应用于电力市场设计的方方面面：本质上，电力的中长期市场与现货市场中，对于市场持续时间、限价的设置、最小增幅、出清机制等规则的设计，都基于拍卖理论。两位诺贝尔奖得主，也都深度参与了电力市场的建设，以及电力相关拍卖的设计。
相比于传统的拍卖标的，电力相关拍卖有以下两方面的特点：第一，竞拍者对于电力标的的估值不仅取决于自身的偏好，更依赖于其他竞拍者的评估；第二，竞拍者对于某一标的的估值还依赖于其他相关标的所有权的归属及价格。
- 独立价值（private value）v.s. 附加价值（affiliated value）
Vickrey的“收益等价定理”基于独立私有价值（Independent Private Value）假设，即竞拍人对于拍品的估值与他人的估值无关。而很多现实的拍卖中，竞拍人对于拍品的评估往往还依赖于他人对拍品的评估。例如，在字画的拍卖中，竞拍人不仅会考虑到自己对于该字画作品的喜好，也会考虑未来转卖这件字画作品可能获得的收益，而后者显然会受到其他竞拍人对于该字画评估的影响。
对此，Wilson发展了共同价值物品（Common Value）的拍卖理论。共同价值物品指在竞拍时（开发前）价值不确定的，但最终（开发后）对每个竞拍者价值都一样的商品，如油田和矿山的开采权。Wilson发现，在共同价值物品竞拍中，理性的竞标者会将投标价定得低于他自己对共同价值的最佳估计，而这是因为他们担心赢家的诅咒（Winner’s Curse）——即因出价过高而导致损失。Milgrom考虑了一种更贴近现实的情况，即商品既有私人价值，又有共同价值，从而提出了一种更为普适的拍卖理论，并提出了著名的“关联原则”（linkage principle）：通过对估价中共同价值部分的了解，可以减轻竞拍者对赢家的诅咒（Winner’s Curse）的担心，从而提高其竞标价，并最终提高了卖家的预期收入。基于此原则，卖家可以通过主动公开影响共同价值评估的信息，来提高其预期收入。
以电力现货市场竞争为例（注：此为反向拍卖，即竞卖而非竞买），发电单元的报价不仅基于其私有信息，如发电技术和中长期合约头寸等，还基于其对共同信息的估计，如未来负荷、必开机组及维修机组等信息。而对于共同信息的预测的不一致，会使得发电单元出于对赢家的诅咒（Winner’s Curse）的担心，而提高其竞卖的报价。例如，若必开机组信息未被公开，发电单元会担心其中标（即，成为赢家）可能是由于其对市场供给端竞争程度过高的估计，为了避免“赢家的诅咒”，应该调低对市场供给的估计，而其报价也应相应地高于其最优估计。
启示
在统一出清的市场机制下，由于私有信息的存在，发电机组最优报价将高于其边际成本；而对于共同信息的不确定，出于对赢家诅咒的担心，发电机组会进一步提高其报价，使现货市场出清价格远高于最优的系统价格（帕累托均衡价格）。一方面，市场监管机构可通过市场力监测与缓解措施，降低基于私有信息造成的市场扭曲；另一方面，通过公开负荷、机组维修和节点等信息，减少由于赢家诅咒而导致的市场扭曲，从而从市场机制设计层面，最大化社会福利。
- 单标的拍卖 （single-object auction）v.s. 多标的拍卖（multi-object auction）
传统的拍卖通常是由竞拍者通过报价来获得标的物的所有权或服务的提供权，最终由唯一的胜出者独占标的物或独享服务的提供权。而上世纪80，90年代，经济自由主义思潮以及对各行业管制的放松，要求用市场的方式分配公共资源以及提供公共服务，以提高经济效率。而传统上，这些商品或服务由政府提供，正是因为其具有广泛的外部性，即商品的最终价值取决于对于其他商品的占有或消费。例如，由于各无线电频段间具有商业替代性，当这些无线电频段被分别出售时，电信运营商可能会希望通过继续等待，获得更低价的频率许可证，而这很可能使其错过最合适的许可证，从而出现低效的分配结果。这就要求对有外部性的多物品同时进行定价与分配，从而内化外部性，最终达到经济效率的最大化。
传统的单物品拍卖理论缺乏对这类有外部性的多物品拍卖的研究。面对无线电频段分配与定价的难题，Milgrom，Wilson和Preston McAfee共同设计了“同时升价多轮拍卖” (Simultaneous Multiple Round Auction) 的机制，即同时推出不同无线电频率的许可证，并从低价开始竞争且允许多轮重复投标。这一拍卖机制，一方面减少了竞标者的不确定性，从而提高分配效率；另一方面，使每个频率的拍卖上，竞标公司都面临着来自所有运营商的潜在竞争，从而促使其增加出价，从而增加了拍卖的收益。1994年，美国联邦通信委员会（FCC）进行了首次无线电频率许可证的拍卖，大获成功，之后并被许多国家纷纷仿效。
多物品拍卖也以各种形式广泛地存在于电力市场中。在电能量现货市场中，由于启停成本的存在，同一电力供应商提供相邻时段的电能量的成本是紧密相关的，因此，日前市场采取的对所有时段电量同时竞标本质上为多物品拍卖。另外，由于有些机组可同时参与电能量与辅助服务市场，因此其提供电能量与辅助服务产品的成本也紧密相联，此时若对电能量与辅助服务市场同时出清，也可视为对多物品的拍卖。
此外，电力市场中，多物品拍卖也被用于鼓励新市场主体进入以及缓解市场力。如2001年，法国电力集团(EDF) 通过一系列产能期权合约的拍卖降低自身市场占有率，以化解监管机构对其收购德国巴登-符滕堡州能源公司（EnBW Energie Baden-Württemberg AG）股权而形成市场垄断力量的担忧。由于法国电力集团有着大量的核电产能，出于安全与经济性的考虑，对其发电资源进行所有权的彻底分离相当困难。因此，法国电力集团对其基荷和峰荷发电能力分别构建了固定执行价格的一系列期权合约，并通过拍卖方式出售给其它发电商。类似于相邻的无线电频段间具有可替代性，其构建的期权合约间也具有可替代性（如，起始期相同的3个月期，6个月期，12个月期，24个月期，36个月期的基荷期权合约）。因此，法国电力集团也采取了“同步多轮加价”的方式对同类合约进行拍卖。通过这一方式，市场与企业达到了双赢：一方面，在不增加存量产能并保证运维连续性的前提下，实现了产能的最优转移配置，缓解了支配性企业的市场力，保证了电力市场的充分竞争；另一方面，“同步多轮加价”的拍卖方式实现了拍卖收益的最大化。
启示
在我国电力市场建设过程中，可借鉴产能期权合约拍卖的方式，将有能力行使市场力的电力集团的所有权与收益权进行分离。一方面，可以在不增加市场总产能的条件下，引入新的竞争性发电主体，降低支配性企业的市场份额，增强市场活力；另一方面，“同步多轮加价”的拍卖方式也保证了国有发电集团所有权不受动摇，同时确保了资产收益。此外，这种方式有助于在安全约束要求高的行业中引入新的主体，提高整体效率。
参考文献：
- Klemperer, P., 2004. Auctions: Theory and Practice. Princeton University Press.
- Milgrom, P.R., 2004. Putting Auction Theory to Work, Cambridge University Press.
- Milgrom, P.R., Weber, R.J., 1982. A Theory of Auctions and Competitive Bidding. Econometrica 50, 1089–1122.
- Vickrey, William. 1961. “Counterspeculation, Auctions, and Competitive Sealed Tenders.” Journal of Finance 16:8–37.
- Wilson, R., 2002. Architecture of Power Markets. Econometrica 70, 1299–1340.
- Wilson, R., 1979. Auctions of Shares. Q. J. Econ. 93, 675–689.