田帥

(中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院，廣州市510663)

基于利益相關(guān)者理論的發(fā)電權(quán)交易模式及其競價策略

田帥

(中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院，廣州市510663)

在當前的發(fā)電權(quán)交易中，過度依靠對發(fā)電權(quán)出(受)讓方的電站運行狀態(tài)疏于了解的第三方交易機構(gòu)作為信息溝通的媒介，導(dǎo)致了信息不對稱進而影響發(fā)電權(quán)交易的順利進行。為此，基于利益相關(guān)者理論，設(shè)計了一種能夠體現(xiàn)不同發(fā)電權(quán)交易商利益需求的發(fā)電權(quán)交易模式，界定了交易各方的職權(quán)及交易實施順序，利用動態(tài)博弈解決了信息不對稱問題。基于擴大交易范圍和統(tǒng)一成交價格的視角，提出了一種追求雙方利益最大化并能維持長期博弈均衡的競價策略。實證結(jié)果表明，該發(fā)電權(quán)交易模式及其競價策略可以有效促進發(fā)電權(quán)交易商之間長期有效合作，提高了總社會效用，節(jié)約運行成本和減小能源消耗。

利益相關(guān)者;發(fā)電權(quán)交易;不完全信息博弈;競價策略;社會效用

0 引言

發(fā)電權(quán)是電廠在合約市場、日前市場等市場中競爭獲得的發(fā)電許可份額，發(fā)電權(quán)交易就是發(fā)電量指標的有償出讓和買入，交易雙方根據(jù)電力主管部門確定的年度或季度發(fā)電計劃指標，在平等自愿的原則下，在不影響電力消費者利益和系統(tǒng)安全性的前提下，采取雙邊協(xié)商撮合或者集中交易等方式完成發(fā)電量指標的買賣。發(fā)電權(quán)交易可以在各種不同類型和運行狀態(tài)的機組之間進行，這些交易能提高正常運行和出力受阻的火電廠之間、水火電之間、大水電和小水電之間、不同流域的水電之間的相互補償效益，各種情況下的發(fā)電權(quán)交易模式也各有特點［1］。黎燦兵等率先探討了經(jīng)紀人模式在發(fā)電權(quán)交易中的實現(xiàn)機理，并提出了考慮交易成本的全效用經(jīng)紀人交易模式［2］。接著，不少專家和學(xué)者也在發(fā)電權(quán)交易模式方面進行了非常有價值的研究和探討，其中撮合交易不但可以形成明確的買賣對應(yīng)關(guān)系，而且價格機制較為靈活［3］，因此得到現(xiàn)階段發(fā)電權(quán)交易市場的廣泛應(yīng)用。雙邊交易則重點突出了電力交易機構(gòu)、電力調(diào)度機構(gòu)的主體地位，前者負責(zé)搭建電力交易平臺，后者負責(zé)監(jiān)督平臺的運行狀況［4］。期權(quán)交易是指發(fā)電商根據(jù)自己的需要向交易中心購買該輸電權(quán)獲得優(yōu)先交易的權(quán)利，當計劃交易因線路阻塞不能完成時還可以得到補償以降低損失。該交易模式允許市場參與者鎖定電力價格以降低交易成本，減少價格波動帶來的風(fēng)險，確保中長期交易計劃可執(zhí)行性［5］。委托代理交易基于非對稱信息，提出了無交易中心參與和交易中心以承包形式參與的發(fā)電權(quán)委托代理模型，通過分析關(guān)鍵參數(shù)及其對交易雙方風(fēng)險承擔(dān)份額的影響，可以度量采用不同激勵合同的各方收益［6］。

上述文獻研究普遍強調(diào)了第三方交易機構(gòu)在發(fā)電權(quán)交易中的主體地位，雖然交易機構(gòu)對系統(tǒng)運行狀態(tài)等十分了解，但難以對發(fā)電權(quán)出讓方、受讓方的電站運行狀態(tài)進行了解和控制。若單純依靠交易機構(gòu)作為信息溝通的媒介，則會加大信息不對稱，隨即造成:受讓發(fā)電權(quán)的電站缺乏有效激勵機制去努力完成受讓電量，可能給那些依靠出讓發(fā)電權(quán)來避免發(fā)電機組因燃料不足、非計劃停運等原因不能履行發(fā)電合同的發(fā)電方帶來損失［7］。本文基于利益相關(guān)者理論，設(shè)計一種新的發(fā)電權(quán)交易模式以體現(xiàn)不同發(fā)電權(quán)交易商的交易需求，并規(guī)范交易實施路徑的先后順序，以規(guī)避信息不對稱給發(fā)電權(quán)交易方帶來的風(fēng)險，為發(fā)電權(quán)交易方建立一個公平競爭、整體效用最優(yōu)的交易系統(tǒng)。

1 利益相關(guān)者協(xié)同參與的發(fā)電權(quán)交易模式

圖1所示的發(fā)電權(quán)交易模式應(yīng)納入?yún)^(qū)域政府框架協(xié)議和區(qū)域電力市場規(guī)劃中開展，應(yīng)與區(qū)域電力市場建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)運作。該發(fā)電權(quán)交易的利益相關(guān)者包括出讓發(fā)電權(quán)電站(被替代方)、受讓發(fā)電權(quán)電站(替代方)和電力調(diào)度機構(gòu)。被替代方、替代方所擁有的信息及彼此間的不對稱表現(xiàn)在:替代方對自身富余發(fā)電能力十分了解，而對系統(tǒng)運行狀態(tài)及被替代方對轉(zhuǎn)讓電量的具體要求知之甚少;被替代方對自身難以完成的合同電量十分清楚，卻對系統(tǒng)運行狀態(tài)及替代方完成受讓電量的能力知之甚少。此時，若被替代方和替代方直接進行雙邊交易，二者之間缺乏雙向互動，不易滿足被替代方對交易電量的具體要求，且交易電量的頻繁變動不利于建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。需強調(diào)的是:(1)電力調(diào)度機構(gòu)不僅對系統(tǒng)運行狀態(tài)等十分了解，還要對被替代方、替代方的運行狀態(tài)也有充分了解和控制，將其納入交易系統(tǒng)可以有效地解決信息不對稱問題，保障發(fā)電權(quán)交易的穩(wěn)定可持續(xù); (2)電力交易機構(gòu)應(yīng)不隸屬于任何一個市場主體，提供電力交易服務(wù)而不直接參與交易，并且不以營利為目的，并由電力監(jiān)管機構(gòu)直接負責(zé)管理。

圖1 所示的發(fā)電權(quán)交易實施路徑及各方的主要職權(quán)如下:(1)交易雙方就交易周期、成交電量、成交價格、結(jié)算方式等問題進行協(xié)商，確定交易方案并報送電力調(diào)度機構(gòu);(2)電力調(diào)度機構(gòu)對具體的交易方案進行安全校核，對未通過安全校核的交易方案交由交易雙方重新協(xié)商整改，通過安全校驗后，交易雙方簽訂交易合同，并報電力調(diào)度機構(gòu)組織執(zhí)行;(3)電力交易機構(gòu)應(yīng)按月、季、年匯總分析發(fā)電企業(yè)由于開展發(fā)電權(quán)交易產(chǎn)生的能耗和污染物排放變化情況，結(jié)合交易電量和價格、電費結(jié)算、網(wǎng)損補償?shù)刃畔ⅲ皶r報所在地電力監(jiān)管機構(gòu)，并定期向相關(guān)交易主體披露。

2 利益相關(guān)者的利益實現(xiàn)及其競價策略

2.1 利益相關(guān)者的利益實現(xiàn)

在簽訂交易合同之前，雙方要對合同的價格和數(shù)量進行談判。顯然，只有交易價格大于替發(fā)電增加的運行成本，替代方才會收益;只有交易價格低于被替代方自身發(fā)電時的運行成本，被替代方才會收益。因此，在利益相關(guān)者協(xié)同參與的發(fā)電權(quán)交易市場中，交易雙方采用的競價策略將直接影響各自收益。為此，本文提出一種追求雙方收益最大化的競價策略，并探討該策略實現(xiàn)的信息條件。在不了解最優(yōu)競價策略實現(xiàn)的信息條件之前，可假設(shè)替代方和被替代方是在不完全信息條件下進行雙邊交易，即每個交易主體只知道自身的運行成本和競爭對手的運行成本估計值［8］，該假設(shè)具有普遍性和有效性，在此假設(shè)基礎(chǔ)上構(gòu)造最優(yōu)的報價策略。

2.2 利益相關(guān)者的競價策略

2.2.1 問題描述

發(fā)電權(quán)交易中，被替代方是將發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓出去的一方，以下稱買方;替代方是接受發(fā)電權(quán)的一方，替代方將替代被替代方發(fā)電，以下稱賣方。同時，由于以下采用單時段模型進行推演，文中用發(fā)電有功功率(簡稱功率)代替發(fā)電量進行公式推導(dǎo)。

假設(shè)在單位時間內(nèi)，賣方和買方的運行成本函數(shù)C1、C2分別為

式中:Pg1、Pg2分別為開展合約轉(zhuǎn)讓與置換交易前賣方、買方的發(fā)電功率;a1、b1、c1為賣方的成本系數(shù); a2、b2、c2為買方的系數(shù)。

假設(shè)交易功率為T，轉(zhuǎn)讓價格為R。由于開展發(fā)電權(quán)交易后，買方要承擔(dān)本省內(nèi)輸電費用、省內(nèi)火電廠利潤損失、省內(nèi)煤炭運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)損失的補償費用e1，而且網(wǎng)間輸電及網(wǎng)損費用差價有可能使買方收益或受損e2。因此，買方的收益不但要考慮發(fā)電的運行成本，還需要考慮補償費用及網(wǎng)間輸電及網(wǎng)損費用差價可能帶來的收益或損失［9］。此外，賣方亦要承擔(dān)本省省內(nèi)輸電費用e3。

那么，考慮補償費用后的賣方運行成本Q，考慮補償費用及網(wǎng)間輸電及網(wǎng)損費用差價可能帶來的收益或損失后的買方運行成本V分別是:

顯然，當Q＞V時，買賣雙方均不能獲益，交易是不會發(fā)生的;當Q＜V時，交易能否開展，取決于雙方的談判策略。Q是賣方的最低保留價格，而V是買方的最高保留價格，成交價格應(yīng)該滿足Q＜R＜V。

2.2.2 競價策略

在完全競爭的電力市場中，交易雙方不知道對方的真實運行成本，只能獲取市場公布的有限信息，因此該競價問題屬于不完全信息下決策問題。交易主體關(guān)心的是，在市場規(guī)則允許的條件下，如何制定合理的報價策略，即如何確定交易價格R。雙邊交易談判流程如下:

(1)買方向賣方提出購買功率的需求。

(2)買賣雙方電力向交易中心提交各自的報價RB、RS。如果RB＞RS，談判成功，成交價格為R= (RB+RS)/2;如果RB＜RS，談判失敗，談判進入下一階段，直到談判成功。

在雙邊交易談判的開始，買賣雙方均對自己預(yù)期價格保密。在談判的過程中，按照博弈論的思想［10］，買賣雙方為了達成交易不斷調(diào)整報價，報價一步一步接近各自預(yù)期的價格?，F(xiàn)在的關(guān)鍵問題是交易主體如何根據(jù)對手的不完全信息來設(shè)計最優(yōu)報價從而獲取最大利潤。

假設(shè)賣方估計買方的報價函數(shù)為

類似地，買方估計賣方的報價函數(shù)為

值得注意的是，買方、賣方均不知道對方的運行成本Q、V。系數(shù)αB、βB(αB≥0、βB≥0)和αS、βS(αS≥0、βS≥0)、均是由買方和賣方估計的。例如，當αB=0、βB=0.9時，則賣方估計買方期望從交易中獲取10%的收益。

那么，可得出買賣雙方最優(yōu)談判策略模型，如下所示。

(1)賣方利潤最大化的競價模型為式中:RS為賣方提交報價;E［RB(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］為在買方報價估計值大于賣方報價的前提下買方報價估計值的期望;Prob［RB(s)(V)≥RS］為買方報價估計值大于賣方報價的概率。

(2)買方利潤最大化的競價模型為

式中:RB為買方提交報價;E［RS(b)(Q)∣RB≥RS

(b)(Q)］為買方報價大于賣方報價估計值的前提下賣方報價估計值的期望;Prob［RB≥RS(b)(Q)］為買方報價大于賣方報價估計值的概率。

最優(yōu)解RB、RS分別為賣方、買方的最優(yōu)談判策略，其計算式為

一般而言，若采用均勻分布下的最優(yōu)談判策略，買方和賣方都會將運行成本V、Q看作是服從某種概率分布的隨機變量。下面以運行成本服從均勻分布為例，探討買賣雙方的談判策略。

已知V的密度函數(shù)下，可得

當RS位于區(qū)間［RB(s)(V1)，RB

(s)(V2)］時，式(11)、(12)成立。

圖2給出了概率曲線、期望曲線及目標函數(shù)曲線。其中:曲線i為買方報價大于賣方報價估計值的概率Prob［RB≥RS(b)(Q)］;曲線ii為在買方報價估計值大于賣方報價的前提下，買方報價估計值的期望E［RB

(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］;曲線iii為賣方利潤最大化的競價模型的目標函數(shù)。

E［RB(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］是RS的單調(diào)遞增函數(shù)，而Prob［RB(s)(V)≥RS］是RS的單調(diào)遞減函數(shù)，買方最優(yōu)策略目標函數(shù)存在最大值，對應(yīng)于最優(yōu)報價RS。

圖2中，在X1、X2處，RB分別等于RB(s)(V1)，RB

(s)(V2);Z1=αB+βB(V1+V2)/2，Z2=αB+βBV2。同樣，在假設(shè)Q服從均勻分布的情況下可得

當RB位于區(qū)間［RS(b)(Q1)，RS

(b)(Q2)］時，式

(13)、(14)成立。

將式(11)、(12)代入目標函數(shù)式(7)，由式(9)可得出賣方的最優(yōu)報價策略為

因此，賣方最優(yōu)報價為買方報價估計值的最大值的1/3與賣方最低保留價格的2/3的和。

類似地，將式(13)、(14)代入目標函數(shù)式(8)，由式(10)可得出買方的最優(yōu)報價策略為

因此，買方最優(yōu)報價為賣方報價估計值的最小值的1/3與買方最高保留價格的2/3的和。

由以上的分析可知，只有當Q≤RS≤RB≤V時，發(fā)電權(quán)交易才會開展。

2.3 算例

以11臺火電機組參與的發(fā)電權(quán)交易市場為例，對所提出的競價策略進行說明。假設(shè)1～7號機組為出讓機組，8～11號機組為受讓機組。為了盡可能反映現(xiàn)實情況，進一步假設(shè)1～6號機組為典型的高煤耗小容量機組，9～11號機組為典型的低能耗大容量機組。市場準入原則為:300 MW以下的機組只能作為出讓方參與交易，300 MW以上的機組只作為受讓方參與交易，300 MW的機組既可作為出讓方亦可作為受讓方參與交易。各發(fā)電機組的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

機組煤耗用二次函數(shù)表示:Cf=aQ2+bQ+c。這里，Q為機組出力，a，b，c為煤耗系數(shù)。表1中運行成本分別為考慮補償費用后的賣方運行成本Q，考慮補償費用及網(wǎng)間輸電及網(wǎng)損費用差價可能帶來的收益或損失后的買方運行成本V。

從表1可得，在不完全信息下，交易雙方經(jīng)過長期博弈，買方報價估計值的最大值V(也即買方最高保留價格)為0.448元/(kW·h)，賣方最低保留價格Q(也即賣方報價估計值的最小值)為0.176元/ (kW·h)，按照式(15)、(16)算得賣方、買方最優(yōu)報價分別為0.252，0.351元/(kW·h)，符合Q≤RS≤RB≤V的條件，發(fā)電權(quán)交易可以正常開展。

本例中總社會效用為95 675元/h，即實施發(fā)電權(quán)交易之后，可以節(jié)約的運行成本為95 675元/h，總成交量為815 MW，能耗下降量為100 311 kg/h。

4 結(jié)論

(1)通過把利益相關(guān)者理論引入到發(fā)電權(quán)交易市場中，設(shè)計了一種新的發(fā)電權(quán)交易模式以體現(xiàn)不同發(fā)電權(quán)交易商的利益需求，并設(shè)置了交易實施路徑的先后順序，有效解決了信息不對稱問題，利于交易雙方建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。

(2)從擴大交易范圍和確定統(tǒng)一的成交價格著手，提出一種追求雙方利益最大化的競價策略，改進后的競價策略可以有效促進利益相關(guān)者之間的長期博弈達到均衡，擴大了交易范圍，提高了總社會效用，節(jié)約了運行成本和能耗，對廠間電力置換提供了一種較為可行的方法。

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(編輯:蔣毅恒)

Generation Rights Trading Model and Bidding Strategy Based on Stakeholder Theory

TIAN Shuai
(Guangdong Electric Power Design Institute，China Energy Engineering Group，Guangzhou 510663，China)

It leads to information asymmetry and thus affecting smoothly running of generation rights trade in the existing generation rights trading，because of excessively depending on a third trading institution which has difficult to understand and control the power plant operational status of the side selling(buying)generation right.Therefore，this paper designed a new generation trading model to reflect the interest needs of different generation trading side based on the stakeholder theory，which defined the rights of the parties and the order of the transaction implementation path，and resolved the information asymmetry using dynamic game.Then，this paper proposed the bidding strategies that could pursue the both interests to maximize and maintain the equilibrium of long-term game，based on the perspectives of expanding trading range and unifying transaction price.The empirical results show that the generation rights trade mode and its bidding strategy can help both parties to establish a long-term stable cooperative relation，improve the overall social utility，and save operating costs and energy consumption.

stakeholder;generation rights trade;incomplete information game;bidding strategy;social utility

TM 732;F 123.9

A

1000－7229(2014)01－0122－05

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.024［HT］

2013-07-26

2013-09-21

田帥(1985)，男，碩士，經(jīng)濟師，主要從事產(chǎn)業(yè)與系統(tǒng)復(fù)雜性研究、計劃管理等方面的研究工作，E-mail:msbcqmd@foxmail.com。