發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)上網(wǎng)電價的博弈

張世翔1,2, 李沁芳3, 府聰2

(1.上海電力學院 科研處, 上海200090; 2.上海電力學院 經(jīng)濟與管理學院, 上海200090;

3.同濟大學 經(jīng)濟與管理學院,上海200092)

摘要:借助博弈理論,以社會效益的最大化和新能源發(fā)電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展為目標,建立了一種發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)在不完全信息條件下對于上網(wǎng)電價的貝葉斯博弈,確定了上網(wǎng)電價的定價策略,通過測算分析,驗證了模型的適用性.

關(guān)鍵詞：上網(wǎng)電價;電網(wǎng)企業(yè);貝葉斯博弈;線性均衡

收稿日期：2015-05-05

作者簡介：通訊張世翔(1979-),男,博士后,教授,安徽巢湖人.主要研究方向為能源經(jīng)濟與管理,智能電網(wǎng)與新能源等.E-mail:zsxwh@126.com.

基金項目：上海市教育委員會科研創(chuàng)新重點項目(14ZS146);上海市哲學社會科學規(guī)劃課題(2013BGL016);上海高校內(nèi)涵建設(shè)085工程項目“能源經(jīng)濟與服務(wù)管理”子課題;上海電力學院校本級重點學科建設(shè)項目.

中圖分類號：F426.61; F407.61文獻標志碼： A

GameAnalysisofPowerGenerationCompaniesandGridCompaniesinTariff

ZHANGShixiang1,2,LIQinfang3, FU Cong2

(1.Office of Scientific Research,Shanghai University of Electric Power,Shanghai200090, China;

2.School of Economics and Management,Shanghai University of Electric Power,Shanghai200090,China;

3.School of Economics and Management,Tongji University,Shanghai200092, China)

Abstract:With the help of the game theory,in order to maximize the social benefits of sustainable development and new energy power generation business as the goal,a Bayesian game is set up for electricity generating companies and power companies with incomplete information for the next tariff.A pricing policy based on linear strategy equilibrium tariff by power generation companies is established.On this basis,determining tariff pricing policy,the applicability of the model is calculated.

Keywords:tariff;gridcompanies;Bayesiangame;linearequalization

隨著我國電力市場的發(fā)展和不斷完善,逐漸形成了一種常用的上網(wǎng)定價模式,即發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的相互博弈得到最終定價.[1]近年來,我國電力市場的逐步發(fā)展和完善使得發(fā)電企業(yè)的報價更加公平和透明.在現(xiàn)有環(huán)境下,發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)定價是一個雙向選擇,與之前在政府機制下的定價相比,市場化的競價機制無疑更加有利于經(jīng)濟的發(fā)展和能源的環(huán)保.[2]

通過市場化機制的引入,在發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段時,就逐步形成了不完全的市場環(huán)境.電網(wǎng)企業(yè)和發(fā)電企業(yè)之間經(jīng)過長時間的觀察和博弈,會逐漸熟悉對方的特征和戰(zhàn)略,這樣一來便形成了不完全信息下的貝葉斯博弈,這種貝葉斯博弈的目的就是將不完全信息和決策人主觀判斷結(jié)合起來,進而做出最優(yōu)決策,使得各方利益最大化.[3-4]

本文主要對引入市場化機制后的不完全市場化環(huán)境下發(fā)電上網(wǎng)電價的情況進行了分析和探討.

1發(fā)電商與電網(wǎng)企業(yè)基于上網(wǎng)電價的博弈模型

1.1　模型假設(shè)

一般情況下,博弈論中有一個基本的假定,即所有的博弈參與者都是理性的.另外,博弈論中的“理性經(jīng)濟人”,是指博弈的參與者都是絕對理性的,其參與博弈的根本目的就是通過理性的決策,使自己的收益最大化.[5-7]也就是說,在環(huán)境已知的條件下,采取一定的行為,使自己獲得最大的收益.此外,為簡化問題再做下列假設(shè):

(1) 電網(wǎng)企業(yè)和發(fā)電商都是以利潤的最大化為原則的風險中性者;

(2) 二者的選擇相互獨立,且服從已知區(qū)間上的均勻分布；

(3) 二者分別將成本和估價的線性函數(shù)作為定價策略.

1.2　參數(shù)設(shè)定

設(shè)發(fā)電商的發(fā)電成本是c,電網(wǎng)企業(yè)對上網(wǎng)電價的估計值為v,令發(fā)電成本c和估計值v在[m,n]上服從均勻分布,而發(fā)電企業(yè)要價為Pv，電網(wǎng)企業(yè)選擇出價為Pe,在這一情況下,雙方形成了不完全信息下的靜態(tài)貝葉斯博弈.在貝葉斯博弈中,發(fā)電企業(yè)的要價Pv是c的函數(shù),記做Pv(c);電網(wǎng)企業(yè)的出價Pe是v的函數(shù),記做Pe(v).

2不完全信息下貝葉斯博弈模型的求解過程

2.1　函數(shù)設(shè)定

由于雙方的成本和估價均為線性函數(shù),可設(shè)發(fā)電商和電網(wǎng)企業(yè)的定價分別為:

(1)

Pe(v)=αe+βec

(2)

(1) 對所有c∈[m,n],最優(yōu)化問題:

Prob{Pe(v)≥Pv}

(3)

(2) 對所有v∈[m,n],最優(yōu)化問題:

Prob{Pe≥Pv(c)}

(4)

2.2　求解函數(shù)

由于電網(wǎng)企業(yè)對發(fā)電商發(fā)電成本的估價v在[m,n]上服從均勻分布,那么Pe在[αe+βem,αe+βen]上也服從均勻分布.從而有:

(5)

而

(6)

將式(5)和式(6)帶入發(fā)電企業(yè)的目標函數(shù)可得:

(7)

最優(yōu)化的一階條件為:

(8)

同理可得,發(fā)電商發(fā)電成本c在[m,n]上服從均勻分布,故Pv在[αv+βvm,αv+βvn]上也服從均勻分布.則有:

(9)

且有:

(10)

將式(9)和式(10)帶入電網(wǎng)企業(yè)的效用函數(shù),得:

(11)

最優(yōu)化的一階條件為:

(12)

分別對Pe和Pv求導后解兩個一階方程,得到的線性納什均衡為:

(13)

(14)

由于只有當發(fā)電企業(yè)的要價高于電網(wǎng)企業(yè)的出價時才有可能達成交易,因此必須有:

(15)

化簡后得:

2.3　結(jié)果分析

圖1中斜線部分表示了雙方效用都大于零的交易空間.

由此可知,在估價為均勻分布時,按照不完全信息下的靜態(tài)貝葉斯博弈,若雙方的出價和要價均在交易空間內(nèi),則代表雙方均能接受對方的出價和報價,并且有一定的利潤空間,能夠?qū)崿F(xiàn)基本的盈利,但要達到納什均衡,即各方效用的最大化,還需要作進一步的案例分析.[8]

圖1　線性均衡策略下的交易空間

3算例分析

以太陽能光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價為例,分析不完全信息下光伏上網(wǎng)電價的定價機制,運用貝葉斯博弈模型解決其定價問題.[9-12]

按照上述算法,建立光伏電商與電網(wǎng)關(guān)于上網(wǎng)電價的貝葉斯博弈模型,設(shè)c和v在[0.5,1.2]上服從均勻分布.當:

取v=1.2 元/kWh,c=0.8 元/kWh,博弈雙方可共同獲益.

此時:

而平均價格為:

此時,光伏企業(yè)的效用為:

而電網(wǎng)企業(yè)的效用為:

進一步分析可知,當發(fā)電企業(yè)的成本c與電網(wǎng)企業(yè)的價格估計值v取不同值時,所得的結(jié)果也是不同的.在雙方博弈的實際過程中,發(fā)電企業(yè)為了自己效益的最大化而盡可能地抬高價格,電網(wǎng)企業(yè)則為了滿足更多用戶的需求而盡力壓低價格.

當c=0.7,v=1.0時,Pv(c)=0.81元/kWh,Pe(v)=0.89 元/kWh,故P=0.85元/kWh,發(fā)電企業(yè)的效用Uv和電網(wǎng)企業(yè)的效用Ue正好都為0.15 元/kWh,雙方可以在0.85 元/kWh的上網(wǎng)電價上成交,這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)雙方利益的最大化.

4結(jié)論

(1) 上網(wǎng)電價的制定與發(fā)電商的發(fā)電成本、電網(wǎng)企業(yè)的價格估計,以及他們的均勻分布區(qū)間密切相關(guān).

(2) 電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)從全局角度考慮,優(yōu)化新能源發(fā)電資源的配置,進而促進發(fā)電產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展.

(3) 在面對同樣已經(jīng)確定的上網(wǎng)電價時,不同成本的發(fā)電企業(yè)獲得的利潤是有很大差別的,這就促使高成本企業(yè)積極降低自身成本從而降低電價來提高自身競爭力.因此,發(fā)電企業(yè)應(yīng)對自身的生產(chǎn)成本和定價進行全方位分析,提高與電網(wǎng)企業(yè)達成交易的幾率.

參考文獻：

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(編輯白林雪)

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2015.04.018