李金城，蔣軼澄，江海龍，王海超，林振智，文福拴

(1.浙江大學電氣工程學院，杭州市 310027；2.安徽電力交易中心有限公司，合肥市 230061)

0 引 言

在世界范圍內(nèi)，以政策方式促進可再生能源發(fā)展已成為普遍共識[1-2]。近年來，我國探索引入可再生能源配額制(renewable portfolio standard,RPS)，以采用市場方式確定可再生能源(renewable energy source,RES)電力補貼[3]。與此同時，作為電力體制改革的重點內(nèi)容，國家正大力推進增量配電業(yè)務改革，增量配售電公司試點項目數(shù)量不斷增加[4]。作為RPS的中國式變型，自2020年1月起，我國正式實施可再生能源電力消納保障機制，并明確將增量配售電公司作為消納責任的考核主體[5]。因此，研究增量配售電公司在消納責任下的最優(yōu)投資決策對其經(jīng)營發(fā)展、消納保障機制的設(shè)計與完善均具有重要意義。

作為中國電力市場化改革下的新生事物，目前對增量配售電公司的研究主要涉及增量配售電公司的規(guī)劃運行、項目投資及成效評估等。在規(guī)劃運行方面，文獻[6]以負荷曲線最優(yōu)及全壽命周期凈收益最大為目標建立雙層機會約束模型，提出了增量配電網(wǎng)分布式電源的優(yōu)化配置方法。在項目投資方面，文獻[7]以保底服務周期內(nèi)累積收益值最大為優(yōu)化目標建立了投資優(yōu)化模型，提出了電網(wǎng)公司保底服務實施后的增量配電網(wǎng)投資策略。文獻[8]建立不對稱Nash協(xié)商談判模型，提出了增量配售電公司初始投資比例優(yōu)化方法。在成效評估方面，文獻[9]根據(jù)凈現(xiàn)值、動態(tài)投資回收期、凈現(xiàn)值率等指標建立評估模型，提出了增量配電網(wǎng)的投資效益經(jīng)濟性評估方法。文獻[10]研究了售電公司配售一體化運營模式的投資風險，提出了增量配電網(wǎng)投資的風險評估方法。

目前，國內(nèi)外對RPS的研究已較為成熟，主要涉及實施效果[11-12]、制度設(shè)計[13-14]和市場行為[15-16]等，但對可再生能源電力消納保障機制的相關(guān)研究尚在探索階段。在市場機制方面，文獻[17]建立了電力市場雙層多主體優(yōu)化決策模型，求解出了消納保障機制下的市場均衡點。文獻[18]引入可再生能源運行復雜約束，提出了考慮消納保障的電力市場出清機制。在規(guī)劃運行方面，文獻[19]以實現(xiàn)消納責任權(quán)重為目標，提出了綜合考慮新能源開發(fā)和系統(tǒng)消納成本的新能源合理棄電率計算方法。在市場行為方面，文獻[20]構(gòu)建了消納保障機制下各市場主體的演化博弈模型，模擬出不同參數(shù)條件下傳統(tǒng)發(fā)電公司的市場行為。文獻[21]構(gòu)建了考慮可再生能源消納責任的售電公司購電決策模型，提出了考慮條件風險價值的售電公司最優(yōu)購電策略。

綜上所述，在增量配售電公司的研究方面，現(xiàn)有研究主要圍繞增量配電項目的投資運營問題，較少涉及增量配售電公司在市場環(huán)境下的決策行為；在消納保障機制的研究方面，現(xiàn)有研究主要圍繞消納保障機制與電力市場機制的銜接問題，較少考慮售電公司作為受考核主體的市場行為問題。因此，消納保障機制下增量配售電公司的投資決策研究尚不多見。投資組合理論綜合考慮了預期收益率和風險，近年來在電力領(lǐng)域得到廣泛應用[22-24]。在此基礎(chǔ)上，行為金融學進一步表明，多心理賬戶和展望理論更有利于反映投資者真實的決策行為[25-26]。在此背景下，本文對增量配售電公司在消納保障機制下所能夠采取的簽訂中長期可再生能源容量協(xié)議、中長期可再生能源電量協(xié)議、購買超額消納量(excessive consumption,EC)和綠色證書(renewable energy certificate,REC)等投資決策行為進行成本效益分析，并基于展望理論對傳統(tǒng)投資組合理論進行改進，提出投資組合決策模型，確定增量配售電公司的最優(yōu)組合投資。此外，以某增量配售電公司為例對所提模型進行驗證，并分析風險偏好、消納責任權(quán)重及輸配電價對最優(yōu)組合投資的影響。

1 消納保障機制下增量配售電公司的投資決策行為分析

可再生能源電力消納保障機制是政府相關(guān)機構(gòu)強制規(guī)定在考核對象的消費電量中必須包含一定比例RES消納量的制度。RES消納量占考核對象消費電量的比例即為消納責任權(quán)重，消納責任的考核周期為1年。我國現(xiàn)行的消納保障機制要求售電企業(yè)和電力用戶協(xié)同承擔消納責任。其中，增量配售電公司需承擔與其售電量相對應的消納量。

按照該保障機制規(guī)定，增量配售電公司以實際消納RES電量為主要方式完成消納量，同時也可通過向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額消納量或自愿認購綠色證書的方式補充完成消納量[5]。結(jié)合我國實際，增量配售電公司可通過簽訂中長期RES容量協(xié)議、中長期RES電量協(xié)議兩種方式實際消納RES電量。由于采用購買EC和REC兩種補充完成消納量方式的投資方法和影響因素相近，可以對二者進行組合投資，統(tǒng)稱為組合購買EC和REC的投資方式。因此，在消納保障機制下，增量配售電公司可通過簽訂中長期RES容量協(xié)議、中長期RES電量協(xié)議、組合購買EC和REC等3種投資方式完成考核要求。本文首先針對上述3種投資方式進行分析。

1.1 增量配售電公司簽訂RES容量協(xié)議的投資行為分析

前已述及，為完成規(guī)定的消納量，增量配售電公司可通過簽訂中長期RES容量協(xié)議的方式，實際消納RES電量。中長期RES容量協(xié)議指在中長期市場中，增量配售電公司與RES發(fā)電公司約定購買特定的發(fā)電容量并約定價格的投資方式。采用該投資方式時，僅約定發(fā)電容量而不約定交割電量，因此RES出力的不確定性就可能導致實際電量偏差。與電量協(xié)議直接約定電價的方式相比，中長期RES容量協(xié)議的優(yōu)點在于其預期發(fā)出的RES電量價格較低；其缺點是RES出力不確定性可能導致實際電量偏差并產(chǎn)生電量偏差處理成本，給投資者帶來風險。容量協(xié)議已在電站類項目購電協(xié)議(power purchase agreement，PPA)中得到廣泛應用，有利于確保發(fā)電項目穩(wěn)定其未來的現(xiàn)金流[27-28]；容量協(xié)議對于增量配電網(wǎng)內(nèi)部投資建設(shè)第三方可再生能源發(fā)電項目同樣適用。為了提高收益，降低風險，增量配售電公司通過這種投資方式購買可再生能源電量時，需盡可能準確預測RES出力，并采取恰當措施應對偏差考核。

假設(shè)增量配售電公司與區(qū)域內(nèi)某RES發(fā)電企業(yè)簽訂以年為單位的容量協(xié)議，考慮RES出力的波動性，利用經(jīng)典場景集模擬實際出力，設(shè)所有可能存在的場景數(shù)為S，場景s所對應的概率為φ(s)。增量配售電公司在場景s下考核周期T內(nèi)的收益率rRES(s)為：

(1)

ps(t)=pf(t)+pt

(2)

式中：ps(t)為增量配售電公司向其用戶出售單位電量的價格；qL(t)為其用戶側(cè)的逐小時負荷，假定可以準確預測；pf(t)為其在中長期市場上購買的火電價格；pt為其購售電產(chǎn)生的盈利價差，即內(nèi)部輸配電價；C(s)為周期T內(nèi)增量配售電公司的總運營成本，其表達式為：

C(s)=CRES+Cf(s)+CBAT(s)+CCS(s)

(3)

式中：CRES為增量配售電公司購買RES容量協(xié)議的總投資成本，且CRES=pRESQRES，pRES為其簽訂RES容量協(xié)議的單位價格；QRES為其簽訂RES容量協(xié)議的總?cè)萘?；Cf(s)為其購買火電的總成本；CBAT(s)為儲能的配置和運行成本；為彌補RES出力隨機性造成的偏差，在周期T后增量配售電公司需購買少量REC或EC以補充完成消納責任，該部分成本即消納量補償成本CCS(s)。

在中長期市場基礎(chǔ)上考慮實時偏差結(jié)算，增量配售電公司購買火電總成本為：

(4)

其中

(5)

(6)

qr(s,t)=qf(s,t)-qpur(t)

(7)

(8)

qRES(s,t)=kRES(s,t)QRES

(9)

式中：Cr(s)為增量配售電公司主網(wǎng)實際受電量與合同購電量的偏差所導致的偏差電費；qpur(t)為分解到時段t內(nèi)的火電合同購電量；U和D分別為電量正和負偏差的狀態(tài)變量；pu和pd分別表示系統(tǒng)正偏差和負偏差的上下調(diào)價格；qr(s,t)為時段t內(nèi)的偏差電量；qf(s,t)為時段t內(nèi)的實際主網(wǎng)受電量；qRES(s,t)為時段t內(nèi)的RES實際出力；kRES(s,t)為時段t內(nèi)的單位容量RES實際出力。

儲能配置和運行成本為：

(10)

消納量補償成本為：

(11)

p′=min{pEC,pREC}

(12)

增量配售電公司的目標是最大化經(jīng)營利潤R，因此對于所有可能的場景，其目標函數(shù)為：

(13)

約束條件如下：

1)購買電量約束。

RES協(xié)議容量和中長期火電購買量需滿足以下約束：

(14)

(15)

(16)

(17)

2)功率平衡約束。

qRES(s,t)+qf(s,t)+Pdis(s,t)=qL(t)+Pcha(s,t)

(18)

3)儲能功率與充放電約束。

在任一時刻，儲能的充放電功率不能超過其配置的額定功率，具體表達式如下：

(19)

儲能放電深度約束：

(1-CDOD)Eess≤St≤Eess

(20)

儲能運行周期電量恒定約束：

S0=ST

(21)

儲能充放電特性約束：

(22)

式中：CDOD為儲能的最大放電深度；η為儲能的充放電效率。

優(yōu)化儲能的配置容量Eess、最大功率Pess、逐小時充放電量Pcha(s,t)和Pdis(s,t)、逐小時主網(wǎng)實際受電量qf(s,t)、RES協(xié)議容量QRES以及增量配售電公司在各場景s下的收益后，即可得到場景s下簽訂RES容量協(xié)議的收益率rRES(s)為：

(23)

最終，可根據(jù)rRES(s)計算出增量配售電公司購買RES容量協(xié)議的期望收益率E(rRES)和風險σ2(rRES)分別為：

(24)

(25)

1.2 增量配售電公司簽訂RES電量協(xié)議的投資行為分析

為完成規(guī)定的消納量，增量配售電公司可通過簽訂中長期RES電量協(xié)議來實際消納RES電量。中長期RES電量協(xié)議指在中長期市場中，增量配售電公司與RES發(fā)電公司約定購買特定的RES電量的投資方式。中長期RES電量協(xié)議的優(yōu)點在于直接約定了交易電量，不存在電量偏差風險；缺點是相較于容量協(xié)議的平均電價，電量協(xié)議的平均電價較高。目前在京津冀綠色電力市場化交易中，已經(jīng)開展了RES電量直接交易[29]。假定負荷可以準確預測，那么需要購買的可再生能源電量在協(xié)議簽訂之初亦可以準確預測，因此中長期RES電量協(xié)議在執(zhí)行中不存在電量偏差風險。

(26)

(27)

(28)

(29)

式中：qf(t)為分解到時段t內(nèi)的中長期火電合同購電量；qLRES(t)為分解到時段t內(nèi)的中長期RES協(xié)議購電量。

對于增量配售電公司而言，其在周期T前做出購買RES電量的決策時，RES度電價格pLRES(t)已確定，故購買RES的收益率為定值，不存在風險。因此，增量配售電公司簽訂中長期RES電量協(xié)議的收益率rLRES為：

(30)

1.3 增量配售電公司組合購買EC和REC的投資行為分析

在該投資模式下，增量配售電公司僅在中長期市場中購買火電電量，而不購買RES容量或電量。此時，根據(jù)消納保障機制要求，增量配售電公司可以通過兩種方式完成消納量：向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額完成的可再生能源電力消納量(簡稱“超額消納量”，即EC)，該價格由雙方自主確定；自愿認購REC，REC對應的可再生能源電量等記為消納量。增量配售電公司購買EC和REC的優(yōu)點是在消納保障機制的考核周期內(nèi)不需要實際消納可再生能源電量，僅需在周期末通過市場從第三方購買超額消納量或綠色證書，由于其不需要改變原有購電方式，這樣就減少了決策成本；其缺點是EC和REC的價格具有不確定性，存在周期末EC和REC的購買成本高于預期的風險。北京電力交易中心已發(fā)布超額消納量交易規(guī)則[30]；綠色證書自愿認購自2017年7月起也已開展多年[31]。

由于EC和REC是互為替代品，售電公司面臨EC市場和REC市場的雙市場投資決策問題。因EC和REC的價格都具有波動性，決策時可采用歷史價格數(shù)據(jù)作為參考。在消納責任權(quán)重γ的約束下，售電公司每購買一單位的火電，需要相應購買γ單位的EC或者REC，因此購買EC或REC的收益率分別為：

(31)

(32)

在價格波動下，rEC、rREC的數(shù)學期望即為購買EC和REC的期望收益率E(rEC)、E(rREC)，購買EC和REC的風險可用σ2(rEC)和σ2(rREC)描述。

在進行組合決策時，假設(shè)ωEC和ωREC分別為通過購買EC和REC完成的RES消納量占總消納量中的比例，則EC-REC組合投資的期望收益率和風險分別為：

E(rEC-REC)=ωECE(rEC)+ωRECE(rREC)

(33)

2ωECωRECFCOV(rEC,rREC)

(34)

式中：E(rEC-REC)和σ2(rEC-REC)分別為增量配售電公司進行EC-REC組合投資的期望和風險；FCOV(rEC,rREC)為僅購買EC或REC的投資收益率間的協(xié)方差。

根據(jù)投資組合理論，可通過最大化增量配售電公司總投資效用UEC-REC來求取EC及REC的最優(yōu)投資比重，即：

(35)

式中：A為風險偏好系數(shù)，取值通常在2～6之間。

2 基于投資組合理論和展望理論的增量配售電公司組合投資模型

2.1 基于投資組合理論的增量配售電公司組合投資模型

采用上節(jié)方法，可求得各種投資行為的預期收益率和風險，包括E(rRES)、E(rEC-REC)、rLRES、σ2(rRES)和σ2(rEC-REC)的具體值。根據(jù)投資組合理論，對上節(jié)中提到的投資決策尋找最優(yōu)組合，有利于規(guī)避市場中的非系統(tǒng)性風險，提高投資決策效用。其中，RES容量協(xié)議投資和EC-REC組合投資為有風險投資，分別記為SRES和SEC-REC；RES電量協(xié)議投資為無風險投資，記為SLRES。若三者構(gòu)成組合投資的決策效用以UC表示，則增量配售電公司的效用函數(shù)為：

UC=E(rC)-0.5Aσ2(rC)

(36)

式中：E(rC)為組合投資的期望收益率；σ2(rC)為組合投資的風險。增量配售電公司的風險偏好程度越高，其取值越小。在投資組合理論中，通過下文的兩階段優(yōu)化問題可求得使決策效用最大的最優(yōu)組合投資。該兩階段優(yōu)化問題即構(gòu)成增量配售電公司的組合投資模型。

E(rp)=ωRESE(rRES)+ωEC-RECE(rEC-REC)

(37)

(38)

式中：ωRES和ωEC-REC分別為SRES和SEC-REC的比重，為模型決策變量；FCOV(rRES,rEC-REC)為二者收益率間的協(xié)方差。

根據(jù)投資組合理論，如圖1所示，隨著SRES和SEC-REC的比重變化，風險投資組合{SRES，SEC-REC}的收益率和風險所構(gòu)成坐標點(E(rP)，σP)的變化軌跡可以確定出一個有效前沿，無風險投資SLRES的坐標點(0，rF)與有效前沿可以確定一條切線l，記切線l的斜率為kP。切點即為最優(yōu)風險投資組合{SRES*，SEC-REC*}的收益率和風險。因此，要確定增量配售電公司的最優(yōu)風險投資組合，投資者需優(yōu)化求解的目標函數(shù)為：

圖1 增量配售電公司組合投資示意圖Fig.1 A graphical representation of the portfolio investment of an incremental electricity distribution and retail company

(39)

式中:rF為無風險投資收益率，且rF=rLRES。

E(rC)=yE(rP)*+(1-y)rF

(40)

(41)

式中：y為{SRES*，SEC-REC*}在組合投資{SRES，SEC-REC，SLRES}中的占比，為模型決策變量，且0≤y≤1。當y的值發(fā)生變化時，組合投資的收益率和風險構(gòu)成的坐標點(E(rC)，σ(rC))將在切線l上移動。

增量配售電公司采取投資決策以應對消納保障機制，其目標是權(quán)衡風險與收益，實現(xiàn)組合投資的決策效用最大化，即當且僅當坐標點(E(rC)，σ(rC))使得效用函數(shù)取值最大時，對應的組合投資才是最優(yōu)組合投資{SRES*，SEC-REC*，SLRES*}。因此，增量配售電公司的最優(yōu)組合投資問題可由式(36)結(jié)合式(40)—(41)描述為下述優(yōu)化問題：

rF+y[E(rP)*-rF]-0.5Ay2(σP*)2

(42)

求解該優(yōu)化問題，可得到最優(yōu)組合投資，具體如下：風險投資組合{SRES*，SEC-REC*}在組合投資中的最優(yōu)占比為y*，SRES和SEC-REC在組合投資中的最優(yōu)占比為y*ωRES*和y*ωEC-REC*，策略SLRES在組合投資中的最優(yōu)占比為1 -y*。

最終可得增量配售電公司通過RES容量協(xié)議投資、EC投資、REC投資，RES電量協(xié)議投資所完成的可再生能源消納量比例分別為：

(43)

2.2 基于展望理論的增量配售電公司改進組合投資模型

在投資組合理論中，效用函數(shù)的收益部分是用預期收益率來表現(xiàn)的，因此投資者投資決策獲得的心理價值與預期收益率呈線性關(guān)系。但實際上，投資者的心理價值與收益率二者間的關(guān)系并非如此[32]。行為金融學中的展望理論包含了價值函數(shù)概念，即投資者內(nèi)心有一個期望收益率參考點h，當實際獲得收益率大于h時，投資者對于收益的增加相對不敏感，當實際獲得收益率小于h時，投資者對于收益的減少相對敏感[33]。投資者的心理價值v與收益率偏移量xoff的關(guān)系為一分段的冪函數(shù)，形式如下：

(44)

xoff=E(r)-h

(45)

式中：α和β分別表示收益和損失區(qū)域的變化敏感度，0<α<β<1；系數(shù)λ>1為損失厭惡系數(shù)，反映了投資者在面對同等數(shù)量的損失時比對收益更加敏感的心理特征；E(r)為投資者的實際收益率。

根據(jù)行為金融學中的心理賬戶理論[34]，投資者在投資不同的金融資產(chǎn)時會設(shè)立不同的心理賬戶，不同的心理賬戶之間相互獨立，且對于各個心理賬戶，投資者都有對應的收益率參考點[35]。投資者的心理賬戶數(shù)量及各賬戶比重受多種因素影響，如投資者的主觀偏好、融資的來源以及投資項目的配置等。設(shè)增量配售電公司在投資決策時共有M個心理賬戶，投資者賦予第m個心理賬戶的資金比重為Km，且該心理賬戶的收益率參考點為hm。

在第m個心理賬戶中，以收益率參考點hm對組合投資的期望收益率E(rC)進行修正，得到修正后的組合投資在增量配售電公司第m個心理賬戶中的期望收益：

(46)

GC,m=E(rC)-hm

(47)

對于擁有M個心理賬戶的增量配售電公司而言，式(42)可改進為：

(48)

求解該優(yōu)化問題可得到改進后的各項投資比重。

綜上所述，基于投資組合理論和展望理論的增量配售電公司組合投資模型的實現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 增量配售電公司最優(yōu)組合投資的實現(xiàn)步驟Fig.2 Steps to realize the optimal portfolio investment strategy of an incremental electricity distribution and retail company

3 算例與結(jié)果

為驗證增量配售電公司的組合投資決策模型，采取某省的實際市場價格和分布式風電出力數(shù)據(jù)進行算例仿真。主要參數(shù)設(shè)置如下：消納責任權(quán)重γ為0.20，考核周期1年；火電價格設(shè)峰谷平時段，分別為0.83、0.69、0.46元/(kW·h)；系統(tǒng)正負偏差調(diào)節(jié)價格分別為1元/(kW·h)、0.4元/(kW·h)；核定輸配電價為0.15元/(kW·h)；某增量配售電公司負荷側(cè)的年用電量為130 GW·h，其簽訂的中長期風電容量協(xié)議單位價格為0.28元/(kW·h)，中長期RES電量協(xié)議單位價格為1.08元/(kW·h)。由K-means聚類法生成16個風電出力場景，各場景下的風電出力曲線見圖3；儲能固定成本1萬元，單位容量成本為400元/(kW·h)，單位功率成本為400元/kW，運行成本為0.01元/(kW·h)，最大放電深度為90%，充放電效率為0.95，貼現(xiàn)率為0.08，使用年限10年。

圖3 某省各場景下分布式風電出力曲線Fig.3 Output curves of distributed wind power in considered scenarios of a province

在中國，EC與REC的交易市場還不成熟?？紤]到EC與REC互為替代品，EC價格勢必與REC價格相互耦合，這與澳大利亞同時包含大規(guī)模綠色證書和小規(guī)模綠色證書的情形十分類似。因此，這里采用澳大利亞2018年1—12月的綠色證書價格數(shù)據(jù)，模擬EC與REC價格。給定增量配售電公司的風險厭惡系數(shù)A=2.4，收益敏感度α=0.88，損失敏感度β=0.95，損失厭惡系數(shù)λ=2.25。設(shè)該增量配售電公司具有2個心理賬戶，即一個受最低風險保護的安全賬戶和一個期望投資盈利的風險賬戶，并分別取最低期望收益率h1=0.05及h2=0.10，且其賦予2個心理賬戶的比重K1=0.7及K2=0.3。

3.1 消納保障機制下增量配售電公司的最優(yōu)組合投資

為獲得最大投資效用，增量配售電公司會將資金分散投資在SRES、SEC-REC和SLRES中，從而構(gòu)成組合投資以分散風險。在上述基礎(chǔ)算例下，仿真得到的增量配售電公司的最優(yōu)組合投資與非組合投資的資金構(gòu)成如表1所示。組合決策的投資種類較非組合投資更為豐富，有利于分散投資風險，使增量配售電公司獲得更大的投資效用。表1中儲能的投資費用占比較低，這表明僅是為了完成消納責任權(quán)重所要求的可再生能源發(fā)電消納量，配置儲能對于提高投資效用有一定意義，但作用不大。

表1 最優(yōu)組合投資與非組合投資的資金構(gòu)成Table 1 Capital compositions of optimal portfolio investment and non-portfolio investment 萬元

最優(yōu)組合投資與非組合投資的主要經(jīng)濟指標對比如圖4所示。與非組合投資相比，組合投資的收益率和風險都處于中等水平，但實現(xiàn)了投資效用的最大化(組合決策的投資效用為0.093，各非組合投資的投資效用分別為0.040、0.089和0.089)。與RES容量協(xié)議投資相比，雖然RES容量協(xié)議投資的收益率最高，但同樣面臨最大的風險，對于投資者而言其投資效用反倒是最低的；而最優(yōu)組合投資雖然收益率次高，但組合投資方式分散了風險，從而獲得了最大的投資效用。

圖4 最優(yōu)組合投資與非組合投資的主要經(jīng)濟指標比較Fig.4 Comparisons of main economic indicators between optimal portfolio investment and non-portfolio investment

3.2 不同風險偏好下增量配售電公司的最優(yōu)組合投資

在給定增量配售電公司不同風險偏好的情形下，其最優(yōu)組合投資具有一定差異。圖5顯示了風險偏好A在2.4附近變動時，增量配售電公司所采取的最優(yōu)組合投資中各部分資金構(gòu)成。

圖5 不同風險偏好下的最優(yōu)組合投資策略Fig.5 Optimal portfolio investment strategies under different risk preferences

如圖5所示，由于消納責任權(quán)重為20%，增量配售電公司的組合投資中有80%左右均為火電購電費用。在承擔消納責任權(quán)重的投資部分，其主要投資支出為中長期風電容量協(xié)議及中長期RES電量協(xié)議。當A值增大時，增量配售電公司的風險偏好較低，投資決策趨于保守，其將更多地在中長期市場上購買無風險的RES電量，較少購買有風險的風電容量、EC及REC。

3.3 不同消納責任權(quán)重下增量配售電公司的最優(yōu)組合投資

政府為了提高可再生能源發(fā)電開發(fā)和利用率，總是傾向于逐步提高消納責任權(quán)重γ。此時，增量配售電公司的各項投資決策的收益率和效用都將發(fā)生變化，因此增量配售電公司的最優(yōu)組合投資也將相應調(diào)整。圖6顯示了γ在±5%和±10%變動時，增量配售電公司所采取最優(yōu)組合投資中各部分的資金構(gòu)成。

如圖6所示，當γ在0.20附近增加時，由于各項投資成本均增加，最終組合投資的期望收益率降低，最優(yōu)組合投資的效用也呈現(xiàn)下降趨勢，反映出消納責任增加了企業(yè)的經(jīng)營成本。當γ增加時，增量配售電公司更傾向于在市場上購買EC和REC，并購買火電電量，而越來越不傾向于購買中長期RES電量；與此同時，風電容量協(xié)議的投資成本呈現(xiàn)增大趨勢。由于消納責任權(quán)重對增量配售電公司而言是不可控變量，其預估未來可能上調(diào)時，應減少購買中長期RES電量，并在保證一定量風電容量協(xié)議的前提下，在火電電量、REC及EC市場上靈活投資，以盡可能規(guī)避政策不確定性造成的風險。

圖6 不同消納責任權(quán)重下的最優(yōu)組合投資策略Fig.6 Optimal portfolio investment strategies under different accommodation responsibility weights

3.4 不同輸配電價下增量配售電公司的最優(yōu)組合投資

增量配售電公司的輸配電價pt一般由政府核定，為了降低用戶用電成本，輸配電價整體將呈現(xiàn)下調(diào)趨勢。此時，增量配售電公司各項投資決策的收益率和效用都將發(fā)生變化，因此增量配售電公司的最優(yōu)組合投資也將進行調(diào)整。圖7顯示了pt在±5%和±10%變動時，增量配售電公司所采取最優(yōu)組合投資中各部分的資金構(gòu)成。

如圖7所示，當pt在0.15附近降低時，由于售電收入減少，組合投資的期望收益降低，投資效用也呈現(xiàn)下降趨勢，反映了輸配電價的降低減少了增量配售電公司的盈利。當pt降低時，其更傾向于購買中長期RES電量，而越來越不傾向于在市場上購買EC和REC；與此同時，風電容量協(xié)議的最優(yōu)投資費用基本不受pt變化的影響。由于輸配電價對于售電公司而言是不可控變量，增量配售電公司在預期未來pt發(fā)生調(diào)整時，可提前簽訂更多的中長期RES電量協(xié)議，以盡可能規(guī)避政策不確定性造成的風險。

圖7 不同輸配電價下的最優(yōu)組合投資策略Fig.7 Optimal portfolio investment strategies under different transmission and distribution prices

4 結(jié) 語

在可再生能源電力消納保障機制下，增量配售電公司面臨考核壓力。為實現(xiàn)投資效用最大化，增量配售電公司綜合比較了各種投資策略，并尋找最優(yōu)投資方案。本文提出了在消納保障機制約束下增量配售電公司的組合投資模型，以獲得使投資效用最大化的最優(yōu)投資組合策略。研究結(jié)果表明，增量配售電公司可根據(jù)風險偏好、經(jīng)營成本等自身參數(shù)信息，以及消納責任權(quán)重、輸配電價等外部信息調(diào)整其投資策略，以有效規(guī)避風險，提升決策效用。此外，政府或制定市場規(guī)則的機構(gòu)也可運用該模型分析消納責任權(quán)重、輸配電價等參數(shù)的調(diào)整對增量配售電公司投資行為的影響，從而更加合理地設(shè)計和完善可再生能源消納保障機制。