湯 旸，劉翊楓，王 靜，高 雄，葉 澤，陳 磊，劉 暢

(1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司，湖北 武漢 430077；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；3.長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局《關(guān)于做好2021年電力中長(zhǎng)期合同簽訂工作的通知(發(fā)改運(yùn)行[2020]1784號(hào))》(簡(jiǎn)稱(chēng)《通知》)對(duì)2021年電力中長(zhǎng)期交易提出了“大比例簽”的要求，提出要充分發(fā)揮電力中長(zhǎng)期合同的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)作用，各地政府主管部門(mén)要鼓勵(lì)市場(chǎng)主體簽訂中長(zhǎng)期合同特別是年度及以上中長(zhǎng)期合同，結(jié)合實(shí)際確定2021年度及以上中長(zhǎng)期合同簽訂工作目標(biāo)，力爭(zhēng)簽約電量不低于前3年用電量平均值的80%，并通過(guò)后續(xù)月度合同簽訂保障中長(zhǎng)期合同簽約電量不低于前3年用電量的平均值90%～95%[1]。在2021年10月國(guó)家發(fā)展改革委出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革的通知(發(fā)改價(jià)格[2021]1439號(hào))后，各省根據(jù)文件精神迅速調(diào)整電力市場(chǎng)交易電價(jià)，對(duì)已簽訂的年度交易合同但在10月15日還未執(zhí)行的燃煤發(fā)電機(jī)組電量，要求合同各方于11月5日前本著平等協(xié)商原則按照價(jià)格政策完成合同改簽、換簽和補(bǔ)簽。中國(guó)2個(gè)半月的年度市場(chǎng)交易合同的改簽、換簽涉及數(shù)千億千瓦時(shí)電量交易價(jià)格及市場(chǎng)主體利益的大幅度事后調(diào)整。由于短周期交易可以相對(duì)較好地規(guī)避這種風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，因此，也就提出了批發(fā)市場(chǎng)不同交易品種和零售市場(chǎng)不同電價(jià)套餐的最優(yōu)交易電量或比例問(wèn)題。

售電公司通過(guò)批發(fā)市場(chǎng)從發(fā)電企業(yè)購(gòu)入不同交易品種的電能，并在零售市場(chǎng)以各種電價(jià)套餐向用戶轉(zhuǎn)售電能并獲取收益[2]，在不同購(gòu)入和售出價(jià)格下，售電公司必然尋求收益最大化的購(gòu)售電量決策。當(dāng)售電公司與發(fā)電企業(yè)按要求大比例簽約年度交易電量合同后，如果燃料價(jià)格出乎預(yù)料地大幅度上漲，則月度市場(chǎng)交易價(jià)格和試結(jié)算運(yùn)行現(xiàn)貨市場(chǎng)交易價(jià)格相應(yīng)大幅度提高，發(fā)電企業(yè)年度交易合同相應(yīng)形成較大的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生巨大風(fēng)險(xiǎn)損失。相反，如果燃料價(jià)格出乎預(yù)料地大幅度下降，則月度市場(chǎng)交易價(jià)格和試結(jié)算運(yùn)行現(xiàn)貨市場(chǎng)交易價(jià)格相應(yīng)大幅度降低，售電公司年度交易合同相應(yīng)形成較大的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生巨大風(fēng)險(xiǎn)損失。因此，在批發(fā)市場(chǎng)大比例簽約情況下，燃料價(jià)格等因素出乎預(yù)料地變化都會(huì)使市場(chǎng)主體承擔(dān)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)及其損失。在這種情況下，為了規(guī)避市場(chǎng)主體價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，避免年度交易合同重簽、改簽等不規(guī)范行為發(fā)生，假設(shè)放開(kāi)年度交易合同“大比例簽”的要求，允許市場(chǎng)主體在批發(fā)市場(chǎng)和零售市場(chǎng)自主決策購(gòu)售電量，市場(chǎng)主體最優(yōu)購(gòu)售電量決策問(wèn)題不僅具有科學(xué)意義，其結(jié)果對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)交易組織也有重要參考價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究以一般市場(chǎng)環(huán)境下市場(chǎng)主體特別是售電公司運(yùn)營(yíng)模式及購(gòu)售電價(jià)格、電量策略為主。文獻(xiàn)[3-4]梳理和歸納了國(guó)外電力零售市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并針對(duì)幾家典型的售電公司的購(gòu)售電模式進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)[5-6]研究了電動(dòng)汽車(chē)參與電力市場(chǎng)下售電公司的最優(yōu)購(gòu)售電策略；文獻(xiàn)[7]采用期望—方差法構(gòu)建了不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素，僅考慮風(fēng)險(xiǎn)因素、兼顧風(fēng)險(xiǎn)與收益因素3種場(chǎng)景下供電公司的最優(yōu)購(gòu)電模型；文獻(xiàn)[8]將分布式電源與可調(diào)節(jié)負(fù)荷引入售電公司的優(yōu)化調(diào)度策略，構(gòu)建了以售電公司日利潤(rùn)最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型，但并未考慮多時(shí)間尺度的購(gòu)售電模式；文獻(xiàn)[9]利用心理學(xué)方法建立了用戶對(duì)售電主體及用電合同的選擇行為模型，提出了考慮可中斷負(fù)荷參與的售電公司營(yíng)銷(xiāo)策略；文獻(xiàn)[10]計(jì)及可再生能源、分布式電源及儲(chǔ)能等購(gòu)電來(lái)源，提出了針對(duì)售電公司多類(lèi)型售電合同的定價(jià)方法，但忽略了可再生能源的購(gòu)電成本；文獻(xiàn)[11]將用戶側(cè)負(fù)荷作為平衡資源，并綜合考慮可中斷負(fù)荷、電量收購(gòu)等需求響應(yīng)項(xiàng)目效益，提出了計(jì)及售電公司收益、風(fēng)險(xiǎn)與用戶滿意度的多目標(biāo)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[12]通過(guò)挖掘用戶需求響應(yīng)的潛力，構(gòu)建了以售電公司利益最大為上層目標(biāo)，用戶用電效用最大為下層目標(biāo)的售電公司購(gòu)售電雙層優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[13-14]在計(jì)及多時(shí)間尺度購(gòu)電業(yè)務(wù)與差異化售電模式的基礎(chǔ)上，以條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值為購(gòu)售電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量指標(biāo)，建立了以售電公司購(gòu)售電收益最大為目標(biāo)的綜合決策模型。

上述文獻(xiàn)為本文研究提供了收益—風(fēng)險(xiǎn)模型的設(shè)計(jì)思路與風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量工具的選擇依據(jù)，但沒(méi)有考慮和專(zhuān)門(mén)研究當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境下市場(chǎng)主體針對(duì)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)購(gòu)售電量結(jié)構(gòu)決策問(wèn)題。本文把當(dāng)前中國(guó)中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)管理和決策問(wèn)題提煉為基于價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)的售電公司最優(yōu)購(gòu)售電量決策問(wèn)題，希望通過(guò)考慮風(fēng)險(xiǎn)程度的市場(chǎng)主體最優(yōu)購(gòu)售電量決策結(jié)果，揭示年度交易電量簽訂比例的客觀規(guī)律，為中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易提供政策依據(jù)。首先，假設(shè)目前售電公司的市場(chǎng)環(huán)境為在購(gòu)電側(cè)通過(guò)中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)電，其中中長(zhǎng)期市場(chǎng)包括年度市場(chǎng)與月度市場(chǎng)；在零售市場(chǎng)，售電公司按固定價(jià)格、價(jià)差分成和傭金制3種模式與用戶交易；其次，逐一對(duì)3種電價(jià)套餐的收入與3種購(gòu)電交易的成本建模分析，建立售電公司購(gòu)售電總收益計(jì)量模型；再次，以條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值為風(fēng)險(xiǎn)度量指標(biāo)，以售電公司購(gòu)售電收益最大為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建計(jì)入風(fēng)險(xiǎn)的售電公司購(gòu)售電量最優(yōu)決策模型；最后，通過(guò)算例得出售電公司購(gòu)售電量的最優(yōu)決策，分析不同購(gòu)售電模式與置信水平對(duì)于售電公司購(gòu)售電電量結(jié)構(gòu)、收益及風(fēng)險(xiǎn)的影響及其政策意義。

1 售電公司購(gòu)售電業(yè)務(wù)分析

目前，市場(chǎng)環(huán)境下中國(guó)售電公司經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)可簡(jiǎn)單分為購(gòu)電側(cè)和售電側(cè)業(yè)務(wù)兩大類(lèi)。以目前省級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)省售電公司購(gòu)售電業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，售電公司具體業(yè)務(wù)如圖1所示。在中長(zhǎng)期交易與現(xiàn)貨交易并存的市場(chǎng)體系下，假設(shè)售電公司購(gòu)電側(cè)業(yè)務(wù)分為年度交易、月度交易和現(xiàn)貨市場(chǎng)3種，售電公司設(shè)計(jì)固定價(jià)格模式、價(jià)差分成模式和傭金制3種電價(jià)套餐供用戶選擇。

圖1 購(gòu)售電業(yè)務(wù)模式Figure 1 Models for electricity purchasing and selling business

2 CVaR方法

風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(value at risk，VaR)是重要的金融風(fēng)險(xiǎn)衡量方法，表示在一定的置信水平α下，某種投資組合可能面臨的最大損失，可表示為

Pr(ΔP≤BVaR)=α

(1)

式中 ΔP為某種投資組合市場(chǎng)價(jià)值的變化；BVaR為某種投資組合可能面臨的最大損失；α為給定的概率。

VaR作為風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量方法具有清晰、簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)，但是，理論上不滿足凸性與次可加性，而且計(jì)算結(jié)果不夠穩(wěn)定。由于電力市場(chǎng)交易電量規(guī)模巨大，不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量經(jīng)過(guò)電量放大后可能產(chǎn)生市場(chǎng)主體無(wú)法接受的風(fēng)險(xiǎn)損失?，F(xiàn)貨市場(chǎng)模式下電力市場(chǎng)交易不斷發(fā)生，市場(chǎng)主體的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度一般傾向于保守，因此，這種方法雖然揭示了風(fēng)險(xiǎn)本質(zhì)問(wèn)題，但是不適用于電力市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量。

為了彌補(bǔ)風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值方法的上述不足，Uryasev與Rockafeller提出了條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(conditional value at risk，CVaR)的概念。是指投資組合的收益小于風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值的條件均值，即計(jì)量了一定置信水平下所有收益小于風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值或損失的平均值。該平均值大概率地鎖定了電力市場(chǎng)交易的最大風(fēng)險(xiǎn)，特別適合于交易規(guī)模偏大的電力市場(chǎng)交易價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)量和具有風(fēng)險(xiǎn)保守傾向的電力市場(chǎng)主體。

在給定的置信水平α下，收益的條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值為[15]

BCVaR(π(x,y))=

E[π(x,y)|π(x,y)≤BVaR]

(2)

其中，π(x,y)表示與x、y相關(guān)的收益函數(shù)，x表示決策向量，y表示隨機(jī)向量，用來(lái)衡量影響收益的不確定性，例如市場(chǎng)價(jià)格、需求等。

由于BCVaR中包含BVaR函數(shù)，難以直接處理。借鑒文獻(xiàn)[16-17]的方法，將式(2)轉(zhuǎn)化為

BCVaR(π(x,y))=

(3)

其中，(π(x,y)-θ)-=min[0,π(x,y)-θ]，θ為使得式(3)取得最大值時(shí)的BVaR值。

3 售電公司購(gòu)售電收益分析

假設(shè)售電公司僅開(kāi)展購(gòu)售電業(yè)務(wù)。售電公司在零售市場(chǎng)從用戶取得售電收入，在電力批發(fā)市場(chǎng)支付購(gòu)電成本，兩者的差構(gòu)成售電公司購(gòu)售電業(yè)務(wù)收益[18-20]。

3.1 售電公司售電收入分析

由文1可知，售電公司通過(guò)固定價(jià)格模式、價(jià)差分成模式及傭金制向用戶售電，從而獲取相應(yīng)的收入。固定價(jià)格模式是指售電公司與電力用戶雙方以事先確定的某一數(shù)值的固定價(jià)格，在一定時(shí)期內(nèi)簽訂售電合同。售電公司通過(guò)該模式獲取的收入為

(4)

式中I為用戶種類(lèi)；ksp,i為售電公司通過(guò)固定價(jià)格模式與第i類(lèi)用戶交易的售電比例，0≤ksp,i≤1；Psp,mean,i為售電公司通過(guò)固定價(jià)格模式與第i類(lèi)用戶交易的售電價(jià)格均值；Q為售電公司的日售電量，與日購(gòu)入電量相等。

為了集中研究最優(yōu)電量結(jié)構(gòu)問(wèn)題，本文假設(shè)電力市場(chǎng)每日負(fù)荷需求與供給曲線相同，每日購(gòu)售電量相同。日購(gòu)售電量與相應(yīng)周期時(shí)間長(zhǎng)短的乘積即為年、月購(gòu)售電量?？紤]到目前國(guó)家相關(guān)文件中對(duì)年度交易電量合同簽訂比例的要求，為強(qiáng)化模型結(jié)果的政策解釋效果，本文電量決策變量采用不同交易品種電量的比例值。

價(jià)差分成模式是指將實(shí)際交易價(jià)格與目錄電價(jià)的價(jià)差用戶售電公司2/3、1/3分成其中，目錄電價(jià)指不參與市場(chǎng)執(zhí)行國(guó)家規(guī)定的電價(jià)。不同用戶可能執(zhí)行不同的目錄電價(jià)制度(兩部制或一部制)和電價(jià)水平，本文假設(shè)只有一類(lèi)用戶和一個(gè)平均目錄電價(jià)水平。售電公司通過(guò)價(jià)差分成模式獲取的收入可表征為

(5)

式中kdp,i為售電公司通過(guò)價(jià)差分成模式與第i類(lèi)用戶交易的售電比例，0≤kdp,i≤1；Pdp,mean,i為售電公司通過(guò)價(jià)差分成模式與第i類(lèi)用戶交易的售電價(jià)格均值。

傭金制的價(jià)格是實(shí)際交易價(jià)格與傭金額度之和，實(shí)際交易價(jià)格按實(shí)際年度、月度交易和現(xiàn)貨市場(chǎng)成交均價(jià)結(jié)算，而本文根據(jù)2020年廣東電力市場(chǎng)售電公司凈收益與交易電量的比值，確定傭金的收取比例。售電公司通過(guò)傭金制獲取的收入為

(6)

式中kbp,i為售電公司通過(guò)傭金制售電模式與第i類(lèi)用戶交易的售電比例，0≤kbp,i≤1；Pbp,mean,i為售電公司通過(guò)傭金制售電模式與第i類(lèi)用戶交易的售電價(jià)格均值。

3.2 售電公司購(gòu)電成本分析

為滿足用戶的用電需求，假設(shè)售電公司只通過(guò)開(kāi)展年度、月度及現(xiàn)貨交易向發(fā)電企業(yè)購(gòu)入電能。年度交易指售電公司與發(fā)電企業(yè)按固定價(jià)格簽訂的一年內(nèi)購(gòu)電合同。年度交易合同相對(duì)于月度交易合同和現(xiàn)貨市場(chǎng)，能夠規(guī)避短期市場(chǎng)交易價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。售電公司通過(guò)年度交易需支付的購(gòu)電成本為

C1=katPat,meanQ

(7)

式中Pat,mean為年度交易價(jià)格均值；kat為年度交易購(gòu)電量占總購(gòu)電量的比例，0≤kat≤1。

為平衡年度分月電量與用戶月用電需求的差異，降低煤價(jià)波動(dòng)等因素造成的電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，售電公司往往還會(huì)與發(fā)電企業(yè)簽訂以月為周期的合同，即月度購(gòu)電合同。售電公司通過(guò)月度交易所支出的購(gòu)電成本為

C2=kmtPmt,meanQ

(8)

式中Pmt,mean為月度交易價(jià)格均值；kmt為月度交易購(gòu)電量占總購(gòu)電量的比例，0≤kmt≤1。

為消除中長(zhǎng)期電力交易與實(shí)時(shí)電能需求的偏差，售電公司往往還會(huì)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)交易，且目前中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始試結(jié)算運(yùn)行。售電公司在現(xiàn)貨市場(chǎng)上的購(gòu)電成本為

C3=kstPst,meanQ

(9)

式中Pst,mean為現(xiàn)貨交易價(jià)格均值；kst為現(xiàn)貨交易購(gòu)電量占總購(gòu)電量的比例，0≤kst≤1。

3.3 售電公司購(gòu)售電總收益

作為中間商，售電公司與發(fā)電企業(yè)開(kāi)展購(gòu)電交易，并向用戶提供不同類(lèi)型的售電合同，通過(guò)賺取中間差價(jià)獲取收益。因此，當(dāng)購(gòu)售電總量為Q時(shí)，售電公司的購(gòu)售電總收益應(yīng)為售電收入與購(gòu)電支出之差：

B=S1+S2+S3-C1-C2-C3

(10)

4 基于CVaR的售電公司購(gòu)售電收益—風(fēng)險(xiǎn)最優(yōu)購(gòu)售電量決策模型

4.1 模型構(gòu)建

借鑒指標(biāo)在金融行業(yè)的應(yīng)用，本文使用指標(biāo)對(duì)售電公司的購(gòu)售電收益與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，購(gòu)售電風(fēng)險(xiǎn)計(jì)量模型為

BCVaR(β)=BVaR(β)+

(11)

式中BCVaR(β)為總購(gòu)/售電電量為Q時(shí)置信水平β下售電公司收益的條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值；BVaR(β)為總購(gòu)/售電電量為Q時(shí)置信水平β下售電公司收益的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值；N為樣本點(diǎn)數(shù)量；Ln為第n個(gè)樣本點(diǎn)售電公司的購(gòu)售電損失值；(Ln-BVaR(β))+=max[0,Ln-BVaR(β)]。

基于文3中分析，以最大化售電公司購(gòu)售電收益為目標(biāo)，并保證收益的條件風(fēng)險(xiǎn)在可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平內(nèi)，建立購(gòu)售電收益—風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化決策模型，目標(biāo)函數(shù)為

F=maxB

(12)

需滿足的約束包括條件風(fēng)險(xiǎn)、購(gòu)電比例及售電比例約束，分別為

BCVaR(β)≤η

(13)

kat+kmt+kst=1

(14)

ksp,i+kdp,i+kbp,i=1

(15)

其中，η表示售電公司可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平。

4.2 模型求解

基于CVaR的售電公司購(gòu)售電收益—風(fēng)險(xiǎn)最優(yōu)決策模型是一個(gè)線性規(guī)劃問(wèn)題，決策變量為各交易品種購(gòu)電合同與不同電價(jià)套餐售電合同的電量比例，本文借助Matlab編寫(xiě)相應(yīng)的程序進(jìn)行計(jì)算。

5 算例分析

5.1 算例描述

根據(jù)文中分析，售電公司通過(guò)年度、月度和現(xiàn)貨交易模式向發(fā)電企業(yè)購(gòu)電，并通過(guò)固定價(jià)格模式、價(jià)差分成模式與傭金制向用戶售電。各類(lèi)購(gòu)售電業(yè)務(wù)的價(jià)格均值與標(biāo)準(zhǔn)差均根據(jù)廣東電力市場(chǎng)2019、2020年的實(shí)際交易數(shù)據(jù)計(jì)算得出，假設(shè)現(xiàn)貨市場(chǎng)正常運(yùn)行且全年按2020年5月試結(jié)算運(yùn)行的結(jié)果運(yùn)行，具體數(shù)值如表1所示。

表1 售電公司購(gòu)售電價(jià)格數(shù)據(jù)Table 1 Electricity purchase and sale price of electricity retailer

假設(shè)售電公司的日售電量規(guī)模分為3個(gè)等級(jí)a、b、c，且Qa=1 500、Qb=1 200、Qc=800 MW·h，置信水平β取0.9，據(jù)此計(jì)算不同風(fēng)險(xiǎn)水平下售電公司的最大收益。

5.2 現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下算例結(jié)果及分析

由式(4)～(15)可知，不同風(fēng)險(xiǎn)水平下售電公司的最優(yōu)購(gòu)售電比例與總收益均不相同。不同風(fēng)險(xiǎn)水平下售電公司的日收益與日購(gòu)售電量結(jié)構(gòu)如表2所示，售電公司收益與日售電量、風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)售電公司日售電量為Qa時(shí)，售電公司的購(gòu)電電量結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系如圖3所示，其售電電量結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系如圖4所示。

表2 日售電規(guī)模為Qa時(shí)售電公司購(gòu)售電電量比例結(jié)構(gòu)與收益Table 2 The proportion structure and income of power purchased and sold by electricity retailer when the daily power sales is Qa

圖2 售電公司收益與日售電量、風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系Figure 2 The relationship between the income of electricity retailer and daily electricity sales and risk level

圖3 日售電規(guī)模為Qa時(shí)售電公司的購(gòu)電電量結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系Figure 3 The relationship between the power purchase quantity and risk level of electricity retailer when the daily power sales is Qa

圖4 日售電規(guī)模為Qa時(shí)售電公司的售電電量結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)水平的關(guān)系Figure 4 The relationship between the power sales quantity and risk level of electricity retailer when the daily power sales is Qa

綜合表2、圖2～4，分析結(jié)果如下。

1)售電公司購(gòu)售電量比例結(jié)構(gòu)和收益受售電公司條件風(fēng)險(xiǎn)即售電公司可接受的風(fēng)險(xiǎn)損失水平的直接影響。隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加，購(gòu)售電量結(jié)構(gòu)比例會(huì)發(fā)生很大的變化，如年度、月度交易電量比例在條件風(fēng)險(xiǎn)為零時(shí)分別高達(dá)0.46%、76.08%，但在條件風(fēng)險(xiǎn)值達(dá)到18萬(wàn)元時(shí)，2個(gè)比例均減至0。因此，市場(chǎng)主體的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度對(duì)購(gòu)售電量比例最優(yōu)決策有很大的影響。目前，中國(guó)售電公司按產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)主要分為國(guó)有和私有售電公司2種，其中以國(guó)有售電公司為主。假設(shè)國(guó)有售電公司是風(fēng)險(xiǎn)喜好的，私有售電公司是風(fēng)險(xiǎn)厭惡的，則在國(guó)有售電公司為主體的情況下，市場(chǎng)主體自主決策簽約年度和月度電量的比例很低。相對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)厭惡的私有售電公司，在年度和月度電量之間，明顯愿意簽約月度交易電量。零售市場(chǎng)交易電量比例也隨市場(chǎng)主體可接受的風(fēng)險(xiǎn)損失水平而呈現(xiàn)出明顯的差異，根據(jù)，零風(fēng)險(xiǎn)損失的私有售電公司選擇固定價(jià)格合同售電的比例高達(dá)99.60%，而可接受最大條件風(fēng)險(xiǎn)的國(guó)有售電公司選擇傭金制售電的比例為67.63%。

2)在目前市場(chǎng)環(huán)境下，隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加，售電公司年度交易購(gòu)電比例先增大后減小，但最大比例也只有27.31%，與《通知》中80%的要求有很大的差距。相比而言，月度市場(chǎng)交易電量比例隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加而逐漸減少，最大值為76.08%；現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)電比例則相反，隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加而逐漸增加，最大值為100%。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，在不同風(fēng)險(xiǎn)水平下，市場(chǎng)主體可能選擇高比例的月度交易電量，也可能選擇高比例的現(xiàn)貨市場(chǎng)交易電量，但就是不會(huì)選擇高比例的年度市場(chǎng)交易電量。與售電側(cè)不同電價(jià)套餐的售電比例隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的遞增也呈現(xiàn)規(guī)律性變化，主要表現(xiàn)為由固定價(jià)格向價(jià)差分成、傭金制模式并存轉(zhuǎn)變。

3)購(gòu)電電量結(jié)構(gòu)、條件風(fēng)險(xiǎn)與售電公司風(fēng)險(xiǎn)收益的關(guān)系。首先，條件風(fēng)險(xiǎn)與售電公司的風(fēng)險(xiǎn)收益有正相關(guān)關(guān)系。表2顯示，隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加，售電公司收益也相應(yīng)增加，符合風(fēng)險(xiǎn)與收益并存的基本原理；圖2揭示，當(dāng)條件風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到一定值后，售電公司風(fēng)險(xiǎn)收益也相應(yīng)穩(wěn)定在一個(gè)確定的水平，對(duì)應(yīng)的最小條件風(fēng)險(xiǎn)值具有最優(yōu)值的決策意義，即售電公司冒適度風(fēng)險(xiǎn)即可獲得最大收益；圖2中拐點(diǎn)可稱(chēng)為售電公司的收益—風(fēng)險(xiǎn)均衡點(diǎn)，當(dāng)日售電規(guī)模分別為Qa、Qb、Qc時(shí)，最大收益分別為23.51、18.81、12.54萬(wàn)元。其次，相比之下，購(gòu)電電量結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)收益的關(guān)系并不明確，或者說(shuō)不存在最優(yōu)的購(gòu)售電量比例結(jié)構(gòu)。圖3揭示，年度交易電量比例與條件風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，而月度交易電量比例與條件風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，現(xiàn)貨市場(chǎng)電量比例與條件風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)關(guān)系較小且不確定；圖4揭示，固定價(jià)格模式與條件風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而價(jià)差分成與傭金制則與條件風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)關(guān)系。

4)置信水平的影響分析。置信水平間接地反映了售電公司的風(fēng)險(xiǎn)偏好程度。在現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下，不同置信水平時(shí)售電公司收益與條件風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系如圖5所示。

圖5 日售電規(guī)模為Qa時(shí)售電公司的總收益與風(fēng)險(xiǎn)水平、置信水平的關(guān)系Figure 5 The relationship between the total income of the electricity retailer and the risk level and confidence levels when the daily power sales is Qa

由圖5可以看出，隨著置信水平的降低，相同風(fēng)險(xiǎn)承受能力下售電公司收益不斷上升，揭示了售電公司風(fēng)險(xiǎn)偏好程度與收益正相關(guān)的關(guān)系。在相同的置信水平下，隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增大，售電公司收益也在不斷提高。值得注意的是，算例結(jié)果揭示出售電公司風(fēng)險(xiǎn)偏好、承受能力2個(gè)指標(biāo)都與收益正相關(guān)(表1)，與本文算例中的參數(shù)假設(shè)特別是現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格明顯低于年度和月度市場(chǎng)交易價(jià)格有關(guān)，并不符合一般經(jīng)濟(jì)規(guī)律。

5.3 中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下算例結(jié)果及分析

目前，中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)僅在部分省試點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)行，當(dāng)假設(shè)售電公司購(gòu)電業(yè)務(wù)中無(wú)現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)電業(yè)務(wù)時(shí)，相應(yīng)的市場(chǎng)模式就是目前中國(guó)各省中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式。在現(xiàn)貨與中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下，售電公司不同售電規(guī)模下條件風(fēng)險(xiǎn)與收益的關(guān)系如圖6所示，其中帶五星曲線表示中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下條件風(fēng)險(xiǎn)與收益的關(guān)系，帶圓圈曲線表示現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下條件風(fēng)險(xiǎn)與收益的關(guān)系。從圖6中可以看出，在不同電量規(guī)模下，雖然2個(gè)市場(chǎng)模式下的風(fēng)險(xiǎn)—收益所呈現(xiàn)的拐點(diǎn)規(guī)律相似，在條件風(fēng)險(xiǎn)小于收益—風(fēng)險(xiǎn)均衡點(diǎn)之前，任一售電規(guī)模下售電公司的風(fēng)險(xiǎn)承受能力與收益成正比，但是，在相同電量規(guī)模下，一定條件風(fēng)險(xiǎn)下現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下售電公司的收益值明顯大于中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下的售電公司收益值。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，現(xiàn)貨比中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式對(duì)售電公司更有利，這與本文參數(shù)假設(shè)中采用2020年5月廣東現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行交易價(jià)格有關(guān)。

圖6 現(xiàn)貨市場(chǎng)與中長(zhǎng)期市場(chǎng)下售電公司收益隨風(fēng)險(xiǎn)水平的變化對(duì)比Figure 6 Comparison of total income of electricity retailer under different risk levels under spot market and medium and long-term market

當(dāng)售電公司日售電量為Qa時(shí)，售電公司的購(gòu)售電電量比例結(jié)構(gòu)與收益如表3所示，可以看出，中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下購(gòu)售電量比例、條件風(fēng)險(xiǎn)和收益三者之間關(guān)系的差異。

表3 日售電規(guī)模為Qa時(shí)售電公司購(gòu)售電電量比例結(jié)構(gòu)與收益(kst=0)Table 3 The proportion structure and income of power purchased and sold by electricity retailer when the daily power sales is Qa(kst=0)

1)中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下年度和月度交易的購(gòu)電比例隨售電公司可接受的風(fēng)險(xiǎn)損失程度也呈現(xiàn)明顯的差異。當(dāng)條件風(fēng)險(xiǎn)值≤4萬(wàn)元時(shí)，售電公司主要采用月度交易購(gòu)電，選擇固定價(jià)格模式售電；而隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的逐步遞增，固定價(jià)格售電比例、月度交易購(gòu)電比例逐漸降低，年度交易購(gòu)電比例、價(jià)差分成模式與傭金制售電比例依次增大。當(dāng)條件風(fēng)險(xiǎn)值≥14萬(wàn)元時(shí)，售電公司完全采用年度交易購(gòu)電，通過(guò)價(jià)差分成、傭金制模式售電，且購(gòu)售電比例和最大收益均保持不變。

2)相比于現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下購(gòu)售電量比例轉(zhuǎn)換的條件風(fēng)險(xiǎn)，中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式的條件風(fēng)險(xiǎn)明顯更低，即更容易發(fā)生購(gòu)電量比例結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。比較表2、3、圖3，在相同的日購(gòu)電量規(guī)模下，現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下購(gòu)電量結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)換的條件風(fēng)險(xiǎn)值大約在10萬(wàn)元左右，而中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下購(gòu)電量結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)換的條件風(fēng)險(xiǎn)值僅為大約6萬(wàn)元。售電側(cè)售電套餐轉(zhuǎn)換的條件風(fēng)險(xiǎn)也類(lèi)似降低。

3)在中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下，售電公司相同條件風(fēng)險(xiǎn)下的收益降低。由于參數(shù)假設(shè)中現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格低于年度和月度交易價(jià)格，故在中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下，不同條件風(fēng)險(xiǎn)下售電公司的收益普遍低于現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下售電公司的收益，絕對(duì)差值隨條件風(fēng)險(xiǎn)值增加而增加，但相對(duì)差值呈現(xiàn)由大到小然后再逐漸增大的規(guī)律。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前中國(guó)電力市場(chǎng)年度交易中存在的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，以國(guó)家相關(guān)政策為背景，在計(jì)及售電公司參與多類(lèi)型購(gòu)售電交易的基礎(chǔ)上，以條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，構(gòu)建了以收益最大為目標(biāo)，以購(gòu)售電量比例為決策變量的售電公司購(gòu)售電收益—風(fēng)險(xiǎn)決策模型。仿真算例以廣東電力市場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析了不同條件風(fēng)險(xiǎn)下售電公司收益最大化的最優(yōu)購(gòu)售電量比例及其相互關(guān)系，得出如下結(jié)論。

1)無(wú)論是在現(xiàn)貨還是中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下，不同風(fēng)險(xiǎn)承受能力和風(fēng)險(xiǎn)偏好下的售電公司的最優(yōu)購(gòu)電電量比例雖然有所差異，但是，大比例主要集中在月度和現(xiàn)貨市場(chǎng)電量中，大比例簽約年度市場(chǎng)交易電量不是售電公司的最優(yōu)選擇。進(jìn)一步分析，風(fēng)險(xiǎn)承受能力較小的售電公司會(huì)選擇大比例簽約的月度市場(chǎng)電量，而風(fēng)險(xiǎn)承受能力較大的售電公司會(huì)選擇大比例簽約現(xiàn)貨市場(chǎng)電量。售電側(cè)不同電價(jià)套餐的售電比例隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的遞增也呈現(xiàn)規(guī)律性變化，主要表現(xiàn)為由固定價(jià)格向價(jià)差分成、傭金制模式并存轉(zhuǎn)變。

2)市場(chǎng)主體風(fēng)險(xiǎn)承受能力與收益呈正相關(guān)，但存在收益與條件風(fēng)險(xiǎn)的拐點(diǎn)。與市場(chǎng)模式無(wú)關(guān)，隨著條件風(fēng)險(xiǎn)的增加，市場(chǎng)主體選擇最優(yōu)購(gòu)售電量比例使收益增加；當(dāng)收益增加到一定程度后會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，即使條件風(fēng)險(xiǎn)增加也不會(huì)增加收益。因此，收益穩(wěn)定時(shí)最小的條件風(fēng)險(xiǎn)即是售電公司的最優(yōu)風(fēng)險(xiǎn)損失水平。

3)現(xiàn)貨與中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式對(duì)不同條件風(fēng)險(xiǎn)下售電公司的最優(yōu)購(gòu)售電量比例有影響，但不影響相對(duì)關(guān)系。在本文參數(shù)假設(shè)下，中長(zhǎng)期市場(chǎng)模式下售電公司的收益—風(fēng)險(xiǎn)拐點(diǎn)明顯低于現(xiàn)貨市場(chǎng)模式下的對(duì)應(yīng)值，相同條件風(fēng)險(xiǎn)時(shí)中長(zhǎng)期模式下售電公司的收益也明顯低于現(xiàn)貨市場(chǎng)下的對(duì)應(yīng)值，說(shuō)明市場(chǎng)模式對(duì)售電公司最優(yōu)購(gòu)售電量比例決策影響較小，但對(duì)收益結(jié)果有較大影響。