吳靜斌, 楊洪明, 盛誼, 項(xiàng)勝, 孟科

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,長(zhǎng)沙市 410114;2. 教育部“基于分布式光儲(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與規(guī)劃”國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院),長(zhǎng)沙市 410114;3.國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司,北京市 102209)

0 引 言

為有效防范售電公司因?yàn)榻?jīng)營(yíng)不善出現(xiàn)拖欠發(fā)電公司費(fèi)用,以及其破產(chǎn)退市時(shí)簽約用戶因?yàn)楸仨氁员５资垭姂土P性電價(jià)購(gòu)電而遭受損失的情況發(fā)生,借鑒工程招投標(biāo)、商品貿(mào)易、房屋/設(shè)備租賃等領(lǐng)域履約保函的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)[1-4],國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)在出臺(tái)的《售電公司管理辦法》文件中引入了售電公司入市交易需提供履約保函的要求,各省市也相繼出臺(tái)了配套實(shí)施細(xì)則。圍繞引入履約保函要求后售電公司如何進(jìn)行交易決策以優(yōu)化自身利潤(rùn)的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了一定研究。

文獻(xiàn)[5-8]針對(duì)售電公司提交履約保函的要求,梳理了其使用的情形和時(shí)機(jī),以及其保障范圍和實(shí)施機(jī)制。文獻(xiàn)[9-12]在分析發(fā)電公司操縱電能交易價(jià)格制定的市場(chǎng)力成因及其對(duì)售電公司購(gòu)電量、價(jià)的不利影響基礎(chǔ)上,提出了一種能降低購(gòu)電成本的售電公司間合作策略,建立了固定履約保函額度下計(jì)及策略報(bào)價(jià)的售電公司中長(zhǎng)期合作博弈交易優(yōu)化決策模型。另外,文獻(xiàn)[13-20]通過(guò)刻畫(huà)電價(jià)與用戶需求響應(yīng)程度的函數(shù)關(guān)系,構(gòu)建了浮動(dòng)電價(jià)下計(jì)及用戶滿意度和固定履約保函額度的售電公司現(xiàn)貨交易優(yōu)化決策模型。進(jìn)一步,文獻(xiàn)[21-25]在分析有限理性用戶的決策受不同場(chǎng)景下裕度電量?jī)r(jià)值、從眾心理等因素的影響程度基礎(chǔ)上,提出了考慮用戶有限理性和峰、谷組合零售電價(jià)套餐方案的固定履約保函額度模式下售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型。在此基礎(chǔ)上,文獻(xiàn)[26-32]考慮用戶需求波動(dòng)產(chǎn)生的交易量?jī)r(jià)風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)構(gòu)建價(jià)格配額曲線,并基于用戶效用理論,建立了計(jì)及固定、實(shí)時(shí)電價(jià)和固定履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期及現(xiàn)貨市場(chǎng)交易優(yōu)化決策模型。

上述研究對(duì)計(jì)及履約保函額度的售電公司市場(chǎng)交易開(kāi)展優(yōu)化決策,提升了其交易收入和利潤(rùn)。但現(xiàn)行交易中心給定固定履約保函額度的模式,盡管簡(jiǎn)化了售電公司市場(chǎng)交易優(yōu)化決策過(guò)程的計(jì)算量,但其人為主觀給定履約保函額度的模式使得任何環(huán)境條件下售電公司支出的履約保函成本相同,導(dǎo)致其產(chǎn)生可投入市場(chǎng)交易金額減少、交易利潤(rùn)降低的問(wèn)題。履約保函額度測(cè)算方式與售電公司內(nèi)外部環(huán)境條件脫節(jié)、測(cè)算結(jié)果缺乏客觀性的嚴(yán)重缺陷,影響了固定額度模式的公信力,以及售電公司交易決策和利潤(rùn)計(jì)算結(jié)果的合理性。

為此,本文從售電公司自身、市場(chǎng)、國(guó)家三個(gè)維度出發(fā),采用各維度代表性指標(biāo),即信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向刻畫(huà)售電公司所處環(huán)境。設(shè)計(jì)了一種考慮售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向的動(dòng)態(tài)額度調(diào)整系數(shù),并構(gòu)建了動(dòng)態(tài)履約保函額度模型。在此基礎(chǔ)上,以售電公司利潤(rùn)最大化為目標(biāo),提出了一種計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型。并通過(guò)算例比對(duì),驗(yàn)證了所提出的計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型的合理性、有效性。

1 現(xiàn)行售電公司履約保函概述

1.1 現(xiàn)行售電公司履約保函額度模型

現(xiàn)行售電公司履約保函管理辦法規(guī)定,由交易中心制定售電公司履約保函額度,并以交易度電需要繳納的金額表示。其中,對(duì)于新申請(qǐng)入市的售電公司,考慮其尚未開(kāi)展電能交易,辦法規(guī)定所有售電公司在新進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)直接繳納統(tǒng)一數(shù)額標(biāo)準(zhǔn)的履約保函金額;對(duì)于非新入市交易的售電公司,則執(zhí)行固定的履約保函額度?，F(xiàn)行售電公司履約保函額度模型為:

vF,t=V

(1)

式中:下標(biāo)t=1,2,…,12為月份;vF,t為月度t售電公司的固定履約保函額度;V為交易中心制定的售電公司履約保函額度,為固定值。該值由交易中心根據(jù)售電公司入市交易資格放開(kāi)后,歷年市場(chǎng)內(nèi)所有售電公司違約總金額占其交易總金額的比重計(jì)算得到,并經(jīng)過(guò)與發(fā)電公司、售電公司、電網(wǎng)公司和用戶等市場(chǎng)主體共同協(xié)商后確定。

1.2 現(xiàn)行售電公司履約保函成本模型

售電公司的月度履約保函成本由其履約保函額度和交易電量共同決定。特別說(shuō)明:當(dāng)月度交易電量相同而所面臨的場(chǎng)景不同時(shí),現(xiàn)行月度履約保函成本不會(huì)隨著售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策的變動(dòng)而變化,其數(shù)值始終相同,即場(chǎng)景的變化無(wú)法影響履約保函成本?，F(xiàn)行售電公司履約保函成本模型為:

(2)

2 售電公司動(dòng)態(tài)履約保函額度模型

2.1 動(dòng)態(tài)履約保函額度建模必要性及思路

因?yàn)槭垭姽镜脑露冉灰桌麧?rùn)由交易收入和包括履約保函成本在內(nèi)的多項(xiàng)成本共同決定,固定履約保函額度模式下,其數(shù)值與環(huán)境條件無(wú)關(guān),即不受到售電公司信用透支程度的高或低、市場(chǎng)流失程度的大與小和國(guó)家政策傾向的支持與限制的影響。固定履約保函額度的上述特點(diǎn)造成以下問(wèn)題:

第一,影響了售電公司月度履約保函成本、交易利潤(rùn)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,而且,履約保函成本的高估情形還會(huì)直接影響售電公司的經(jīng)營(yíng)積極性。

第二,由于固定履約保函額度模式帶來(lái)的間接鼓勵(lì)售電公司對(duì)合同利潤(rùn)過(guò)低的交易項(xiàng)目采取主觀違約等行為以節(jié)省成本的效果,而破壞了市場(chǎng)的公平性、交易的穩(wěn)定性。并在電力系統(tǒng)本身因?yàn)榘l(fā)、用電兩側(cè)的發(fā)、用電量不確定性而存在發(fā)用電不平衡風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,售電公司主觀違約現(xiàn)象進(jìn)一步加劇了整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)用電不平衡的風(fēng)險(xiǎn)。

因此,有必要設(shè)計(jì)一種能根據(jù)售電公司所處場(chǎng)景的變化狀況而主動(dòng)調(diào)整額度的履約保函。

為此,本文提出了一種額度動(dòng)態(tài)調(diào)整的售電公司履約保函新模式,通過(guò)引入與環(huán)境條件動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的額度調(diào)整系數(shù)對(duì)現(xiàn)行固定履約保函額度進(jìn)行修正以實(shí)現(xiàn)額度的動(dòng)態(tài)調(diào)整。履約保函額度調(diào)整系數(shù)是一個(gè)由分別隸屬于公司自身、市場(chǎng)、國(guó)家三個(gè)不同維度坐標(biāo)的評(píng)價(jià)因素集合及評(píng)價(jià)因素權(quán)重共同組成的系數(shù)。與現(xiàn)行固定額度模式相比,動(dòng)態(tài)履約保函額度模式能有效刻畫(huà)售電公司所處環(huán)境對(duì)其履約保函額度及成本的影響,幫助售電公司在進(jìn)行月度交易優(yōu)化決策時(shí)做出更精準(zhǔn)的判斷,得到更合理的月度交易利潤(rùn)結(jié)果。

2.2 售電公司動(dòng)態(tài)履約保函額度建模

售電公司動(dòng)態(tài)履約保函額度模型為:

vA,t=αtV

(3)

式中:vA,t為月度t售電公司的動(dòng)態(tài)履約保函額度;αt為月度t售電公司的履約保函額度調(diào)整系數(shù)。特別說(shuō)明:當(dāng)為新入市的售電公司時(shí),此時(shí),與固定額度模式相同,交易中心不計(jì)算其履約保函額度,直接給定統(tǒng)一數(shù)額標(biāo)準(zhǔn)的履約保函留存金額。

2.3 售電公司履約保函額度調(diào)整系數(shù)模型

2.3.1 履約保函額度調(diào)整系數(shù)的評(píng)價(jià)因素選擇

進(jìn)一步將售電公司所處環(huán)境劃分為售電公司內(nèi)在微觀、外在中觀、外在宏觀三種環(huán)境。與三種環(huán)境相對(duì)應(yīng),履約保函額度調(diào)整系數(shù)是一個(gè)由分別隸屬于三個(gè)不同維度坐標(biāo)的評(píng)價(jià)因素集合及評(píng)價(jià)因素權(quán)重共同組成的系數(shù)。其中,三個(gè)維度坐標(biāo)分別為公司自身、市場(chǎng)、國(guó)家維度,其分別表征內(nèi)在微觀、外在中觀、外在宏觀環(huán)境。

結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)對(duì)三個(gè)維度下各自評(píng)價(jià)因素對(duì)履約保函成本的歷史貢獻(xiàn)度進(jìn)行排名,公司自身維度的評(píng)價(jià)因素選擇售電公司信用透支程度因素、市場(chǎng)維度的評(píng)價(jià)因素選擇市場(chǎng)流失程度因素、國(guó)家維度的評(píng)價(jià)因素選擇國(guó)家政策傾向因素(上述評(píng)價(jià)因素均在各自維度下的歷史貢獻(xiàn)度排名第一)。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建計(jì)及售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度、國(guó)家政策傾向評(píng)價(jià)因素及其權(quán)重的履約保函額度調(diào)整系數(shù)模型。

2.3.2 售電公司履約保函額度調(diào)整系數(shù)建模

售電公司月度t履約保函額度調(diào)整系數(shù)數(shù)值由售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度、國(guó)家政策傾向三個(gè)評(píng)價(jià)因素及其權(quán)重共同決定:

αt=ωC,tαC,t+ωS,tαS,t+ωP,tαP,t

(4)

式中:ωC,t、ωS,t、ωP,t分別為售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。

售電公司的月度信用透支程度由其當(dāng)月信用評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)(假設(shè)交易中心每月底公布各售電公司信用評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù))決定:

(5)

式中:aC,t為月度t售電公司的信用評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù),分?jǐn)?shù)取值范圍為[0,100]。按照現(xiàn)行模式,各售電公司的信用評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)由交易中心按照《電力市場(chǎng)主體信用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》文件的評(píng)分細(xì)則標(biāo)準(zhǔn),組織人員評(píng)價(jià)并公布。

售電公司的月度市場(chǎng)流失程度由其和市場(chǎng)所有售電公司的月度交易電量共同決定,且其月度市場(chǎng)流失程度與兩交易電量比值之間為線性關(guān)系[33]:

(6)

國(guó)家政策傾向由現(xiàn)行、標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家政策(即中立型國(guó)家政策,此時(shí)國(guó)家既不提高、也不降低標(biāo)準(zhǔn),僅按照法定標(biāo)準(zhǔn)向售電公司收繳度電稅金)下售電公司月度市場(chǎng)交易度電所需繳納稅金比率共同決定(其中,法定度電稅金標(biāo)準(zhǔn)的確定和調(diào)整,由全國(guó)人大制訂并通過(guò)《中華人民共和國(guó)企業(yè)所得稅法》文件頒布執(zhí)行;現(xiàn)行度電稅金標(biāo)準(zhǔn)則由稅務(wù)機(jī)關(guān)在該文件基礎(chǔ)上,結(jié)合企業(yè)所在地域、行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)自身技術(shù)特點(diǎn)等確定和調(diào)整[34])。當(dāng)國(guó)家政策傾向著力于限制售電公司發(fā)展時(shí),則提高其(現(xiàn)行國(guó)家政策)月度市場(chǎng)交易度電所需繳納稅金金額;反之,則降低其稅金金額。通過(guò)以上售電公司稅收政策的實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)國(guó)家政策傾向與現(xiàn)行國(guó)家政策的動(dòng)態(tài)銜接:

(7)

式中:bD,t、bE,t分別為標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)前(扶持/中立/限制)國(guó)家政策下月度t售電公司的市場(chǎng)交易度電稅金比率。其中,國(guó)家扶持/限制政策下,政府在法定度電稅金基礎(chǔ)上按照一定比例減低/提高稅率。

2.3.3 基于組合賦權(quán)方法的履約保函額度系數(shù)評(píng)價(jià)因素權(quán)重設(shè)計(jì)

組合賦權(quán)法是一種通過(guò)將主觀賦權(quán)方法、客觀賦權(quán)方法組合后用于被評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)分的賦權(quán)方法,其兼顧了被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)作用和數(shù)據(jù)價(jià)值,并彌補(bǔ)了主觀或客觀單一類(lèi)型賦權(quán)方法因僅考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)或數(shù)據(jù)因素導(dǎo)致評(píng)分偏頗的不足。因此,組合賦權(quán)方法近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、管理、交通等領(lǐng)域?qū)ο蟮臋?quán)重賦值[35-37]。

由于模糊層次綜合評(píng)價(jià)(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)法兼具計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、調(diào)整與檢驗(yàn)方便等特點(diǎn)[38-39];熵權(quán)法則具有計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便、計(jì)算結(jié)果客觀等特點(diǎn)[40],本文的主觀賦權(quán)方法采用FAHP法,客觀賦權(quán)方法則采用熵權(quán)法。考慮兩種方法均為成熟理論及論文篇幅限制,本節(jié)省略其建模過(guò)程和作業(yè)步驟(建模及作業(yè)步驟可參考相關(guān)文獻(xiàn)[40-41]實(shí)施)。僅列出售電公司履約保函額度調(diào)整系數(shù)的組合賦權(quán)法綜合權(quán)重計(jì)算模型,并在算例仿真部分,給出兩方法及其組合下其各評(píng)價(jià)因素權(quán)重結(jié)果。

(8)

2.4 動(dòng)態(tài)履約保函額度相比現(xiàn)行固定履約保函額度的區(qū)別與優(yōu)勢(shì)

動(dòng)態(tài)調(diào)整型履約保函額度與現(xiàn)行固定型履約保函額度之間的區(qū)別如表1所示。

表1 固定、動(dòng)態(tài)履約保函額度的區(qū)別Table 1 Difference between fixed and dynamically adjusted performance guarantee quota

與固定履約保函額度相比,動(dòng)態(tài)履約保函額度設(shè)計(jì)通過(guò)引入包含售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向等因素的額度調(diào)整系數(shù)及時(shí)、客觀和動(dòng)態(tài)向上或向下修正現(xiàn)行履約保函額度數(shù)值,有效反映了場(chǎng)景的變動(dòng)對(duì)售電公司履約保函額度取值的影響。同時(shí),本文的動(dòng)態(tài)履約保函額度設(shè)計(jì)考慮了環(huán)境較優(yōu)條件下售電公司的履約保函繳交額度應(yīng)小于固定履約保函模式下其繳交額度的要求,緩解了其成本壓力,降低了固定履約保函額度模式下售電公司合同主觀違約行為的發(fā)生幾率,進(jìn)而減少了因?yàn)槭垭姽局饔^違約而加劇整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)用電不平衡風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象。

3 計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型

在前面兩節(jié)從交易中心角度對(duì)售電公司動(dòng)態(tài)履約保函額度模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,從本節(jié)開(kāi)始,將進(jìn)一步分析動(dòng)態(tài)履約保函額度與售電公司中長(zhǎng)期交易決策及利潤(rùn)的關(guān)系,以全面、客觀評(píng)價(jià)其可行性與有效性。因此,接下來(lái)將從售電公司角度,開(kāi)展計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易研究,并通過(guò)售電公司中長(zhǎng)期交易算例仿真,驗(yàn)證其可行性、有效性。

由于售電公司的月度履約保函成本來(lái)自于其繳交的履約保函金額,而履約保函金額的計(jì)算又受到動(dòng)態(tài)調(diào)整型額度取值的影響,因此,固定額度模式下履約保函成本歸入售電公司經(jīng)營(yíng)管理成本的方式不再適用,本文后續(xù)構(gòu)建的售電公司中長(zhǎng)期交易模型將單獨(dú)計(jì)算并列出額度動(dòng)態(tài)調(diào)整模式下的履約保函成本。

3.1 額度動(dòng)態(tài)調(diào)整的售電公司履約保函金額繳交流程

本文提出的基于額度動(dòng)態(tài)調(diào)整的售電公司月度履約保函金額繳交流程如圖1所示。

圖1 額度動(dòng)態(tài)調(diào)整的售電公司月度履約保函金額繳交流程Fig.1 Dynamic adjustment quota-based performance guarantee monthly amount payment process for power selling company

第一步,每月初,根據(jù)自身現(xiàn)行經(jīng)營(yíng)情況、市場(chǎng)和國(guó)家政策等環(huán)境狀況,售電公司決策是否退市(退市情景下,售電公司決策退市的當(dāng)月及退出手續(xù)辦理完畢前的后續(xù)所有月度將不能進(jìn)行電能交易,即其決策交易電量均為0)。如果決策結(jié)果為“否”,轉(zhuǎn)入第二步;否則,轉(zhuǎn)入第五步。

第二步,月底時(shí),交易中心根據(jù)本月售電公司面臨的內(nèi)外環(huán)境情況、批發(fā)市場(chǎng)交易電量等信息計(jì)算其本月動(dòng)態(tài)履約保函額度、需留存金額(新入市售電公司在入市時(shí)繳納交易中心制定的初始履約保函金額,該金額數(shù)值為定值),并通知該售電公司和銀行。

(9)

第三步,基于交易中心反饋的售電公司本月動(dòng)態(tài)履約保函額度、需留存金額結(jié)果,以及其上月留存金額使用情況,銀行計(jì)算售電公司本月需繳交的履約保函金額,并通知該售電公司。

(10)

第四步,售電公司向銀行繼續(xù)繳存本月的履約保函金額。

第五步,售電公司向交易中心提出退市申請(qǐng)。收到申請(qǐng)后,交易中心計(jì)算售電公司需補(bǔ)交金額,并通知銀行和售電公司。

第六步,銀行向售電公司收取(當(dāng)售電公司的累計(jì)繳存金額結(jié)余數(shù)目不足時(shí))或在售電公司結(jié)余金額中扣除(當(dāng)售電公司的累計(jì)繳存金額結(jié)余數(shù)目足夠時(shí))其需要補(bǔ)繳的履約保函金額,并與售電公司進(jìn)行剩余金額結(jié)算。

第七步,售電公司與銀行完成結(jié)算手續(xù)并退出市場(chǎng)。

以上步驟完成后,售電公司該月度履約保函金額繳交流程執(zhí)行完畢。

3.2 計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易模型建模

由2.1節(jié)可知,不同內(nèi)外部環(huán)境下,售電公司獲得的月度履約保函動(dòng)態(tài)調(diào)整型額度不同。本文通過(guò)構(gòu)建計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易模型,建立額度動(dòng)態(tài)調(diào)整要求與交易利潤(rùn)的有效關(guān)聯(lián)。

假定售電公司依次通過(guò)年度雙邊協(xié)商、月度雙邊協(xié)商和集中競(jìng)價(jià)方式與發(fā)電公司進(jìn)行中長(zhǎng)期交易,并假定售電公司的中長(zhǎng)期交易購(gòu)電量與市場(chǎng)提供的發(fā)電量可平衡(即不考慮售電公司的現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)電問(wèn)題)。售電公司以月度自身收益最大化為目標(biāo),優(yōu)化決策各品種交易電量。市場(chǎng)交易優(yōu)化決策模型如下詳述。

1)目標(biāo)函數(shù):

(11)

在現(xiàn)行售電公司的月度履約保函成本僅考慮其按照交易中心監(jiān)管要求在銀行留存的履約保證本金損失基礎(chǔ)上,本文根據(jù)實(shí)際發(fā)生的成本,加入因銀行收取手續(xù)費(fèi)產(chǎn)生的損失,及其本金如果存入銀行生息產(chǎn)生的利息收入機(jī)會(huì)成本損失。由公式(9)可知,當(dāng)月度中長(zhǎng)期交易市場(chǎng)環(huán)境確定后,售電公司的動(dòng)態(tài)履約保函額度變?yōu)橐阎獢?shù),履約保函成本將僅由其在批發(fā)市場(chǎng)的月度t交易電量(該交易電量數(shù)值確定)決定:

(12)

式中:ct、dt分別為月度t售電公司的單位活期存款利息、銀行單位存款金額手續(xù)費(fèi)費(fèi)率。

2)約束條件。

售電公司在交易決策過(guò)程中需要遵循相關(guān)約束,包括電量平衡約束、交易價(jià)格約束。

(1)電量平衡約束。

(13)

(2)交易價(jià)格約束。

售電公司的交易價(jià)格需要分別滿足政府給定的雙邊協(xié)商/集中競(jìng)價(jià)交易電價(jià)上下限值,以防止售電公司報(bào)低價(jià)獲取超額利潤(rùn),進(jìn)而壟斷市場(chǎng):

(14)

3.3 計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易模型求解

與粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)、細(xì)菌覓食算法(bacterial foraging optimization,BFO)等算法相比,細(xì)菌覓食-粒子群混合算法(particle swarm optimization-bacterial foraging optimization,BFO-PSO)具有收斂速度較快、收斂精度高的特點(diǎn),適用于多變量多約束條件模型的求解[43]?？紤]計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易模型求解為基于多變量的隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題,本文采用BFO-PSO混合算法進(jìn)行優(yōu)化求解,具體求解流程如圖2所示。

圖2 售電公司交易結(jié)果的BFO-PSO混合算法求解流程Fig.2 BFO-PSO hybrid algorithm solving process for transaction results of power selling companies

4 算例分析

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以湖南省中長(zhǎng)期電力市場(chǎng)交易為例,開(kāi)展MATLAB仿真分析。交易中心制定的售電公司履約保函固定額度為0.008元/kWh;銀行活期年存款利率為0.35%,每月手續(xù)費(fèi)費(fèi)率為當(dāng)月履約保函留存金額的0.1%;標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家政策下售電公司的市場(chǎng)交易度電稅金比率為25%?；谑垭姽驹露刃庞迷u(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)、交易電量占有率理論可取值范圍與國(guó)家現(xiàn)行度電稅金比率標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)行度電稅金比率標(biāo)準(zhǔn)由文獻(xiàn)[34]得到),履約保函額度調(diào)整系數(shù)所轄評(píng)價(jià)因素對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)置如表2所示。

表2 額度調(diào)整系數(shù)評(píng)價(jià)因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)置Table 2 Basic data settings of quota adjustment coefficient evaluation factors

4.2 各因素權(quán)重的確定

分別計(jì)算FAHP法、熵權(quán)法下售電公司履約保函額度調(diào)整系數(shù)各評(píng)價(jià)因素的主觀、客觀權(quán)重,并進(jìn)一步計(jì)算得到其綜合權(quán)重。各評(píng)價(jià)因素主觀、客觀、綜合權(quán)重分別如表3所示。

表3 各評(píng)價(jià)因素權(quán)重Table 3 Weight of each evaluation factor

4.3 履約保函額度調(diào)整系數(shù)的取值范圍確定

首先,將表2額度調(diào)整系數(shù)各評(píng)價(jià)因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上下限數(shù)值分別代入公式(5)、(6)、(7),計(jì)算得到售電公司的信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向因素取值區(qū)間(其中,國(guó)家政策傾向因素的取值區(qū)間上限1.24、下限0.60為基于4.1節(jié)表2國(guó)家現(xiàn)行售電公司市場(chǎng)交易度電稅金比率上限31%、下限15%,及該節(jié)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家政策下售電公司的市場(chǎng)交易度電稅金比率為25%的給定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算(即分別用31%、15%除以25%)得到)。具體各評(píng)價(jià)因素?cái)?shù)值取值區(qū)間如表4所示。

表4 額度調(diào)整系數(shù)各評(píng)價(jià)因素取值區(qū)間Table 4 Value range of various evaluation factors for quota adjustment coefficient

在表3、4數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對(duì)履約保函額度調(diào)整系數(shù)的取值范圍開(kāi)展仿真分析。基于仿真結(jié)果,得到售電公司的履約保函額度動(dòng)態(tài)調(diào)整系數(shù)取值范圍為[0.180,1.072]。

4.4 額度調(diào)整系數(shù)與售電公司實(shí)際支付、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)前后理論履約保函額度關(guān)系

額度調(diào)整系數(shù)與售電公司實(shí)際支付(考慮研究對(duì)象的典型性、普適性要求,這里實(shí)際支付履約保函額度設(shè)置為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)不同環(huán)境條件下市場(chǎng)所有售電公司各自實(shí)際支付額度的平均值)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)前后理論履約保函額度關(guān)系如圖3所示。

圖3 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)前后額度調(diào)整系數(shù)與售電公司實(shí)際支付、理論履約保函額度關(guān)系Fig.3 Relationship between the quota adjustment coefficient and the actual payment and theoretical performance guarantee quota of power selling company before and after dynamic design

從圖3可知:首先,動(dòng)態(tài)履約保函額度與額度調(diào)整系數(shù)成線性關(guān)系,隨著額度調(diào)整系數(shù)的增加而增加(其取值范圍為[0.001 440,0.008 576]);固定履約保函額度則始終為水平直線(其數(shù)值固定為0.008),不隨著額度調(diào)整系數(shù)的增加而變化。其次,分別統(tǒng)計(jì)不同環(huán)境條件下售電公司違約情況歷史數(shù)據(jù)后繪制的各環(huán)境條件(即額度調(diào)整系數(shù))下實(shí)際履約保函支付額度曲線線形與動(dòng)態(tài)履約保函額度曲線的斜線線形相似(而非固定履約保函額度曲線的水平直線),并始終位于動(dòng)態(tài)履約保函額度曲線下方,且位置接近。特別說(shuō)明:根據(jù)本節(jié)給定的統(tǒng)計(jì)規(guī)則,這里不同環(huán)境條件下售電公司實(shí)際履約保函支付額度為該環(huán)境條件類(lèi)別下交易中心因各售電公司歷史違約情況而實(shí)際動(dòng)用的各售電公司履約保函總金額與其總交易電量比值的平均值。該平均值的來(lái)源為湖南省電力交易中心,統(tǒng)計(jì)周期為2022年10月(此時(shí)間點(diǎn)為湖南省正式啟動(dòng)履約保函額度繳交時(shí)間)-2023年7月,統(tǒng)計(jì)對(duì)象為參與湖南省電力交易中心組織的中長(zhǎng)期交易的所有售電公司。

由以上分析可知,與固定履約保函額度模式相比,動(dòng)態(tài)履約保函額度模式通過(guò)引入履約保函額度調(diào)整系數(shù),有效反映了售電公司所處環(huán)境對(duì)其履約保函額度的影響,其曲線形態(tài)及位置更接近于售電公司實(shí)際履約保函支付額度曲線。因此,額度調(diào)整系數(shù)的設(shè)計(jì)使得動(dòng)態(tài)履約保函額度比固定履約保函額度更合理。

4.5 售電公司的月度量?jī)r(jià)優(yōu)化決策結(jié)果

為找出動(dòng)態(tài)履約保函額度下售電公司的月度交易量?jī)r(jià)優(yōu)化決策結(jié)果與固定履約保函額度下數(shù)值的差異及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,算例設(shè)定四個(gè)售電公司進(jìn)行月度量?jī)r(jià)優(yōu)化決策結(jié)果比較(假定四個(gè)公司的其他條件均相同,僅其所面臨的內(nèi)外部環(huán)境,即其信用透支程度、市場(chǎng)流失程度、國(guó)家政策傾向存在差別)。其中,售電公司1采用固定履約保函額度,售電公司2、3、4均采用動(dòng)態(tài)履約保函額度。以不同典型內(nèi)外部環(huán)境下履約保函額度系數(shù)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)因素的取值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分別計(jì)算1月份售電公司1、2、3、4的履約保函額度(這里以1月份為例,其他月份量?jī)r(jià)優(yōu)化決策結(jié)果類(lèi)似,故省略)。各售電公司具體參數(shù)設(shè)置如表5所示。

表5 售電公司履約保函額度參數(shù)設(shè)置Table 5 Parameter settings for performance guarantee quota of power selling companies

各售電公司1月份價(jià)、量?jī)?yōu)化決策結(jié)果如圖4、5所示。

圖4 售電公司月度交易電價(jià)優(yōu)化決策結(jié)果Fig.4 Optimization decision result of monthly transaction price of power selling company

由圖4可知,以采用固定履約保函額度模式的售電公司1為基準(zhǔn),采用動(dòng)態(tài)履約保函額度模式的售電公司2、3、4的履約保函額度分別減少了6.75%、37.38%、68.00%。但售電公司2、3、4無(wú)論雙邊協(xié)商還是集中競(jìng)價(jià)交易電價(jià)優(yōu)化決策結(jié)果并未隨著履約保函額度數(shù)值的變動(dòng)出現(xiàn)明顯的同向或反向變化,而是呈現(xiàn)微小的上下隨機(jī)變化狀態(tài),總體基本穩(wěn)定。這是因?yàn)槭垭姽镜脑露冉灰讏?bào)價(jià)由市場(chǎng)供需狀況、出清機(jī)制決定,同一市場(chǎng)同一時(shí)期這些要素相同,而且同一市場(chǎng)中各售電公司會(huì)選擇相近報(bào)價(jià)以避免價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。因此,售電公司1、2、3、4的雙邊協(xié)商、集中競(jìng)價(jià)月度交易電價(jià)優(yōu)化決策結(jié)果處于各自品種同一穩(wěn)定水平,其與履約保函額度類(lèi)型及大小無(wú)關(guān)。

由圖5可知,以采用固定履約保函額度模式的售電公司1為基準(zhǔn),采用動(dòng)態(tài)履約保函額度模式的售電公司2、3、4的月度總交易電量(雙邊協(xié)商和集中競(jìng)價(jià)電量?jī)?yōu)化決策結(jié)果之和)分別隨著動(dòng)態(tài)履約保函額度的下降而增加,但其增加幅度顯著小于履約保函額度的變動(dòng)程度。其中,與售電公司1相比,售電公司2、3、4的履約保函額度分別減少了6.75%、37.38%、68%,月度總交易電量分別增加0.29%、1.61%、3.07%。這是由于在售電公司的月度既有資金量一定的前提下,履約保函額度越小,則售電公司可以將節(jié)約的更多履約保函成本轉(zhuǎn)為電量交易成本,增加與發(fā)電公司交易電量;反之,則減少與發(fā)電公司交易電量。但因?yàn)槁募s保函成本僅占售電公司既有資金量比例的較少部分(電能交易的資金占其月度既有資金使用量的主要部分),因此,增加或減少交易的電量幅度小。綜合以上分析可知,售電公司的月度電量?jī)?yōu)化決策結(jié)果變化趨勢(shì)證明了動(dòng)態(tài)履約保函額度的設(shè)計(jì)模式有效反映了售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向等評(píng)價(jià)因素的變化通過(guò)影響售電公司履約保函額度數(shù)值的變動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)其月度電量?jī)?yōu)化決策結(jié)果的影響。

圖5 售電公司月度交易電量?jī)?yōu)化決策結(jié)果Fig.5 Optimization decision result of monthly transaction quantity of power selling company

當(dāng)圖4中售電公司2、4的雙邊協(xié)商交易電價(jià)低于集中競(jìng)價(jià)電價(jià)時(shí),圖5中該售電公司的雙邊協(xié)商電量則高于集中競(jìng)價(jià)電量;反之,則其集中競(jìng)價(jià)電量高于雙邊協(xié)商電量,如售電公司1、3。這是由于售電公司與終端用戶合同交易電量既定,售電公司出于自身交易利潤(rùn)最大化考慮,會(huì)優(yōu)先選擇電價(jià)報(bào)價(jià)較低的品種交易,如該品種可交易電量全部交易完后售電公司交易量仍有剩余,再選擇次優(yōu)品種交易。由于僅是交易剩余電量,因此,次優(yōu)品種僅交易部分電量。進(jìn)而表現(xiàn)為優(yōu)先、次優(yōu)交易品種的交易電量分配差異較大(這個(gè)特點(diǎn)與履約保函額度類(lèi)型及大小無(wú)關(guān))。

進(jìn)一步分析,當(dāng)售電公司的其他條件均相同,僅其所面臨的某一個(gè)維度坐標(biāo)變化(即其信用透支程度、市場(chǎng)流失程度、國(guó)家政策傾向三個(gè)評(píng)價(jià)因素中僅某一個(gè)因素變動(dòng))時(shí),(由于篇幅限制,這里不再給出分析過(guò)程,僅給出分析結(jié)果)售電公司的量?jī)r(jià)優(yōu)化決策結(jié)果與三個(gè)評(píng)價(jià)因素同時(shí)變動(dòng)場(chǎng)景下的結(jié)果類(lèi)似:月度電價(jià)交易結(jié)果均呈上下隨機(jī)微小變化狀態(tài),且總體基本穩(wěn)定;月度電量交易結(jié)果均分別隨著動(dòng)態(tài)履約保函額度的下降而增加,但其增加幅度顯著小于履約保函額度的變動(dòng)幅度。

4.6 售電公司的月度履約保函額度、成本及交易利潤(rùn)比較

在4.5節(jié)的基礎(chǔ)上,繼續(xù)對(duì)1月份售電公司1、2、3、4的成本、交易利潤(rùn)情況進(jìn)行比較分析(其他月份的比較結(jié)果類(lèi)似,故省略),以驗(yàn)證動(dòng)態(tài)履約保函額度設(shè)計(jì)的有效性。各售電公司1月份履約保函成本、交易利潤(rùn)數(shù)值如表6所示。

表6 調(diào)整前后售電公司月度履約保函額度、成本及交易利潤(rùn)Table 6 Monthly performance guarantee quota, cost and transaction profit of power selling company before and after adjustment

從表6數(shù)據(jù)可知,與售電公司1相比,售電公司2的履約保函額度下降了6.75%,履約保函成本下降了6.48%,交易利潤(rùn)則上升了1.17%;售電公司3的履約保函額度下降了37.38%,履約保函成本下降了36.37%,交易利潤(rùn)則上升了6.51%;售電公司4的履約保函額度下降了68%,履約保函成本下降了67.02%,交易利潤(rùn)則上升了12.11%。

從以上數(shù)據(jù)可知,售電公司的月度履約保函成本、交易利潤(rùn)與其履約保函額度之間具有如下特點(diǎn):以售電公司1為基準(zhǔn),售電公司2、3、4的履約保函成本與履約保函額度的變化比例基本一致,而交易利潤(rùn)的變化比例則明顯小于履約保函額度的變化比例。

這是由于售電公司的單位活期存款利息和銀行單位存款金額手續(xù)費(fèi)費(fèi)率確定后,其履約保函成本僅受到交易電量和履約保函額度影響。又由4.5節(jié)可知,當(dāng)履約保函額度出現(xiàn)較大幅度變動(dòng)時(shí),售電公司月度交易電量增減幅度小。因此,月度交易電量的增減對(duì)履約保函成本的影響可以忽略,履約保函成本與履約保函額度之間可視為近似線性關(guān)系,即兩者之間的變動(dòng)比例基本一致。而售電公司的月度交易利潤(rùn)除與履約保函成本有關(guān)外,還與電能交易活動(dòng)有關(guān)(電能交易的資金占其月度既有資金使用量的主要部分)。因此,在月度既有資金量一定的前提下,通過(guò)將節(jié)約的履約保函成本轉(zhuǎn)為電量交易成本,可與發(fā)電公司多交易電量,能獲得一定程度的交易利潤(rùn)增長(zhǎng)。但由于履約保函成本僅占月度既有資金量的較少部分,轉(zhuǎn)化的資金量?jī)H可新購(gòu)少量電量。因此,交易利潤(rùn)的增長(zhǎng)速度小于履約保函額度下降速度。

進(jìn)一步分析,當(dāng)信用透支程度、市場(chǎng)流失程度、國(guó)家政策傾向三個(gè)評(píng)價(jià)因素中僅單個(gè)評(píng)價(jià)因素變化(假定此時(shí)包括剩下兩個(gè)評(píng)價(jià)因素在內(nèi)的其余條件均相同)時(shí),(由于篇幅限制,這里不再給出分析過(guò)程,僅給出分析結(jié)果)任意評(píng)價(jià)因素單獨(dú)變化下的售電公司月度履約保函成本變動(dòng)比例與履約保函額度變動(dòng)比例基本一致,而交易利潤(rùn)的變動(dòng)比例則顯著小于履約保函額度變動(dòng)比例。該結(jié)果與本節(jié)前面所有評(píng)價(jià)因素同時(shí)變化下的變動(dòng)趨勢(shì)相似。

通過(guò)以上分析可知:動(dòng)態(tài)履約保函額度的設(shè)計(jì)模式準(zhǔn)確反映了售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向等評(píng)價(jià)因素的變化對(duì)其月度履約保函成本及交易利潤(rùn)的影響;單個(gè)、多個(gè)評(píng)價(jià)因素的變化對(duì)售電公司的影響趨勢(shì)具有相似性;提出的計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型合理、有效。

5 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一種考慮售電公司信用透支程度、市場(chǎng)流失程度和國(guó)家政策傾向的動(dòng)態(tài)額度調(diào)整系數(shù),并建立了動(dòng)態(tài)履約保函額度模型。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型。通過(guò)算例仿真,驗(yàn)證了計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易優(yōu)化決策模型的合理性、有效性。動(dòng)態(tài)履約保函額度模式的提出,給予了售電公司改善其經(jīng)營(yíng)環(huán)境的動(dòng)力,為交易中心后續(xù)進(jìn)行履約保函額度設(shè)計(jì)的改革提供了有益參考。但本文未涉及市場(chǎng)其他主體的行為對(duì)計(jì)及動(dòng)態(tài)履約保函額度的售電公司中長(zhǎng)期交易利潤(rùn)的影響,針對(duì)此不足,后續(xù)將開(kāi)展相關(guān)研究。