劉立華　楊鐵峰　白陽

摘要：大用戶直購電是新一輪電力體制改革的突破口，發(fā)電企業(yè)與大用戶間的價(jià)格博弈將成為直購電交易的重點(diǎn)。文章分析了影響發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)的主要因素，研究了以報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)為基礎(chǔ)的博弈策略，并提出了更簡易的最優(yōu)報(bào)價(jià)模型，算例結(jié)果表明最優(yōu)報(bào)價(jià)更接近于實(shí)際報(bào)價(jià)，從而驗(yàn)證了所建立的模型為發(fā)電企業(yè)參與直購電交易的競爭報(bào)價(jià)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大用戶直購電；博弈論；報(bào)價(jià)模型；發(fā)電企業(yè)；電力體制改革 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：F224 文章編號：1009-2374（2017）02-0157-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.076

1 概述

大用戶直購電是指終端購電大用戶直接與發(fā)電企業(yè)進(jìn)行雙邊購售電合同的簽訂，電力購銷交易在兩者之間直接開展。2015年，國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》的出臺加快了推進(jìn)以大用戶直購為先導(dǎo)的輸配電價(jià)改革和售電側(cè)放開等改革舉措。作為新一輪電力體制改革的突破口，大用戶直購電已成為各方共識。

由于電能本身的特點(diǎn)所導(dǎo)致的電力交易市場中的電價(jià)波動，直購電將給發(fā)電企業(yè)帶來不同的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，對于發(fā)電企業(yè)來說，直購電方式不僅在很大程度上解除了市場煤、計(jì)劃電這一長期制約其經(jīng)營發(fā)展的枷鎖，而且提供給企業(yè)更多的經(jīng)營自主權(quán)，激發(fā)了其發(fā)電的積極性；另一方面，電力市場的作用越發(fā)突顯，電力供應(yīng)過剩的局面對發(fā)電企業(yè)來說是嚴(yán)峻的，發(fā)電企業(yè)不僅要考慮節(jié)能、降低成本、提高生產(chǎn)效率等措施提升自身的競爭實(shí)力，而且在用電量增長乏力的形勢下，發(fā)電企業(yè)必須面對一個重要問題，即如何以合適的價(jià)格競得盡可能多的交易電量?？傊l(fā)電企業(yè)與大用戶之間的價(jià)格博弈將成為直購電交易的重點(diǎn)。如果發(fā)電企業(yè)可以掌握市場未來電價(jià)的變化，利用預(yù)測的電價(jià)制定合理的報(bào)價(jià)策略，那么該企業(yè)不僅能在電力交易市場中標(biāo)，還可以最大程度獲取利潤。這對于發(fā)電企業(yè)的發(fā)展有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國內(nèi)外關(guān)于發(fā)電側(cè)報(bào)價(jià)策略已有比較多的理論成果，主要包括根據(jù)發(fā)電企業(yè)成本進(jìn)行報(bào)價(jià)的成本分析方法、預(yù)測市場出清價(jià)格的方法、基于博弈論的方法。其中，利用博弈論方法進(jìn)行報(bào)價(jià)，其模擬方法更為實(shí)用，模擬結(jié)果也能更接近實(shí)際。但是，在實(shí)際電力市場中，一些不確定性信息難以獲取，比如競爭對手的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)。同時(shí)，多人博弈模型的理論及算法研究還不成熟。如何預(yù)估競爭對手的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)及競價(jià)傾向，并選擇可行有效的博弈模型值得深入探討，參考文獻(xiàn)[6]采用不完全信息，通過雙人靜態(tài)博弈方法對直購電的報(bào)價(jià)模型進(jìn)行了相關(guān)研究。

本文運(yùn)用“報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)”的概念，以利潤最大化為目標(biāo)，對參考文獻(xiàn)[6]的博弈論模型進(jìn)行分析簡化，建立基于博弈論的簡易報(bào)價(jià)模型，該模型得到的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略簡單易行，而且算例結(jié)果表明最優(yōu)報(bào)價(jià)與發(fā)電企業(yè)實(shí)際報(bào)價(jià)較為吻合，可以為發(fā)電企業(yè)參與直購電交易的競爭報(bào)價(jià)策略提供一個重要參考依據(jù)。

2 發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)的影響因素分析

影響發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)的因素有很多，主要分為發(fā)電企業(yè)自身因素、電力市場因素。

2.1 自身主要因素

運(yùn)營成本。發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營效益與其運(yùn)營成本息息相關(guān)。發(fā)電企業(yè)的運(yùn)營成本包括固定成本和可變成本。固定成本是指與電能產(chǎn)量無直接關(guān)系的費(fèi)用，包括材料費(fèi)、工資福利、基本折舊費(fèi)、大修理費(fèi)等費(fèi)用?？勺兂杀局概c電能產(chǎn)量有直接關(guān)系的費(fèi)用，包括燃料費(fèi)、購入電力費(fèi)和用水費(fèi)等費(fèi)用。發(fā)電企業(yè)運(yùn)營成本越低，在直購電中的降價(jià)能力越強(qiáng)。

單位發(fā)電利潤。在批復(fù)電價(jià)一定的情況下，批復(fù)電價(jià)與單位發(fā)電成本的差額即為單位發(fā)電利潤。單位發(fā)電利潤越高，在直購電中的降價(jià)能力越強(qiáng)。

2.2 電力市場主要因素

電力供需形勢。在我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，電力生產(chǎn)消費(fèi)呈現(xiàn)出電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化、電力消費(fèi)增長減速換擋的新常態(tài)特征。電力供需形勢由偏緊轉(zhuǎn)為寬松態(tài)勢。面對電力供需新形勢，發(fā)電企業(yè)參與大用戶直購及降價(jià)積極性會上升。

發(fā)電容量的扣除機(jī)制。電監(jiān)市場[2009]50號規(guī)定“取得直接交易資格的發(fā)電企業(yè)，合同期限內(nèi)按照簽訂的合同電量剔除相應(yīng)的發(fā)電容量，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)不再對這部分剔除容量分配計(jì)劃電量”。我國一些省份發(fā)布的直接交易規(guī)則中，也給出了具體的容量扣除方法。發(fā)電企業(yè)參與直購電過程中，按比例折算抵扣的計(jì)劃電量，可計(jì)算出發(fā)電企業(yè)利潤平衡點(diǎn)。將該預(yù)測結(jié)果作為報(bào)價(jià)區(qū)間下限，保證發(fā)電企業(yè)在直購電交易中有盈余，因此電量抵扣方式對發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)有重要影響。

其他發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)。參與直購電的發(fā)電企業(yè)共同競爭大用戶的直購電市場，其他發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)也將影響某發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)。如果能有效預(yù)估競爭對手出價(jià)，將提高發(fā)電企業(yè)成交的概率。有些發(fā)電企業(yè)會通過降低報(bào)價(jià)尋求更大的成交可能性，還有些發(fā)電企業(yè)以犧牲成交幾率為代價(jià)尋求更大的利潤空間，因此發(fā)電企業(yè)在報(bào)價(jià)時(shí)還要考慮競爭對手的競價(jià)傾向。

直購電交易的歷史經(jīng)驗(yàn)。對于以往大用戶直購交易情況，包括電力市場最終電價(jià)平衡點(diǎn)以及報(bào)價(jià)讓利的幅度等，發(fā)電企業(yè)會有比較清晰的了解。直購電交易的歷史經(jīng)驗(yàn)對于發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)預(yù)測有重要的借鑒意義。

3 發(fā)電企業(yè)參與直購電交易的博弈報(bào)價(jià)模型設(shè)計(jì)

3.1 報(bào)價(jià)模型分析

根據(jù)大用戶直購電某試點(diǎn)的實(shí)際情況，直購電市場交易的一般規(guī)則如下：市場主體由用電電壓等級在110千伏及以上且年用電量不小于5000萬千瓦時(shí)的工業(yè)用戶以及單機(jī)容量30萬千瓦及以上的火電企業(yè)構(gòu)成。交易價(jià)格由電度電價(jià)和基本電價(jià)構(gòu)成，其中，電度電價(jià)包括直接交易價(jià)格、電網(wǎng)輸配電價(jià)、政府性基金和附加。交易方式以雙邊交易為主，撮合競價(jià)交易為輔。

通過上文的分析，影響發(fā)電企業(yè)報(bào)價(jià)的因素主要有固定成本和可變成本、國家批復(fù)電價(jià)及其他發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)等。另外，發(fā)電企業(yè)在參與直購電交易時(shí)，會考慮以降低報(bào)價(jià)為代價(jià)消納更多發(fā)電量，但若無法獲得預(yù)期收益，該企業(yè)將不參與直購電，即存在報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)報(bào)價(jià)策略時(shí)，既要考慮上述因素，也要考慮報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)。

設(shè)計(jì)報(bào)價(jià)模型的總體思路如下：分析發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)基礎(chǔ)，即使發(fā)電企業(yè)獲取更多利潤的報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)；以獲利最大化為目標(biāo)，考慮發(fā)電成本、批復(fù)電價(jià)、競爭對手報(bào)價(jià)，建立最優(yōu)博弈報(bào)價(jià)模型，得到發(fā)電企業(yè)的模擬報(bào)價(jià)。

3.2 報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)模型

根據(jù)發(fā)電容量的扣除機(jī)制，發(fā)電企業(yè)在獲得一部分直購電量的同時(shí)，也會損失一部分計(jì)劃電量，因此發(fā)電企業(yè)參與大用戶直購電存在報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)。這個平衡點(diǎn)關(guān)系到發(fā)電企業(yè)是否參與直購競價(jià)，競價(jià)若高于報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)，發(fā)電企業(yè)才有參與直購競價(jià)的積極性。反之，若成交價(jià)格低于報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)，則參與大用戶直購并不能為發(fā)電企業(yè)增加利潤，因此發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)一般略高于報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)。報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)即發(fā)電企業(yè)不參與直購電利潤和參與直購電利潤之間的利潤差為0的報(bào)價(jià)。報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)模型需要的參數(shù)見表1：

表1 報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)模型參數(shù)表

參數(shù) 含義

發(fā)電企業(yè)不參與直購競價(jià)的利潤（單位：元）

發(fā)電企業(yè)參與直購競價(jià)的利潤（單位：元）

發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量（單位：千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)參與直購的上網(wǎng)電量（單位：千瓦時(shí)）

國家為鼓勵發(fā)電企業(yè)參與直購而規(guī)定的參與直購電量抵扣計(jì)劃電量的比例系數(shù)

標(biāo)桿電價(jià)（批復(fù)電價(jià)）（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)參與直購的降價(jià)（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)單位變動成本（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)固定成本（單位：元）

發(fā)電企業(yè)參與直購的報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)（單位：元/千瓦時(shí)）

報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)的計(jì)算過程如下：

發(fā)電企業(yè)不參與直購的利潤計(jì)算公式為：

（1）

發(fā)電企業(yè)降價(jià)（降價(jià)元/千瓦時(shí)）參與直購，降價(jià)造成的損失由抵扣電量得到彌補(bǔ)，因此得到參與直購后的利潤計(jì)算公式為：

（2）

從而利潤差為：

（3）

令，可得。

發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)為：

（4）

3.3 發(fā)電企業(yè)參與直購電報(bào)價(jià)的雙人博弈模型

模型假設(shè)與分析：假設(shè)發(fā)電企業(yè)i與競爭對手發(fā)電企業(yè)j競標(biāo)某大用戶電量。采用一輪報(bào)價(jià)競價(jià)方式。發(fā)電企業(yè)的機(jī)組容量和大用戶電量是公有信息，發(fā)電企業(yè)競價(jià)報(bào)價(jià)是私有信息。

雙人博弈競標(biāo)游戲規(guī)則：報(bào)價(jià)低者得所有電量；報(bào)價(jià)相等均分電量。

雙人博弈模型需要的參數(shù)見表2：

表2 博弈模型參數(shù)表

參數(shù) 含義

發(fā)電企業(yè)i、j的報(bào)價(jià)（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)i、j的參與直購降價(jià)（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)i、j的降價(jià)系數(shù)

發(fā)電企業(yè)i、j的報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)（單位：元/千瓦時(shí)）

發(fā)電企業(yè)i、j的單位變動成本（單位：元/千瓦時(shí)）

假設(shè)發(fā)電企業(yè)降價(jià)參與直購競價(jià)，即報(bào)價(jià)為：

（5）

建模分析：

發(fā)電企業(yè)i參與直購報(bào)價(jià)的報(bào)價(jià)區(qū)間為，其中，發(fā)電企業(yè)的利潤空間為。

受平衡點(diǎn)報(bào)價(jià)公式啟發(fā)，假設(shè)發(fā)電企業(yè)i參與直購報(bào)價(jià)的報(bào)價(jià)公式為：

， （6）

為報(bào)價(jià)系數(shù)，時(shí)的最低報(bào)價(jià)為報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)；時(shí)的最高報(bào)價(jià)為標(biāo)桿電價(jià)。把式（5）代入式（6）可得：

（7）

式（7）也表示發(fā)電企業(yè)i參與直購降價(jià)與發(fā)電企業(yè)利潤空間成正比，比例系數(shù)為，。參考文獻(xiàn)[6]也是以“發(fā)電企業(yè)參與直購降價(jià)與發(fā)電企業(yè)利潤空間成正比”為基本假設(shè)建立競價(jià)模型，本文在比例系數(shù)上稍作變化，簡化了后續(xù)優(yōu)化計(jì)算過程。

把式（7）代入式（3），得到發(fā)電企業(yè)參與直購的利潤差為：

（8）

模型的優(yōu)化目標(biāo)為在有發(fā)電企業(yè)j參與競標(biāo)的情形下，利潤差的數(shù)學(xué)期望最大化，即：

（9）

模型求解：

由博弈論規(guī)則，發(fā)電企業(yè)i競價(jià)獲得的直購電量依據(jù)報(bào)價(jià)低者得所有電量；報(bào)價(jià)相等均分電量，即：

（10）

用、表示相關(guān)概率，則利潤差的數(shù)學(xué)期望為：

（11）

以下估計(jì)相關(guān)概率：

發(fā)電企業(yè)j的報(bào)價(jià)區(qū)間，條件的可行區(qū)間為，則由于隨機(jī)變量是連續(xù)分布函數(shù)，。

式（11）化為：

（12）

令，注意到，計(jì)算可得使取最大值的的解為：

（13）

代入式（6）可得發(fā)電企業(yè)i的最優(yōu)競價(jià)報(bào)價(jià)為：

（14）

即發(fā)電企業(yè)i的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略為競爭對手報(bào)價(jià)和平衡點(diǎn)報(bào)價(jià)的平均值。

參考文獻(xiàn)[6]考慮了歷史直購經(jīng)驗(yàn)和供需形式，在競價(jià)系數(shù)上乘了2個常數(shù)因子和。其實(shí)從數(shù)學(xué)角度看，對優(yōu)化模型在變量上乘以常數(shù)是沒必要的，去掉常數(shù)不影響優(yōu)化結(jié)果，而且使模型計(jì)算過程變得簡單。

4 實(shí)際算例

為方便比較計(jì)算結(jié)果，本文采用參考文獻(xiàn)[6]中的數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)如下：某省某發(fā)電企業(yè)2014年四季度入爐綜合標(biāo)煤單價(jià)為690元/噸，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為314克/千瓦時(shí)，2015年一季度入爐綜合標(biāo)煤單價(jià)為660元/噸。其單位成本為0.3003元/千瓦時(shí)，單位燃煤成本約為0.2009元/千瓦時(shí)，單位固定成本約為0.0994元/千瓦時(shí)。政府批復(fù)電價(jià)為0.4416元。目前該省規(guī)定直購電按雙交易成交量的85%抵扣一般電量，因此，。單位變動成本與單位燃煤成本近似，其可變成本約為元/千瓦時(shí)，代入式（4）計(jì)算可得報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)元/千瓦時(shí)。

估計(jì)競價(jià)對手企業(yè)j的可能報(bào)價(jià)估計(jì)值，其中，，由參考文獻(xiàn)[6]知競爭對手企業(yè)j的可變成本服從（單位元/千瓦時(shí)）上的均勻分布，因此元/千瓦時(shí)；競爭對手企業(yè)的報(bào)價(jià)系數(shù)，則，從而可得元/千瓦時(shí)。

把以上數(shù)據(jù)代入最優(yōu)競價(jià)式（14），計(jì)算得到發(fā)電企業(yè)i的最優(yōu)報(bào)價(jià)元/千瓦時(shí)。參考文獻(xiàn)[6]計(jì)算的元/千瓦時(shí)，且該企業(yè)的實(shí)際交易競價(jià)為0.4200元/千瓦時(shí)。計(jì)算結(jié)果表明最優(yōu)報(bào)價(jià)接近該企業(yè)的實(shí)際交易競價(jià)，可以作為企業(yè)競價(jià)的參考依據(jù)。

5 結(jié)語

隨著新電改的不斷推進(jìn)，大用戶直購電已受到電力市場中各參與主體的高度重視。電價(jià)是整個電力市場的支點(diǎn)，其變化將影響各參與主體的市場行為。本文從報(bào)價(jià)平衡點(diǎn)概念出發(fā)，以發(fā)電企業(yè)獲利最大化為目標(biāo)，提出了一個基于博弈論的簡易報(bào)價(jià)模型，從而得到發(fā)電企業(yè)參與直購電的模擬報(bào)價(jià)。通過實(shí)際算例計(jì)算，結(jié)果表示本模型簡單易行，能更準(zhǔn)確地反映發(fā)電企業(yè)的真實(shí)報(bào)價(jià)，為發(fā)電企業(yè)的報(bào)價(jià)預(yù)測提供了重要的參考價(jià)值。

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作者簡介：劉立華（1977-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，朝陽燕山湖發(fā)電有限公司高級工程師，研究方向：熱能與動力。

（責(zé)任編輯：周 瓊）