多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價及效益分配機制初探

劉 悅，黃煒斌，馬光文，陳仕軍，楊 迎

(1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065； 2.四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室，四川成都610065)

0 引 言

從發(fā)展機制看，大中型流域已逐步形成由國家主控，以各國有大發(fā)電集團為開發(fā)主體的多元化投資結(jié)構(gòu)[1]。在未來競價上網(wǎng)環(huán)境下，發(fā)電主體間仍將以上網(wǎng)電價為競爭手段，成本低的電站將以低報價獲得較高競價成功率[2]。在固有成本差異下，若仍以單個電站為載體進(jìn)入市場，對多開發(fā)主體的流域梯級水電站而言將面臨多重問題，將阻礙流域梯級水電站統(tǒng)一、協(xié)調(diào)調(diào)度的實現(xiàn)，影響流域綜合效益及整體優(yōu)勢的發(fā)揮，更將阻礙公平性競價及調(diào)節(jié)性能水電站的發(fā)展。在電力市場中，如何利用電價杠桿，協(xié)調(diào)流域梯級相關(guān)方的利益關(guān)系，在協(xié)商統(tǒng)一的前提下協(xié)作統(tǒng)一競價，有效控制多重風(fēng)險，以實現(xiàn)綜合效益最大化，成為各方關(guān)注且迫切需要解決的關(guān)鍵所在。為此，本文對多業(yè)主流域梯級水電站開展協(xié)作統(tǒng)一競價的必要性、可行性進(jìn)行分析，對協(xié)作統(tǒng)一競價機制及后續(xù)利益分配機制進(jìn)行了探討。

1 面臨的問題

(1)流域整體效益。同一流域多業(yè)主梯級水電站之間存在密不可分的水力聯(lián)系及電力聯(lián)系[3]?；诒疚恢髁x，流域多元開發(fā)主體各方以單站為載體參與市場競爭時均以自身利益為首，而并非以流域梯級水電站整體效益最大化為目標(biāo)，在流域內(nèi)部競爭中各方競價策略、行為等缺乏協(xié)調(diào)。流域梯級水電站群調(diào)節(jié)性能、項目投資成本差異較大，電力交易時對低電價的偏向性容易造成高電價的季調(diào)節(jié)及以上性能水電站蓄水停發(fā)，而低電價的電站缺水待發(fā)或低水頭運行，乃至豐水期大片棄水，枯水期下游電站沒水發(fā)電的情況出現(xiàn)，影響了流域水資源的充分利用和流域整體效益的發(fā)揮。

(2)調(diào)節(jié)性水庫建設(shè)。季調(diào)節(jié)及以上性能水電站的投資本錢高，修筑周期長，其成本電價普遍高于一般水電站[4]。但競價上網(wǎng)后，季調(diào)節(jié)及以上性能水電站因成本高、競爭力弱難以獲取足夠的市場電量，電價也無法落實到位。因投資風(fēng)險較大、開發(fā)回報率低，企業(yè)投資開發(fā)季調(diào)節(jié)及以上性能水電站的意愿將受到影響。

(3)流域整體市場競爭力。在供大于求的電力供需背景下，參與市場競爭的電站主體會在考慮邊際成本及競爭對手行為的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)降價參與市場競爭的方式獲取較為可觀的電量交易，成本低(建設(shè)及運營成本低)的電站自然占據(jù)競爭優(yōu)勢。但下游的徑流式水電站因自身并無調(diào)節(jié)能力，發(fā)電量往往受制于上游來水情況，未獲得電量的季調(diào)節(jié)及以上性能水電站蓄水待發(fā)則限制了下游電站。多業(yè)主流域梯級水電站間的效益博弈將導(dǎo)致整體競爭優(yōu)勢(市場力，低電價、調(diào)節(jié)性能水電站等)無法得到有效發(fā)揮。

(4)發(fā)電生產(chǎn)履約。流域下游徑流式水電站對發(fā)電出力和發(fā)電量的可控性不高，即使因建設(shè)成本低而采用低價競價策略獲得大量電量，但受制于上游電站運行、來水情況。同時，各電站的競價策略行為在競爭中成為商業(yè)機密，下游電站在整個競爭中都面臨資訊不對稱的風(fēng)險，履約可靠性也存在變數(shù)[5]。

2 協(xié)作統(tǒng)一競價的必要性和可行性

2.1 必要性

(1)有利于流域統(tǒng)一調(diào)度運行，提高綜合效益。多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價，將有利于促進(jìn)流域統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度，并充分發(fā)揮水庫的調(diào)節(jié)容量效益，借助流域梯級水電站群對流域徑流的調(diào)節(jié)，改善下游電站發(fā)電量的年內(nèi)分配，從而減緩汛期棄水情況[6]，增加枯期電量，可最大限度的提高水能利用效率，改善流量流態(tài)，增強流域總體發(fā)電、防洪能力，獲得比流域電站單一運作時更大的綜合效益。

(2)平抑高電價，激勵調(diào)節(jié)水庫建設(shè)。建設(shè)季調(diào)節(jié)及以上性能水電站是提升梯級水電站群經(jīng)濟利益的重要手段。而平抑電價是季調(diào)節(jié)及以上性能水電站在電力市場環(huán)境下能夠跨步前進(jìn)的關(guān)鍵經(jīng)濟杠桿。通過多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價的方式，將對季調(diào)節(jié)及以上性能水電站的高電價具有一定平抑作用，并能向各方釋放積極的投資信號，合理引導(dǎo)有調(diào)節(jié)性能的水電站的開發(fā)。

(3)提高流域整體市場競爭力。通過多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價，梯級水電站群作為一個統(tǒng)一實體，以整體市場競爭力及經(jīng)濟效益最大化為目標(biāo)參與電力市場競爭，有利于提高流域整體市場競爭力，建立完善、統(tǒng)一的水電聯(lián)合競價單元，為最終實現(xiàn)充分、高效的電力市場競爭態(tài)勢奠定基礎(chǔ)。

(4)便于發(fā)電生產(chǎn)計劃管理。通過多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價，梯級各電站因為成本差距、內(nèi)部競爭導(dǎo)致的出力、發(fā)電量失約危機會減小，有利于提升電力合約的履約率，促進(jìn)電網(wǎng)和電力市場的穩(wěn)定發(fā)展。此外，通過協(xié)作統(tǒng)一競價得以有效實施的梯級聯(lián)合調(diào)度，有利于減輕電站運行人員的工作負(fù)擔(dān)，提高發(fā)電生產(chǎn)經(jīng)營管理水平。

2.2 可行性

(1)國家政策支持。國家能源局發(fā)改能源[2016]280號《關(guān)于加強流域水電管理有關(guān)問題的通知》中“結(jié)合流域電價機制改革，逐步推動建立流域統(tǒng)一電價模式和運營管理機制”的要求，為多業(yè)主梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價機制的研究實施提供了政策支持。

(2)各水電開發(fā)企業(yè)的支持和統(tǒng)一認(rèn)識。協(xié)作統(tǒng)一競價是多業(yè)主梯級水電站利益相關(guān)方實現(xiàn)合作共贏的有利途徑。以大渡河流域為例，自推動建立流域統(tǒng)一電價模式提出以來，流域各發(fā)電集團公司便積極開展研究，多方合力推動試點工作相關(guān)事項。2016年10月，國家能源局、四川省發(fā)改委在成都組織召開了大渡河流域水電綜合管理試點研究啟動會，相應(yīng)研究工作全面鋪開，大渡河流域梯級水電統(tǒng)一電價機制研究為其中的關(guān)鍵一環(huán)。

(3)較成熟的統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)。協(xié)作統(tǒng)一競價實現(xiàn)的基礎(chǔ)在于統(tǒng)一的電力調(diào)度，而目前綜合自動化系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、水調(diào)自動化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等4大系統(tǒng)[7]的相關(guān)技術(shù)、軟件已非常發(fā)達(dá)，為實現(xiàn)協(xié)作統(tǒng)一競價奠定了硬件基礎(chǔ)。

3 協(xié)作統(tǒng)一競價模式

以大渡河干流為例，研究多業(yè)主協(xié)作統(tǒng)一競價模式。該流域為典型的多開發(fā)主體流域梯級，截至目前，投產(chǎn)梯級水電站總數(shù)達(dá)到14級，總裝機規(guī)模1 739.5萬kW，從上至下依次為電站1～14。其中，電站1、2具有季調(diào)節(jié)能力，電站7具有不完全年調(diào)節(jié)能力。電站1、5、7～12由A公司開發(fā)，電站2、3由B公司開發(fā)，電站4由C公司開發(fā)，電站6由D公司開發(fā)，電站13、14由E公司開發(fā)。

3.1 梯級水電站協(xié)作方式

多業(yè)主下梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價的整體運作為：首先，建立流域綜合管理機構(gòu)，以綜合協(xié)商管理各方的市場行為及權(quán)益分配等；其次，協(xié)作體所轄電站作為一個虛擬競價商，進(jìn)行協(xié)作統(tǒng)一競價，整體上報總體量價組合，中標(biāo)電量在協(xié)作體內(nèi)部進(jìn)行協(xié)調(diào)分配；最后，通過設(shè)立權(quán)益平衡賬戶分配內(nèi)部成員的共同收益。本文擬定3種流域梯級水電站的協(xié)作方式：

方式一，歸屬同一業(yè)主水電站的協(xié)作。在同一流域同一發(fā)電公司擁有的所有水電站間開展協(xié)作，形成一個以發(fā)電公司為基準(zhǔn)的協(xié)作體，以發(fā)電公司所屬水電站利益總和最大化為競價目標(biāo)。同流域不同發(fā)電公司協(xié)作體間存在合作與競爭的雙重關(guān)系。

方式二，分河段有調(diào)節(jié)性能水電站與下游徑流式水電站的協(xié)作?？紤]上、下游的水力聯(lián)系，分段利用季調(diào)節(jié)及以上性能水電站的調(diào)節(jié)能力，利用徑流式水電站低電價優(yōu)勢平抑季調(diào)節(jié)及以上性能水電站的高成本電價，以及小規(guī)模協(xié)作統(tǒng)一競價阻力及運作難度較流域所有水電站協(xié)作稍易等因素，分河段將河段內(nèi)有調(diào)節(jié)性能水電站與下游徑流式水電站打捆并開展協(xié)作，以分段協(xié)作體總利益最大為目標(biāo)。同流域不同分段協(xié)作體間存在合作與競爭的雙重關(guān)系。

方式三，流域上所有水電站的協(xié)作。在完善協(xié)作統(tǒng)一競價的效益分配機制以及統(tǒng)一調(diào)度的調(diào)節(jié)效益補償機制的前提下，組建全面負(fù)責(zé)流域梯級水電站開發(fā)建設(shè)運行的協(xié)調(diào)和管理機構(gòu)，并對流域電站成本統(tǒng)一核算、稅收及收益統(tǒng)一管理后，綜合考慮上下游的水力聯(lián)系、各方利益、統(tǒng)一調(diào)度等，開展流域整體協(xié)作，以協(xié)作體綜合權(quán)益最大為目標(biāo)。

大渡河流域梯級水電站分配組合情況見圖1。

圖1 大渡河流域梯級水電站分配組合情況

3.2 梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價流程

基于利潤最大化、保證最低負(fù)荷和設(shè)備可靠穩(wěn)定的原則開展協(xié)作統(tǒng)一競價，單個水電站首先對市場信息開展調(diào)研，充分剖析競爭者的報價資訊，再合并自身的發(fā)電成本函數(shù)，優(yōu)化最佳競價模型，獲取最優(yōu)對策，相應(yīng)得出單站競價曲線及競價計劃[8]，并提交到流域綜合管理機構(gòu)，用于在協(xié)作體中進(jìn)行協(xié)商；流域綜合管理機構(gòu)多方考慮內(nèi)部電站發(fā)電成本、競價曲線等資訊，剖析外部環(huán)境，明確協(xié)作體競價對策，對各電站上報的單站競價曲線進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)劑后，獲得協(xié)作體競價曲線，確定協(xié)作體統(tǒng)一電價和綜合發(fā)電量的關(guān)聯(lián)，之后以協(xié)作體作為一個整體進(jìn)行協(xié)作統(tǒng)一競價；協(xié)作成功后，流域綜合管理機構(gòu)調(diào)和各電站競價對策，綜合并改進(jìn)各方單站競價曲線，妥善分撥出力；最后實行考核、結(jié)算及利益的平衡分配。梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價流程見圖2。

圖2 梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價流程

4 協(xié)作統(tǒng)一競價權(quán)益平衡機制

由于協(xié)作體整體競價對策與單個電廠并不一致，參與協(xié)作統(tǒng)一競價電站的效益與單一競價時相比會發(fā)生變動。在一輪競價內(nèi)，單個電站和協(xié)作體整體因參與協(xié)作實行統(tǒng)一競價導(dǎo)致電站利潤發(fā)生的變動，即[9]：

Δpi=pti-pdi

(1)

(2)

式中，pti為參與協(xié)作統(tǒng)一競價后電站i的利潤；pdi為電站i單一競價時的利潤；Δpi為協(xié)作統(tǒng)一競價前后電站i的利潤差，Δpi≥0電站為獲益電站，Δpi<0電站為虧損電站；Δp為協(xié)作統(tǒng)一競價前后協(xié)作體(流域同業(yè)主電站、分河段電站或全流域梯級水電站)的利潤差；Δpl(Δps)為所有獲益(虧損)電站因協(xié)作統(tǒng)一競價而多收獲(虧損)的利潤；n為協(xié)作體所屬電站個數(shù)。

一般來說，因協(xié)作統(tǒng)一競價的積極作用，協(xié)作體通過此方式所獲得的綜合利潤應(yīng)高于所屬電站單一競價時的利潤。但實際執(zhí)行過程中可能會出現(xiàn)相反的情況，即通過協(xié)作統(tǒng)一競價獲得的利潤反而更少。為協(xié)調(diào)協(xié)作體內(nèi)部電站的利益與矛盾，提升參與協(xié)作的熱情，實現(xiàn)協(xié)作統(tǒng)一競價的延續(xù)性，可設(shè)立權(quán)益平衡賬戶，將虧損電站在一定的競價周期內(nèi)因協(xié)作統(tǒng)一競價而虧損的利潤，以及獲益電站因協(xié)作統(tǒng)一競價而多獲取的利潤均納入權(quán)益平衡賬戶中。最后，通過權(quán)益平衡機制對權(quán)益平衡賬戶內(nèi)剩余利益進(jìn)行利益共享與風(fēng)險共擔(dān)分配。權(quán)益平衡機制流程見圖3。具體可考慮如下分享(分擔(dān))方案：

圖3 權(quán)益平衡機制流程

方案1，協(xié)作體內(nèi)部電站平均分享(分擔(dān))統(tǒng)一競價所帶來的權(quán)益平衡賬戶內(nèi)剩余利益(利潤損失)，以體現(xiàn)相對各方的公平。

方案2，協(xié)作體內(nèi)部電站按發(fā)電容量占比分享(分擔(dān))統(tǒng)一競價所帶來權(quán)益平衡賬戶內(nèi)剩余利益(利潤損失)，以更強有力地激勵大型、調(diào)節(jié)性能水電站的開發(fā)。

方案3，鑒于各電站在建設(shè)中資金投入規(guī)模不同，度電成本存在較大差異，在分享利益或分擔(dān)風(fēng)險時承擔(dān)相同的比例欠缺一定的合理性，可以考慮按各自度電成本(或按各自以成本為基礎(chǔ)的電價水平)比例分享(分擔(dān))協(xié)作統(tǒng)一競價所帶來的權(quán)益平衡賬戶內(nèi)剩余利益(利潤損失)。

5 結(jié) 語

在電站固有成本差異及復(fù)雜流域管理體制背景下，相對于單業(yè)主，多業(yè)主流域梯級水電站在參與市場競價的過程中會面對更多挑戰(zhàn)。采用多業(yè)主下梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價十分必要，且多業(yè)主下梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價具有一定可行性和實施條件。

多業(yè)主下梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價，可分歸屬同一業(yè)主水電站的協(xié)作、分河段有調(diào)節(jié)性能水電站與下游徑流式水電站的協(xié)作、流域上所有水電站的協(xié)作3種方式進(jìn)行戰(zhàn)略協(xié)作統(tǒng)一競價，并建立權(quán)益平衡機制、設(shè)立權(quán)益平衡賬戶，分別采取平均分享(分擔(dān))、按發(fā)電容量占比分享(分擔(dān))及按各自度電成本(或按各自以成本為基礎(chǔ)的電價水平)比例分享(分擔(dān))3種方式合理分割獲得的整體利益(利潤損失)。

為了公平、有效、強有力的協(xié)調(diào)多業(yè)主流域的競價活動，充分發(fā)揮各成員自身的優(yōu)勢，需要在組織形式、管理模式和技術(shù)保障等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)?？煽紤]建立流域綜合管理機構(gòu)，完善成本管理機制及統(tǒng)一調(diào)度調(diào)節(jié)效益補償機制，構(gòu)建聯(lián)合調(diào)度平臺、信息共享檢測平臺及協(xié)作競價決策平臺。

[1] 賀恭. 中國水電的未來之路——加快開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展[J]. 水力發(fā)電, 2004, 30(12)： 12- 16．

[2] 劉剛, 李基棟. 淺析新電改下流域統(tǒng)一上網(wǎng)電價[J]. 人民珠江, 2016, 37(2)： 102- 104．

[3] 莫莉. 流域梯級多業(yè)主電站共生機制及其穩(wěn)定性[J]. 水電能源科學(xué), 2013, 31(8)： 230- 234．

[4] 楊道輝, 馬光文, 高福榮, 等. 流域梯級水電站統(tǒng)一上網(wǎng)電價的探討[J]. 水力發(fā)電, 2006, 32(8)： 1- 3．

[5] 畢亞雄. 水電的流域梯級滾動統(tǒng)一開發(fā)[J]. 中國三峽建設(shè), 2005(2)： 80- 84．

[6] 賈蘭, 龐峰. 洪家渡水電站在梯級和電網(wǎng)中的地位與作用[J]. 水力發(fā)電, 2001(9)： 2- 4．

[7] 趙慶緒, 馬光文, 黃煒斌, 等. 多開發(fā)主體梯級水電站統(tǒng)一調(diào)度模式研究[J]. 水電能源科學(xué), 2012, 30(4)： 26- 28．

[8] 宋恒力. 流域梯級水電站聯(lián)盟策略的博弈研究[D]. 武漢： 華中科技大學(xué), 2013．

[9] 劉瑋. 電力市場環(huán)境下發(fā)電企業(yè)成本分析及競價策略研究[D]. 北京： 華北電力大學(xué), 2010．