基于收益估算法的電力市場補(bǔ)貼機(jī)制研究

黃宇鵬，陳柏柯，余濤，趙鵬飛，荊朝霞，容語霞

(1. 國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200120；2. 華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510641)

自《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號(hào)文)出臺(tái)以來，我國新一輪電力體制改革已歷經(jīng)6年有余。體制改革一方面旨在提高資源配置效率，另一方面則要實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利公平分配。然而現(xiàn)貨市場分時(shí)、分位置的電價(jià)給市場主體帶來了價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致部分機(jī)組出現(xiàn)了不同程度的虧損[1]，例如在市場化前基于原有管制合同完成投資建設(shè)的機(jī)組，市場化后的電價(jià)波動(dòng)導(dǎo)致其無法回收全部投資成本，從而產(chǎn)生擱淺成本問題；以及因發(fā)電成本高無法維持營運(yùn)，但是對保障系統(tǒng)安全至關(guān)重要的調(diào)節(jié)性機(jī)組的生存問題。僅依賴市場機(jī)制無法有效解決上述問題。

實(shí)際上，在競爭性電力市場中，為了促進(jìn)公平分配，保證部分市場主體合理收益，維持其生存，保障電力供應(yīng)安全，除市場機(jī)制外，政府補(bǔ)貼也發(fā)揮著重要的資源配置作用[2]。電力補(bǔ)貼主要通過政府的直接或間接支持來提供，補(bǔ)貼量與機(jī)組投資成本、可變成本、實(shí)際發(fā)電量、市場電價(jià)等密切相關(guān)。目前國內(nèi)外相關(guān)研究集中于可再生能源或分布式能源的補(bǔ)貼設(shè)計(jì)[3-4]，對于體制轉(zhuǎn)軌下的機(jī)組擱淺成本補(bǔ)貼方式主要是資產(chǎn)證券化[5]。資產(chǎn)證券化是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，需要考慮資產(chǎn)估值、信用評(píng)級(jí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和定價(jià)等因素，目前我國電力市場仍未具備發(fā)電資產(chǎn)證券化的條件。在我國電力市場具體實(shí)踐中，常見的補(bǔ)貼機(jī)制包括度電補(bǔ)貼[6]、固定成本補(bǔ)貼[7]、政府授權(quán)差價(jià)合約[8]等。度電補(bǔ)貼操作簡單，但容易使價(jià)格不反應(yīng)真實(shí)邊際成本，造成短期社會(huì)福利損失。固定成本補(bǔ)貼涉及財(cái)務(wù)核算，實(shí)操困難，也不利于激勵(lì)電廠有效規(guī)劃建設(shè)。政府授權(quán)差價(jià)合約通過強(qiáng)制給機(jī)組分配一定量價(jià)的中長期合約的方式被政府用來實(shí)現(xiàn)擱淺成本回收[9]、市場力控制[10-11]及可再生能源消納[12-14]等政策性目標(biāo)；但是合約執(zhí)行需要依托分解算法將合約總量分解到各個(gè)現(xiàn)貨交易時(shí)段，然后按照預(yù)先確定的分解曲線進(jìn)行金融交割[15]，合約分解策略直接影響發(fā)電側(cè)在各個(gè)交易時(shí)段的優(yōu)先發(fā)電權(quán)分配結(jié)果和市場力水平[16]。

為我國制訂具體可行的雙軌制下發(fā)電機(jī)組補(bǔ)貼機(jī)制，可以借鑒國外電力市場的成熟經(jīng)驗(yàn)。加拿大安大略省電力市場對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組采用收益估算法進(jìn)行補(bǔ)貼，已投入實(shí)踐超過9年。目前已有文獻(xiàn)對收益估算法進(jìn)行了研究[17]，該文著重分析了收益估算法與度電補(bǔ)貼機(jī)制下市場主體策略變化以及對資源配置效率的影響。與之不同的是，本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于通過數(shù)學(xué)公式系統(tǒng)概括固定成本補(bǔ)貼、度電補(bǔ)貼、政府授權(quán)差價(jià)合約以及收益估算法4種補(bǔ)貼機(jī)制的基本原則和影響參數(shù)，揭示收益估算法機(jī)制下機(jī)組準(zhǔn)許收益、估算收入、估算成本、估算發(fā)電小時(shí)等因素的核定原理，并在此基礎(chǔ)上分析不同補(bǔ)貼機(jī)制對機(jī)組收入穩(wěn)定性的影響，驗(yàn)證政府通過收益估算法解決市場化機(jī)組在不同負(fù)荷預(yù)測情景下面臨的電量電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)問題方面的優(yōu)勢，以期為我國電力市場雙軌制下補(bǔ)貼機(jī)制的設(shè)計(jì)提出啟示及思路。

1 補(bǔ)貼方式概述

電力市場發(fā)電側(cè)的補(bǔ)貼原則可表示為

π=f(c1,c2,q,p).

(1)

式中：π為發(fā)電主體的補(bǔ)貼優(yōu)惠額度；f為補(bǔ)貼函數(shù)；c1、c2為機(jī)組成本參數(shù)，分別代表市場主體的固定投資成本、可變成本；q、p為市場參數(shù)，分別代表市場主體的發(fā)電量、現(xiàn)貨電價(jià)，其中發(fā)電量參數(shù)可采用機(jī)組實(shí)際發(fā)電量，事前分解量或事后估算量。不同補(bǔ)貼方式主要體現(xiàn)在不同的補(bǔ)貼產(chǎn)量。

1.1 固定成本補(bǔ)貼

固定成本補(bǔ)貼屬于投資性補(bǔ)貼，考慮機(jī)組的擱淺成本給予一次性補(bǔ)償。除了固定成本補(bǔ)償外，機(jī)組還可通過參與電力市場獲得收入，只有當(dāng)收入大于可變成本，機(jī)組才能獲得利潤。若不對機(jī)組固定成本進(jìn)行補(bǔ)貼，則機(jī)組的合理短期利潤應(yīng)等于固定投資成本[18]。在固定成本補(bǔ)貼機(jī)制下發(fā)電側(cè)沒有固定成本投資風(fēng)險(xiǎn)，能有效幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)正常利潤。然而固定成本補(bǔ)貼需要政府事先確定電力資產(chǎn)的擱淺成本，計(jì)算擱淺成本的兩種常用方法分別是：衡量發(fā)電資產(chǎn)現(xiàn)值與賬面價(jià)值之差，或者對比持續(xù)監(jiān)管下機(jī)組預(yù)期收益與市場環(huán)境下機(jī)組預(yù)期收益。如果對市場狀態(tài)預(yù)估不準(zhǔn)確，固定成本補(bǔ)貼容易產(chǎn)生對機(jī)組的過補(bǔ)或欠補(bǔ)。補(bǔ)貼公式為：

(2)

Rma=g(c2,qex,pex).

(3)

1.2 度電補(bǔ)貼

度電補(bǔ)貼屬于生產(chǎn)性補(bǔ)貼，考慮機(jī)組的成本參數(shù)和市場參數(shù)，發(fā)電量參數(shù)采用機(jī)組的實(shí)際發(fā)電量。對機(jī)組每生產(chǎn)一單位的電能給予固定的補(bǔ)貼額度。機(jī)組發(fā)電量越大，獲得補(bǔ)貼越多。補(bǔ)貼公式為：

(4)

(5)

在度電補(bǔ)貼機(jī)制下，高成本機(jī)組傾向于按其成本和補(bǔ)貼差報(bào)價(jià)參與市場，以增大現(xiàn)貨出清電量。該機(jī)制容易影響資源配置效率，增加社會(huì)成本。

1.3 政府授權(quán)差價(jià)合約

政府授權(quán)差價(jià)合約考慮機(jī)組的成本參數(shù)和市場參數(shù)，發(fā)電量參數(shù)采用機(jī)組的事前分解量。政府授權(quán)差價(jià)合約是一種價(jià)格規(guī)制方式，對合約覆蓋電量按規(guī)定合約電價(jià)進(jìn)行結(jié)算，合約補(bǔ)貼金額受合約總電量及電量事前分解結(jié)果影響。合約總量及分解一般參考機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)數(shù)及歷史發(fā)電曲線，受供需形勢及負(fù)荷預(yù)測情況影響，合約分解結(jié)果有可能偏離實(shí)際發(fā)電調(diào)度曲線，此時(shí)政府授權(quán)差價(jià)合約將難以發(fā)揮其市場力抑制或風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、成本補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

πC=f(c1,c2,qc,p),

(6)

qc=l(C,hu,α).

(7)

式(6)、(7)中：πC為市場主體差價(jià)合約收入；qc為機(jī)組合約電量，根據(jù)機(jī)組裝機(jī)容量C、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)hu及合約覆蓋比例α進(jìn)行核定。

1.4 收益估算法

收益估算法機(jī)制考慮機(jī)組的成本參數(shù)和市場參數(shù)，不需要事前預(yù)估機(jī)組發(fā)電量，事后根據(jù)現(xiàn)貨市場出清電價(jià)進(jìn)行估算，相比于政府授權(quán)差價(jià)合約，其發(fā)電量參數(shù)的設(shè)置整體而言更為準(zhǔn)確。收益估算法機(jī)制是一種收益規(guī)制，主要用于規(guī)制競爭性領(lǐng)域管制型資產(chǎn)的收益。采用多部制報(bào)價(jià)的方式，由各潛在供應(yīng)商申報(bào)機(jī)組單位裝機(jī)容量回報(bào)率、機(jī)組特性參數(shù)及相關(guān)成本參數(shù)，價(jià)低者中標(biāo)后方可簽訂長期合約。

(8)

(9)

(10)

(11)

2 基于收益估算法的政府授權(quán)合約

加拿大安大略省于2003年始決定關(guān)閉所有燃煤機(jī)組以減少溫室氣體排放，為了保障電力供應(yīng)，關(guān)閉的燃煤機(jī)組必須由燃?xì)鈾C(jī)組來取代。由于缺少有興趣的投資商，安大略省于2004成立了能源局(Ontario power authority，OPA)，負(fù)責(zé)與潛在的燃?xì)鈾C(jī)組投資商簽訂長期供電合約，即清潔能源供應(yīng)(clean energy supply，CES)合約。同時(shí)，為鼓勵(lì)有效利用余熱發(fā)電，安大略省也大力支持熱電聯(lián)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)項(xiàng)目(combined heat and power standard offer program，CHPSOP)。當(dāng)前加拿大安大略省已無燃煤機(jī)組，其中核電、氣電、水電、風(fēng)電、生物燃料發(fā)電和光電分別占比重為34%、28%、23%、13%、1%和1%，如圖1所示(數(shù)據(jù)更新于2021年6月)。

圖1 安大略省當(dāng)前裝機(jī)容量情況Fig.1 Ontario’s current installed capacity

OPA與燃?xì)鈾C(jī)組簽訂的合約為金融合約，機(jī)組收益與其實(shí)際發(fā)電量無關(guān)。合約期限一般為20年，以月為結(jié)算周期，采用收益估算法進(jìn)行結(jié)算。合約售方通常都是通過招標(biāo)方式確定，由供應(yīng)商對單位裝機(jī)容量準(zhǔn)許收益進(jìn)行報(bào)價(jià)，中標(biāo)機(jī)組是所有參與開發(fā)商中報(bào)價(jià)最低的，發(fā)電公司必須中標(biāo)才能簽訂合約投資建設(shè)電廠。中標(biāo)的燃?xì)鈾C(jī)組投資商必須在合約中注明各自的合約容量、固定投資成本、熱耗、可變運(yùn)營和維護(hù)成本等細(xì)節(jié)，并在機(jī)組全生命周期內(nèi)通過降低投資成本、降低熱耗、降低燃料購置價(jià)格等方式進(jìn)行盈利。CHPSOP合約則由潛在的投資方按標(biāo)準(zhǔn)合約簽訂。

基于收益估算法的政府授權(quán)合約的結(jié)算思路[19]是事后根據(jù)基于實(shí)時(shí)市場電價(jià)估算的能源市場收入(估算收入)和基于機(jī)組的可變能源成本估算的發(fā)電成本(估算成本)來計(jì)算凈收入(估算短期利潤)，估算的市場利潤用于抵消每月的準(zhǔn)許收益，不足抵消部分獲得補(bǔ)貼收益，超過抵消部分需要上繳給政府，如圖2所示。CHPSOP合同與CES合同結(jié)算結(jié)構(gòu)類似，但CHPSOP合同由于熱電聯(lián)供機(jī)組的特性在細(xì)節(jié)上需要考慮更多因素，如季節(jié)性熱率、熱出力以及不可抗力因素等等。以下具體描述均為CES合同。

圖2 收益估算法的基本思路Fig.2 Basic thought of revenue estimation method

由圖2可見，收益估算法的結(jié)算關(guān)鍵在于準(zhǔn)許收益的核算方法以及估算利潤的計(jì)算方法，具體計(jì)算流程可分為4個(gè)步驟，如圖3所示。

圖3 收益估算法的計(jì)算步驟Fig.3 Calculation steps of revenue estimation method

2.1 步驟1：設(shè)定準(zhǔn)許收益

基于收益估算法的政府授權(quán)合約的每月準(zhǔn)許收益根據(jù)合約容量和收入水平計(jì)算得出，其次還根據(jù)容量的有效性對合約容量作一定的減少調(diào)整，其計(jì)算公式為

(12)

(13)

2.2 步驟2：計(jì)算估算成本

估算成本需要考慮機(jī)組的啟停成本和燃料成本，結(jié)算月估算成本計(jì)算公式為

(14)

(15)

第h小時(shí)的能源成本

(16)

(17)

2.3 步驟3：計(jì)算估算短期利潤

2.3.1 估算收入

估算收入在扣除停運(yùn)情況下，由合同出力(為合約容量乘以時(shí)間，不是實(shí)際出力)乘以安大略省電力市場的統(tǒng)一出清價(jià)計(jì)算得出，結(jié)算月的估算收入

(18)

圖4 估算發(fā)電小時(shí)計(jì)算方式Fig.4 Calculation method of estimated generation hours

2.3.2 估算短期利潤

(19)

(20)

(21)

(22)

2.4 計(jì)算結(jié)算收益

每月的合同結(jié)算公式如下：

(23)

(24)

(25)

3 算例分析

3.1 模型介紹

假設(shè)某地區(qū)有6臺(tái)發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為 2 150 MW，其中有3臺(tái)為燃?xì)鈾C(jī)組，裝機(jī)容量為600 MW，占總裝機(jī)容量的27.9%，其余3臺(tái)為燃煤機(jī)組，裝機(jī)容量為1 550 MW，占總裝機(jī)容量的72.1%。具體參數(shù)見表1。機(jī)組4為補(bǔ)貼主體機(jī)組，標(biāo)桿電價(jià)為630 元/MWh，政府可選擇固定成本補(bǔ)貼、度電補(bǔ)貼、政府授權(quán)差價(jià)合約、收益估算法中的一種方式對其進(jìn)行發(fā)電補(bǔ)貼。為簡化計(jì)算，不考慮網(wǎng)絡(luò)約束，全網(wǎng)出清電價(jià)相同，并假設(shè)機(jī)組報(bào)價(jià)反映其真實(shí)成本。

表1 發(fā)電機(jī)組的基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of generators

算例設(shè)置5種不同負(fù)荷情景，供需比分別為1.0、1.1、1.2、1.3、1.4，見表2，并以情景3作為參考場景設(shè)置不同補(bǔ)貼方式的相關(guān)參數(shù)。不同情景下市場電價(jià)和機(jī)組4優(yōu)化出力分別如圖5和圖6所示。

3.2 不同補(bǔ)貼方式下機(jī)組收益分析

3.2.1 固定成本補(bǔ)貼下收益分析

在政府監(jiān)管下機(jī)組發(fā)電計(jì)劃按節(jié)能發(fā)電調(diào)度原則確定，然后按照政府核定的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)進(jìn)行收益結(jié)算。假設(shè)持續(xù)監(jiān)管下機(jī)組日發(fā)電計(jì)劃總電量與參考情景下一致，為1 717 MWh，則機(jī)組在監(jiān)管模式下的收益為51 510元。根據(jù)式(2)，固定補(bǔ)貼額為持續(xù)監(jiān)管下機(jī)組預(yù)期收益與市場環(huán)境下機(jī)組預(yù)期收益之間的差值。分別取不同情景為預(yù)期情景，此時(shí)機(jī)組4的市場收益和固定成本補(bǔ)貼見表3。計(jì)算不同情景下機(jī)組實(shí)際收益情況，如圖7所示。

表2 不同供需比下的典型日最高負(fù)荷Tab.2 Typical daily maximum load under different supply-demand ratios

圖5 不同情景下市場電價(jià)Fig.5 Market prices in different scenarios

圖6 不同情景下機(jī)組4出力曲線Fig.6 Generating curves of unit 4 in different scenarios

表3 不同負(fù)荷預(yù)測情景下機(jī)組4固定成本補(bǔ)貼額度Tab.3 Fixed cost subsidy amount for unit 4 in different load forecast scenarios 元

圖7 固定成本補(bǔ)貼下機(jī)組4實(shí)際收益變化Fig.7 Changes in the revenue of unit 4 under the fixed cost subsidies

由圖7可見，機(jī)組總收益包括市場收益和固定成本補(bǔ)貼收益兩部分，在補(bǔ)貼金額一定的情況下，機(jī)組總收益由市場收益決定，市場收益與市場供需情況相關(guān)。當(dāng)供應(yīng)緊張時(shí)，機(jī)組整體收益較大，相反，當(dāng)供應(yīng)充裕時(shí)，機(jī)組整體收益較低。另外，固定成本補(bǔ)貼金額的核定與市場預(yù)期相關(guān)，市場預(yù)期不準(zhǔn)確容易導(dǎo)致對機(jī)組的過補(bǔ)或欠補(bǔ)：在補(bǔ)貼1模式下，預(yù)測市場供應(yīng)偏緊，此時(shí)固定成本補(bǔ)貼為0，當(dāng)實(shí)際供應(yīng)充裕時(shí)，機(jī)組收益過低，無法保證機(jī)組合理利潤；在補(bǔ)貼5模式下，預(yù)測市場供應(yīng)充裕，此時(shí)固定成本補(bǔ)貼為51 510元，當(dāng)實(shí)際供應(yīng)偏緊時(shí)，機(jī)組整體收益偏高。

3.2.2 度電補(bǔ)貼下收益分析

以570元/MWh作為補(bǔ)貼基準(zhǔn)價(jià)，則機(jī)組4的單位補(bǔ)貼額為30元/MWh，補(bǔ)貼總額與單位補(bǔ)貼額以及機(jī)組實(shí)際發(fā)電量相關(guān)，計(jì)算不同情景下機(jī)組實(shí)際收益情況，見表4。

表4 度電補(bǔ)貼機(jī)制下機(jī)組4收益變化Tab.4 Changes in the revenue of unit 4 under the kWh subsidy mechanism

由表4可見，機(jī)組補(bǔ)貼收益與其現(xiàn)貨電量正相關(guān)。在系統(tǒng)邊際電價(jià)與補(bǔ)貼機(jī)組成本差較小時(shí)，若機(jī)組按成本報(bào)價(jià)，補(bǔ)貼收益甚至?xí)^機(jī)組市場收益。為增大自身收益，補(bǔ)貼機(jī)組傾向于按其成本和補(bǔ)貼差報(bào)價(jià)參與市場。以情景5為例，分析機(jī)組降低報(bào)價(jià)對市場出清結(jié)果的影響，如圖8所示，其中電價(jià)1和發(fā)電量1分別為機(jī)組4按成本報(bào)價(jià)下的市場出清價(jià)和出清量，電價(jià)2和發(fā)電量2分別為機(jī)組4在成本扣除補(bǔ)貼基礎(chǔ)上報(bào)價(jià)的市場出清價(jià)和出清量。

圖8 度電補(bǔ)貼機(jī)制下機(jī)組報(bào)價(jià)對電價(jià)和出清電量影響Fig.8 Influence of unit quotation on spot price and clearing quantity under the kWh subsidy mechanism

由圖8可見，機(jī)組降低報(bào)價(jià)雖能有效降低市場出清電價(jià)，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致高成本機(jī)組發(fā)電量增多，從而影響資源配置效率。本算例下機(jī)組降低報(bào)價(jià)參與市場后其總收益由32 550元增加至60 000元，社會(huì)總發(fā)電成本由708.95萬元增加至925.83萬元。

一是設(shè)立貸款損失撥備機(jī)制將能抑制金融機(jī)構(gòu)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)率。在金融運(yùn)行中，金融機(jī)構(gòu)能有充足的貸款損失撥備，就既能解決金融監(jiān)管中順周期性帶來的預(yù)期損失，又能解決金融監(jiān)管中順周期性帶來的非預(yù)期損失。科學(xué)的貸款損失撥備機(jī)制能平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)上漲和經(jīng)濟(jì)衰退時(shí)金融機(jī)構(gòu)對資金的需求。

3.2.3 政府授權(quán)差價(jià)合約下收益分析

研究不同負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度下政府授權(quán)差價(jià)合約補(bǔ)償額度變化。以情景3作為負(fù)荷預(yù)測情景，見表5，圖中：符號(hào)“-”表示預(yù)測負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷的負(fù)偏差程度，符號(hào)“+”表示預(yù)測負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷的正偏差程度。為體現(xiàn)一般性，保持機(jī)組報(bào)價(jià)不變，取機(jī)組標(biāo)桿電價(jià)為合約電價(jià)，改變差價(jià)合約電量分解方式，不同情景下不同合約分解方式對機(jī)組總利潤影響如圖9所示。

表5 不同情景負(fù)荷預(yù)測偏差程度Tab.5 Deviation degree of load forecasting in different scenarios

由圖9可見，在不同合約分解方式及負(fù)荷預(yù)測場景下機(jī)組總收益呈現(xiàn)明顯變化。其中，按照平均和典型負(fù)荷曲線原則對合約電量進(jìn)行分解主要起補(bǔ)貼高成本機(jī)組的作用，按照頂峰和典型發(fā)電曲線原則對合約電量進(jìn)行分解可以回收高成本機(jī)組的過高收益。在差價(jià)合約機(jī)制下，補(bǔ)貼金額不可控，變化程度與實(shí)際需求偏離預(yù)測負(fù)荷程度相關(guān)，特別地，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷小于預(yù)測負(fù)荷時(shí)，補(bǔ)償金額大幅升高，導(dǎo)致機(jī)組4總收入增多。這是因?yàn)椴顑r(jià)合約旨在對機(jī)組容量成本及可變成本進(jìn)行補(bǔ)償，合約收益受市場出清價(jià)、合約電量及合約電價(jià)多因素的影響，合約量價(jià)的確定基于核定的機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)數(shù)。隨著負(fù)荷預(yù)測出現(xiàn)偏差，機(jī)組實(shí)際利用小時(shí)數(shù)偏離核定值，見表5，此時(shí)容易造成對機(jī)組4未發(fā)電量的過度補(bǔ)償，從而造成消費(fèi)者盈余的損失。

圖9 不同合約分解方式和不同情景下機(jī)組4收益變化Fig.9 Changes in the revenue of unit 4 under different contract decomposition methods and different scenarios

3.2.4 收益估算法補(bǔ)貼下收益分析

收益估算法機(jī)制下機(jī)組補(bǔ)貼收益與其準(zhǔn)許收益、估算收入和估算成本相關(guān)。設(shè)補(bǔ)貼機(jī)組合約容量為200 MW，收入水平為258元/(MWd)，核定的機(jī)組可變能源成本為600元/MWh，則機(jī)組準(zhǔn)許收益為51 600元/d。假設(shè)機(jī)組4按成本報(bào)價(jià)，不同負(fù)荷情景下機(jī)組的市場收入、估算利潤、補(bǔ)貼收益、準(zhǔn)許收益和總收益變化如圖10所示。

圖10 收益估算法下機(jī)組4收益變化Fig.10 Changes in revenue of unit 4 under the revenue estimation method

由圖10可見，機(jī)組的準(zhǔn)許收益與市場出清量價(jià)無關(guān)，只與合約收入水平及合約容量有關(guān)，因此準(zhǔn)許收益一直保持不變。估算收入與機(jī)組4的合約容量及現(xiàn)貨出清價(jià)有關(guān)，估算成本與機(jī)組4的合約容量、發(fā)電成本及估算發(fā)電狀態(tài)有關(guān)。情景1下供應(yīng)偏緊，機(jī)組4發(fā)電量增多，市場收入增大，但因?yàn)槭袌鲭妰r(jià)較高，機(jī)組估算發(fā)電小時(shí)多，估算利潤較高，經(jīng)收益估算法回收部分利潤，機(jī)組最終收益等于其準(zhǔn)許收益。與情景1相比，情景2—5下供應(yīng)充裕，機(jī)組4因發(fā)電成本高，不具備競爭優(yōu)勢，市場收益較低，市場電價(jià)遠(yuǎn)小于其核定可變能源成本，估算發(fā)電小時(shí)數(shù)少，估算利潤小于機(jī)組準(zhǔn)許收益，經(jīng)收益估算法補(bǔ)貼后，機(jī)組最終收益等于其準(zhǔn)許收益。

3.2.5 不同補(bǔ)貼方式下機(jī)組收益分析

對不同補(bǔ)貼方式下不同負(fù)荷情景機(jī)組總收益進(jìn)行匯總，見表6。其中情景3為負(fù)荷預(yù)測情景，不同補(bǔ)貼方式均基于情景3的負(fù)荷曲線制定補(bǔ)貼額度。

表6 不同補(bǔ)貼機(jī)制下機(jī)組4收益變化Tab.6 Changes in the revenue of unit 4 under different subsidy mechanisms 萬元

圖11 不同補(bǔ)貼機(jī)制下機(jī)組4收益對比Fig.11 Comparisons of the revenue of unit 4 under different subsidy mechanisms

通過對比分析可知，收益估算法補(bǔ)貼機(jī)制下機(jī)組總收益最為穩(wěn)定，通過事后估算的方式不僅能減少補(bǔ)貼機(jī)制對市場主體策略的影響，還可以使得機(jī)組的最終收益等于核定準(zhǔn)許收益。其次是固定成本補(bǔ)貼機(jī)制，在機(jī)組補(bǔ)貼金額固定的前提下，其總收益主要由市場收入決定，若對市場狀態(tài)評(píng)估不準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生過補(bǔ)或欠補(bǔ)現(xiàn)象。度電補(bǔ)貼機(jī)制下補(bǔ)貼額與機(jī)組實(shí)際發(fā)電量相關(guān)，在供應(yīng)充裕時(shí)機(jī)組發(fā)電量減少，補(bǔ)貼機(jī)制無法補(bǔ)償機(jī)組的基本收益。政府授權(quán)差價(jià)合約能夠起到抑制發(fā)電側(cè)市場力和補(bǔ)貼高成本機(jī)組的雙重目的，但是若合約覆蓋比例及電量事前分解方式不正確，容易導(dǎo)致對機(jī)組未發(fā)電量的過度補(bǔ)償。

4 對中國電力市場建設(shè)補(bǔ)貼機(jī)制設(shè)計(jì)的啟示

市場建設(shè)需要兼顧效率及公平2個(gè)目標(biāo)，即使進(jìn)行了市場化改革，政府在市場環(huán)境下依然要發(fā)揮一定的作用，進(jìn)行一定的資產(chǎn)管制與政策調(diào)控，對部分生存能力差的機(jī)組進(jìn)行成本補(bǔ)償。但是，市場環(huán)境下政府配置資源的方式不能采用計(jì)劃體制下直接定價(jià)、直接補(bǔ)貼的方式，因?yàn)槠鋾?huì)對資源配置起到不利影響，降低市場效率。

在我國電力市場建設(shè)進(jìn)程中，不同市場采取了不同的補(bǔ)貼方式，如廣東市場針對燃?xì)鈾C(jī)組的度電補(bǔ)貼機(jī)制、云南市場針對火電機(jī)組的調(diào)節(jié)價(jià)格補(bǔ)貼和長期備用補(bǔ)償機(jī)制、浙江市場的政府授權(quán)合約機(jī)制。部分市場還設(shè)置了容量補(bǔ)償機(jī)制，由政府根據(jù)預(yù)測評(píng)估，制定統(tǒng)一的容量價(jià)格，按照機(jī)組有效裝機(jī)容量進(jìn)行容量付費(fèi)，如廣東電力現(xiàn)貨市場2021年結(jié)算試運(yùn)行實(shí)施方案規(guī)定[20]：按0.03元/kWh對售電公司收取容量電費(fèi)，再根據(jù)機(jī)組當(dāng)月實(shí)際有效容量對各機(jī)組進(jìn)行容量補(bǔ)償。在該機(jī)制下，容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和各發(fā)電機(jī)組可補(bǔ)償容量計(jì)算均由監(jiān)管部門決定，難以有效反映機(jī)組容量價(jià)值[21]。

根據(jù)科斯產(chǎn)權(quán)定理，在交易成本很小的情況下，只要初始產(chǎn)權(quán)界定清晰就能實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。具體到電力市場，可以通過簽訂政府授權(quán)差價(jià)合約的方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)先發(fā)電權(quán)分配[22-23]。政府授權(quán)差價(jià)合約設(shè)計(jì)參數(shù)包括合約總量、合約分解、合約電價(jià)等方面[24]。計(jì)劃體制下，電能按照綜合成本定價(jià)，由政府基于零售價(jià)格指數(shù)等因素逐年指導(dǎo)。市場化后，為避免各主體利益變化過大，建議基于不同機(jī)組的標(biāo)桿電價(jià)核定合約電量和合約電價(jià)，如式(26)、(27)所示：

(26)

(27)

隨著發(fā)用電計(jì)劃的逐步放開，不同類型機(jī)組的市場電量逐漸增多，為了實(shí)現(xiàn)對不同類型機(jī)組的精準(zhǔn)補(bǔ)貼，防止供需變化和電價(jià)波動(dòng)對機(jī)組收益的影響，政府補(bǔ)貼方式建議逐步由政府授權(quán)差價(jià)合約過渡至收益估算法。機(jī)制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于準(zhǔn)許收益、估算收益等參數(shù)的設(shè)置。

a)準(zhǔn)許收益。前期政府可基于成本加成的原則，根據(jù)國家相關(guān)補(bǔ)貼政策、核定的機(jī)組年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)、固定投資成本等因素確定不同機(jī)組的月固定成本，然后根據(jù)政府設(shè)定的最大和最小準(zhǔn)許收益率確定機(jī)組的最大、最小準(zhǔn)許收益，即

(28)

后期建議基于多部制報(bào)價(jià)的方式，以容量采購成本最小化為目標(biāo)函數(shù)，即

(29)

式中：αi、φi分別為機(jī)組i的容量價(jià)格、性能價(jià)格；ci為屬于{0,1}的變量?？紤]機(jī)組出力、線路潮流等約束條件，結(jié)合負(fù)荷預(yù)測曲線進(jìn)行合約出清，中標(biāo)機(jī)組保證全成本回收，參與市場后，另外回收空載成本、啟停成本、微增成本等。

b)估算收益。事后基于市場出清價(jià)、燃料價(jià)格和合約約定數(shù)據(jù)等進(jìn)行機(jī)組收益估算。機(jī)制引入初期可選擇以下2種方式之一進(jìn)行收益計(jì)算：①按照機(jī)組實(shí)際收入計(jì)算，考慮機(jī)組的實(shí)際管制型合約收入、市場化中長期合約收入、現(xiàn)貨市場增量交易收入、阻塞費(fèi)、實(shí)際發(fā)電量、測算成本計(jì)算機(jī)組的估算收益；②根據(jù)市場出清價(jià)和發(fā)電成本估算機(jī)組發(fā)電小時(shí)，當(dāng)市場出清價(jià)大于機(jī)組可變成本時(shí)，機(jī)組默認(rèn)處于發(fā)電狀態(tài)，對于機(jī)組估算收入和總估算可變成本，按照估算發(fā)電量計(jì)算。后期可基于機(jī)組在合約拍賣階段申報(bào)的成本參數(shù)進(jìn)行事后交易復(fù)盤，以各機(jī)組作為價(jià)格接受者優(yōu)化其市場策略，在考慮調(diào)節(jié)效益基礎(chǔ)上核定各機(jī)組估算收益。

5 結(jié)束語

目前我國仍處于電力市場建設(shè)的初級(jí)階段，在配套容量市場、輔助服務(wù)市場機(jī)制不完善的情況下，不同類型機(jī)組容量效益和調(diào)節(jié)效益無法完全體現(xiàn)，有必要對發(fā)電側(cè)部分機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)貼。補(bǔ)貼機(jī)制的設(shè)計(jì)需考慮機(jī)組在機(jī)制下的決策行為及成本回收情況，不應(yīng)影響市場效率的提升。本文首先對比了我國現(xiàn)行補(bǔ)貼方式，概述其優(yōu)缺點(diǎn)，指出不同補(bǔ)貼的本質(zhì)異同在于補(bǔ)貼量的設(shè)定方式，認(rèn)為事后基于實(shí)際出清電價(jià)方式估算補(bǔ)貼量更為精準(zhǔn)；然后在介紹加拿大安大略省基于收益估算法的補(bǔ)貼方式的基礎(chǔ)上，以算例驗(yàn)證不同機(jī)制在補(bǔ)貼發(fā)電側(cè)成本方面的效用；最后從市場建設(shè)效率和公平的目標(biāo)角度出發(fā)，基于我國市場建設(shè)現(xiàn)狀，提出我國電力市場補(bǔ)貼機(jī)制設(shè)計(jì)的思路。