基于利益相关者理论的发电权交易模式及其竞价策略

田帅

(中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广州市510663)

基于利益相关者理论的发电权交易模式及其竞价策略

田帅

(中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广州市510663)

在当前的发电权交易中，过度依靠对发电权出(受)让方的电站运行状态疏于了解的第三方交易机构作为信息沟通的媒介，导致了信息不对称进而影响发电权交易的顺利进行。为此，基于利益相关者理论，设计了一种能够体现不同发电权交易商利益需求的发电权交易模式，界定了交易各方的职权及交易实施顺序，利用动态博弈解决了信息不对称问题。基于扩大交易范围和统一成交价格的视角，提出了一种追求双方利益最大化并能维持长期博弈均衡的竞价策略。实证结果表明，该发电权交易模式及其竞价策略可以有效促进发电权交易商之间长期有效合作，提高了总社会效用，节约运行成本和减小能源消耗。

利益相关者;发电权交易;不完全信息博弈;竞价策略;社会效用

0 引言

发电权是电厂在合约市场、日前市场等市场中竞争获得的发电许可份额，发电权交易就是发电量指标的有偿出让和买入，交易双方根据电力主管部门确定的年度或季度发电计划指标，在平等自愿的原则下，在不影响电力消费者利益和系统安全性的前提下，采取双边协商撮合或者集中交易等方式完成发电量指标的买卖。发电权交易可以在各种不同类型和运行状态的机组之间进行，这些交易能提高正常运行和出力受阻的火电厂之间、水火电之间、大水电和小水电之间、不同流域的水电之间的相互补偿效益，各种情况下的发电权交易模式也各有特点［1］。黎灿兵等率先探讨了经纪人模式在发电权交易中的实现机理，并提出了考虑交易成本的全效用经纪人交易模式［2］。接着，不少专家和学者也在发电权交易模式方面进行了非常有价值的研究和探讨，其中撮合交易不但可以形成明确的买卖对应关系，而且价格机制较为灵活［3］，因此得到现阶段发电权交易市场的广泛应用。双边交易则重点突出了电力交易机构、电力调度机构的主体地位，前者负责搭建电力交易平台，后者负责监督平台的运行状况［4］。期权交易是指发电商根据自己的需要向交易中心购买该输电权获得优先交易的权利，当计划交易因线路阻塞不能完成时还可以得到补偿以降低损失。该交易模式允许市场参与者锁定电力价格以降低交易成本，减少价格波动带来的风险，确保中长期交易计划可执行性［5］。委托代理交易基于非对称信息，提出了无交易中心参与和交易中心以承包形式参与的发电权委托代理模型，通过分析关键参数及其对交易双方风险承担份额的影响，可以度量采用不同激励合同的各方收益［6］。

上述文献研究普遍强调了第三方交易机构在发电权交易中的主体地位，虽然交易机构对系统运行状态等十分了解，但难以对发电权出让方、受让方的电站运行状态进行了解和控制。若单纯依靠交易机构作为信息沟通的媒介，则会加大信息不对称，随即造成:受让发电权的电站缺乏有效激励机制去努力完成受让电量，可能给那些依靠出让发电权来避免发电机组因燃料不足、非计划停运等原因不能履行发电合同的发电方带来损失［7］。本文基于利益相关者理论，设计一种新的发电权交易模式以体现不同发电权交易商的交易需求，并规范交易实施路径的先后顺序，以规避信息不对称给发电权交易方带来的风险，为发电权交易方建立一个公平竞争、整体效用最优的交易系统。

1 利益相关者协同参与的发电权交易模式

图1所示的发电权交易模式应纳入区域政府框架协议和区域电力市场规划中开展，应与区域电力市场建设统一规划、统一管理、协调运作。该发电权交易的利益相关者包括出让发电权电站(被替代方)、受让发电权电站(替代方)和电力调度机构。被替代方、替代方所拥有的信息及彼此间的不对称表现在:替代方对自身富余发电能力十分了解，而对系统运行状态及被替代方对转让电量的具体要求知之甚少;被替代方对自身难以完成的合同电量十分清楚，却对系统运行状态及替代方完成受让电量的能力知之甚少。此时，若被替代方和替代方直接进行双边交易，二者之间缺乏双向互动，不易满足被替代方对交易电量的具体要求，且交易电量的频繁变动不利于建立长期稳定的合作关系。需强调的是:(1)电力调度机构不仅对系统运行状态等十分了解，还要对被替代方、替代方的运行状态也有充分了解和控制，将其纳入交易系统可以有效地解决信息不对称问题，保障发电权交易的稳定可持续; (2)电力交易机构应不隶属于任何一个市场主体，提供电力交易服务而不直接参与交易，并且不以营利为目的，并由电力监管机构直接负责管理。

图1 所示的发电权交易实施路径及各方的主要职权如下:(1)交易双方就交易周期、成交电量、成交价格、结算方式等问题进行协商，确定交易方案并报送电力调度机构;(2)电力调度机构对具体的交易方案进行安全校核，对未通过安全校核的交易方案交由交易双方重新协商整改，通过安全校验后，交易双方签订交易合同，并报电力调度机构组织执行;(3)电力交易机构应按月、季、年汇总分析发电企业由于开展发电权交易产生的能耗和污染物排放变化情况，结合交易电量和价格、电费结算、网损补偿等信息，及时报所在地电力监管机构，并定期向相关交易主体披露。

2 利益相关者的利益实现及其竞价策略

2.1 利益相关者的利益实现

在签订交易合同之前，双方要对合同的价格和数量进行谈判。显然，只有交易价格大于替发电增加的运行成本，替代方才会收益;只有交易价格低于被替代方自身发电时的运行成本，被替代方才会收益。因此，在利益相关者协同参与的发电权交易市场中，交易双方采用的竞价策略将直接影响各自收益。为此，本文提出一种追求双方收益最大化的竞价策略，并探讨该策略实现的信息条件。在不了解最优竞价策略实现的信息条件之前，可假设替代方和被替代方是在不完全信息条件下进行双边交易，即每个交易主体只知道自身的运行成本和竞争对手的运行成本估计值［8］，该假设具有普遍性和有效性，在此假设基础上构造最优的报价策略。

2.2 利益相关者的竞价策略

2.2.1 问题描述

发电权交易中，被替代方是将发电权转让出去的一方，以下称买方;替代方是接受发电权的一方，替代方将替代被替代方发电，以下称卖方。同时，由于以下采用单时段模型进行推演，文中用发电有功功率(简称功率)代替发电量进行公式推导。

假设在单位时间内，卖方和买方的运行成本函数C1、C2分别为

式中:Pg1、Pg2分别为开展合约转让与置换交易前卖方、买方的发电功率;a1、b1、c1为卖方的成本系数; a2、b2、c2为买方的系数。

假设交易功率为T，转让价格为R。由于开展发电权交易后，买方要承担本省内输电费用、省内火电厂利润损失、省内煤炭运输等产业损失的补偿费用e1，而且网间输电及网损费用差价有可能使买方收益或受损e2。因此，买方的收益不但要考虑发电的运行成本，还需要考虑补偿费用及网间输电及网损费用差价可能带来的收益或损失［9］。此外，卖方亦要承担本省省内输电费用e3。

那么，考虑补偿费用后的卖方运行成本Q，考虑补偿费用及网间输电及网损费用差价可能带来的收益或损失后的买方运行成本V分别是:

显然，当Q＞V时，买卖双方均不能获益，交易是不会发生的;当Q＜V时，交易能否开展，取决于双方的谈判策略。Q是卖方的最低保留价格，而V是买方的最高保留价格，成交价格应该满足Q＜R＜V。

2.2.2 竞价策略

在完全竞争的电力市场中，交易双方不知道对方的真实运行成本，只能获取市场公布的有限信息，因此该竞价问题属于不完全信息下决策问题。交易主体关心的是，在市场规则允许的条件下，如何制定合理的报价策略，即如何确定交易价格R。双边交易谈判流程如下:

(1)买方向卖方提出购买功率的需求。

(2)买卖双方电力向交易中心提交各自的报价RB、RS。如果RB＞RS，谈判成功，成交价格为R= (RB+RS)/2;如果RB＜RS，谈判失败，谈判进入下一阶段，直到谈判成功。

在双边交易谈判的开始，买卖双方均对自己预期价格保密。在谈判的过程中，按照博弈论的思想［10］，买卖双方为了达成交易不断调整报价，报价一步一步接近各自预期的价格。现在的关键问题是交易主体如何根据对手的不完全信息来设计最优报价从而获取最大利润。

假设卖方估计买方的报价函数为

类似地，买方估计卖方的报价函数为

值得注意的是，买方、卖方均不知道对方的运行成本Q、V。系数αB、βB(αB≥0、βB≥0)和αS、βS(αS≥0、βS≥0)、均是由买方和卖方估计的。例如，当αB=0、βB=0.9时，则卖方估计买方期望从交易中获取10%的收益。

那么，可得出买卖双方最优谈判策略模型，如下所示。

(1)卖方利润最大化的竞价模型为式中:RS为卖方提交报价;E［RB(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］为在买方报价估计值大于卖方报价的前提下买方报价估计值的期望;Prob［RB(s)(V)≥RS］为买方报价估计值大于卖方报价的概率。

(2)买方利润最大化的竞价模型为

式中:RB为买方提交报价;E［RS(b)(Q)∣RB≥RS

(b)(Q)］为买方报价大于卖方报价估计值的前提下卖方报价估计值的期望;Prob［RB≥RS(b)(Q)］为买方报价大于卖方报价估计值的概率。

最优解RB、RS分别为卖方、买方的最优谈判策略，其计算式为

一般而言，若采用均匀分布下的最优谈判策略，买方和卖方都会将运行成本V、Q看作是服从某种概率分布的随机变量。下面以运行成本服从均匀分布为例，探讨买卖双方的谈判策略。

已知V的密度函数下，可得

当RS位于区间［RB(s)(V1)，RB

(s)(V2)］时，式(11)、(12)成立。

图2给出了概率曲线、期望曲线及目标函数曲线。其中:曲线i为买方报价大于卖方报价估计值的概率Prob［RB≥RS(b)(Q)］;曲线ii为在买方报价估计值大于卖方报价的前提下，买方报价估计值的期望E［RB

(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］;曲线iii为卖方利润最大化的竞价模型的目标函数。

E［RB(s)(V)∣RB(s)(V)≥RS］是RS的单调递增函数，而Prob［RB(s)(V)≥RS］是RS的单调递减函数，买方最优策略目标函数存在最大值，对应于最优报价RS。

图2中，在X1、X2处，RB分别等于RB(s)(V1)，RB

(s)(V2);Z1=αB+βB(V1+V2)/2，Z2=αB+βBV2。同样，在假设Q服从均匀分布的情况下可得

当RB位于区间［RS(b)(Q1)，RS

(b)(Q2)］时，式

(13)、(14)成立。

将式(11)、(12)代入目标函数式(7)，由式(9)可得出卖方的最优报价策略为

因此，卖方最优报价为买方报价估计值的最大值的1/3与卖方最低保留价格的2/3的和。

类似地，将式(13)、(14)代入目标函数式(8)，由式(10)可得出买方的最优报价策略为

因此，买方最优报价为卖方报价估计值的最小值的1/3与买方最高保留价格的2/3的和。

由以上的分析可知，只有当Q≤RS≤RB≤V时，发电权交易才会开展。

2.3 算例

以11台火电机组参与的发电权交易市场为例，对所提出的竞价策略进行说明。假设1～7号机组为出让机组，8～11号机组为受让机组。为了尽可能反映现实情况，进一步假设1～6号机组为典型的高煤耗小容量机组，9～11号机组为典型的低能耗大容量机组。市场准入原则为:300 MW以下的机组只能作为出让方参与交易，300 MW以上的机组只作为受让方参与交易，300 MW的机组既可作为出让方亦可作为受让方参与交易。各发电机组的相关数据如表1所示。

机组煤耗用二次函数表示:Cf=aQ2+bQ+c。这里，Q为机组出力，a，b，c为煤耗系数。表1中运行成本分别为考虑补偿费用后的卖方运行成本Q，考虑补偿费用及网间输电及网损费用差价可能带来的收益或损失后的买方运行成本V。

从表1可得，在不完全信息下，交易双方经过长期博弈，买方报价估计值的最大值V(也即买方最高保留价格)为0.448元/(kW·h)，卖方最低保留价格Q(也即卖方报价估计值的最小值)为0.176元/ (kW·h)，按照式(15)、(16)算得卖方、买方最优报价分别为0.252，0.351元/(kW·h)，符合Q≤RS≤RB≤V的条件，发电权交易可以正常开展。

本例中总社会效用为95 675元/h，即实施发电权交易之后，可以节约的运行成本为95 675元/h，总成交量为815 MW，能耗下降量为100 311 kg/h。

4 结论

(1)通过把利益相关者理论引入到发电权交易市场中，设计了一种新的发电权交易模式以体现不同发电权交易商的利益需求，并设置了交易实施路径的先后顺序，有效解决了信息不对称问题，利于交易双方建立长期稳定的合作关系。

(2)从扩大交易范围和确定统一的成交价格着手，提出一种追求双方利益最大化的竞价策略，改进后的竞价策略可以有效促进利益相关者之间的长期博弈达到均衡，扩大了交易范围，提高了总社会效用，节约了运行成本和能耗，对厂间电力置换提供了一种较为可行的方法。

［1］Kambale P，Mackauer J J.The dispatcher training simulator for metropolitan edison company［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1996，11(2):898-904.

［2］黎灿兵，康重庆，夏清，等.发电权交易及其机理分析［J］.电力系统自动化，2003，27(6):13-18.

［3］夏清，孙正运.考虑交易成本的区域市场撮合交易模型［J］.电网技术，2005，29(17):1-4，20.

［4］张森林.水电参与电力市场竞争若干问题研究(二)［J］.水电能源科学，2006，24(3):62-65，78.

［5］艾东平，鲍海，杨以涵.发电权交易的阻塞风险规避模型［J］.继电器，2011，39(1):7-14.

［6］莫莉，周建中，李清清，等.基于委托代理模型的发电权交易模式［J］.电力系统自动化，2008，32(2):30-34.

［7］许荣，赵岩，李磊，等.基于节能降耗的发电权交易效益分析［J］.水电能源科学，2007，25(6):150-153.

［8］伍玉林，文福拴，丁剑鹰，等.基于两部制电价的发电权交易模式［J］.华北电力大学学报，2010，37(5):16-22.

［9］孙珂，张琳，宋福龙，等.电力流向及规模优化研究模型和研究方法［J］.电力建设，2012，33(8):8-11.

［10］李广华，鲍明慧.电力工程监理过程博弈分析［J］.电力建设，2013，34(1):92-95.

(编辑:蒋毅恒)

Generation Rights Trading Model and Bidding Strategy Based on Stakeholder Theory

TIAN Shuai
(Guangdong Electric Power Design Institute，China Energy Engineering Group，Guangzhou 510663，China)

It leads to information asymmetry and thus affecting smoothly running of generation rights trade in the existing generation rights trading，because of excessively depending on a third trading institution which has difficult to understand and control the power plant operational status of the side selling(buying)generation right.Therefore，this paper designed a new generation trading model to reflect the interest needs of different generation trading side based on the stakeholder theory，which defined the rights of the parties and the order of the transaction implementation path，and resolved the information asymmetry using dynamic game.Then，this paper proposed the bidding strategies that could pursue the both interests to maximize and maintain the equilibrium of long-term game，based on the perspectives of expanding trading range and unifying transaction price.The empirical results show that the generation rights trade mode and its bidding strategy can help both parties to establish a long-term stable cooperative relation，improve the overall social utility，and save operating costs and energy consumption.

stakeholder;generation rights trade;incomplete information game;bidding strategy;social utility

TM 732;F 123.9

A

1000－7229(2014)01－0122－05

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.024［HT］

2013-07-26

2013-09-21

田帅(1985)，男，硕士，经济师，主要从事产业与系统复杂性研究、计划管理等方面的研究工作，E-mail:msbcqmd@foxmail.com。