多業主梯級水電站協作統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

(1.四川大學水利水電學院，四川成都610065； 2.四川大學水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室，四川成都610065)

0 引 言

從發展機制看，大中型流域已逐步形成由國家主控，以各國有大發電集團為開發主體的多元化投資結構[1]。在未來競價上網環境下，發電主體間仍將以上網電價為競爭手段，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入市場，對多開發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一、協調調度的實現，影響流域綜合效益及整體優勢的發揮，更將阻礙公平性競價及調節性能水電站的發展。在電力市場中，如何利用電價杠桿，協調流域梯級相關方的利益關系，在協商統一的前提下協作統一競價，有效控制多重風險，以實現綜合效益最大化，成為各方關注且迫切需要解決的關鍵所在。為此，本文對多業主流域梯級水電站開展協作統一競價的必要性、可行性進行分析，對協作統一競價機制及后續利益分配機制進行了探討。

1 面臨的問題

(1)流域整體效益。同一流域多業主梯級水電站之間存在密不可分的水力聯系及電力聯系[3]。基于本位主義，流域多元開發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，在流域內部競爭中各方競價策略、行為等缺乏協調。流域梯級水電站群調節性能、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節及以上性能水電站蓄水停發，而低電價的電站缺水待發或低水頭運行，乃至豐水期大片棄水，枯水期下游電站沒水發電的情況出現，影響了流域水資源的充分利用和流域整體效益的發揮。

(2)調節性水庫建設。季調節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]。但競價上網后，季調節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。因投資風險較大、開發回報率低，企業投資開發季調節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上，通過適當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(建設及運營成本低)的電站自然占據競爭優勢。但下游的徑流式水電站因自身并無調節能力，發電量往往受制于上游來水情況，未獲得電量的季調節及以上性能水電站蓄水待發則限制了下游電站。多業主流域梯級水電站間的效益博弈將導致整體競爭優勢(市場力，低電價、調節性能水電站等)無法得到有效發揮。

(4)發電生產履約。流域下游徑流式水電站對發電出力和發電量的可控性不高，即使因建設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機密，下游電站在整個競爭中都面臨資訊不對稱的風險，履約可靠性也存在變數[5]。

2 協作統一競價的必要性和可行性

2.1 必要性

(1)有利于流域統一調度運行，提高綜合效益。多業主梯級水電站協作統一競價，將有利于促進流域統一優化調度，并充分發揮水庫的調節容量效益，借助流域梯級水電站群對流域徑流的調節，改善下游電站發電量的年內分配，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，增強流域總體發電、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，激勵調節水庫建設。建設季調節及以上性能水電站是提升梯級水電站群經濟利益的重要手段。而平抑電價是季調節及以上性能水電站在電力市場環境下能夠跨步前進的關鍵經濟杠桿。通過多業主梯級水電站協作統一競價的方式，將對季調節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，合理引導有調節性能的水電站的開發。

(3)提高流域整體市場競爭力。通過多業主梯級水電站協作統一競價，梯級水電站群作為一個統一實體，以整體市場競爭力及經濟效益最大化為目標參與電力市場競爭，有利于提高流域整體市場競爭力，建立完善、統一的水電聯合競價單元，為最終實現充分、高效的電力市場競爭態勢奠定基礎。

(4)便于發電生產計劃管理。通過多業主梯級水電站協作統一競價，梯級各電站因為成本差距、內部競爭導致的出力、發電量失約危機會減小，有利于提升電力合約的履約率，促進電網和電力市場的穩定發展。此外，通過協作統一競價得以有效實施的梯級聯合調度，有利于減輕電站運行人員的工作負擔，提高發電生產經營管理水平。

2.2 可行性

(1)國家政策支持。國家能源局發改能源[2016]280號《關于加強流域水電管理有關問題的通知》中“結合流域電價機制改革，逐步推動建立流域統一電價模式和運營管理機制”的要求，為多業主梯級水電站協作統一競價機制的研究實施提供了政策支持。

(2)各水電開發企業的支持和統一認識。協作統一競價是多業主梯級水電站利益相關方實現合作共贏的有利途徑。以大渡河流域為例，自推動建立流域統一電價模式提出以來，流域各發電集團公司便積極開展研究，多方合力推動試點工作相關事項。2016年10月，國家能源局、四川省發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，相應研究工作全面鋪開，大渡河流域梯級水電統一電價機制研究為其中的關鍵一環。

(3)較成熟的統一調度系統。協作統一競價實現的基礎在于統一的電力調度，而目前綜合自動化系統、水情測報系統、水調自動化系統和通信系統等4大系統[7]的相關技術、軟件已非常發達，為實現協作統一競價奠定了硬件基礎。

3 協作統一競價模式

以大渡河干流為例，研究多業主協作統一競價模式。該流域為典型的多開發主體流域梯級，截至目前，投產梯級水電站總數達到14級，總裝機規模1 739.5萬kW，從上至下依次為電站1～14。其中，電站1、2具有季調節能力，電站7具有不完全年調節能力。電站1、5、7～12由A公司開發，電站2、3由B公司開發，電站4由C公司開發，電站6由D公司開發，電站13、14由E公司開發。

3.1 梯級水電站協作方式

多業主下梯級水電站協作統一競價的整體運作為：首先，建立流域綜合管理機構，以綜合協商管理各方的市場行為及權益分配等；其次，協作體所轄電站作為一個虛擬競價商，進行協作統一競價，整體上報總體量價組合，中標電量在協作體內部進行協調分配；最后，通過設立權益平衡賬戶分配內部成員的共同收益。本文擬定3種流域梯級水電站的協作方式：

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

方式二，分河段有調節性能水電站與下游徑流式水電站的協作。考慮上、下游的水力聯系，分段利用季調節及以上性能水電站的調節能力，利用徑流式水電站低電價優勢平抑季調節及以上性能水電站的高成本電價，以及小規模協作統一競價阻力及運作難度較流域所有水電站協作稍易等因素，分河段將河段內有調節性能水電站與下游徑流式水電站打捆并開展協作，以分段協作體總利益最大為目標。同流域不同分段協作體間存在合作與競爭的雙重關系。

方式三，流域上所有水電站的協作。在完善協作統一競價的效益分配機制以及統一調度的調節效益補償機制的前提下，組建全面負責流域梯級水電站開發建設運行的協調和管理機構，并對流域電站成本統一核算、稅收及收益統一管理后，綜合考慮上下游的水力聯系、各方利益、統一調度等，開展流域整體協作，以協作體綜合權益最大為目標。

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 梯級水電站協作統一競價流程

基于利潤最大化、保證最低負荷和設備可靠穩定的原則開展協作統一競價，單個水電站首先對市場信息開展調研，充分剖析競爭者的報價資訊，再合并自身的發電成本函數，優化最佳競價模型，獲取最優對策，相應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，用于在協作體中進行協商；流域綜合管理機構多方考慮內部電站發電成本、競價曲線等資訊，剖析外部環境，明確協作體競價對策，對各電站上報的單站競價曲線進行改進和調劑后，獲得協作體競價曲線，確定協作體統一電價和綜合發電量的關聯，之后以協作體作為一個整體進行協作統一競價；協作成功后，流域綜合管理機構調和各電站競價對策，綜合并改進各方單站競價曲線，妥善分撥出力；最后實行考核、結算及利益的平衡分配。梯級水電站協作統一競價流程見圖2。

圖2 梯級水電站協作統一競價流程

4 協作統一競價權益平衡機制

由于協作體整體競價對策與單個電廠并不一致，參與協作統一競價電站的效益與單一競價時相比會發生變動。在一輪競價內，單個電站和協作體整體因參與協作實行統一競價導致電站利潤發生的變動，即[9]：

Δpi=pti-pdi

(1)

(2)

式中，pti為參與協作統一競價后電站i的利潤；pdi為電站i單一競價時的利潤；Δpi為協作統一競價前后電站i的利潤差，Δpi≥0電站為獲益電站，Δpi<0電站為虧損電站；Δp為協作統一競價前后協作體(流域同業主電站、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)電站因協作統一競價而多收獲(虧損)的利潤；n為協作體所屬電站個數。

一般來說，因協作統一競價的積極作用，協作體通過此方式所獲得的綜合利潤應高于所屬電站單一競價時的利潤。但實際執行過程中可能會出現相反的情況，即通過協作統一競價獲得的利潤反而更少。為協調協作體內部電站的利益與矛盾，提升參與協作的熱情，實現協作統一競價的延續性，可設立權益平衡賬戶，將虧損電站在一定的競價周期內因協作統一競價而虧損的利潤，以及獲益電站因協作統一競價而多獲取的利潤均納入權益平衡賬戶中。最后，通過權益平衡機制對權益平衡賬戶內剩余利益進行利益共享與風險共擔分配。權益平衡機制流程見圖3。具體可考慮如下分享(分擔)方案：

圖3 權益平衡機制流程

方案1，協作體內部電站平均分享(分擔)統一競價所帶來的權益平衡賬戶內剩余利益(利潤損失)，以體現相對各方的公平。

方案2，協作體內部電站按發電容量占比分享(分擔)統一競價所帶來權益平衡賬戶內剩余利益(利潤損失)，以更強有力地激勵大型、調節性能水電站的開發。

方案3，鑒于各電站在建設中資金投入規模不同，度電成本存在較大差異，在分享利益或分擔風險時承擔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的電價水平)比例分享(分擔)協作統一競價所帶來的權益平衡賬戶內剩余利益(利潤損失)。

5 結 語

在電站固有成本差異及復雜流域管理體制背景下，相對于單業主，多業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。采用多業主下梯級水電站協作統一競價十分必要，且多業主下梯級水電站協作統一競價具有一定可行性和實施條件。

多業主下梯級水電站協作統一競價，可分歸屬同一業主水電站的協作、分河段有調節性能水電站與下游徑流式水電站的協作、流域上所有水電站的協作3種方式進行戰略協作統一競價，并建立權益平衡機制、設立權益平衡賬戶，分別采取平均分享(分擔)、按發電容量占比分享(分擔)及按各自度電成本(或按各自以成本為基礎的電價水平)比例分享(分擔)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、強有力的協調多業主流域的競價活動，充分發揮各成員自身的優勢，需要在組織形式、管理模式和技術保障等方面進行優化改進。可考慮建立流域綜合管理機構，完善成本管理機制及統一調度調節效益補償機制，構建聯合調度平臺、信息共享檢測平臺及協作競價決策平臺。

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