多業(yè)主梯級(jí)水電站協(xié)作共生及效益分配機(jī)制分析

陳小強(qiáng)

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

0 引言

流域梯級(jí)電站間存在密切的水力電力聯(lián)系，它所獲取到的發(fā)電方面收益直接與上游及下游電站有很大關(guān)系。流域內(nèi)的龍頭屬性水電站通常入庫(kù)流量比較穩(wěn)定，但是下游水電站所涉及的發(fā)電用途的供水主要的來源是流域區(qū)間入流，并包括部分上一級(jí)水電站下泄而成的流量，相鄰的梯級(jí)電站之間存在水流傳播時(shí)滯的可能性較大。在實(shí)施投資主體多元化改革措施后，上、下游電站分屬不同業(yè)主便成為可能，如果電站在從事水力發(fā)電、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期間，與同流域其他電站主體缺乏溝通協(xié)調(diào)，勢(shì)必會(huì)造成其他電站主體忽視流域梯級(jí)電站整體收益，甚至?xí)霈F(xiàn)部分電站由于未及時(shí)掌握其余電站生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息而出現(xiàn)決策失誤，不利于流域梯級(jí)電站整體運(yùn)行效益的提升。

基于此，本文從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)視角出發(fā)，依托協(xié)作共生理論，對(duì)開都河流域已建7座梯級(jí)電站間水力電力聯(lián)系展開分析，構(gòu)建起準(zhǔn)確描述單個(gè)電站及協(xié)作共生體共生行為及利益分配的判定模型，以期為流域梯級(jí)電站整體發(fā)電效益的增加提供可行思路。

1 流域梯級(jí)電站協(xié)作共生及效益分配機(jī)制

1.1 梯級(jí)電站協(xié)作模式

開都河流域多業(yè)主梯級(jí)電站協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制在實(shí)際運(yùn)行期間，應(yīng)當(dāng)率先構(gòu)建起發(fā)揮統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理作用的主體，對(duì)流域各利益主體的決策行為、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、權(quán)益分配展開協(xié)商管理與協(xié)調(diào)；同時(shí)將流域整體視為1個(gè)虛擬競(jìng)價(jià)商與其余流域或經(jīng)營(yíng)主體展開競(jìng)價(jià)，中標(biāo)后再在協(xié)作體內(nèi)部根據(jù)某種科學(xué)合理的機(jī)制展開分配[1]。就協(xié)作方式而言，主要有以下3種：

(1)該流域并不建立1個(gè)或更多決策主體，而是由現(xiàn)狀分散的全部水電站以自身名義展開競(jìng)爭(zhēng)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來看，這種情況便接近完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，對(duì)于買方也就是使用方而言，電價(jià)較低，較為有利，但對(duì)于每個(gè)水電站競(jìng)爭(zhēng)主體或流域整體利益而言，并不是最優(yōu)狀態(tài)。

(2)河段內(nèi)具有調(diào)節(jié)性能的水電站和徑流式水電站之間組建協(xié)作體。同一流域上下游之間存在必然的水力聯(lián)系，憑借流域內(nèi)梯級(jí)水電站比其余類型水電站所具有的發(fā)電成本和電價(jià)較低的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到調(diào)節(jié)流域內(nèi)上下游之間其余水電站的高發(fā)電成本及高電價(jià)的作用，并實(shí)現(xiàn)分河段協(xié)作總體利益的最大化。

(3)建立起統(tǒng)領(lǐng)流域內(nèi)全部電站經(jīng)營(yíng)主體在內(nèi)的統(tǒng)一協(xié)作體。即構(gòu)建全面負(fù)責(zé)流域內(nèi)每個(gè)梯級(jí)電站開發(fā)、建設(shè)、定價(jià)、運(yùn)行以及利益分配與調(diào)節(jié)等事務(wù)在內(nèi)的協(xié)調(diào)管理機(jī)構(gòu)，對(duì)流域電站實(shí)施全面統(tǒng)一的核算管理，綜合考慮流域上下游之間的水力聯(lián)系和流域內(nèi)各方電站主體的利益，以實(shí)現(xiàn)流域整體綜合權(quán)益最大化為主要目的。

結(jié)合流域梯級(jí)電站開發(fā)情況及管理現(xiàn)狀，開都河流域應(yīng)當(dāng)采用第2種協(xié)作方式，即分河段建立多業(yè)主梯級(jí)電站協(xié)作共生聯(lián)盟如圖1所示。

圖1 開都河流域梯級(jí)水電站分配組合

在分河段建立多業(yè)主梯級(jí)電站協(xié)作共生聯(lián)盟的協(xié)作方式下，開都河流域梯級(jí)水電站協(xié)作競(jìng)價(jià)流程如圖2所示。基于協(xié)作共生聯(lián)盟整體利益最大化、確保設(shè)備可靠穩(wěn)定及最低負(fù)荷的情況下開展協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)；最后以流域內(nèi)所有參與主體為限，展開全方位考核、收益成本結(jié)算，確保各方利益均符合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)原則。

圖2 梯級(jí)水電站協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)流程

1.2 協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)效益分配機(jī)制

就所構(gòu)建起的協(xié)作競(jìng)爭(zhēng)統(tǒng)一體而言，其內(nèi)部個(gè)別電廠所做出的競(jìng)價(jià)對(duì)策與協(xié)作體整體做出的對(duì)外競(jìng)價(jià)對(duì)策不盡相同，2種經(jīng)營(yíng)管理模式下單個(gè)電廠所獲取到的收益和付出的成本也必然發(fā)生變動(dòng)[2]。統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制構(gòu)建起來后流域內(nèi)個(gè)別電站主體和協(xié)作體整體收益的變化可以通過下列公式加以量化確定：

Δpi=pti-pdi

(1)

(2)

式中，pti—流域內(nèi)單個(gè)電站i參加協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制后并在統(tǒng)一競(jìng)價(jià)過程中所獲取到的利潤(rùn)；pdi—流域內(nèi)單個(gè)電站i未參加協(xié)作競(jìng)價(jià)機(jī)制，而是以自身為獨(dú)立競(jìng)爭(zhēng)主體時(shí)所可能獲取的利潤(rùn)；Δpi—單個(gè)電站i參與協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制前后的利潤(rùn)差；Δpi≥0時(shí)，電站獲益，也即電站參加流域協(xié)作競(jìng)價(jià)體對(duì)其自身有利；Δpi<0時(shí)，電站虧損，即電站參加流域協(xié)作競(jìng)價(jià)體對(duì)其自身不利；Δp—協(xié)作體在組建協(xié)作統(tǒng)一體展開競(jìng)價(jià)前后的利潤(rùn)差；Δpl—獲益電站因協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)而多獲取的利潤(rùn)，可以看作是額外收益；Δps—虧損電站因協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)而虧損的利潤(rùn)，也就是額外成本；n—協(xié)作體中所包含的同一流域內(nèi)的水電站個(gè)數(shù)。

通常情況下，由于協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制所具備的競(jìng)爭(zhēng)性和整合性特征，協(xié)作體通過將流域內(nèi)水電站全部聯(lián)合起來的方式所獲取的綜合利潤(rùn)基本上比電站以獨(dú)立身份參與競(jìng)爭(zhēng)、單一競(jìng)價(jià)所獲取的利潤(rùn)高，多出的部分即為外部收益，但事實(shí)卻并非如此。因?yàn)閱蝹€(gè)電站參與協(xié)作體后依賴心理、懶惰行為、搭便車現(xiàn)象等的存在，可能損害整體利益和個(gè)體利益，增大管理難度和成本，甚至阻礙協(xié)作體的順利運(yùn)行。為有效解決以上問題，協(xié)調(diào)協(xié)作體內(nèi)部各電站主體之間的利益，調(diào)動(dòng)其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)積極性，增強(qiáng)單個(gè)電站參與協(xié)作體的熱情，以獲取“1+1>2”的協(xié)作效益，應(yīng)當(dāng)建立起權(quán)益平衡賬戶，將參加協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)過程中所獲益電站多取得的那部分利潤(rùn)以及虧損電站所損失掉的相關(guān)利潤(rùn)統(tǒng)統(tǒng)納入權(quán)益平衡賬戶[3]，遵循公開、公平、公正原則，對(duì)賬戶內(nèi)剩余利潤(rùn)展開共享及風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)分配，具體流程如圖3所示。

圖3 權(quán)益平衡機(jī)制

圖3中賬戶內(nèi)剩余利潤(rùn)共享及風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)分配方案如下：方案1：權(quán)益平衡賬戶中的剩余利潤(rùn)(利潤(rùn)損失)主要交由協(xié)作體內(nèi)部電站按照個(gè)數(shù)、發(fā)電量或其他什么標(biāo)準(zhǔn)平均分擔(dān)，以充分體現(xiàn)公平原則；方案2：參加協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制而對(duì)應(yīng)的權(quán)益平衡賬戶中的剩余利潤(rùn)(利潤(rùn)損失)由協(xié)作體內(nèi)部電站按照發(fā)電容量占比分擔(dān)，以體現(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)性能較好電站的激勵(lì)；方案3：考慮到流域內(nèi)電站因建設(shè)資金、運(yùn)行規(guī)模、度電成本等方面存在差異，參加協(xié)作統(tǒng)一競(jìng)價(jià)機(jī)制而對(duì)應(yīng)的權(quán)益平衡賬戶中的剩余利潤(rùn)(利潤(rùn)損失)按照各自的度電成本比例分擔(dān)。

2 協(xié)作共生機(jī)制穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.1 協(xié)作共生機(jī)制穩(wěn)定性分析

梯級(jí)電站按照市場(chǎng)交易原則及協(xié)作共生原則構(gòu)建起協(xié)作共生聯(lián)盟后因?yàn)閰f(xié)作經(jīng)營(yíng)，可使聯(lián)盟整體發(fā)電量增大，為使這種趨勢(shì)一直保持下去，電網(wǎng)對(duì)發(fā)電量增大的部分應(yīng)當(dāng)予以相應(yīng)補(bǔ)貼；與此同時(shí)，各參與主體還必須取得補(bǔ)貼之外的隱性利益，主要包括下游水庫(kù)得到的上游電站徑流調(diào)節(jié)利益，獲取的返利，同時(shí)得到更多的電量收入等[4]。將前者歸為共有利益，將后者歸為私有利益。按照這一思路，協(xié)作共生聯(lián)盟的總收益表示如下：

E=Ea+Esa+Eb+Esb+Es

(3)

Es=Esa+Esb+Ess

(4)

式中，E—協(xié)作共生聯(lián)盟的總收益，元；Ea、Eb—協(xié)作共生聯(lián)盟形成前上游及下游電站收益，元；Esa、Esb—協(xié)作共生聯(lián)盟構(gòu)建起來以后上游和下游電站各自所增大的私有利益，元；Es—參加協(xié)作共生聯(lián)盟構(gòu)建起來以后所獲取的共生能量新增部分，元；Ess—協(xié)作共生聯(lián)盟構(gòu)建起來以后共有利益中的新增能量部分，元，主要指電網(wǎng)補(bǔ)貼。

如果聯(lián)盟僅產(chǎn)生共有利益，即Es=Ess、Esa=Esb=0時(shí)，則促使上下游電站根據(jù)自身能力在合作中做出貢獻(xiàn)的激勵(lì)便得不到應(yīng)有體現(xiàn)，從而造成各方忽略集體利益，單純謀求自身利益的機(jī)會(huì)主義行為。如果聯(lián)盟僅產(chǎn)生私有利益，即Es=Esa+Esb、Ess=0時(shí)，如遇其中個(gè)別電站出現(xiàn)干旱或洪澇等特殊情況，其合作成本會(huì)增大，收益減少甚至為負(fù)，缺乏基本的利益保障，大大降低協(xié)作共生聯(lián)盟的抗風(fēng)險(xiǎn)能力[6-7]。

2.2 協(xié)作共生機(jī)制穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型

梯級(jí)多業(yè)主電站協(xié)作共生聯(lián)盟的形成以上下游電站間互相依賴、合作共生，增大發(fā)電效益，獲取電網(wǎng)補(bǔ)償為前提，電站間就交流溝通機(jī)制的構(gòu)建、各方應(yīng)承擔(dān)的主要權(quán)利及應(yīng)享有的主要義務(wù)、對(duì)合作績(jī)效的要求或期望等事宜達(dá)成一致并形成文件。

基于協(xié)作共生機(jī)制有效性的視角，應(yīng)滿足Esa、Esb、Ess>0；基于利益分配公平性的視角，則應(yīng)滿足

Kij=(1+a)K，|a

(5)

其中=K=Esa/Eca=Esb/Ecb

(6)

式中，Kij—協(xié)作共生機(jī)制對(duì)共生能量展開分配的操作系數(shù)，%，主要體現(xiàn)其中一方在成本方面的投入和所取得的私有共生能量之比(比值，無單位)；a—協(xié)作共生機(jī)制所涉及的非對(duì)稱分配因子(常量，無單位)；K—對(duì)稱分配模式下所對(duì)應(yīng)的能量分配系數(shù)，%；a0—非對(duì)稱分配模式的臨界系數(shù)，%，按照成員中成本較低方收益的10%確定；Eca、Ecb—梯級(jí)電站中上游和下游電站共生成本，元。

依托以上所構(gòu)建起的多業(yè)主梯級(jí)電站共生聯(lián)盟穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型，并應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)展開分析可以看出，其共生聯(lián)盟穩(wěn)定系數(shù)主要在[0，1]之間取值，最低限0意味著該聯(lián)盟穩(wěn)定性極差或基本不具備；最高限1則說明該聯(lián)盟具有較高的穩(wěn)定性，則協(xié)同共生聯(lián)盟穩(wěn)定系數(shù)f按下式確定：

f=f1+f2

(7)

式中，f1—協(xié)作共生聯(lián)盟存續(xù)期間的有效性權(quán)重，若所構(gòu)建起的流域共生聯(lián)盟具備較好的有效性和穩(wěn)定性，則按照0.5取值，相反則直接取0；f2—體現(xiàn)協(xié)作共生聯(lián)盟公平性的指標(biāo)權(quán)重，如果流域主體利益共生聯(lián)盟具備較好的公平性，則按照0.5取值，相反則應(yīng)根據(jù)式(8)展開進(jìn)一步計(jì)算和分析評(píng)價(jià)，其中r為流域整體利益采用非對(duì)稱分配方式時(shí)獲利較多一方或幾方自身獲取的私有利益和整體共有利益之比。

(8)

假設(shè)獲利較多方的私共比線性相關(guān)，其共生穩(wěn)定評(píng)價(jià)框架如圖4所示。

圖4 協(xié)作共生穩(wěn)定性評(píng)價(jià)框架

3 協(xié)作共生穩(wěn)定性評(píng)價(jià)框架的驗(yàn)證

開都河流域多業(yè)主梯級(jí)電站協(xié)作共生穩(wěn)定性評(píng)價(jià)框架構(gòu)建起來后，于2018年在流域已建察汗烏蘇、柳樹溝、大山口、大山口二級(jí)、小山口、小山口二級(jí)、小山口三級(jí)等7座梯級(jí)電站間推行，基于協(xié)作共生機(jī)制有效性的視角并結(jié)合相關(guān)研究成果[5]，對(duì)Esa、Esb、Ess分別賦值0.11、0.14和0.08，對(duì)應(yīng)的協(xié)作共生聯(lián)盟有效性權(quán)重f1為0.5；根據(jù)流域電站運(yùn)行實(shí)際，將其中一方投入成本和所獲取的私有共生能量之比Kij確定為0.12，對(duì)應(yīng)的協(xié)作共生聯(lián)盟公平性權(quán)重f2為0.5，求和得到協(xié)同共生聯(lián)盟穩(wěn)定系數(shù)f為1。由此可以判定，流域現(xiàn)有梯級(jí)電站間共生聯(lián)盟穩(wěn)定性高，說明流域梯級(jí)電站良性協(xié)作共生機(jī)制已基本建立。

4 結(jié)論

流域多業(yè)主梯級(jí)電站之間存在利益上的共同點(diǎn)，共生聯(lián)盟的結(jié)成能使個(gè)體和整體發(fā)電效益顯著增加，最終形成對(duì)稱性互惠共生組織。流域梯級(jí)電站之間構(gòu)成博弈均衡模型，通過相應(yīng)機(jī)制的實(shí)施調(diào)動(dòng)主體積極性，謀求集體及個(gè)體利益最大化。開都河流域梯級(jí)電站間引入電網(wǎng)調(diào)控后，協(xié)作聯(lián)盟間的機(jī)會(huì)主義行為利得得到有效限制，多方協(xié)作過程中也更加傾向于互惠互利結(jié)局，多業(yè)主梯級(jí)電站合作的積極性得到充分調(diào)動(dòng)。流域多業(yè)主梯級(jí)電站協(xié)作共生機(jī)制構(gòu)建使流域電網(wǎng)發(fā)電量明顯增大，有效提升水資源開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研究結(jié)果為流域梯級(jí)電站整體發(fā)電效益的增加提供可行思路。