風(fēng)電入網(wǎng)合同機(jī)制研究

李　娟， 李　龍， 瞿　慧， 薛巍立

(1. 南京大學(xué)工程管理學(xué)院， 南京 210093； 2. 東南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院， 南京 210096)

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風(fēng)電入網(wǎng)合同機(jī)制研究

李娟1， 李龍1， 瞿慧1， 薛巍立2

(1. 南京大學(xué)工程管理學(xué)院， 南京 210093； 2. 東南大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院， 南京 210096)

基于存在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的假設(shè)，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司所組成的系統(tǒng)，研究了風(fēng)電入網(wǎng)合同機(jī)制.為有效管理風(fēng)電場(chǎng)所供給電能的供應(yīng)波動(dòng)性，分別提出兩種風(fēng)電入網(wǎng)合同機(jī)制：固定供給合同和預(yù)測(cè)承諾供給合同.相對(duì)于前者，預(yù)測(cè)承諾供給合同將部分供應(yīng)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)從風(fēng)電場(chǎng)轉(zhuǎn)移給電網(wǎng)公司，并且降低了電網(wǎng)公司對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴程度.研究了風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司的最優(yōu)決策，以及系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)均衡的影響.最后，分析了政府的補(bǔ)貼策略對(duì)成員決策的影響，得出從社會(huì)總福利最大化的視角，政府補(bǔ)貼全部提供給風(fēng)電場(chǎng)為占優(yōu)策略，且該補(bǔ)貼策略使得社會(huì)總福利得到帕累托改進(jìn)；但從系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的角度分析，補(bǔ)貼給風(fēng)電場(chǎng)雖然減少了棄風(fēng)率，卻增加了系統(tǒng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴性.

風(fēng)電； 固定供給合同； 預(yù)測(cè)承諾供給合同； 不確定性供應(yīng)； 政府補(bǔ)貼

0　引　言

在中國(guó)，新能源產(chǎn)業(yè)處于高速發(fā)展階段，尤以風(fēng)能發(fā)展最為迅速.風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，也越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視.風(fēng)能利用的條件是風(fēng)力機(jī)輪轂中心高處的平均風(fēng)速不小于5 m/s，因而風(fēng)電場(chǎng)的布局具有明顯區(qū)域特點(diǎn).

然而，風(fēng)電產(chǎn)能急速擴(kuò)張，超過了電網(wǎng)公司配套設(shè)施的建設(shè)速度，使得風(fēng)電無(wú)法得到充分利用.據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2013年，全國(guó)棄風(fēng)高達(dá)162億度，占同年風(fēng)力發(fā)電總量的11%.個(gè)中緣由為：第1，風(fēng)電場(chǎng)的供電預(yù)測(cè)精度偏低，預(yù)測(cè)誤差高達(dá)20%，電網(wǎng)公司抵制接納波動(dòng)幅度大的風(fēng)電；第2，風(fēng)電并網(wǎng)需要配套建設(shè)用于靈活調(diào)節(jié)的調(diào)峰電源，然而，在風(fēng)電集中的三北地區(qū)，電源結(jié)構(gòu)單一，抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜日{(diào)峰電源資源較少.第3，風(fēng)電多需要跨區(qū)輸送，電網(wǎng)的遠(yuǎn)程輸送能力不足.

我國(guó)政府采取了多種措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，其一，補(bǔ)貼基建設(shè)施建設(shè)費(fèi)用，涵蓋了從風(fēng)電場(chǎng)投資到電網(wǎng)公司運(yùn)輸線建設(shè)等；其二，向并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)提供風(fēng)電補(bǔ)貼；其三，頒布《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，為風(fēng)電并網(wǎng)提供政策支持；其四，發(fā)布《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)參與風(fēng)電現(xiàn)貨市場(chǎng)交易.

綜上，風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)組成的運(yùn)作系統(tǒng)中，一方面，風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)供電量依賴于隨機(jī)波動(dòng)的風(fēng)速，其供電輸出有極大不確定性，這給電網(wǎng)公司的運(yùn)作平穩(wěn)性提出很大挑戰(zhàn)；另一方面，為提高風(fēng)電的利用率，政府可以選擇向系統(tǒng)中的不同成員提供財(cái)政補(bǔ)貼，降低風(fēng)電場(chǎng)或電網(wǎng)公司的運(yùn)作成本.因此，本文的研究問題是：如何激勵(lì)風(fēng)電場(chǎng)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)供電量？如何降低電網(wǎng)公司對(duì)風(fēng)電的棄風(fēng)率？如何使得政府對(duì)風(fēng)電行業(yè)的補(bǔ)貼達(dá)到社會(huì)福利最大化？所涉及文獻(xiàn)有如下幾個(gè)領(lǐng)域.

關(guān)于電力市場(chǎng)供應(yīng)決策的研究中，Green和Newbery[1]對(duì)英國(guó)電力市場(chǎng)進(jìn)行了建模分析，將電力供需平衡分為3種：低需求期，高需求期和波動(dòng)需求期，并對(duì)不同情況下的邊際成本進(jìn)行了分析和數(shù)值模擬，得出了不同供需水平下電力市場(chǎng)提供電量的最優(yōu)決策.Green[2]運(yùn)用線性模型分析了政府政策對(duì)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響，得出在市場(chǎng)機(jī)制的作用下，加劇了英國(guó)電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，減少了企業(yè)的利潤(rùn)，但是電價(jià)不會(huì)變化得太劇烈.

關(guān)于不確定性如何影響采購(gòu)和供應(yīng)決策的研究中，Tsay和Lovejoy[3]在需求不確定性的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，提出了數(shù)量彈性契約，要求客戶提前預(yù)測(cè)，并承諾最小采購(gòu)量.針對(duì)此類系統(tǒng)，Durango-Cohen和Yano[4]提出了預(yù)測(cè)承諾合同：在預(yù)測(cè)階段，引入對(duì)零售商過高預(yù)測(cè)的懲罰(customer-commitment-penality)，在采購(gòu)階段，引入對(duì)零售商過低采購(gòu)量的懲罰(delivery-penaltu)，幫助供應(yīng)商有效地管理零售商的需求預(yù)測(cè)行為.隨后，Durango-Cohen和Yano[5]進(jìn)一步分析了面對(duì)誠(chéng)實(shí)的零售商和追逐利益的零售商時(shí)，供應(yīng)商的最優(yōu)供應(yīng)策略.上述研究均集中在不確定性需求對(duì)供應(yīng)和采購(gòu)決策的影響方面.本文研究問題中，不確定性來(lái)自于供應(yīng)端，蔣東榮等[6]在多期模型中，基于線性規(guī)劃，提出逐步淘汰式合約電量和競(jìng)價(jià)電量分配策略，兼顧了風(fēng)電場(chǎng)的效益和電網(wǎng)所面臨的虛報(bào)風(fēng)險(xiǎn).王麗梅等[7]對(duì)現(xiàn)貨供應(yīng)不確定下的優(yōu)化采購(gòu)策略進(jìn)行了研究，推出相對(duì)于供應(yīng)充足的情況，不確定性的增加會(huì)導(dǎo)致訂貨量的增加和供應(yīng)鏈總收益的下降.Liu等[8]研究了供應(yīng)不確定性對(duì)市場(chǎng)決策和庫(kù)存決策的影響，并討論了付出努力減小供應(yīng)不確定性帶來(lái)的收益變化，這將指導(dǎo)公司進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的決策.進(jìn)一步的分析結(jié)果表明，減小市場(chǎng)營(yíng)銷成本較小產(chǎn)品的供應(yīng)不確定性能得到較高的收益.

關(guān)于新能源的運(yùn)作決策研究中，Korpaas等[9]分析了儲(chǔ)能對(duì)風(fēng)電交易價(jià)格的影響，并通過仿真模型進(jìn)行了計(jì)算分析；Kim和Powell[10]在風(fēng)能分布均勻的假設(shè)下研究了風(fēng)電場(chǎng)存儲(chǔ)策略的最優(yōu)決策問題.Wu和Babich[11]的分析表明，在私有信息存在的情況下，電廠有向分銷商謊報(bào)供應(yīng)情況的利益訴求，而分銷商可以通過提高處罰來(lái)預(yù)防電廠的謊報(bào)行為.Wu和Kapuscinski[12]討論了通過能源存儲(chǔ)和主動(dòng)削減輸出減少風(fēng)電供應(yīng)間歇性的方法，并通過數(shù)值模擬進(jìn)行分析求解；另一方面該文結(jié)果表明，運(yùn)營(yíng)成本最小化和碳排放減小不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu).能源存儲(chǔ)能減少供應(yīng)間歇性和運(yùn)營(yíng)成本，但是會(huì)增加單位碳排放.

本文的研究貢獻(xiàn)在于：第1，不同于以往研究采用運(yùn)作系統(tǒng)中的電量存儲(chǔ)釋放的管理方式滿足電網(wǎng)運(yùn)作平穩(wěn)性要求，本文在單期模型框架中，引入電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，在滿足電網(wǎng)公司運(yùn)作平穩(wěn)性條件下，刻畫了風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)承諾供應(yīng)決策和電網(wǎng)公司的最優(yōu)采購(gòu)決策；第2，借鑒需求不確定下系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)承諾合同，構(gòu)建了風(fēng)電場(chǎng)供應(yīng)不確定系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)承諾供給合同，并與固定供給合同進(jìn)行對(duì)比研究；第3，分析了政府補(bǔ)貼按一定比例分別提供給電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，對(duì)電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)決策的影響；從社會(huì)福利最大化的角度，給出了發(fā)放政府補(bǔ)貼的最優(yōu)策略，并分析了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的影響.

1　基本模型

1.1系統(tǒng)特性

依據(jù)中國(guó)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀，基于現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究進(jìn)展，本文假設(shè)存在風(fēng)電現(xiàn)貨市場(chǎng)，以1個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和1個(gè)電網(wǎng)公司組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，首先，風(fēng)電場(chǎng)承諾風(fēng)電供給量，其次，電網(wǎng)公司確定購(gòu)電量.風(fēng)電場(chǎng)面臨著不確定性風(fēng)速，通過風(fēng)電機(jī)組，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為風(fēng)電，根據(jù)Boyel[13]研究結(jié)論，不確定性風(fēng)電功率和不確定風(fēng)速近似滿足Logit曲線關(guān)系.風(fēng)電功率為單位時(shí)間內(nèi)的供電量，不失一般性，本文假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)的供電量為x .

電網(wǎng)公司的電力供應(yīng)源由風(fēng)能發(fā)電和其他來(lái)源共同構(gòu)成，在本文所研究的系統(tǒng)之外，尚存在大量用電需求方和以傳統(tǒng)能源發(fā)電為主的供電方，所構(gòu)成的供需交易市場(chǎng)定義為電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng).

在中國(guó)，《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)參與風(fēng)電的實(shí)時(shí)交易，可預(yù)見的將來(lái)，會(huì)形成電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng).在美國(guó)，可再生能源配額制度(RPS)和可再生能源證書(REC)充分促進(jìn)和保障了能源的市場(chǎng)交易，最大程度減少政府干預(yù).目前，電量現(xiàn)貨市場(chǎng)交易有兩種：日前交易，指提前一天進(jìn)行的次日24 h的電量交易；實(shí)時(shí)交易，指提前15 min至1 h進(jìn)行的電量交易.

假設(shè)1 (電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng))存在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，當(dāng)風(fēng)電供應(yīng)不足或有盈余時(shí)，電網(wǎng)公司可以在電量現(xiàn)貨市場(chǎng)上進(jìn)行交易.

電網(wǎng)公司需要提前安排各種電力供應(yīng)源的配額，要求風(fēng)電場(chǎng)提前給出電量預(yù)測(cè)并以此為依據(jù)進(jìn)行安排.2012年，全國(guó)風(fēng)電量占總發(fā)電量2%，風(fēng)電份額最高的吉林省也僅占本省的7.5%.考慮到風(fēng)電所占比例較小，在系統(tǒng)中的風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間能夠有效的輸送風(fēng)電的前提下有如下假設(shè).

假設(shè)2 (風(fēng)電配額)電網(wǎng)公司在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電量進(jìn)行配額時(shí)沒有限制.

本文假設(shè)電網(wǎng)公司的效用函數(shù)由5部分構(gòu)成：1)通過向用戶售電所獲得的期望收益；2)向風(fēng)電場(chǎng)購(gòu)買風(fēng)電的費(fèi)用；3)風(fēng)電場(chǎng)因缺電向電網(wǎng)公司支付的罰金；4)電網(wǎng)公司購(gòu)買供電缺口的支付；5)因供應(yīng)電量波動(dòng)帶來(lái)的損失.

對(duì)電網(wǎng)公司的效用函數(shù)進(jìn)行合并簡(jiǎn)化，可簡(jiǎn)化為兩部分：1)電網(wǎng)公司向用戶售電獲得的純利潤(rùn)；2)電網(wǎng)公司因供應(yīng)電量波動(dòng)產(chǎn)生的損失.

實(shí)踐中，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)而言，因風(fēng)速的波動(dòng)性引發(fā)的損失，體現(xiàn)在對(duì)風(fēng)力機(jī)輪轂的沖擊方面，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)輪轂使用時(shí)間變短，是投資層面的損耗；在本文研究框架內(nèi)，不涉及到風(fēng)電場(chǎng)的投資決策行為.對(duì)電網(wǎng)公司而言，電網(wǎng)的正常運(yùn)行需要保證電量供給的平穩(wěn)性，否則嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰；本文采用“經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)”刻畫電網(wǎng)的“安全性運(yùn)作指標(biāo)”，有如下假設(shè).

假設(shè)3 (平穩(wěn)性特征)電網(wǎng)公司的運(yùn)作平穩(wěn)性能表現(xiàn)為其供電量波動(dòng)性的規(guī)避度.

本文研究風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的兩種交易規(guī)則：固定供給合同和預(yù)測(cè)承諾供給合同.

在預(yù)測(cè)承諾供給合同(記為合同YC)中，為了緩解不確定性風(fēng)電供給量所引發(fā)的電網(wǎng)波動(dòng)，電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)簽訂預(yù)測(cè)承諾供給合同.雙方?jīng)Q策過程為：首先，根據(jù)對(duì)不確定性風(fēng)電供給量x的估計(jì)，風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)并承諾最小供給量M，即風(fēng)電場(chǎng)承諾向電網(wǎng)公司提供的實(shí)際供電量不少于M.其次，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所承諾的最小供給量，電網(wǎng)公司向風(fēng)電場(chǎng)承諾最大采購(gòu)量C.若有一方拒絕，雙方間無(wú)交易發(fā)生；若雙方均接受對(duì)方的提議，那么，在不確定性風(fēng)電供給量實(shí)現(xiàn)后，若xC，電網(wǎng)公司采購(gòu)的電量為C，并將剩余的x-C在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)上交易，將此部分收益轉(zhuǎn)移給風(fēng)電場(chǎng).若M≤x≤C電網(wǎng)公司采購(gòu)的電量為x.最后，雙方獲得各自收益.

在固定供給合同(記為合同GD)中，最小供給量和最大采購(gòu)量相同且由風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行決策，記為Q,其他交易細(xì)節(jié)與預(yù)測(cè)承諾供給合同一致.

《可再生能源電價(jià)附加補(bǔ)助資金管理暫行辦法》第十條規(guī)定，對(duì)包括風(fēng)電在內(nèi)的可再生能源給予適當(dāng)補(bǔ)助，補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)暫定為每年4 000元/kW.文中將考慮將政府補(bǔ)貼按一定比例分配給風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司的最優(yōu)策略.在固定供給合同中，顯然，政府補(bǔ)貼應(yīng)該提供給風(fēng)電場(chǎng)，這是因?yàn)椋粽a(bǔ)貼給電網(wǎng)公司，由于電網(wǎng)公司不需要做出任何決策，所獲得的政府補(bǔ)貼僅有助于增加其自身收益，而對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的決策無(wú)影響，不會(huì)增加社會(huì)總福利，因此，政府無(wú)動(dòng)機(jī)提供補(bǔ)貼給電網(wǎng)公司.在預(yù)測(cè)承諾供給合同中，由于電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)均需要做出相應(yīng)決策，引入政府補(bǔ)貼會(huì)對(duì)雙方的決策造成影響；因此，政府需要考慮補(bǔ)貼策略.

1.2基本參數(shù)

本文所涉及到的系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)作指標(biāo)如下：

x: 不確定性風(fēng)電供給量，f(x), F(x)分別為密度函數(shù)和分布函數(shù)；

T：風(fēng)電場(chǎng)的最大供電量；

w：風(fēng)電并網(wǎng)單價(jià)，即電網(wǎng)公司向風(fēng)電場(chǎng)購(gòu)買單位電量所支付的轉(zhuǎn)移價(jià)格；

p：?jiǎn)挝浑娏苛闶蹆r(jià)，即電網(wǎng)公司向用戶索取的單位電量?jī)r(jià)格；

α：在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，單位電量買入價(jià)格；

α-w：當(dāng)電量供應(yīng)不足時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)支付給電網(wǎng)公司的罰金；

β：在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，單位電量賣出價(jià)格；

γ：電網(wǎng)公司電量供給量波動(dòng)的方差的規(guī)避程度；

μE：風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的成交電量的期望；

μG：電網(wǎng)公司向用戶出售的電量的期望；

Δ：風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的成交電量的方差；

Πj：成員j的期望收益；

λi：電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的參與度，即在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)購(gòu)電額度占風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)公司轉(zhuǎn)移的供電量的比例；

τi：風(fēng)電入網(wǎng)率，電網(wǎng)公司所采購(gòu)的風(fēng)電額度占風(fēng)電場(chǎng)期望發(fā)電額度的比例；

1-τi：棄風(fēng)率，即風(fēng)電場(chǎng)賣入電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的風(fēng)電量占風(fēng)電場(chǎng)期望發(fā)電額度的比例；

s：政府對(duì)入網(wǎng)風(fēng)電的補(bǔ)貼價(jià)格；

ΠZ：政府補(bǔ)貼的總支出.

其中，i={GD,YD}分別指固定供應(yīng)合同和預(yù)測(cè)承諾供給合同，j={E,G}分別指風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司；并且，系統(tǒng)成員的最優(yōu)決策和最優(yōu)收益用上標(biāo)“*” 表示.

在固定供給合同中，棄風(fēng)率滿足

電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的參與度滿足

在預(yù)測(cè)承諾合同中，棄風(fēng)率滿足

電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的參與度滿足

假設(shè)4 (無(wú)套利原則)1)P>α>w>β；2)w+s<α.

其中，P>α是指電網(wǎng)公司的單位電量零售價(jià)格總是高于電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的賣出價(jià)格；α>w>β是指電網(wǎng)公司無(wú)法在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)套利；w+s<α是指在有政府補(bǔ)貼的情況下電網(wǎng)公司無(wú)法在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)套利.

本文所涉及到的決策參數(shù)如下：

Q：在固定供給合同中，風(fēng)電場(chǎng)的供給量決策；

C：在預(yù)測(cè)承諾供給合同中，電網(wǎng)公司承諾的最大采購(gòu)量決策；

M：在預(yù)測(cè)承諾供給合同中，風(fēng)電場(chǎng)承諾的最小供給量決策；

φ：政府補(bǔ)貼提供給電網(wǎng)公司的比例；

1-φ：政府補(bǔ)貼提供給風(fēng)電場(chǎng)的比例.

2　固定風(fēng)電供給合同機(jī)制分析

采用固定風(fēng)電供給合同GD時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的成交電量的期望為

(1)

電網(wǎng)公司向用戶出售的電量的期望為

μG=Q

由于電網(wǎng)公司向用戶提供的電量總為Q，則電網(wǎng)公司供電的方差波動(dòng)為0.

2.1不存在政府補(bǔ)貼的固定供給合同

在固定風(fēng)電供給合同GD中，若不存在政府補(bǔ)貼，風(fēng)電場(chǎng)確定所供應(yīng)的電量Q，最大化其收益函數(shù)

(2)其中第1項(xiàng)指代風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)公司售電所獲轉(zhuǎn)移支付；第2項(xiàng)指代風(fēng)電場(chǎng)供電不足時(shí)向電網(wǎng)公司支付的罰金；第3項(xiàng)指代風(fēng)電場(chǎng)在現(xiàn)貨交易市場(chǎng)上獲得的收益.

收到風(fēng)電場(chǎng)所提交的電量Q后，電網(wǎng)公司確定是否接受此合同，若接受，電網(wǎng)公司的收益函數(shù)為

ΠG=(p-w)μG

(3)

定理1在固定供給合同GD中，若不存在政府補(bǔ)貼，風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)決策滿足

定理1的直觀解釋為，在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，風(fēng)電場(chǎng)在確定供應(yīng)量時(shí)，需要在每少賣出1單位電量的機(jī)會(huì)成本w-β，與每少供給1度電量的罰金α-β之間權(quán)衡.

2.2存在政府補(bǔ)貼的固定供給合同

在固定供給合同GD中，若政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電價(jià)補(bǔ)貼，政府補(bǔ)貼的總支出滿足

ΠZ=sμE

存在政府補(bǔ)貼時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)確定所供應(yīng)的風(fēng)電量Q，最大化其收益函數(shù)

(4)其中，前3項(xiàng)與式(2)相同，第4項(xiàng)表示風(fēng)電場(chǎng)從政府補(bǔ)貼政策中獲得的收益.

收到風(fēng)電場(chǎng)所提交的電量Q后，電網(wǎng)公司確定是否接受此合同，若接受，電網(wǎng)公司的收益函數(shù)參見公式(3).

定理2在固定供給合同GD中，若政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電價(jià)補(bǔ)貼，風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)決策滿足

(5)

對(duì)比定理2與定理1可見，在政府補(bǔ)貼提供給風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，每少供給一度電量的罰金α-w不變，降低了風(fēng)電場(chǎng)每少賣出一單位電量的機(jī)會(huì)成本，從而刺激風(fēng)電場(chǎng)提高供給量Q.

3　預(yù)測(cè)承諾供給合同機(jī)制分析

根據(jù)預(yù)測(cè)承諾供給合同YC，風(fēng)電場(chǎng)估計(jì)不確定性風(fēng)電供給量x，并承諾最小供給量M；其次，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所承諾的最小供給量，電網(wǎng)公司向風(fēng)電場(chǎng)承諾最大采購(gòu)量C.不失一般性，假設(shè)C≥M，風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的成交電量的期望為

(6)

電網(wǎng)公司向用戶提供電量的期望為

μG=E(max{M,min{x,C}})

(7)

電網(wǎng)公司向用戶提供電量的方差為

(8)

3.1不存在政府補(bǔ)貼預(yù)測(cè)承諾供給合同

預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，當(dāng)不存在政府補(bǔ)貼時(shí)，首先，風(fēng)電場(chǎng)決策最小供給量M，最大化其期望收益函數(shù)為

ΠE(M)=wμE-(α-w)×

(9)

其中第1項(xiàng)表示風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)公司售電所獲轉(zhuǎn)移支付；第2項(xiàng)表示風(fēng)電場(chǎng)供電不足時(shí)向電網(wǎng)公司支付的罰金；第3項(xiàng)表示風(fēng)電場(chǎng)在現(xiàn)貨交易市場(chǎng)上獲得的收益.

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的決策M(jìn)，電網(wǎng)公司決策C，最大化期望收益函數(shù)為

ΠG(M)=(p-w)μG-γΔ

(10)

其中第1項(xiàng)表示電網(wǎng)公司向用戶售電獲得的純利潤(rùn)；第2項(xiàng)表示電網(wǎng)公司因供應(yīng)電量波動(dòng)產(chǎn)生的損失.

引理1在不存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，總有C≥M.

引理1的直觀解釋為，給定風(fēng)電場(chǎng)的承諾供給量M，若電網(wǎng)公司做出的承諾購(gòu)買量C小于M，那么，若電網(wǎng)公司提高做出的承諾購(gòu)買量C至等于M，總能提高其收益，并且，電網(wǎng)公司承擔(dān)的電量波動(dòng)方差隨之增大；因此，電網(wǎng)公司總有動(dòng)機(jī)使得承諾購(gòu)買量不小于承諾供應(yīng)量.故下文分析中，僅需考慮C≥M情況.

根據(jù)引理1，在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，分析成員的決策行為，有如下定理.

定理3 在不存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同中

由定理3，在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中: 第1，電網(wǎng)公司承諾的采購(gòu)量C，等于在固定供給合同GD中風(fēng)電場(chǎng)決定的供給量Q；即預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，系統(tǒng)的期望成交電量小于固定供給合同GD中的.這是因?yàn)?，電網(wǎng)公司承擔(dān)了因電量供應(yīng)波動(dòng)而引發(fā)的損失；第2，隨著電網(wǎng)公司對(duì)電量供應(yīng)波動(dòng)的規(guī)避度γ的增大，風(fēng)電場(chǎng)需要提高其所做出的承諾供應(yīng)量M，預(yù)測(cè)承諾供給合同YC形式趨近于固定供給合同GD.特別地，當(dāng)規(guī)避度γ趨向于無(wú)窮大時(shí)，預(yù)測(cè)承諾供給合同YC蛻變?yōu)楣潭ü┙o合同GD.

電網(wǎng)公司對(duì)實(shí)際供電量波動(dòng)的方差的規(guī)避度γ對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司最優(yōu)決策的直觀解釋為，電網(wǎng)公司的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度γ在一定程度上反映了系統(tǒng)的柔性，γ增大時(shí)，系統(tǒng)向固定供給合同靠近.特別的，當(dāng)γ足夠大時(shí)，預(yù)測(cè)承諾供給合同蛻變?yōu)楣潭ü┙o合同.γ的增加會(huì)迫使風(fēng)電場(chǎng)做出讓步,電網(wǎng)公司的承諾保持不變，這意味著電網(wǎng)公司對(duì)γ非常敏感.

3.2存在政府補(bǔ)貼預(yù)測(cè)承諾供給合同

在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，政府進(jìn)行電價(jià)補(bǔ)貼是可以按一定比例分配給風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司.存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司間的成交電量的期望、電網(wǎng)公司的供電量和方差，分別滿足式(4)、式(7)和式(8)；政府補(bǔ)貼的總支出同式(4).

若政府補(bǔ)貼提供給電網(wǎng)公司的比例為φ，提供給風(fēng)電場(chǎng)的比例則為1-φ，風(fēng)電場(chǎng)的期望收益為

ΠE(M)=wμE-(α-w)×

(11)

其中前3項(xiàng)與式(9)相同，第4項(xiàng)表示風(fēng)電場(chǎng)從政府補(bǔ)貼政策中獲得的收益.

電網(wǎng)公司期望收益函數(shù)為

ΠG(M)=(p-w)μG-γΔ+φsμE

(12)

其中前兩項(xiàng)與式(10)相同，第3項(xiàng)表示電網(wǎng)公司從政府補(bǔ)貼政策中獲得的收益.

定理4 存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同中，系統(tǒng)成員的最優(yōu)決策滿足

社會(huì)總福利函數(shù)為

ΠS(φ)=ΠE+ΠG-ΠZ

=pμE-(p-α)×

其中第1項(xiàng)表示風(fēng)電產(chǎn)生的總收益；第2項(xiàng)表示購(gòu)電產(chǎn)生的損失；第3項(xiàng)表示多余電量在現(xiàn)貨交易市場(chǎng)上獲得的收益；第4項(xiàng)表示電網(wǎng)公司因供應(yīng)電量波動(dòng)產(chǎn)生的損失.

從政府采取補(bǔ)貼策略的視角，有如下定理.

定理5 在預(yù)測(cè)承諾供給合同中，考慮社會(huì)總福利最大化，政府的補(bǔ)貼策略為φ=0.

上述定理的直觀解釋為，政府應(yīng)該將全部的補(bǔ)貼提供給風(fēng)電場(chǎng)，這樣做有助于提高社會(huì)總福利.

推論1 當(dāng)政府將補(bǔ)貼全部給風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)成員的最優(yōu)決策滿足

上述推論的直觀解釋為，當(dāng)政府補(bǔ)貼全部提供給風(fēng)電場(chǎng)，給定每少供給1度電量的罰金α-w不變，降低風(fēng)電場(chǎng)每少賣出1單位電量的機(jī)會(huì)成本，可以激勵(lì)風(fēng)電場(chǎng)增加承諾供電量，間接地激勵(lì)電網(wǎng)公司提高承諾采購(gòu)量,最終能夠增加社會(huì)總福利.

4　敏感性分析

分別給定固定供給合同GD和預(yù)測(cè)承諾供給合同YC，已得出風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司的最優(yōu)決策，接下來(lái)，回答的問題是：

1)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的風(fēng)電交易價(jià)格，和電網(wǎng)公司風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度的變動(dòng)，對(duì)成員的收益和系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的影響.

2)在預(yù)測(cè)承諾供給合同GD中，分析政府補(bǔ)貼提供給不同成員時(shí)，社會(huì)總福利及系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的相對(duì)變化情況.

4.1收益和運(yùn)作指標(biāo)的敏感性分析

在不存在政府補(bǔ)貼時(shí)，對(duì)比兩種合同中的系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)，可得：

結(jié)論11)τGD=τYC； 2)λGD=λYC.

上述結(jié)論的直觀解釋為，相對(duì)于固定供給合同GD，預(yù)測(cè)承諾供給合同YC所帶來(lái)的系統(tǒng)運(yùn)作柔性，降低了在電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)中的買賣電量比例；但是，由于兩類合同中，電網(wǎng)公司所承諾的最大采購(gòu)量相等，因此，采用預(yù)測(cè)承諾供給合同，沒有降低棄風(fēng)率.

結(jié)論2在不存在政府補(bǔ)貼的風(fēng)電入網(wǎng)合同中，單位電賣出價(jià)格α、單位電買入價(jià)格β和方差的規(guī)避程度γ對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)公司、系統(tǒng)總收益，以及系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的影響見表1.

表1　成員收益和系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的敏感性分析

注:“-”表示成員收益或系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)為相應(yīng)參數(shù)的遞減函數(shù)；“+”表示該函數(shù)的增函數(shù);“×”表示在對(duì)應(yīng)合同中沒有相應(yīng)的參數(shù).

從上表可以看出，當(dāng)單位電量買入價(jià)格α和單位電量賣出價(jià)格β增加時(shí)，成員收益和運(yùn)作指標(biāo)在兩種合同下的變化情況是相同的.

以下兩點(diǎn)說明參數(shù)α和β對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響過程在兩種合同形式下是相同的：

1)在固定供給合同GD中，電網(wǎng)公司并不參與決策，其收益變化隨風(fēng)電場(chǎng)的決策而變化.

2)在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，α和β并不直接影響電網(wǎng)公司的承諾采購(gòu)量C的決策，換言之，當(dāng)α或β發(fā)生變化時(shí)，若風(fēng)電場(chǎng)的承諾供給量決策M(jìn)保持不變，則電網(wǎng)公司的最優(yōu)策略保持不變.

由于在固定供給合同GD中，電網(wǎng)公司不參與決策，只是反映風(fēng)電場(chǎng)的決策變化，故下文敏感性分析中以預(yù)測(cè)承諾供給合同YC下的情況為例.

在固定供給合同GD中的敏感性分析與其類似，在此不做贅述.

在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，成員收益關(guān)于系統(tǒng)參數(shù)的敏感性解釋如下：

1)隨著單位電量買入價(jià)格α的增加，從風(fēng)電場(chǎng)的視角，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)的供電成本提高.因此，為了規(guī)避潛在的損失，風(fēng)電場(chǎng)有動(dòng)機(jī)減少承諾供給量M.從電網(wǎng)公司的視角，風(fēng)電場(chǎng)減少承諾供給量M的決策，會(huì)降低潛在的期望收入，并放大供電量的波動(dòng)性Δ，因此，為了減少損失，電網(wǎng)公司需要作出降低承諾采購(gòu)量C的決策.顯然，此時(shí)，系統(tǒng)的總收益總是減少.

2)隨著單位電量賣出價(jià)格β的增加，從風(fēng)電場(chǎng)的視角，可以通過增加剩余電量的比例，即降低承諾供給量M，增加自身的收益.從電網(wǎng)公司的視角，風(fēng)電場(chǎng)降低承諾供給量M的決策，會(huì)降低電網(wǎng)的潛在期望收入，并放大供電量的波動(dòng)性Δ，為了減少損失，電網(wǎng)公司需要作出降低承諾采購(gòu)量C的決策.從系統(tǒng)總收益的視角，變化趨勢(shì)與方差的規(guī)避度γ有關(guān)，當(dāng)γ較大，即電網(wǎng)公司對(duì)供電波動(dòng)性敏感度較高時(shí)，系統(tǒng)總收益減?。环粗?，系統(tǒng)總收益增加.

3)隨著規(guī)避度γ的增加，迫使風(fēng)電場(chǎng)增加承諾供給量M，由于電網(wǎng)公司的承諾采購(gòu)量C 保持不變，因此，系統(tǒng)的總收益增加，也就是說，從總收益最大化的視角，固定承諾供給合同GD總是優(yōu)于預(yù)測(cè)承諾供給合同YC.

在預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)關(guān)于參數(shù)的敏感性解釋為：隨著α或β的增加，都會(huì)增加棄風(fēng)率1-τ，同時(shí)減少電網(wǎng)公司所采購(gòu)的風(fēng)電額度占風(fēng)電場(chǎng)期望發(fā)電額度的比例λ，亦即減少風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴程度.也就是說，需要設(shè)定一個(gè)合理的系統(tǒng)參數(shù)，平衡系統(tǒng)中的棄風(fēng)率和對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴程度.而γ的變化不影響棄風(fēng)率，但是，隨著γ的增加，會(huì)提升系統(tǒng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴程度.

4.2政府補(bǔ)貼政策分析

結(jié)論3在存在政府補(bǔ)貼的風(fēng)電入網(wǎng)合同中，政府只補(bǔ)貼風(fēng)電場(chǎng)，單位補(bǔ)貼電價(jià)s的變化對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)公司、系統(tǒng)總收益，以及系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的影響見表2.

表2　政府補(bǔ)貼提供給風(fēng)電場(chǎng)的敏感性分

注: “-”表示成員收益或系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)為相應(yīng)參數(shù)的遞減函數(shù);“+”表示該參數(shù)的增函數(shù).

在結(jié)論2中已經(jīng)指出，面對(duì)供應(yīng)波動(dòng)，固定供給合同GD中風(fēng)電場(chǎng)的決策響應(yīng)機(jī)制，與預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中風(fēng)電場(chǎng)的決策響應(yīng)機(jī)制是相同的.故下文僅以預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中的政府補(bǔ)貼情況為例進(jìn)行敏感性分析.

考慮政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電價(jià)補(bǔ)貼，成員收益關(guān)于補(bǔ)貼電價(jià)s的敏感性解釋如下.

1)隨著補(bǔ)貼電價(jià)s的增加，從風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司的視角，政府補(bǔ)貼是一筆額外的收益，因此，無(wú)論對(duì)風(fēng)電場(chǎng)還是電網(wǎng)公司來(lái)說，其收益都是增加的.

2)隨著補(bǔ)貼電價(jià)s的增加，從政府的視角，進(jìn)行補(bǔ)貼是財(cái)政負(fù)擔(dān)，故希望能夠創(chuàng)造額外的收益，社會(huì)總福利是風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司的總收益減去政府補(bǔ)貼.當(dāng)政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)貼時(shí)，社會(huì)總福利是帕累托改進(jìn)的.

3)隨著補(bǔ)貼電價(jià)s增加，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)貼能夠減小棄風(fēng)率1-τ，但同時(shí)會(huì)提升系統(tǒng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴度λ，因此，進(jìn)行補(bǔ)貼的同時(shí)需要進(jìn)一步完善風(fēng)電現(xiàn)貨交易市場(chǎng).

5　結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)電場(chǎng)將風(fēng)能資源轉(zhuǎn)化為電能，在和電網(wǎng)公司締結(jié)供給合同時(shí)需要考慮風(fēng)電本身的波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn).由于現(xiàn)階段不能對(duì)風(fēng)能的波動(dòng)性進(jìn)行有效地控制，本文假設(shè)電網(wǎng)公司總可以為風(fēng)電場(chǎng)的承諾的供給量進(jìn)行配額，并且存在一個(gè)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)，能對(duì)供給進(jìn)行調(diào)節(jié).研究了兩種風(fēng)電入網(wǎng)合同：固定供給合同和預(yù)測(cè)承諾供給合同.首先，分析了風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)公司采用固定供給合同和預(yù)測(cè)承諾供給合同時(shí)的成員最優(yōu)決策.從系統(tǒng)收益最大化的角度來(lái)看，固定供給合同具有一定的優(yōu)勢(shì).但是風(fēng)險(xiǎn)分配的角度來(lái)說，風(fēng)電場(chǎng)會(huì)更加偏向預(yù)測(cè)承諾供給合同.相對(duì)于簽訂固定供給合同來(lái)說，風(fēng)電場(chǎng)可以通過預(yù)測(cè)承諾供給合同將一部分電量波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移給電網(wǎng)公司，同時(shí)減少了風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴性，增加了系統(tǒng)柔性.進(jìn)一步的分析表明，在預(yù)測(cè)承諾供給合同中，當(dāng)電網(wǎng)公司的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避系數(shù)趨于無(wú)窮時(shí)，該合同就蛻變成了固定供給合同.這在一定程度上解釋了兩種合同機(jī)制下棄風(fēng)率相同的原因.其次，從系統(tǒng)參數(shù)的敏感性分析結(jié)果得出，電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)買入和賣出價(jià)格的變化對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電網(wǎng)公司的收益和系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的影響.由于固定供給合同可以看成預(yù)測(cè)承諾供給合同的特例，因此，兩種合同在敏感性分析時(shí)的反應(yīng)機(jī)理和結(jié)果具有高度的一致性.文中以預(yù)測(cè)承諾合同為例，解釋了電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)面對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的買入和賣出價(jià)格變化時(shí)最優(yōu)決策的變化情況及其影響.結(jié)果表明，由于風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)先決策，因此，當(dāng)面對(duì)供應(yīng)波動(dòng)性時(shí)，具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，電網(wǎng)公司的決策只能跟隨風(fēng)電場(chǎng)的決策變化，尤其是在固定供給合同中，電網(wǎng)公司只能被動(dòng)地接受風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)整結(jié)果.最后，本文分析了政府提供補(bǔ)貼時(shí)的最優(yōu)策略和對(duì)成員最優(yōu)決策及結(jié)果的影響，得出，在兩種合同形式下，從收益的角度分析，政府將風(fēng)電并網(wǎng)補(bǔ)貼提供給風(fēng)電場(chǎng)是較優(yōu)的，不僅增加了系統(tǒng)成員的收益，而且增加了社會(huì)總福利，該補(bǔ)貼策略是帕累托的.但從系統(tǒng)運(yùn)作指標(biāo)的角度分析，補(bǔ)貼給風(fēng)電場(chǎng)雖然減少了棄風(fēng)率，卻增加了系統(tǒng)對(duì)電量現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的依賴性.

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Boyle G. Renewable Electricity and the Grid[M]. Beijing: China Electric Power Press, 2011.(in Chinese)

附錄:

A1定理1的證明

在固定供給合同GD中，風(fēng)電場(chǎng)的收益函數(shù)為

求ΠE(Q)關(guān)于Q的一階、二階導(dǎo)數(shù)

A2 引理1的證明

采取反證法，在不存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同YC中，給定風(fēng)電場(chǎng)的承諾供電量M，若電網(wǎng)公司的承諾購(gòu)電量C

電網(wǎng)公司向用戶提供電量的期望為

電網(wǎng)公司向用戶提供的電量方差為

則，電網(wǎng)公司期望收益函數(shù)為

ΠG(C)=(p-w)μG-γΔ

當(dāng)C

即當(dāng)C

當(dāng)C≥M時(shí)，易得ΠG(C)|C≥M≥ΠG(M).

綜上可得ΠG(C)|C

A3定理3證明

在不存在政府補(bǔ)貼的預(yù)測(cè)承諾供給合同中，采取逆序法求解，首先，給定風(fēng)電場(chǎng)的決策M(jìn)，電網(wǎng)公司決策C最大化其收益函數(shù)為ΠG(C)=(p-w)μG-γΔ，可得

其次，風(fēng)電場(chǎng)的收益函數(shù)為

依復(fù)合函數(shù)鏈?zhǔn)角髮?dǎo)法，風(fēng)電場(chǎng)的收益函數(shù)關(guān)于決策變量M的一階導(dǎo)數(shù)滿足

A4 定理5證明

對(duì)于電網(wǎng)公司和風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)反映決策，政府從社會(huì)福利最大化的角度考慮，即考慮

于是，當(dāng)φ=0時(shí)，社會(huì)福利達(dá)到最大，即對(duì)于政府來(lái)說，將補(bǔ)貼都給風(fēng)電場(chǎng)是較好的選擇.

A5結(jié)論1證明

在該結(jié)論的證明中，固定合同下的過程較為簡(jiǎn)單且和預(yù)測(cè)承諾合同下的證明過程一致，故下文以預(yù)測(cè)承諾合同中的參數(shù)敏感性分析為例.

由定理1和定理3可得M*λYC.

A6結(jié)論2的證明

在該結(jié)論的證明中，固定合同下的過程較為簡(jiǎn)單且和預(yù)測(cè)承諾合同下的證明過程一致，故下文以預(yù)測(cè)承諾合同中的參數(shù)敏感性分析為例.

將定理3的最優(yōu)解代入電網(wǎng)公司的收益函數(shù)可得其最優(yōu)收益函數(shù)滿足

將定理3的最優(yōu)解代入電網(wǎng)公司的收益函數(shù)可得其最優(yōu)收益函數(shù)滿足

將定理3的最優(yōu)解代入電網(wǎng)公司的收益函數(shù)可得其最優(yōu)收益函數(shù)滿足

結(jié)合附錄A4和附錄A5可得

A7結(jié)論3的證明

補(bǔ)貼給風(fēng)電場(chǎng) 考慮帕累托效用時(shí)需要除去政府的補(bǔ)貼部分

ΠS(s)|φ=0=ΠE+ΠG-ΠZ=pμE-(p-α)×

由定理4可得

故有

即在分散控制的情況下，政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電價(jià)補(bǔ)貼是帕累托改進(jìn).

補(bǔ)貼給電網(wǎng)公司 考慮帕累托效用時(shí)需要除去政府的補(bǔ)貼部分

由定理4可得

故有

即在分散控制的情況下，政府對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電價(jià)補(bǔ)貼不是帕累托改進(jìn).

Forecast-commitment contract of wind power integration

LI Juan1, LI Long1, QU Hui1, XUE Wei-li2

1.School of Management and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China;2.School of Economics & Management, Southeast University, Nanjing 210096, China

Assuming that there exists an electricity spot market, the contract between one wind power plant and one power grid company is studied. To effectively manage the fluctuation of the wind power supply, both the fixed supply contract and the forecast-commitment supply contract, where the latter transfers part of the supply fluctuation risk from the wind power plant to the power grid company, are studied; this reduces the dependence of the wind power plant on the electricity spot market. The optimal decisions of the wind power plant and the power grid company, as well as the sensitivity of the optimal decisions and profits to the spot market price and the risk attitudes are discussed. Finally, how the government subsidy policy affects the members’decisions is analyzed and the conclusion is that to provide the subsidy to the wind power plant is always better and a Pareto improvment from the perspective of social welfare maximization. Providing the subsidy to the wind power plant can reduce the rate of the abandoning wind, and increase the dependence of the wind power plant on the electricity spot market.

wind power; fixed supply contract; forecast-commitment supply contract; risk aversion; government subsidy

2013-10-08；

2014-12-04.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71471086； 71271111； 70802041).

李娟(1979—)， 女， 河南焦作人， 博士， 副教授. Email: juanli@nju.edu.cn

F423.2

A

1007-9807(2016)08-0043-11