電力企業(yè)調(diào)峰優(yōu)化經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制分析

沈方 高靖 王濤 王春生 李占軍 鄧鑫陽

【摘要】在我國東北地區(qū)，熱電企業(yè)追求利潤最大化，導(dǎo)致熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行，給電網(wǎng)公司調(diào)峰帶來了較大壓力，產(chǎn)生了大量“棄風(fēng)”現(xiàn)象和清潔能源的浪費(fèi)，同時(shí)增加了部分環(huán)保壓力，因此從市場(chǎng)制度優(yōu)化的角度解決熱電機(jī)組非低出力運(yùn)行問題勢(shì)在必行。以遼寧省供暖電力企業(yè)為研究對(duì)象，基于博弈模型分析熱電聯(lián)產(chǎn)情境下的電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制，提出調(diào)峰激勵(lì)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的效益最大化。

【關(guān)鍵詞】博弈;熱電聯(lián)產(chǎn);調(diào)峰;低出力運(yùn)行;激勵(lì)機(jī)制;經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償

【中圖分類號(hào)】F427[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼IA 【文章編號(hào)】1004-0994（2019）05-0131-6

在我國北方地區(qū)，煤炭、石油以及風(fēng)能資源較為豐富，發(fā)電設(shè)備以大型火電機(jī)組為主。北方冬季嚴(yán)寒，熱負(fù)荷需求較大，裝機(jī)機(jī)組大部分具備熱電聯(lián)產(chǎn)功能，這種方式可大幅度提高能源利用率，目前遼寧地區(qū)熱電裝機(jī)比重已接近七成?，F(xiàn)實(shí)情況中，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行工況受熱負(fù)荷約束較大，主要由于目前往往采用“以熱定電”的調(diào)度模式，熱負(fù)荷僅由熱電聯(lián)產(chǎn)的熱出力承擔(dān)，確定了熱負(fù)荷約束后，熱電機(jī)組出力隨之確定，導(dǎo)致機(jī)組調(diào)峰能力下降。大量熱電機(jī)組因調(diào)峰空間有限、動(dòng)力不足，造成采暖期上網(wǎng)電量大幅增加，致使電網(wǎng)調(diào)峰困難，大量風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新型清潔型能源被棄?！皸夛L(fēng)”的大量存在從社會(huì)成本上來說，降低了資源配置的效率，同時(shí)增加了區(qū)域環(huán)保壓力。

因此，如何從制度上協(xié)調(diào)熱電企業(yè)調(diào)峰的動(dòng)機(jī)、更大限度地鼓勵(lì)風(fēng)電接入是學(xué)術(shù)界和實(shí)務(wù)界都在積極探索的現(xiàn)實(shí)問題。熱電企業(yè)調(diào)峰和風(fēng)電接入的本質(zhì)是收益再分配的問題，本文運(yùn)用博弈論的思想，對(duì)參與調(diào)峰的熱電企業(yè)、風(fēng)電企業(yè)及監(jiān)管組織間的利益進(jìn)行分析，從理論上探索電力企業(yè)調(diào)峰優(yōu)化的補(bǔ)償機(jī)制和路徑。

一、電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制國內(nèi)外研究綜述

1.熱電企業(yè)調(diào)峰困難及對(duì)“棄風(fēng)”的影響。隨著能源消耗、環(huán)境污染等社會(huì)問題的凸顯，可再生能源發(fā)電比重越來越高。在我國北方，煤炭等資源較為豐富，原有發(fā)電設(shè)備以大型火電機(jī)組為主。近年來，在國家新能源戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，風(fēng)電、核電及太陽能發(fā)電等方面發(fā)展迅速[1]。風(fēng)電、太陽能發(fā)電等出力具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的不平衡和對(duì)調(diào)峰服務(wù)的需求，且平衡需求與風(fēng)電滲透率呈現(xiàn)同向變化趨勢(shì)，即系統(tǒng)所需的輔助服務(wù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)[2]。在以熱電為主體的電網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)風(fēng)電越來越多，給電網(wǎng)調(diào)峰帶來了更大的壓力，風(fēng)電消納問題也愈加突出。特別是在我國“三北”地區(qū)，“棄風(fēng)”現(xiàn)象越來越嚴(yán)重[1，2]。

制約風(fēng)電消納的主要瓶頸是系統(tǒng)調(diào)峰能力，為了彌補(bǔ)系統(tǒng)調(diào)峰能力的不足，諸多省網(wǎng)加強(qiáng)了調(diào)峰電源建設(shè)。北方“棄風(fēng)”問題主要源于電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)峰能力，特別是在冬季供暖期，熱負(fù)荷需求大，“以熱定電”的調(diào)度模式導(dǎo)致熱電企業(yè)電產(chǎn)量增加，機(jī)組被迫增加出力[3]。近年北方熱電聯(lián)產(chǎn)快速發(fā)展，熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電量比重日益增加，無形中增加了峰荷電廠的調(diào)峰負(fù)擔(dān)[4]。大量熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組非低出力運(yùn)行，造成熱電上網(wǎng)增加，地區(qū)風(fēng)電被棄的比例不斷提高。

2.基于利益最大化的補(bǔ)償機(jī)制探索。電網(wǎng)調(diào)峰困難和“棄風(fēng)”現(xiàn)象存在的本質(zhì)是不同發(fā)電主體間的經(jīng)濟(jì)利益的二次分配[5]。從博弈角度來看，每個(gè)企業(yè)都在追求自身利益最大化。近年來煤價(jià)上升，供暖價(jià)格固定，熱電企業(yè)收益下降，傾向于隱瞞真實(shí)熱負(fù)荷需求或虛報(bào)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，通過多發(fā)電獲得利潤以彌補(bǔ)效益下降[6]。影響熱電機(jī)組運(yùn)行中出力的因素主要包括熱負(fù)荷制約、機(jī)組運(yùn)行極限制約和能耗因素制約等，而非低出力運(yùn)行的根本原因在于熱電企業(yè)對(duì)利潤的追求。北方冬季采暖用戶供熱屬于民生工程，熱電機(jī)組在滿足熱負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，同時(shí)要考慮機(jī)組的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。從調(diào)峰技術(shù)來看，可以通過熱電機(jī)組停運(yùn)解決“棄風(fēng)”問題，當(dāng)蒸汽通過減壓降溫用于供熱時(shí)，熱負(fù)荷低于最低穩(wěn)燃條件下的供熱，這會(huì)造成部分成本浪費(fèi)[7]。調(diào)峰效益可以通過風(fēng)電節(jié)約的煤耗來估計(jì)，而調(diào)峰頻度使旁路補(bǔ)償供熱，增加了設(shè)備損耗成本。也可利用蓄電池儲(chǔ)能，通過不同時(shí)間段熱能存儲(chǔ)降低熱電比，減少上網(wǎng)電功率，以達(dá)到對(duì)風(fēng)能的消納[8]。

雖然從理論上可以通過低出力運(yùn)行降低熱電上網(wǎng)，但現(xiàn)實(shí)中由于對(duì)利潤的追求，非低出力運(yùn)行情況非常普遍。部分研究從經(jīng)濟(jì)效益和制度角度分析，認(rèn)為通過風(fēng)火交易，使用風(fēng)力發(fā)電獲取的利潤對(duì)熱電企業(yè)進(jìn)行部分經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，并制定制度合理分配利潤，調(diào)動(dòng)熱電廠主動(dòng)調(diào)峰的積極性，可在一定程度上減少“棄風(fēng)”現(xiàn)象[9]。為了突破熱電機(jī)組“以熱定電”的限制，可以綜合考慮風(fēng)電等新能源與熱電的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，通過供熱期火電機(jī)組的啟停與配合為風(fēng)電消納提供空間[10]。熱電低出力與風(fēng)電消納的核心在于補(bǔ)償機(jī)制的制度安排與利益分配范圍[11]。

雖然有關(guān)研究提出補(bǔ)償機(jī)制以引導(dǎo)熱電廠調(diào)峰來主動(dòng)地解決風(fēng)電消納，認(rèn)為通過補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性，但是對(duì)于如何對(duì)調(diào)峰進(jìn)行補(bǔ)償，尚未得到一致的方法。朱凌志等[12]提出，可按照平均容量成本，通過因調(diào)峰減少的發(fā)電量損失確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。張國強(qiáng)等[13]對(duì)輔助調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)為應(yīng)針對(duì)熱電企業(yè)深度調(diào)峰機(jī)組超過常規(guī)能力的比率和相應(yīng)時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償，但未區(qū)分峰谷期的影響。陳建華等[14]從大規(guī)模風(fēng)電間歇特性兼顧電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性方面考慮，建立風(fēng)電功率預(yù)備與電力市場(chǎng)需求的關(guān)聯(lián)模型，并進(jìn)行計(jì)量分析。從當(dāng)前的研究來看，對(duì)于如何降低熱電聯(lián)產(chǎn)出力水平、增加電網(wǎng)調(diào)峰空間還未有一致的方式。特別是熱電聯(lián)產(chǎn)中成本分?jǐn)偡椒ú煌{(diào)峰成本計(jì)算不同，也造成經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的差異較大。

二、熱電聯(lián)產(chǎn)非低出力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將發(fā)電過程中的余熱用于供熱，綜合考慮產(chǎn)出，能夠節(jié)約30%的能源投入，從而提高能源利用效率。由于經(jīng)濟(jì)總量制約電力總量消納，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的運(yùn)行方式會(huì)導(dǎo)致上網(wǎng)電量增加，阻礙電網(wǎng)調(diào)峰。而東北的風(fēng)力資源集中在冬季夜間時(shí)段，正是電負(fù)荷低谷時(shí)段和供暖高峰，幾個(gè)因素錯(cuò)位導(dǎo)致電力負(fù)荷空間被熱電機(jī)組占用，“棄風(fēng)”現(xiàn)象更加突出。熱電上網(wǎng)累加加劇了“棄風(fēng)夕，“棄光”現(xiàn)象，當(dāng)前北方“棄風(fēng)”過高的原因在于“以熱定電”約束導(dǎo)致被迫出力過高，解決“棄風(fēng)”問題的關(guān)鍵在于降低熱電機(jī)組的出力水平，并合理分配各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱負(fù)荷份額。

從整體經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)整體利益分析，大規(guī)?！皸夛L(fēng)”一方面導(dǎo)致了風(fēng)電資源的極大浪費(fèi)，另一方面熱電大量上網(wǎng)又造成能源消耗與環(huán)境壓力。解決風(fēng)電消納問題的核心在于多元主體利益分配機(jī)制的建立和健全，即考慮熱電企業(yè)運(yùn)營中的特殊性，運(yùn)用多元主體參與和利益再分配的方式，通過棄風(fēng)企業(yè)供電的部分收益彌補(bǔ)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的低出力損失，以經(jīng)濟(jì)利益引導(dǎo)熱電企業(yè)降低發(fā)電動(dòng)機(jī)，減小調(diào)峰壓力。以遼寧省為例，在經(jīng)濟(jì)放緩、電力需求和供電能力存在較大差距的背景下，熱電聯(lián)產(chǎn)導(dǎo)致“棄風(fēng)”率提高，不利于總體電能經(jīng)濟(jì)效率，而熱電比重過高也導(dǎo)致污染物排放等環(huán)境成本增加。遼寧省發(fā)改委頒布的《節(jié)能發(fā)電調(diào)度管理辦法》明確規(guī)定了風(fēng)能等可再生能源在各類發(fā)電機(jī)組中擁有第一發(fā)電優(yōu)先級(jí)。因此，在綜合考慮熱電企業(yè)收益的同時(shí)，應(yīng)考慮如何通過技術(shù)、政策手段為政府解決“棄風(fēng)”過高問題。

從發(fā)達(dá)國家熱電聯(lián)產(chǎn)、消納“棄風(fēng)”的實(shí)踐看，上述問題并非不可解決。如丹麥作為風(fēng)電比重較高的國家（42%），其依靠完善的日前、日內(nèi)電價(jià)報(bào)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電、火電等多元供電方式的開放市場(chǎng)交易模式，并通過電價(jià)中較大比例的稅費(fèi)和補(bǔ)貼支持新能源發(fā)展，將棄風(fēng)率降至0.2%。這表明通過靈活的經(jīng)營利益動(dòng)機(jī)激勵(lì)，可以引導(dǎo)熱電廠、電力運(yùn)營商等多主體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)營，并保持較高的運(yùn)營效率。因此，以利益動(dòng)機(jī)引導(dǎo)為思路，運(yùn)用博弈工具分析如何有效引導(dǎo)熱電企業(yè)降低電出力積極性，減少發(fā)電量，進(jìn)而解決風(fēng)電消納問題，具有研究?jī)r(jià)值。

三、熱電聯(lián)產(chǎn)低出力運(yùn)行的制約因素及現(xiàn)實(shí)障礙分析

1.交又補(bǔ)貼效應(yīng)。熱電廠往往由多種不同類型的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組組成，每個(gè)機(jī)組的型號(hào)、產(chǎn)出能力差異較大，要清晰界定熱電廠的熱電產(chǎn)能并非易事。在實(shí)際運(yùn)行中，首先要保障供暖的持續(xù)安全，以供暖需求（即蒸汽量）供應(yīng)為前提，而產(chǎn)生的電量不在電網(wǎng)調(diào)峰范疇（即優(yōu)先安排熱電機(jī)組電產(chǎn)）。熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是熱負(fù)荷與電負(fù)荷的合理分配問題，“以熱定電”的模式是建立在能源效率考慮基礎(chǔ)上的生產(chǎn)安排。但實(shí)際上，由于供暖屬于民生工程，供暖價(jià)格較低且無法根據(jù)市場(chǎng)機(jī)制調(diào)整，政府對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組缺乏財(cái)政、稅收等優(yōu)惠扶持政策，通過熱電交叉補(bǔ)貼方式對(duì)熱電廠供暖進(jìn)行彌補(bǔ)，加劇了熱電企業(yè)增加電負(fù)荷的動(dòng)機(jī)。而國家通過批復(fù)較高的上網(wǎng)電價(jià)進(jìn)一步加劇了熱電機(jī)組增加電產(chǎn)量的動(dòng)機(jī)，給調(diào)峰帶來更大壓力。

2.安全性與經(jīng)濟(jì)性。熱負(fù)荷和熱電機(jī)組運(yùn)行的極限約束屬于硬性約束，不可變動(dòng)。從當(dāng)前熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)運(yùn)行的模式看，其運(yùn)行極限主要有投油穩(wěn)燃極限和不投油穩(wěn)燃極限，投油穩(wěn)燃極限標(biāo)志著機(jī)組運(yùn)行的安全性，不投油穩(wěn)燃極限標(biāo)著機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組能耗量主要由汽輪機(jī)的進(jìn)氣量決定，而汽輪機(jī)的進(jìn)氣量由機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷及電負(fù)荷決定，同時(shí)受凝氣量的影響。為實(shí)現(xiàn)收益最大化，熱電機(jī)組多按照能耗最小的目標(biāo)安排生產(chǎn)。最小能耗生產(chǎn)方式能夠?yàn)闊犭娖髽I(yè)帶來較高利潤，但無法達(dá)到出力最小，無形中抬高了熱電企業(yè)出力下限，造成上網(wǎng)電量增加。

3.利益分配制度。當(dāng)前熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組非低出力運(yùn)行造成“棄風(fēng)”現(xiàn)象普遍存在，其直接原因是熱電企業(yè)存在較強(qiáng)的追求利益最大化的動(dòng)機(jī)，根本原因是眾多相關(guān)組織間缺乏基于利益合理分配的制度安排。由于東北地區(qū)電源結(jié)構(gòu)較單一，靈活調(diào)節(jié)電源比重低，熱電企業(yè)可以通過低出力運(yùn)行降低調(diào)峰壓力，以吸納更多的風(fēng)電，節(jié)約能源。而風(fēng)能的隨機(jī)性、波動(dòng)性導(dǎo)致電網(wǎng)公司調(diào)峰成本較高，吸納風(fēng)電意味著收益沒有增加卻增加了調(diào)峰成本壓力和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致其對(duì)吸納風(fēng)能缺乏利益動(dòng)機(jī)，甚至?xí)幸鉁p少對(duì)風(fēng)能的吸納，提高自身收益。對(duì)于地方政府來說，煤電生產(chǎn)包括熱電聯(lián)產(chǎn)更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)，且能夠增加地方財(cái)政收入，其接收外省風(fēng)電的動(dòng)機(jī)不足。而發(fā)電機(jī)組發(fā)電量、上網(wǎng)電價(jià)由政府部門確定，不同企業(yè)間、機(jī)組間喪失靈活調(diào)節(jié)的動(dòng)力，市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制建設(shè)缺失也造成當(dāng)前熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行，并導(dǎo)致了“棄風(fēng)”嚴(yán)重的現(xiàn)象。

四、熱電企業(yè)調(diào)峰經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)牟┺姆治?/p>

1.熱電企業(yè)與監(jiān)審部門間的博弈分析。如上文所述，熱電企業(yè)具有提高上網(wǎng)電量的動(dòng)機(jī)，熱電廠“以熱定電”模式下并非最小出力，并且近年來熱電聯(lián)產(chǎn)快速發(fā)展，熱電廠發(fā)電量積少成多，增加了電網(wǎng)調(diào)峰負(fù)擔(dān)。以遼寧為例，熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模、技術(shù)水平差異大，為監(jiān)管部門監(jiān)管帶來了難度。監(jiān)管部門由于專業(yè)和精力限制，很難對(duì)熱電廠熱、電產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，只能根據(jù)熱電企業(yè)單方面提供的原始數(shù)據(jù)對(duì)最小運(yùn)行進(jìn)行估算。由于信息不對(duì)稱和較高的監(jiān)管成本，造成監(jiān)管效果不佳。熱電企業(yè)與監(jiān)管部門之間的策略選擇是典型的博弈問題，本文擬用博弈論的方法對(duì)其進(jìn)行分析。

熱電企業(yè)為了獲取較高利潤，傾向于違規(guī)增加電力供應(yīng)，假設(shè)熱電企業(yè)選擇違規(guī)的概率為P（0

a

，監(jiān)管部門的監(jiān)管成本為。;④熱電企業(yè)違規(guī)同時(shí)被監(jiān)管部門監(jiān)管，對(duì)熱電企業(yè)采取F。的懲罰，則熱電企業(yè)收益為R-F監(jiān)管部門監(jiān)管成本為C。根據(jù)不同組合可得出如表1所示的混合策略博弈矩陣。

2.監(jiān)管部門一熱電企業(yè)混合博弈的求解。根據(jù)表1可知，混合博弈的納什均衡取決于各自的預(yù)期收益，現(xiàn)假設(shè)熱電企業(yè)選擇違規(guī)的預(yù)期收益為P，而不違規(guī)的預(yù)期收益為P221由表1可知：

P=q（R-F（1-q）R=R-qF（1）

而P=0，現(xiàn)假設(shè)P=P，則可推導(dǎo)出q*=R/F。因此，當(dāng)q=q*=R/F時(shí)，熱電企業(yè)違規(guī)與否的收益是相同的;當(dāng)q*q時(shí)，熱電企業(yè)最優(yōu)策略為“違規(guī)”。監(jiān)管部門在進(jìn)行監(jiān)審行為下預(yù)期收益設(shè)定為S，不進(jìn)行監(jiān)審情況下預(yù)期收益為S22，則可知：

S=p（F-C）+（1-p）Ca=pF-C（2）

同理可推出，當(dāng)p*>p時(shí)，監(jiān)管部門選擇不監(jiān)管更有利;而當(dāng)p*

結(jié)合公式（1）、公式（2）可得出，當(dāng)Fa

且Fa時(shí)，（p*，q*）=（F/R/，C/R）為博弈的納什均衡點(diǎn)。但實(shí)際上該博弈的最優(yōu)均衡點(diǎn)為（p*，q*）=（0，0），即熱電企業(yè)不違規(guī)，監(jiān)管部門也不監(jiān)管。在實(shí)踐中，最優(yōu)點(diǎn)無法達(dá)成，電力監(jiān)管部門必須通過頻繁的懲罰力度較大的方式才能保證熱電公司在最小出力下供電，并且要隨著熱電企業(yè)違規(guī)程度不同實(shí)行差異化懲罰，即違規(guī)越嚴(yán)重，懲罰越嚴(yán)厲，否則會(huì)助長企業(yè)的投機(jī)行為。但熱電企業(yè)數(shù)量眾多，熱電機(jī)組技術(shù)指標(biāo)、運(yùn)力等差異較大，監(jiān)管的難度和成本較大，通過單純監(jiān)管的手段降低熱電企業(yè)上網(wǎng)電量效果有限。

3.熱電企業(yè)與風(fēng)電企業(yè)間的博弈分析。熱電企業(yè)與風(fēng)電企業(yè)作為獨(dú)立運(yùn)營的企業(yè)組織，其經(jīng)營目標(biāo)均是追求自身利益的最大化。正如上文的分析，熱電聯(lián)產(chǎn)非最低出力運(yùn)行造成上網(wǎng)電量積少成多，在區(qū)域用電量沒有明顯增長的大背景下，給調(diào)峰廠帶來了較大的調(diào)峰壓力。而出于對(duì)風(fēng)電企業(yè)供電不穩(wěn)定的考慮，風(fēng)電上網(wǎng)調(diào)峰增加了電網(wǎng)公司調(diào)峰成本和不確定性，因此電網(wǎng)公司更傾向于首選熱電企業(yè)供電，從而造成了大量“棄風(fēng)”現(xiàn)象。從資源配置效率來看，風(fēng)電作為利用可持續(xù)資源的發(fā)電模式，具有節(jié)省能耗、改善環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，“棄風(fēng)”會(huì)造成直接的資源浪費(fèi)損失。從社會(huì)角度來看，熱電供應(yīng)所導(dǎo)致的“棄風(fēng)”發(fā)電量可被認(rèn)為社會(huì)中能源的純損失（風(fēng)電企業(yè)流動(dòng)成本比重極低，而風(fēng)電企業(yè)在“棄風(fēng)”下的固定成本分?jǐn)偪梢钥闯墒浅翛]成本），因?yàn)椤皸夛L(fēng)”直接導(dǎo)致可以替代熱電的風(fēng)電被無補(bǔ)償?shù)乩速M(fèi)，且各主體間沒有環(huán)保因素的約束，造成社會(huì)成本加大。而電網(wǎng)公司、熱電公司及風(fēng)電企業(yè)作為追求利潤最大化的企業(yè)，資源浪費(fèi)和社會(huì)成本問題無法通過市場(chǎng)機(jī)制自行優(yōu)化，需要政府相關(guān)部門通過新制度的設(shè)計(jì)予以解決。

熱電聯(lián)產(chǎn)整體運(yùn)行復(fù)雜，不同容量機(jī)組的運(yùn)行成本、收益有較大差異，電力成本、收益、利潤及熱電比等指標(biāo)很難量化。因此，在博弈分析中，本文根據(jù)實(shí)際情況將各企業(yè)的收益、策略等抽象化，運(yùn)用抽象的數(shù)字反映彼此的關(guān)聯(lián)和博弈過程。如區(qū)域整體電力需求短期未有增長，熱電企業(yè)與風(fēng)電企業(yè)在現(xiàn)行制度安排下，其電力供應(yīng)是此消彼長的過程，而在缺乏監(jiān)督、懲罰措施的環(huán)境下，熱電公司會(huì)通過虛增熱電機(jī)組容量增加發(fā)電量，以獲取最大收益。直接造成的結(jié)果是“棄風(fēng)”嚴(yán)重，考慮到風(fēng)電企業(yè)的運(yùn)行成本，其收益為負(fù)。從社會(huì)角度來看，相對(duì)于風(fēng)電熱電企業(yè)增加運(yùn)力導(dǎo)致能源消耗和排污增加，帶來社會(huì)環(huán)境的負(fù)效應(yīng)。熱電企業(yè)的博弈策略為“最低出力運(yùn)行”和“違規(guī)”兩個(gè)策略;如暫不考慮收益及風(fēng)險(xiǎn)問題，電網(wǎng)公司的博弈策略為“優(yōu)先吸納熱電”和“優(yōu)先吸納風(fēng)電”兩個(gè)策略。而風(fēng)電企業(yè)如果可實(shí)現(xiàn)充分電量上網(wǎng)，則獲取收益;如因熱電壓力造成“棄風(fēng)”，則損失部分固定成本折舊，收益為負(fù)。可見，風(fēng)電公司是否獲取收益取決于電網(wǎng)公司是否優(yōu)先吸納風(fēng)電。

為了研究方便與直觀，在此忽略兩個(gè)參與博弈企業(yè)的具體成本收益的多樣性，將熱電企業(yè)和風(fēng)電企業(yè)的收益表示為抽象的數(shù)字，數(shù)字只代表收益大小程度，并沒有真實(shí)的含義。

由表2可知，在電網(wǎng)公司優(yōu)先吸納熱電企業(yè)發(fā)電且沒有監(jiān)督制約的制度安排下，不論風(fēng)電企業(yè)選擇哪種策略，熱電企業(yè)選擇“違規(guī)”都是最優(yōu)的策略。如果熱電企業(yè)并非按照最低出力運(yùn)行，則所帶來的電網(wǎng)整體調(diào)峰空間下降的部分可認(rèn)為是風(fēng)電企業(yè)的純損失。同時(shí)，由于電網(wǎng)優(yōu)先考慮熱電發(fā)電，因此風(fēng)電企業(yè)不管是選擇上網(wǎng)還是選擇“棄風(fēng)”，都將產(chǎn)生損失（只是生產(chǎn)所產(chǎn)生的流動(dòng)成本損失更大）。在此博弈下，（棄風(fēng)和違規(guī)）為納什均衡點(diǎn)。

由表3可知，若假設(shè)電網(wǎng)公司優(yōu)先吸納風(fēng)電，則風(fēng)電公司不會(huì)出現(xiàn)“棄風(fēng)”現(xiàn)象，在此情況下，不論熱電公司選擇最低出力運(yùn)行還是選擇違規(guī)，風(fēng)電公司都會(huì)選擇上網(wǎng)，此博弈納什均衡點(diǎn)為（上網(wǎng)，最低出力運(yùn)行），這是我們想要的博弈結(jié)果。在當(dāng)前情況下存在的問題有兩個(gè)，一是如何有效確定各熱電機(jī)組最低出力運(yùn)行的電產(chǎn)量，二是電力公司優(yōu)先吸納風(fēng)電的潛在增加成本如何化解。因此，還要考慮如何在兼顧熱電企業(yè)與風(fēng)電企業(yè)雙方收益、兼顧經(jīng)濟(jì)利益與社會(huì)利益的前提下，通過有效的制度安排解決熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行問題。風(fēng)電作為可持續(xù)資源，其發(fā)電在能耗節(jié)約和友好環(huán)境方面具有優(yōu)勢(shì)，但是無法通過市場(chǎng)機(jī)制得到應(yīng)有補(bǔ)償，如考慮這部分成本，則博弈均衡可能會(huì)發(fā)生變化。按照此思路，將熱電企業(yè)的違規(guī)懲罰和社會(huì)環(huán)保成本加入博弈分析，如表4所示。

如果根據(jù)情況對(duì)風(fēng)電企業(yè)清潔能源使用減輕的社會(huì)成本進(jìn)行補(bǔ)償（補(bǔ)償額為4），對(duì)熱電企業(yè)能耗成本較高和違規(guī)懲罰分別給予-2、-2的懲罰，那么此博弈模型的納什均衡點(diǎn)沒有變化，依然是（棄風(fēng)，違規(guī)）?？梢姡绻麑?duì)熱電企業(yè)收取的能源補(bǔ)償、違規(guī)懲罰金額達(dá)不到影響熱電企業(yè)改變策略的程度，則對(duì)當(dāng)前熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行問題的解決無實(shí)質(zhì)影響。要從根本上解決熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行問題以減少“棄風(fēng)”現(xiàn)象，首先要保障熱電企業(yè)在最低出力運(yùn)行下能獲取與違規(guī)情況下一致的收益。從政府的角度來說，可通過增加對(duì)風(fēng)電企業(yè)給予可再生能源電價(jià)附加的比重，提高對(duì)風(fēng)電企業(yè)的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼，使其具有較大利潤空間對(duì)熱電企業(yè)損失進(jìn)行補(bǔ)償。

五、政策建議

通過博弈分析可以看出，解決熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行所導(dǎo)致的調(diào)峰壓力及“棄風(fēng)”現(xiàn)象的根本在于現(xiàn)有機(jī)制、體制的優(yōu)化，即通過市場(chǎng)機(jī)制和政府干預(yù)兩種手段，在保障熱電企業(yè)低出力運(yùn)行及冬季供暖的前提下，自主自動(dòng)地減少熱電供應(yīng)。根據(jù)實(shí)際情況，本文針對(duì)不同主體提出如下建議。

1.構(gòu)建以市場(chǎng)機(jī)制為核心的發(fā)電權(quán)交易市場(chǎng)。電力公司調(diào)峰問題無法根治主要源于我國電力市場(chǎng)還遠(yuǎn)不成熟，我國主要實(shí)施標(biāo)桿電價(jià)制度，由國家發(fā)改委制定指導(dǎo)定價(jià)，每個(gè)企業(yè)沒有市場(chǎng)實(shí)力參與定價(jià)。而每個(gè)熱電企業(yè)及風(fēng)電企業(yè)的發(fā)電量也并非企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)能力和收益自行決定，熱電公司“以熱定電”不參與調(diào)峰，多元的制度障礙導(dǎo)致調(diào)峰壓力過大，“棄風(fēng)”嚴(yán)重。根據(jù)上文的分析，根據(jù)對(duì)熱電公司最低出力運(yùn)行違規(guī)的抽查次數(shù)來加大對(duì)違規(guī)熱電企業(yè)的懲罰，以減弱熱電企業(yè)違規(guī)增加電產(chǎn)量的動(dòng)機(jī)。但從實(shí)際效果上看，一方面監(jiān)管部門的監(jiān)管成本過高，且熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行較為復(fù)雜，確定最小出力電量也存在難度。因此，應(yīng)更多考慮通過市場(chǎng)機(jī)制對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)施經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，從被動(dòng)“控”轉(zhuǎn)為主動(dòng)“減”的模式。

通過建立風(fēng)電、火電替代交易機(jī)制，可考慮采取發(fā)電權(quán)證市場(chǎng)交易模式，即電網(wǎng)公司允許熱電公司將多余發(fā)電權(quán)證通過市場(chǎng)交易方式轉(zhuǎn)讓給風(fēng)電企業(yè)，風(fēng)電企業(yè)因?yàn)楂@取發(fā)電權(quán)證增加發(fā)電量而增加收益，并將部分發(fā)電收益按照熱電企業(yè)可接受的方案給予經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。由火電企業(yè)為風(fēng)電企業(yè)提供較多的發(fā)電空間，熱電公司可獲得協(xié)議約定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。如果熱電企業(yè)通過發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓所獲取的收益能夠與違規(guī)提高發(fā)電量的收益持平，則能減弱甚至消除其違規(guī)發(fā)電動(dòng)機(jī)，從根本上解決因熱電企業(yè)非低力運(yùn)行所帶來的調(diào)峰壓力和“棄風(fēng)”問題，并有助于減輕環(huán)境污染，促進(jìn)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。該制度設(shè)計(jì)涉及風(fēng)電企業(yè)對(duì)熱電企業(yè)的補(bǔ)償額度，如果風(fēng)電企業(yè)發(fā)電利潤無法充分補(bǔ)償熱電企業(yè)，那么政府部門可通過增加再生能源發(fā)電補(bǔ)貼形式對(duì)風(fēng)電公司進(jìn)行適度補(bǔ)償。政府管理部門也可嘗試制度創(chuàng)新，如采取風(fēng)電與熱電企業(yè)間的捆綁上網(wǎng)，自行進(jìn)行電力峰谷的調(diào)節(jié)、平衡。

2.改變熱電企業(yè)的運(yùn)營與利潤形成模式。國內(nèi)對(duì)熱電機(jī)組缺乏補(bǔ)貼、稅收等方面的扶持政策，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)實(shí)行的“以熱定電、以電補(bǔ)熱”的方式使得電網(wǎng)公司對(duì)熱電企業(yè)上網(wǎng)電量不進(jìn)行調(diào)峰。一方面，默許部分超額電量，強(qiáng)化了熱電企業(yè)加大電力供應(yīng)的動(dòng)力;另一方面，熱供應(yīng)不具備市場(chǎng)定價(jià)權(quán)，導(dǎo)致利潤不穩(wěn)定甚至嚴(yán)重虧損。因此，解決熱電企業(yè)的電供應(yīng)超額問題的一個(gè)思路是減弱或取消傳統(tǒng)熱電交叉補(bǔ)貼的模式。保障供暖平穩(wěn)是熱電企業(yè)的基本職能，國家可在保障供熱的基礎(chǔ)上，采取煤炭?jī)r(jià)格補(bǔ)貼等方式，保障供暖企業(yè)供暖本身業(yè)務(wù)的利潤，減少對(duì)發(fā)電補(bǔ)貼虧損的依賴。改變“以電補(bǔ)熱”的利潤構(gòu)成模式，適度降低熱電公司上網(wǎng)電價(jià)，通過降低上網(wǎng)電價(jià)、減少熱電企業(yè)違規(guī)，來增強(qiáng)發(fā)電獲利的動(dòng)機(jī)，降低風(fēng)電對(duì)熱電補(bǔ)償?shù)膲毫Α?/p>

3.推動(dòng)風(fēng)電供暖項(xiàng)目部分替代傳統(tǒng)供熱企業(yè)。隨著技術(shù)的發(fā)展與突破，熱電聯(lián)產(chǎn)與新能源間的矛盾將發(fā)生根本改變。當(dāng)前風(fēng)電技術(shù)越來越成熟，風(fēng)力發(fā)電成本快速下降。具預(yù)測(cè)，2020年陸上風(fēng)電成本與2015年相比將下降10%，到2030年將下降24%。未來風(fēng)電等新能源電力將逐漸全面替代傳統(tǒng)熱電，即節(jié)約了能源，又降低了對(duì)環(huán)境的污染，是未來我國電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前熱電企業(yè)最低出力運(yùn)行所帶來的調(diào)峰問題根本在于電能無法存儲(chǔ)。隨著技術(shù)的完善，風(fēng)電轉(zhuǎn)化為電熱供暖的技術(shù)逐漸成熟，并在實(shí)踐中被應(yīng)用。如吉林省有相關(guān)示范項(xiàng)目，通過儲(chǔ)熱式電鍋爐設(shè)備存儲(chǔ)風(fēng)電，并將多余的風(fēng)電轉(zhuǎn)化為供暖，替代了傳統(tǒng)燃煤鍋爐，從而減輕環(huán)境污染壓力，同時(shí)大量吸納風(fēng)電，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從長遠(yuǎn)來看，可以推動(dòng)風(fēng)電供暖項(xiàng)目部分替代傳統(tǒng)供熱企業(yè)。采取熱電鍋爐替代傳統(tǒng)熱電供暖方式，將在處于用電波谷的風(fēng)電用于發(fā)熱并將熱能進(jìn)行儲(chǔ)存，此方式可以增加電網(wǎng)負(fù)荷低谷的用電量，為風(fēng)電并網(wǎng)提供負(fù)荷空間，同時(shí)減輕熱電企業(yè)“以熱定電”的調(diào)峰壓力，提高風(fēng)電吸納能力。

六、結(jié)論

本文針對(duì)遼寧省熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行帶來的調(diào)峰壓力和“棄風(fēng)”現(xiàn)象，運(yùn)用博弈分析方法對(duì)解決熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行的策略進(jìn)行分析，為解決該問題進(jìn)行了制度設(shè)計(jì)思路上的探索。研究結(jié)論表明，在當(dāng)前情況下，僅通過熱電企業(yè)、風(fēng)電企業(yè)及電網(wǎng)公司三主體的自發(fā)行為很難自行解決調(diào)峰壓力問題，建立三者間有效的調(diào)峰激勵(lì)機(jī)制是促進(jìn)熱電企業(yè)低出力運(yùn)行進(jìn)而減輕調(diào)峰壓力和減少“棄風(fēng)”現(xiàn)象的前提。

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