基于全成本分析的廣東燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易套利探究及啟示

龐靖宇，王 鑫，林 萍

（浙江華云信息科技有限公司，杭州 310008）

0 引言

隨著電改9 號(hào)文的發(fā)布，各省區(qū)電力市場(chǎng)建設(shè)步伐加快，但是在電力交易機(jī)制的形成過(guò)程中仍然存在一些懸而未決的問(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)富煤少氣的國(guó)家，自然資源稟賦的差異導(dǎo)致我國(guó)天然氣發(fā)電燃料需要大量進(jìn)口，天然氣發(fā)電成本與燃煤發(fā)電成本具有較強(qiáng)的不對(duì)稱(chēng)性，在電力市場(chǎng)的深入推進(jìn)過(guò)程中，燃?xì)?、燃煤等發(fā)電機(jī)組需要統(tǒng)一競(jìng)爭(zhēng)，但燃?xì)鈾C(jī)組高昂的成本致使其在市場(chǎng)競(jìng)價(jià)中無(wú)法形成與煤電同等的競(jìng)爭(zhēng)力，且在現(xiàn)貨市場(chǎng)中如果任由燃?xì)鈾C(jī)組頂峰發(fā)電勢(shì)必會(huì)逼迫氣電機(jī)組申報(bào)邊際高價(jià)，抬高現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)，進(jìn)而造成現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格的大幅波動(dòng)，不利于我國(guó)初期電力市場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。因此，如何利用一種市場(chǎng)機(jī)制保障燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的收益是迫切需要探討的問(wèn)題。

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)術(shù)界對(duì)發(fā)電權(quán)的交易機(jī)制和交易模型及其在節(jié)能降耗方面的貢獻(xiàn)等都有深入研究，但是對(duì)于高成本的燃?xì)鈾C(jī)組如何參與發(fā)電權(quán)市場(chǎng)，以及燃?xì)鈾C(jī)組在發(fā)電權(quán)市場(chǎng)中如何確保自身收益，如何通過(guò)成本分析制定具有競(jìng)爭(zhēng)力的交易策略等方面缺乏系統(tǒng)分析。本文以廣東發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)為背景，通過(guò)搭建燃?xì)鈾C(jī)組的綜合度電成本模型，分析發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)中的轉(zhuǎn)讓價(jià)格與發(fā)電成本之間的函數(shù)關(guān)系，以發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)的套利期望為研究模型，探討天然氣價(jià)格、市場(chǎng)化電量比例、燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)、市場(chǎng)化交易價(jià)差等變量因素對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組合同轉(zhuǎn)讓套利的影響，以輔助天然氣機(jī)組制定最優(yōu)交易策略，并提出廣東燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易對(duì)其他省區(qū)的啟示。本文的研究為燃?xì)鈾C(jī)組如何在發(fā)電權(quán)市場(chǎng)確保收益并制定合理的市場(chǎng)策略提供了思路和方法。

1 廣東發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易機(jī)制

1.1 發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易的定義

發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易指發(fā)電企業(yè)由于燃料或水力等一次能源不足，或機(jī)組計(jì)劃外檢修，或由于發(fā)電成本高，或環(huán)保要求等原因，轉(zhuǎn)讓部分或全部上網(wǎng)合同電量的交易。發(fā)電合同電量轉(zhuǎn)讓交易關(guān)系到電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，不能像普通商品一樣自由交易，必須滿(mǎn)足系統(tǒng)的安全約束。

1.2 發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易的目的

發(fā)電合同電量轉(zhuǎn)讓交易是適應(yīng)我國(guó)電力市場(chǎng)現(xiàn)狀的一種全新嘗試，利用市場(chǎng)化的手段促進(jìn)能源的優(yōu)化配置，提升設(shè)備利用效能，并且達(dá)到節(jié)能減排的目的。交易參與各方均可在發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易中獲取相應(yīng)收益，達(dá)到互利共贏的效果。

1.3 廣東發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易模式

根據(jù)廣東電力市場(chǎng)交易規(guī)則，目前廣東電力市場(chǎng)在發(fā)電企業(yè)之間開(kāi)展基數(shù)電量和雙邊協(xié)商交易電量的轉(zhuǎn)讓交易。合同電量轉(zhuǎn)讓交易通過(guò)技術(shù)支持系統(tǒng)以集中競(jìng)價(jià)的方式開(kāi)展月度交易，出讓方通過(guò)技術(shù)支持系統(tǒng)向電力交易機(jī)構(gòu)申報(bào)交易標(biāo)的，包括出讓電量和出讓價(jià)格。出讓價(jià)格是出讓方支付給受讓方的補(bǔ)償價(jià)格。受讓方通過(guò)技術(shù)支持系統(tǒng)向電力交易機(jī)構(gòu)申報(bào)擬受讓電量、受讓價(jià)格。

廣東發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易按照價(jià)格優(yōu)先和時(shí)間優(yōu)先的原則進(jìn)行撮合交易，最終通過(guò)交易系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一出清，每月形成一個(gè)發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易價(jià)格，合同轉(zhuǎn)讓交易價(jià)格為出讓方和受讓方申報(bào)價(jià)格的算術(shù)平均值。

2 發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易中燃?xì)鈾C(jī)組的套利模型

2.1 燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電全成本函數(shù)模型

燃?xì)鈾C(jī)組作為一種熱值高、環(huán)保型的發(fā)電類(lèi)型，目前大多采用聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，將燃?xì)廨啓C(jī)的布雷頓循環(huán)和汽輪機(jī)的朗肯循環(huán)聯(lián)合起來(lái)，形成能源梯級(jí)利用的總能系統(tǒng)，達(dá)到較高的熱效率。

現(xiàn)假設(shè)一臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的全收入包括了發(fā)電收入和供熱收入。

其收入函數(shù)為：

式中：∑發(fā)電為發(fā)電收入；∑供熱為供熱收入。

其中：

式中：Q基數(shù)為基數(shù)電量；P基數(shù)為上網(wǎng)電價(jià)；Q市場(chǎng)為市場(chǎng)電量；P市場(chǎng)為市場(chǎng)電價(jià)。

該熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的支出函數(shù)為：

式中：∑燃料為天然氣成本；∑固定為固定成本；∑財(cái)務(wù)為財(cái)務(wù)成本；∑稅金為稅金及附加費(fèi)用。

其中：

式中：P天然氣為天然氣單價(jià)；Q發(fā)電為發(fā)電耗天然氣量；Q供熱為供熱耗天然氣量。

則燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的折合發(fā)電度電全成本函數(shù)為：

式中：Q上網(wǎng)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的上網(wǎng)電量。

2.2 發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易的套利模型

根據(jù)廣東電力市場(chǎng)交易規(guī)則，燃?xì)鈾C(jī)組可以將基數(shù)電量和雙邊協(xié)商市場(chǎng)化電量轉(zhuǎn)讓給其他發(fā)電機(jī)組，出讓價(jià)格是出讓方支付給受讓方的補(bǔ)償價(jià)格。當(dāng)補(bǔ)償價(jià)格低于出讓方的發(fā)電成本時(shí)，燃?xì)鈾C(jī)組將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去比自身發(fā)電更加有利，因此在基數(shù)電量、雙邊協(xié)商電量交易和發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易之間存在一個(gè)套利空間。

如果P出清≥P成本，對(duì)于出讓方燃?xì)鈾C(jī)組來(lái)說(shuō)合同轉(zhuǎn)讓是一筆不劃算的交易；當(dāng)P出清≤P成本，發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓才有套利空間。為了確保燃?xì)鈾C(jī)組參與合同轉(zhuǎn)讓時(shí)滿(mǎn)足套利需求，至少需要符合以下約束條件：

式中：P出清為合同轉(zhuǎn)讓集中競(jìng)價(jià)的統(tǒng)一出清價(jià)格；P成本為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的綜合度電成本。如果不考慮發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓的因素，燃?xì)鈾C(jī)組的綜合度電成本P成本=∑支出/Q上網(wǎng)。

假設(shè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的上網(wǎng)電量為X，廠用電率為λ，市場(chǎng)平均價(jià)差為Y，供熱量為Z，天然氣發(fā)電效率為η，單位供熱耗用天然氣為μ，天然氣單價(jià)為P天然氣。為滿(mǎn)足式（6）的約束條件，建立發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出清價(jià)格與綜合度電成本之間的函數(shù)關(guān)系，可得：

對(duì)于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，在燃?xì)鈾C(jī)組的綜合度電成本和發(fā)電轉(zhuǎn)讓的出清價(jià)格之間存在套利空間，則發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易中燃?xì)鈾C(jī)組的套利期望函數(shù)模型為：

式中：Qi為發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓成交電量。

3 算例分析

3.1 算例數(shù)據(jù)

現(xiàn)以廣東某地級(jí)市1 臺(tái)裝機(jī)容量為1 380 MW 的9E 熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組為例。其年度上網(wǎng)電量X=59 億kWh，供熱量為12 萬(wàn)GJ，供熱收入2 506 萬(wàn)元，綜合廠用電率1.73%，發(fā)電效率為5.23 kWh/m3，其天然氣的平均采購(gòu)成本2.8 元/m3（含稅），其參與市場(chǎng)化交易的電量占比40%。廣東年度電力市場(chǎng)平均價(jià)差Y=-65.5厘/kWh，廣東天然氣發(fā)電機(jī)組的上網(wǎng)電價(jià)為0.665 元/kWh。

則該發(fā)電廠的年度收入：

∑收入=40%×X（0.665-Y）+X×（1-40%）×0.665+2 506；

該電廠的年度營(yíng)業(yè)成本：

∑支出=[X/（1-1.73%）/5.23+45×Z）×2.80]+∑固定+∑財(cái)務(wù)+∑稅金.

該燃?xì)怆姀S2018 年度固定成本34 877 萬(wàn)元，管理費(fèi)用1 638 萬(wàn)元，財(cái)務(wù)費(fèi)用7 462 萬(wàn)元，稅金及附加費(fèi)用3 048 萬(wàn)元。根據(jù)上述公式測(cè)算該9E 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的綜合度電成本為0.566 元/kWh。

廣東電力市場(chǎng)過(guò)去連續(xù)12 個(gè)月的發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易成交價(jià)格如表1 統(tǒng)計(jì)所示。

3.2 算例結(jié)果與分析

綜合表1 數(shù)據(jù)分析，廣東電力市場(chǎng)連續(xù)12個(gè)月的燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓平均成交價(jià)格為0.521 元/kWh，滿(mǎn)足max（P出清-P成本）≤0 的約束條件，發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓平均成交價(jià)格低于百萬(wàn)裝機(jī)的9E 發(fā)電機(jī)組的綜合度電成本，燃?xì)鈾C(jī)組將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去有利可圖。

在式（8）中，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組套利函數(shù)的自變量包括天然氣采購(gòu)價(jià)格、燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電效率、燃?xì)鈾C(jī)組的綜合廠用電率、合同轉(zhuǎn)讓出清價(jià)格等，每一個(gè)自變量的變化都會(huì)影響燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)的套利空間，進(jìn)而左右燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組參與發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易的策略制定。當(dāng)合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)的套利期望大于0 時(shí)，燃?xì)鈾C(jī)組參與合同轉(zhuǎn)讓有利可圖，當(dāng)合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)的套利期望小于0時(shí)，燃?xì)鈾C(jī)組自身發(fā)電才是最優(yōu)交易策略。

（1）現(xiàn)固定燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率、廠用電率、合同轉(zhuǎn)讓出清價(jià)格這些自變量參數(shù)，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電的綜合度電成本等于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格時(shí)，可以得出天然氣采購(gòu)成本價(jià)格為2.543 元/m3（含稅）。當(dāng)天然氣價(jià)格高于2.543 元/m3時(shí)，由于氣機(jī)發(fā)電成本高于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，通過(guò)式（8）套利模型得出套利額大于0，則燃?xì)鈾C(jī)組在發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)具有套利空間，燃?xì)鈾C(jī)組將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去對(duì)自身有利；當(dāng)天然氣采購(gòu)成本低于2.543 元/m3時(shí)，由于燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電成本低于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，合同轉(zhuǎn)讓的套利空間小于0，則燃?xì)鈾C(jī)組自己發(fā)電才是利益最大化的最優(yōu)策略。

（2）現(xiàn)固定燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的天然氣采購(gòu)價(jià)格、發(fā)電效率、合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)出清價(jià)格這些自變量參數(shù)，在計(jì)算過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在其他參數(shù)固定不變的情況下，無(wú)論燃?xì)鈾C(jī)組的綜合廠用電率如何變化，其發(fā)電成本始終高于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓的套利空間都大于0，則燃?xì)鈾C(jī)組將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去對(duì)自身是有利的。

（3）現(xiàn)固定燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的天然氣采購(gòu)價(jià)格、廠用電率、合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)出清價(jià)格這些自變量參數(shù)，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電的綜合度電成本等于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格時(shí)，可得出燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的天然氣發(fā)電效率為5.76 kWh/m3。當(dāng)天然氣發(fā)電效率低于5.76 kWh/m3時(shí)，由于氣機(jī)發(fā)電成本高于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，發(fā)電廠將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去對(duì)自身有利；當(dāng)天然氣發(fā)電效率高于5.76 kWh/m3時(shí)，由于燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電成本低于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，發(fā)電廠自己發(fā)電才是利益最大化的最優(yōu)策略。但是對(duì)于一臺(tái)9E 燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，其發(fā)電效率在設(shè)備制造完成后基本處于一個(gè)固定區(qū)間，除非大幅提升天然氣的熱值，而且燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率的提升需要新材料、新技術(shù)、新工藝的配套改造，其投入成本將會(huì)大大提升，勢(shì)必會(huì)提高燃?xì)鈾C(jī)組的綜合度電成本，而且燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)和工藝仍處于國(guó)外先進(jìn)制造企業(yè)的掌控之中，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行顛覆性改造對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)仍是棘手的難題，因此利用提升機(jī)組發(fā)電效率來(lái)降低成本不是一個(gè)短期可以解決的問(wèn)題。

（4）現(xiàn)固定燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的天然氣采購(gòu)價(jià)格、廠用電率、天然氣發(fā)電效率這些自變量參數(shù)，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電的綜合度電成本等于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格時(shí)，發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓的出清價(jià)格應(yīng)該為0.566 元/kWh（含稅）。當(dāng)預(yù)期發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格低于0.566 元/kWh時(shí)，由于燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電成本高于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，合同轉(zhuǎn)讓套利目標(biāo)函數(shù)值大于0，發(fā)電廠將發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去對(duì)自身有利；當(dāng)預(yù)期發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格高于0.566 元/kWh，由于燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電成本低于合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格，套利空間小于0，發(fā)電廠自己發(fā)電才是利益最大化的最優(yōu)策略。

4 結(jié)論

本文建立了燃?xì)鈾C(jī)組的全成本分析模型，分析了燃?xì)鈾C(jī)組的綜合度電成本與發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)關(guān)系，以發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓套利空間為研究目標(biāo)，探究天然氣采購(gòu)價(jià)格、天然氣發(fā)電效率、綜合廠用電率及發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出清價(jià)格等不同自變量因素的變動(dòng)情況對(duì)發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓套利空間的影響，以輔助燃?xì)鈾C(jī)組制定最優(yōu)的發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)交易策略。本文分析了燃?xì)鈾C(jī)組在基數(shù)電量、市場(chǎng)化電量市場(chǎng)與發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)之間的套利期望模型，可以幫助燃?xì)鈾C(jī)組利用自身經(jīng)營(yíng)情況和發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓的預(yù)期價(jià)格提前制定交易策略，輔助燃?xì)鈾C(jī)組鎖定利潤(rùn)，合同轉(zhuǎn)讓市場(chǎng)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組提供了一定的套利空間。由于我國(guó)天然氣價(jià)格較高，而且隨著國(guó)家政策的變化，燃?xì)鈾C(jī)組的上網(wǎng)電價(jià)不斷降低，燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電市場(chǎng)份額有限，在國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格無(wú)法迅速降低的情況下，發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易作為廣東電力市場(chǎng)的重要組成部分提供了靈活的市場(chǎng)機(jī)制，使燃?xì)鈾C(jī)組可以根據(jù)影響自身發(fā)電成本的不同變量的變動(dòng)情況制定發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易策略，當(dāng)發(fā)電成本高于預(yù)期合同轉(zhuǎn)讓價(jià)格時(shí)，燃?xì)鈾C(jī)組可以將部分發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓出去，即使不發(fā)電也可以鎖定利潤(rùn)，廣東發(fā)電合同轉(zhuǎn)讓交易對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組參與市場(chǎng)交易的模式為其他省份燃?xì)鈾C(jī)組提供了一定的參考價(jià)值。