多業(yè)主梯級水電站協(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 庫爾勒 841000)

0 引言

流域梯級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，并包括部分上一級水電站下泄而成的流量，相鄰的梯級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、市場競爭及生產(chǎn)經(jīng)營期間，與同流域其他電站主體缺乏溝通協(xié)調(diào)，勢必會造成其他電站主體忽視流域梯級電站整體收益，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)營信息而出現(xiàn)決策失誤，不利于流域梯級電站整體運(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，對開都河流域已建7座梯級電站間水力電力聯(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，以期為流域梯級電站整體發(fā)電效益的增加提供可行思路。

1 流域梯級電站協(xié)作共生及效益分配機(jī)制

1.1 梯級電站協(xié)作模式

開都河流域多業(yè)主梯級電站協(xié)作統(tǒng)一競價(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，對流域各利益主體的決策行為、生產(chǎn)經(jīng)營活動(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)虛擬競價(jià)商與其余流域或經(jīng)營主體展開競價(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爭，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來看，這種情況便接近完全競爭市場，對于買方也就是使用方而言，電價(jià)較低，較為有利，但對于每個(gè)水電站競爭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，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)主梯級電站協(xié)作共生聯(lián)盟如圖1所示。

圖1 開都河流域梯級水電站分配組合

在分河段建立多業(yè)主梯級電站協(xié)作共生聯(lián)盟的協(xié)作方式下，開都河流域梯級水電站協(xié)作競價(jià)流程如圖2所示?；趨f(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競爭原則。

圖2 梯級水電站協(xié)作統(tǒng)一競價(jià)流程

1.2 協(xié)作統(tǒng)一競價(jià)效益分配機(jī)制

就所構(gòu)建起的協(xié)作競爭統(tǒng)一體而言，其內(nèi)部個(gè)別電廠所做出的競價(jià)對策與協(xié)作體整體做出的對外競價(jià)對策不盡相同，2種經(jīng)營管理模式下單個(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)一競價(jià)機(jī)制后并在統(tǒng)一競價(jià)過程中所獲取到的利潤；pdi—流域內(nèi)單個(gè)電站i未參加協(xié)作競價(jià)機(jī)制，而是以自身為獨(dú)立競爭主體時(shí)所可能獲取的利潤；Δpi—單個(gè)電站i參與協(xié)作統(tǒng)一競價(jià)機(jī)制前后的利潤差；Δpi≥0時(shí)，電站獲益，也即電站參加流域協(xié)作競價(jià)體對其自身有利；Δpi<0時(shí)，電站虧損，即電站參加流域協(xié)作競價(jià)體對其自身不利；Δp—協(xié)作體在組建協(xié)作統(tǒng)一體展開競價(jià)前后的利潤差；Δpl—獲益電站因協(xié)作統(tǒng)一競價(jià)而多獲取的利潤，可以看作是額外收益；Δps—虧損電站因協(xié)作統(tǒng)一競價(jià)而虧損的利潤，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)一競價(jià)機(jī)制所具備的競爭性和整合性特征，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基本上比電站以獨(dú)立身份參與競爭、單一競價(jià)所獲取的利潤高，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)一競價(jià)過程中所獲益電站多取得的那部分利潤以及虧損電站所損失掉的相關(guān)利潤統(tǒng)統(tǒng)納入權(quán)益平衡賬戶[3]，遵循公開、公平、公正原則，對賬戶內(nèi)剩余利潤展開共享及風(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(利潤損失)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)一競價(jià)機(jī)制而對應(yīng)的權(quán)益平衡賬戶中的剩余利潤(利潤損失)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)一競價(jià)機(jī)制而對應(yīng)的權(quán)益平衡賬戶中的剩余利潤(利潤損失)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)定性評價(jià)

2.1 協(xié)作共生機(jī)制穩(wěn)定性分析

梯級電站按照市場交易原則及協(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，可使聯(lián)盟整體發(fā)電量增大，為使這種趨勢一直保持下去，電網(wǎng)對發(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)定性評價(jià)模型

梯級多業(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)、對合作績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)制所涉及的非對稱分配因子(常量，無單位)；K—對稱分配模式下所對應(yīng)的能量分配系數(shù)，%；a0—非對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)主梯級電站共生聯(lián)盟穩(wěn)定性評價(jià)模型，并應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)知識展開分析可以看出，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)算和分析評價(jià)，其中r為流域整體利益采用非對稱分配方式時(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)定評價(jià)框架如圖4所示。

圖4 協(xié)作共生穩(wěn)定性評價(jià)框架

3 協(xié)作共生穩(wěn)定性評價(jià)框架的驗(yàn)證

開都河流域多業(yè)主梯級電站協(xié)作共生穩(wěn)定性評價(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、小山口、小山口二級、小山口三級等7座梯級電站間推行，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Esa、Esb、Ess分別賦值0.11、0.14和0.08，對應(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)有梯級電站間共生聯(lián)盟穩(wěn)定性高，說明流域梯級電站良性協(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，最終形成對稱性互惠共生組織。流域梯級電站之間構(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。開都河流域梯級電站間引入電網(wǎng)調(diào)控后，協(xié)作聯(lián)盟間的機(jī)會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)主梯級電站合作的積極性得到充分調(diào)動(dòng)。流域多業(yè)主梯級電站協(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)效益和社會效益。研究結(jié)果為流域梯級電站整體發(fā)電效益的增加提供可行思路。