沈方 高靖 王濤 王春生 李占軍 鄧鑫陽(yáng)

【摘要】在我國(guó)東北地區(qū)，熱電企業(yè)追求利潤(rùn)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(lái)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(wèn)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(lèi)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(guó)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。現(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(yáng)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(lái)說(shuō)，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(wèn)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(wèn)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(guó)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(wèn)題的凸顯，可再生能源發(fā)電比重越來(lái)越高。在我國(guó)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(lái)，在國(guó)家新能源戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，風(fēng)電、核電及太陽(yáng)能發(fā)電等方面發(fā)展迅速[1]。風(fēng)電、太陽(yáng)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(lái)越多，給電網(wǎng)調(diào)峰帶來(lái)了更大的壓力，風(fēng)電消納問(wèn)題也愈加突出。特別是在我國(guó)“三北”地區(qū)，“棄風(fēng)”現(xiàn)象越來(lái)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(wèn)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(wú)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(lái)看，每個(gè)企業(yè)都在追求自身利益最大化。近年來(lái)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(guò)多發(fā)電獲得利潤(rùn)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(rùn)的追求。北方冬季采暖用戶(hù)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(lái)看，可以通過(guò)熱電機(jī)組停運(yùn)解決“棄風(fēng)”問(wèn)題，當(dāng)蒸汽通過(guò)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(guò)風(fēng)電節(jié)約的煤耗來(lái)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(guò)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(guò)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(rùn)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(guò)風(fēng)火交易，使用風(fēng)力發(fā)電獲取的利潤(rùn)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(rùn)，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(guò)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(lái)主動(dòng)地解決風(fēng)電消納，認(rèn)為通過(guò)補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)營(yíng)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(guò)因調(diào)峰減少的發(fā)電量損失確定補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。張國(guó)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(guò)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(lái)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?，調(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(guò)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(guò)高的原因在于“以熱定電”約束導(dǎo)致被迫出力過(guò)高，解決“棄風(fēng)”問(wèn)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(wèn)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(yíng)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(guò)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(guò)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(lèi)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(guò)技術(shù)、政策手段為政府解決“棄風(fēng)”過(guò)高問(wèn)題。

從發(fā)達(dá)國(guó)家熱電聯(lián)產(chǎn)、消納“棄風(fēng)”的實(shí)踐看，上述問(wèn)題并非不可解決。如丹麥作為風(fēng)電比重較高的國(guó)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(kāi)放市場(chǎng)交易模式，并通過(guò)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(guò)靈活的經(jīng)營(yíng)利益動(dòng)機(jī)激勵(lì)，可以引導(dǎo)熱電廠、電力運(yùn)營(yíng)商等多主體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，并保持較高的運(yùn)營(yíng)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(wèn)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(lèi)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(wèn)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(wú)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(guò)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(guó)家通過(guò)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(lái)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(lái)較高利潤(rùn)，但無(wú)法達(dá)到出力最小，無(wú)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(guò)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(méi)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(lái)說(shuō)，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(mén)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(mén)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(lái)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(mén)監(jiān)管帶來(lái)了難度。監(jiān)管部門(mén)由于專(zhuān)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(chēng)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(mén)之間的策略選擇是典型的博弈問(wèn)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(rùn)，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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)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(mén)也不監(jiān)管。在實(shí)踐中，最優(yōu)點(diǎn)無(wú)法達(dá)成，電力監(jiān)管部門(mén)必須通過(guò)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(zhǎng)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(guò)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(yíng)的企業(yè)組織，其經(jīng)營(yíng)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(méi)有明顯增長(zhǎng)的大背景下，給調(diào)峰廠帶來(lái)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(lái)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(lái)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](méi)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(wú)補(bǔ)償?shù)乩速M(fèi)，且各主體間沒(méi)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(rùn)最大化的企業(yè)，資源浪費(fèi)和社會(huì)成本問(wèn)題無(wú)法通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制自行優(yōu)化，需要政府相關(guān)部門(mén)通過(guò)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(rùn)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(guò)程。如區(qū)域整體電力需求短期未有增長(zhǎng)，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(zhǎng)的過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(wèn)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)?？梢?jiàn)，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?xún)蓚€(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(méi)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(méi)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(lái)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(wèn)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(guò)有效的制度安排解決熱電企業(yè)非低出力運(yùn)行問(wèn)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(wú)法通過(guò)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(méi)有變化，依然是（棄風(fēng)，違規(guī)）?？梢?jiàn)，如果對(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(wèn)題的解決無(wú)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(wèn)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(lái)說(shuō)，可通過(guò)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(rùn)空間對(duì)熱電企業(yè)損失進(jìn)行補(bǔ)償。

五、政策建議

通過(guò)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(guò)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(wèn)題無(wú)法根治主要源于我國(guó)電力市場(chǎng)還遠(yuǎn)不成熟，我國(guó)主要實(shí)施標(biāo)桿電價(jià)制度，由國(guó)家發(fā)改委制定指導(dǎo)定價(jià)，每個(gè)企業(yè)沒(méi)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(guò)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(lái)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(mén)的監(jiān)管成本過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)的調(diào)峰壓力和“棄風(fēng)”問(wèn)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(rùn)無(wú)法充分補(bǔ)償熱電企業(yè)，那么政府部門(mén)可通過(guò)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(mén)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(yíng)與利潤(rùn)形成模式。國(guó)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(rùn)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(wèn)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(guó)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(rùn)，減少對(duì)發(fā)電補(bǔ)貼虧損的依賴(lài)。改變“以電補(bǔ)熱”的利潤(rùn)構(gòu)成模式，適度降低熱電公司上網(wǎng)電價(jià)，通過(guò)降低上網(wǎng)電價(jià)、減少熱電企業(yè)違規(guī)，來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)我國(guó)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(lái)的調(diào)峰問(wèn)題根本在于電能無(wú)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(guò)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(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(lái)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(wèn)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(guò)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(wèn)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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