新能源上网电价定价激励模型设计

时间：2022-08-23 百科知识版权反馈

【摘要】：本书用图7.2来揭示上述定价激励机制的委托代理关系。因此，本书认为新能源上网电价定价机制实际上是一个委托人（政府）和两个代理人的委托代理关系。因此，新能源上网电价定价机制不仅协调的是发电企业和电网企业的合理新能源电力收益保障，还要为创造新能源外部收益的所付出的额外成本得以合理分担。

7.2.1 定价激励机制设计思想

按照能源综合战略规划思想，应将传统能源、新能源发电厂、电网企业、用户、政府的环境监管部门视为一个大系统，兼顾各主体的经济利益，综合考虑经济利益、环境和资源效益。利益是激励的出发点，电力的不可储存性决定了发电企业、电网用户必须形成联盟合作，如何促进该联盟的形成，以及如何促进各方利益协调分配，是激励的关键。

为了提高新能源的开发利用，发电企业应与电网企业合作。但受追求个人利益最大化的影响，发电企业和电网企业之间可能会选择常规能源发电，而出现不合作的行为。因此，迫切需要建立一套有效的激励机制，使发电企业和电网企业进行深入合作，使其收益共享，最终实现新能源开发利用。

在新能源发展初期，发供电技术尚未完全成熟，新能源发电企业和电网企业采取新能源发供电行为，双方获得的经济收益可能并不高；为促使社会福利最大化，政府代表社会将对发电企业和电网企业进行成本激励补贴，政府与发电企业和电网企业的关系构成委托代理关系。按照委托代理理论，任何一种非对称信息交易中具有信息优势的一方为代理人，另一方为委托人。据此，拥有信息优势的发电企业和电网企业称为代理人，政府处于信息劣势称为委托人。本书用图7.2来揭示上述定价激励机制的委托代理关系。

图7.2 本文委托代理关系

假设市场中存在一家发电企业和一家电网企业，发电企业和电网企业合作对新能源电力进行发输配售，政府代表社会公众利益。由于新能源发电的正外部收益，但其相应的额外成本是比较高的。为鼓励技术进步，在现有的发供电成本基础上，政府将对企业通过技术改造降低成本进行激励补贴，补贴主要依据新能源发供电成本。发供电技术进步是一个随机变量，能否获得补贴取决于其自利行为。因此，本书认为新能源上网电价定价机制实际上是一个委托人（政府）和两个代理人（一个是发电企业，另一个是电网企业）的委托代理关系。激励对象主要指发电企业和电网企业，激励问题主要涉及政府对发电企业和电网企业提高生产技术效率、降低生产成本的激励。激励主要是通过合理分配合作产生的外部收益，兼顾双方的合作利益最大化，来调动委托人和代理人积极采取对社会作出较大贡献的行为。

激励的出发点是利益，利益主要体现在价格上。定价激励是促进发电企业和电网企业参与新能源的重要手段之一。新能源上网电价定价机制设计需要实现包含合作产生的额外收益、外部成本等在发电企业和电网企业间达到均衡，还需要具备有利于促进企业间合作的激励成本下降的功能。因此，具体功能可归纳为以下两点。

第一，协调新能源发电企业和电网企业的收益分配。基于合作博弈的求解思想，上网电价的确定将对发电企业和电网企业的利益进行重新分配，是合作博弈中的一个分配解。合作产生的外部资源环境价值较高，决定了联盟收益大于不联盟收益。因此，新能源上网电价定价机制不仅协调的是发电企业和电网企业的合理新能源电力收益保障，还要为创造新能源外部收益的所付出的额外成本得以合理分担。

第二，激励合作联盟形成。电力的不可储存性以及政府的干预，促使参与主体合作。从社会福利最大化角度出发，权衡经济收益和资源环境收益，政府规制上网电价的方式和力度会有差异。从目前新能源发供技术经济水平看，双方参与常规能源发供联盟获得的收益要高于新能源发供联盟。因此，要促使双方长期稳定合作，定价机制应该给发电企业和电网企业一个共同努力的经济信号，激励他们进行技术革新以降低成本。

7.2.2 基本假设条件

（1）委托人政府是整个社会福利最大化的代表，政府的目标函数包括发电企业和电网企业的经济利益最大化，和广大用户所代表的外部资源环境收益的最大化。用表示新能源发电企业经济净收益，表示电网企业经济净收益，表示电力用户的消费者剩余，T1、T2分别表示政府对新能源发电企业和电网企业的补贴。由于不同主体利益增加对整个社会福利的效用是不一致的，因此社会总福利中考虑各主体的权重系数。用 λ1、 λ2、λ3分别表示为发电厂、电网和用户效用的权重，则社会总福利表示为

П总＝λ1（ПG－T1 ）＋λ（Пg－T2）＋λ3Пu（7.1）

（2）成本补贴激励：政府对新能源实际发电成本Ca和目标成本 Ct的差额进行补贴。当Ca＜Ct，政府将成本节约部分以c的比例作为补贴或奖励；当Ca ≥Ct ，发电商将承担超额部分的比例c，则c为发电企业的分享分担比例。则T1＝c（ Ct－Ca）。用 pe表示新能源上网电价， Q表示新能源上网电量（假设不考虑网损），则新能源发电企业净收益表示为

ПG＝pe·Q－Ca＋c（Ct－Ca）（7.2）

同理，电网企业新能源供电成本为Ba，目标成本为Bt，b为成本补贴或奖励、承担比例系数，p为终端零售电电价，则电网企业供新能源电力所获得的净收益表示为

Пg＝（p－pe）·Q－Ba＋b（Bt－Ba）（7.3）

（3）发电企业的目标成本Ct是指当前技术水平下满足上网要求的平均发电成本，可以表示为 Ct（Q）＝c1Q2；同理，电网企业的目标成本为Bt（Q）＝b1Q2；其中b1、c1分别为电网企业和发电企业的成本系数，Q为上网电量。实际发电成本受发电企业付出努力的影响，也受外界随机因素的影响，并且发电成本随着努力增加而减少，因此实际发、供电成本分别表示为

Ca＝Ct－αQ＋θ1

Ba＝Bt－βQ＋θ2

其中，α、β为分别为发电企业和电网企业的努力对成本的影响系数。该系数越大，说明努力越能有效降低成本；假设努力与降低成本成正比，说明该主体的越努力，也就是降低成本的力度越大。本文将此系数称为努力力度系数。α的取值受技术条件和评判人的主观意志影响较大。已有文献对该参数的取值大多采用主观评判法，如王长青（2010）等。θ1、 θ2表示为外生的不确定因素，且 θ1～N（0,），θ２～N（0,）。

（4）新能源电力市场需求函数为pe＝Pmax－K·Q （任玉珑，刘贞等，2006），其中，Pmax为可能达到的最高价，若高于此电价，则用户不用使用电能，K 为常量系数。求反函数Q＝e·pe，令＝x，＝y，则Q＝x－y·pe。

电网企业根据市场需求与发电商签订售电合同。终端用户售电价为p，则电费支出带来的效用为E(U)=-pQ，而同时广大用户享受新能源发电带来的资源、环境、社会效益，这里使用简单的线性函数表示为U外=wQ。

（5）委托人政府是风险中性的。代理人发电企业和电网企业是风险规避的，并且效用函数具有不变绝对风险规避特征，采用指数效用函数为

UG＝eρ1ПG （7.4）

ρ为代理人的绝对风险规避度量，当ρ＝0，则为风险中性；ρ＞0表示风险规避；ρ＞0表示风险喜好者；同理，对于电网企业也有Ug＝eρ2Пg。

7.2.3 模型建立

在合作机制下，发电企业、电网企业、用户三者合作定价以使整个社会福利最大化。委托人的期望效用是

如果新能源发电企业、电网企业为风险中性，则期望收益为

如果新能源发电企业为风险厌恶型，在期望效用E （G）等价与求解其确定性等值CE， 2 2D（G）＝（1＋c）1 ，D（g）＝（1＋b）22 2。所以

同理，对于电网企业有

政府追求社会期望福利最大化的同时，会受到发电企业和电网企业参与约束（individual rationality）。电力的不可储存性决定了发电企业和电网企业必须同时合作才能完成发输配售新能源电力。发电企业和电网企业之间属于合作博弈关系。发电企业和电网企业接受契约，首先需要保证他付出努力得到的期望效用不小于他的外在机会效用水平，此约束条件称为参与约束。政府激励的动机是促使整个社会福利最大化，激励发电企业与电网企业合作。为取得社会整体收益最大化，在信息对称条件和市场需求Q给定条件下，本书构建的基于单委托—双代理人的新能源上网电价定价模型为

st.

从式（7.11）、式（7.12）可以看出，发电企业和电网企业的保留效用是使用常规能源发供电的最大效用，暗含着定价机制必须能够增大双方效用。另外，参与约束也体现着激励定价下创造外部收益（U外）的额外成本合理分摊。如何对WQ进行合理分摊，将通过具体的激励机制设计决定，应体现分配的公平原则，即体现各成员企业对整体增加的贡献。因此，参与约束下的激励性定价机制实质是政府干预发电企业和电网企业合作定价的一种方式，目的就在于通过鼓励技术创新，提高新能源在能源市场的竞争力；通过合理定价提高发电企业和电网企业的积极性。

在给定pe条件下，使自身期望效用最大化，发电企业和电网企业选择最优化的努力力度：

max［E（ПG）]

式（7.13）、式（7.14）表示发电企业和电网企业采取自身期望效用最大化的决策。

7.2.4 模型求解

（1）完全信息情景下，发电企业和电网企业努力力度可见，双方合作博弈，为整体利润最大化而努力，激励相容约束式（7.13）、式（7.14）不发挥作用。定价目标是要达到共赢。通过目标函数式（7.10）对 ep求一阶导，得到

pel*=

（2）不完全信息情景下，当双方努力力度α、β不被发现的时候。当新能源发供电成本远高于常规能源，而终端零售电价基本一致的情况下，为激励发电企业和电网企业参与，政府给予一定补贴。从参与约束的角度看，政府希望付出的补贴支出越少越好，发电企业和电网企业希望付出的努力越小越好。因此要求式（7.11）、式（7.12）中的等号成立，即发电企业和电网企业付出的最小努力要求为

在最优情况下，个人理性约束的等式成立。将α*、β*代入目标函数，对pe求一阶导数，并令一阶导数为零，则最优上网电价为

7.2.5 模型求解拓展分析

1）完全信息情景下的最优激励分析

如果激励发电企业和电网企业参与，当双方为风险中性时，ρ1＝ρ1＝0，根据式（7.11）、式（7.12），得到最低成本补贴或最低承担比例为

cmin＝

bmin＝

当双方为风险规避时， ρ1＝ ρ1＞0，根据式（7.11）、式（7.12），对c求导，二阶导数小于0，则参数约束下的最优补贴比例为

这与双方存在收益最大化时的最优补贴额一致，因此也是最高补贴力度。

最优成本激励契约和新能源与常规能源发供售电成本差和价格差、努力力度有关。成本补贴c与上网电价差（pe* -）和发电成本差 △c1成反比；b与供电成本差 △b1和上网电价差（pe* -）成反比，与零售电价差（p -）成正比。当发电企业的努力力度能基本抵消额外成本、上网电价差以及风险不确定因素时，即α＝，补贴可以为0。同理，电网企业的努力力度可以基本抵消供电额外成本、上网电价差以及努力不确定因素时，补贴可以为0。