智能电网下各主体博弈行为及利益分配

智能电网技术进步对电力系统交易模式影响较大。双向信息沟通技术使电网企业自身的利益最大化和用户本身的效用最大化紧密地联系在一起。电网企业根据用户的具体用电需求状况主动为用户制订最优用电计划，从而影响客户的用电行为。在电价的引导下各参与主体共同实现电力资源的优化分配，因此政府干预也相对大大减少。这一阶段各主体的博弈可以近似看作“发电商—电网企业—用户”之间的共同合作博弈。

6.3.1 博弈行为特征

（1）用户电价因用电负荷时段、电源生产价格而变动，用户终端可避峰用电，用户终端储能装置如电动汽车可以在低谷期储藏电能；用户可以借助新能源发电设备实现自发自用电，甚至可以将多余的电能回售到电网。通过这一过程，用户主动地参与到电能的生产和销售环节中。相比传统电网，智能电网阶段各主体地位逐渐对等，博弈联盟变为“发电企业—电网企业—用户”。

自供自销模式或直供模式可以构成部分“用户—发电商”的联盟。在范围较小等特定条件下，如果所有的发电商直供给用户，则电网收益为零或亏损。从技术经济角度看，分布式新能源发电和直供模式是大电网的有益补充，也会提高社会福利，这种模式中的“用户—发电商”联盟与电网并不构成利益博弈关系。

（2）双向互动的营销技术使电网企业通过多种手段影响用户的用电模式。在电价的引导下各参与主体共同实现电力资源的优化分配。电力供求关系将容易发生变化。

用途不同的电能消费带给用户的效用也会有差异。第一，如果电能作为生产投入要素，用户收入Y与用电水平Q有关系，设服从Y＝I（Q）。I´（Q）＞0且I"（Q）＜0。如果电能作为终端消费品，则设用电量Q的支付减少用户的收入Y，用户收益为Пu（D）＝Y－D·p。由于电力的同质性，Y与新能源用电量并不构成明显的函数关系，因此这里重点考虑将电能作为终端消费用途的情况。

（3）发电能源越来越多样化，用电方式更加灵活，社会环保意识增强。电网企业的发展目标不会仅仅局限在追求自身利润最大化，而是把包含资源环境、经济的综合利益融入利润最大化方案和长远发展规划中。

新能源从技术角度可以自由入网，通过智能电表也可以看出使用新能源发电的消费情况，因此电网企业的新能源收益不再以机会成本收益衡量，而以新能源带来的实际收益来衡量。设收益函数为Пg＝D（p－pe）－c1A2－c0。

6.3.2 不考虑外部收益的市场定价情景

不考虑外部性收益，在上网电价Pe下，三方为实现联盟最大化收益，同时各自收益最大化而合作。不考虑网损，三方共同合作，则Q＝A＝D。如果外部性收益没有量化在电价中，则三方博弈格局为

MAX（П）＝ПG＋Пg＋Пu

此时上网电价 pe是完全内生的因素。对上式求最大化电量。

如果电能用于生产，得

如果电量作为终端消费品，求解得出Q＝0。可以理解为不存在Q使三方收益达到最大化。说明该种市场情景下，三方无法通过市场机制实现新能源带来的外部利益。因此需要政府进行规制。

6.3.3 考虑外部收益的政府规制定价情景

新能源发电收益包括电力系统的经济收益和外部性收益。根据合作博弈理论，整体利益与个体利益同时实现最大化，政府规制的目标是社会福利最大化，那么规制也必须考虑新能源发电的经济收益。

政府对电力市场的规制过程：政府是博弈行动的先行方，它先制定或调整相应的规制政策；发电市场上的发电企业在完全获取政府规制信息的基础上，调整各自的新能源发电量比例。

假设为维持社会稳定，终端零售电价基本不变化，政府分别采用行政干预和经济干预手段直接干预新能源电力市场。

情景1：售电价基本不变化，政府制定上网电价，市场调节上网电量。规制下实现三方及总社会福利最大化。

ПG＝pe·Q－C（Q）

Пg＝Q·（p－pe）－B（Q）

Пu＝Y（Q）－Q·p

П外＝ Q·w

三方合作，获得总合作收益，表示为

max（П）＝ПG＋Пg＋Пu＋П外

最大化П总＝Y－C（Q）－B（Q）＋П外，根据最优化一阶条件，求得最优新能源发电量为

Q *＝

如果政府依据发电信息制定上网定价，发电企业利润最大化下的上网电价为

pe＝

发电企业、电网企业和用户分别获利：ПG＝，Пu＝Y－。

情景2：售电价基本不变，政府强制上网，市场自发调节上网电价和上网电量，政府目标是实现社会总福利最大化。其公式为

ПG＝pe·Q－C（Q），

Пgrid＝Q·（p－pe）－B（Q），

Пu＝Y（Q）－Q·p，

П外＝ Q·w

设电力需求函数为

pe＝a－b2·Q

当三方在政府规制下合作，实现外部福利以及各方收益最大化下的＝G＋g＋u＋外，由最优一阶条件可得，最优发电量为

Q *＝

由于市场决定上网电价，将上式代入电力需求函数，求得最优上网电价为

pe＝a

发电企业、电网企业和用户分别获利：ПG＝

。

6.3.4 各情景下的利益比较

不同市场规制情景下的各主体收益状况见表6.2。

表6.2 供应链各方收益比较

由表6-2推导出以下结论。

第一，智能电网条件下的完全市场自发定价定量机制，三方无动力合作。只有将外部收益内在化，才能实现新能源的上网。而政府管制是外部收益内部化的必要手段之一。政府采取强制上网手段和适当的价格规制都可以达到等量的外部效益，即。

第二，外部收益内部化程度直接决定发电企业和电网企业的收益，双方的收益与发、输配售成本、电力需求弹性有关。当w＜ 时，政府强制上网比价格规制更有利于提高新能源和电网企业的经济效益，因为外部收益的定价包含发输配售成本和市场供给的因素，故政府定价更有利于提高新能源电力系统的经济效益。

第三，外部资源环境收益内化为发电企业和电网企业的收益，上网电价将影响双方收益分配，决定着各主体合作能否达成，但上网定价并不直接影响外部收益。