多业主梯级水电站协作共生及效益分配机制分析

陈小强

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 库尔勒 841000)

0 引言

流域梯级电站间存在密切的水力电力联系，它所获取到的发电方面收益直接与上游及下游电站有很大关系。流域内的龙头属性水电站通常入库流量比较稳定，但是下游水电站所涉及的发电用途的供水主要的来源是流域区间入流，并包括部分上一级水电站下泄而成的流量，相邻的梯级电站之间存在水流传播时滞的可能性较大。在实施投资主体多元化改革措施后，上、下游电站分属不同业主便成为可能，如果电站在从事水力发电、市场竞争及生产经营期间，与同流域其他电站主体缺乏沟通协调，势必会造成其他电站主体忽视流域梯级电站整体收益，甚至会出现部分电站由于未及时掌握其余电站生产经营信息而出现决策失误，不利于流域梯级电站整体运行效益的提升。

基于此，本文从生态经济学视角出发，依托协作共生理论，对开都河流域已建7座梯级电站间水力电力联系展开分析，构建起准确描述单个电站及协作共生体共生行为及利益分配的判定模型，以期为流域梯级电站整体发电效益的增加提供可行思路。

1 流域梯级电站协作共生及效益分配机制

1.1 梯级电站协作模式

开都河流域多业主梯级电站协作统一竞价机制在实际运行期间，应当率先构建起发挥统一协调管理作用的主体，对流域各利益主体的决策行为、生产经营活动、权益分配展开协商管理与协调；同时将流域整体视为1个虚拟竞价商与其余流域或经营主体展开竞价，中标后再在协作体内部根据某种科学合理的机制展开分配[1]。就协作方式而言，主要有以下3种：

(1)该流域并不建立1个或更多决策主体，而是由现状分散的全部水电站以自身名义展开竞争，从经济学角度来看，这种情况便接近完全竞争市场，对于买方也就是使用方而言，电价较低，较为有利，但对于每个水电站竞争主体或流域整体利益而言，并不是最优状态。

(2)河段内具有调节性能的水电站和径流式水电站之间组建协作体。同一流域上下游之间存在必然的水力联系，凭借流域内梯级水电站比其余类型水电站所具有的发电成本和电价较低的优势，达到调节流域内上下游之间其余水电站的高发电成本及高电价的作用，并实现分河段协作总体利益的最大化。

(3)建立起统领流域内全部电站经营主体在内的统一协作体。即构建全面负责流域内每个梯级电站开发、建设、定价、运行以及利益分配与调节等事务在内的协调管理机构，对流域电站实施全面统一的核算管理，综合考虑流域上下游之间的水力联系和流域内各方电站主体的利益，以实现流域整体综合权益最大化为主要目的。

结合流域梯级电站开发情况及管理现状，开都河流域应当采用第2种协作方式，即分河段建立多业主梯级电站协作共生联盟如图1所示。

图1 开都河流域梯级水电站分配组合

在分河段建立多业主梯级电站协作共生联盟的协作方式下，开都河流域梯级水电站协作竞价流程如图2所示。基于协作共生联盟整体利益最大化、确保设备可靠稳定及最低负荷的情况下开展协作统一竞价；最后以流域内所有参与主体为限，展开全方位考核、收益成本结算，确保各方利益均符合市场竞争原则。

图2 梯级水电站协作统一竞价流程

1.2 协作统一竞价效益分配机制

就所构建起的协作竞争统一体而言，其内部个别电厂所做出的竞价对策与协作体整体做出的对外竞价对策不尽相同，2种经营管理模式下单个电厂所获取到的收益和付出的成本也必然发生变动[2]。统一竞价机制构建起来后流域内个别电站主体和协作体整体收益的变化可以通过下列公式加以量化确定：

Δpi=pti-pdi

(1)

(2)

式中，pti—流域内单个电站i参加协作统一竞价机制后并在统一竞价过程中所获取到的利润；pdi—流域内单个电站i未参加协作竞价机制，而是以自身为独立竞争主体时所可能获取的利润；Δpi—单个电站i参与协作统一竞价机制前后的利润差；Δpi≥0时，电站获益，也即电站参加流域协作竞价体对其自身有利；Δpi<0时，电站亏损，即电站参加流域协作竞价体对其自身不利；Δp—协作体在组建协作统一体展开竞价前后的利润差；Δpl—获益电站因协作统一竞价而多获取的利润，可以看作是额外收益；Δps—亏损电站因协作统一竞价而亏损的利润，也就是额外成本；n—协作体中所包含的同一流域内的水电站个数。

通常情况下，由于协作统一竞价机制所具备的竞争性和整合性特征，协作体通过将流域内水电站全部联合起来的方式所获取的综合利润基本上比电站以独立身份参与竞争、单一竞价所获取的利润高，多出的部分即为外部收益，但事实却并非如此。因为单个电站参与协作体后依赖心理、懒惰行为、搭便车现象等的存在，可能损害整体利益和个体利益，增大管理难度和成本，甚至阻碍协作体的顺利运行。为有效解决以上问题，协调协作体内部各电站主体之间的利益，调动其生产经营积极性，增强单个电站参与协作体的热情，以获取“1+1>2”的协作效益，应当建立起权益平衡账户，将参加协作统一竞价过程中所获益电站多取得的那部分利润以及亏损电站所损失掉的相关利润统统纳入权益平衡账户[3]，遵循公开、公平、公正原则，对账户内剩余利润展开共享及风险共担分配，具体流程如图3所示。

图3 权益平衡机制

图3中账户内剩余利润共享及风险共担分配方案如下：方案1：权益平衡账户中的剩余利润(利润损失)主要交由协作体内部电站按照个数、发电量或其他什么标准平均分担，以充分体现公平原则；方案2：参加协作统一竞价机制而对应的权益平衡账户中的剩余利润(利润损失)由协作体内部电站按照发电容量占比分担，以体现对调节性能较好电站的激励；方案3：考虑到流域内电站因建设资金、运行规模、度电成本等方面存在差异，参加协作统一竞价机制而对应的权益平衡账户中的剩余利润(利润损失)按照各自的度电成本比例分担。

2 协作共生机制稳定性评价

2.1 协作共生机制稳定性分析

梯级电站按照市场交易原则及协作共生原则构建起协作共生联盟后因为协作经营，可使联盟整体发电量增大，为使这种趋势一直保持下去，电网对发电量增大的部分应当予以相应补贴；与此同时，各参与主体还必须取得补贴之外的隐性利益，主要包括下游水库得到的上游电站径流调节利益，获取的返利，同时得到更多的电量收入等[4]。将前者归为共有利益，将后者归为私有利益。按照这一思路，协作共生联盟的总收益表示如下：

E=Ea+Esa+Eb+Esb+Es

(3)

Es=Esa+Esb+Ess

(4)

式中，E—协作共生联盟的总收益，元；Ea、Eb—协作共生联盟形成前上游及下游电站收益，元；Esa、Esb—协作共生联盟构建起来以后上游和下游电站各自所增大的私有利益，元；Es—参加协作共生联盟构建起来以后所获取的共生能量新增部分，元；Ess—协作共生联盟构建起来以后共有利益中的新增能量部分，元，主要指电网补贴。

如果联盟仅产生共有利益，即Es=Ess、Esa=Esb=0时，则促使上下游电站根据自身能力在合作中做出贡献的激励便得不到应有体现，从而造成各方忽略集体利益，单纯谋求自身利益的机会主义行为。如果联盟仅产生私有利益，即Es=Esa+Esb、Ess=0时，如遇其中个别电站出现干旱或洪涝等特殊情况，其合作成本会增大，收益减少甚至为负，缺乏基本的利益保障，大大降低协作共生联盟的抗风险能力[6-7]。

2.2 协作共生机制稳定性评价模型

梯级多业主电站协作共生联盟的形成以上下游电站间互相依赖、合作共生，增大发电效益，获取电网补偿为前提，电站间就交流沟通机制的构建、各方应承担的主要权利及应享有的主要义务、对合作绩效的要求或期望等事宜达成一致并形成文件。

基于协作共生机制有效性的视角，应满足Esa、Esb、Ess>0；基于利益分配公平性的视角，则应满足

Kij=(1+a)K，|a

(5)

其中=K=Esa/Eca=Esb/Ecb

(6)

式中，Kij—协作共生机制对共生能量展开分配的操作系数，%，主要体现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，无单位)；a—协作共生机制所涉及的非对称分配因子(常量，无单位)；K—对称分配模式下所对应的能量分配系数，%；a0—非对称分配模式的临界系数，%，按照成员中成本较低方收益的10%确定；Eca、Ecb—梯级电站中上游和下游电站共生成本，元。

依托以上所构建起的多业主梯级电站共生联盟稳定性评价模型，并应用统计学相关知识展开分析可以看出，其共生联盟稳定系数主要在[0，1]之间取值，最低限0意味着该联盟稳定性极差或基本不具备；最高限1则说明该联盟具有较高的稳定性，则协同共生联盟稳定系数f按下式确定：

f=f1+f2

(7)

式中，f1—协作共生联盟存续期间的有效性权重，若所构建起的流域共生联盟具备较好的有效性和稳定性，则按照0.5取值，相反则直接取0；f2—体现协作共生联盟公平性的指标权重，如果流域主体利益共生联盟具备较好的公平性，则按照0.5取值，相反则应根据式(8)展开进一步计算和分析评价，其中r为流域整体利益采用非对称分配方式时获利较多一方或几方自身获取的私有利益和整体共有利益之比。

(8)

假设获利较多方的私共比线性相关，其共生稳定评价框架如图4所示。

图4 协作共生稳定性评价框架

3 协作共生稳定性评价框架的验证

开都河流域多业主梯级电站协作共生稳定性评价框架构建起来后，于2018年在流域已建察汗乌苏、柳树沟、大山口、大山口二级、小山口、小山口二级、小山口三级等7座梯级电站间推行，基于协作共生机制有效性的视角并结合相关研究成果[5]，对Esa、Esb、Ess分别赋值0.11、0.14和0.08，对应的协作共生联盟有效性权重f1为0.5；根据流域电站运行实际，将其中一方投入成本和所获取的私有共生能量之比Kij确定为0.12，对应的协作共生联盟公平性权重f2为0.5，求和得到协同共生联盟稳定系数f为1。由此可以判定，流域现有梯级电站间共生联盟稳定性高，说明流域梯级电站良性协作共生机制已基本建立。

4 结论

流域多业主梯级电站之间存在利益上的共同点，共生联盟的结成能使个体和整体发电效益显著增加，最终形成对称性互惠共生组织。流域梯级电站之间构成博弈均衡模型，通过相应机制的实施调动主体积极性，谋求集体及个体利益最大化。开都河流域梯级电站间引入电网调控后，协作联盟间的机会主义行为利得得到有效限制，多方协作过程中也更加倾向于互惠互利结局，多业主梯级电站合作的积极性得到充分调动。流域多业主梯级电站协作共生机制构建使流域电网发电量明显增大，有效提升水资源开发利用的经济效益和社会效益。研究结果为流域梯级电站整体发电效益的增加提供可行思路。