投資界面延伸下電網(wǎng)接入工程投資博弈策略

摘要為切實(shí)降低用戶辦電成本，電網(wǎng)投資界面被要求延伸至用戶紅線，而其延伸成本如何在政府、電網(wǎng)、用戶多主體間分配尚缺乏統(tǒng)一合理的標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，首先闡述電網(wǎng)投資界面延伸情況及投資主體利益訴求，并對(duì)電網(wǎng)接入工程投資成本進(jìn)行分析；其次，以最大化各主體投資比例與其最不理想比例差距為目標(biāo)，構(gòu)建Nash-Harsanyi討價(jià)還價(jià)博弈模型，通過初始投資比例、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例、合作協(xié)同能力量化談判力水平，為電力接入費(fèi)用尋求公平合理的政企共擔(dān)投資策略；最后，以某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)電網(wǎng)接入工程為例進(jìn)行算例分析，結(jié)果表明，電網(wǎng)、用戶、政府投資比例由0.65∶0.14∶0.21優(yōu)化為0.61∶0.12∶0.27，三者滿意度均得以提升，其中電網(wǎng)企業(yè)由于較高的談判力得到最大程度提升，這有助于推動(dòng)電網(wǎng)投資界面延伸工作，進(jìn)一步優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境。01電網(wǎng)接入工程投資界面及投資主體分析1.1

電網(wǎng)接入工程投資界面分析以往，電網(wǎng)接入工程費(fèi)用大部分都由用戶承擔(dān)，影響著電力接入質(zhì)量和企業(yè)辦電效率。為此，相關(guān)政策將電網(wǎng)投資界面延伸至客戶紅線，使得產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)向用戶側(cè)偏移，進(jìn)而形成了投資界面延伸下的電網(wǎng)接入工程，即從產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)連接至公共管網(wǎng)發(fā)生的入網(wǎng)工程。具體投資界面延伸情況如圖1所示。圖1

電網(wǎng)接入工程投資界面示意

Fig.1

Investmentinterfacediagramofpoweraccessproject

1.2

電網(wǎng)接入工程投資主體分析除低壓小微企業(yè)和儲(chǔ)備土地配套電網(wǎng)接入工程外，其他類項(xiàng)目(例如機(jī)井通電、工業(yè)園區(qū)等供電項(xiàng)目)的電力外線接入費(fèi)用由政府和電網(wǎng)企業(yè)共同承擔(dān)，用戶建筑區(qū)劃紅線內(nèi)的受電設(shè)施則由用戶承擔(dān)。可見，其中的利益相關(guān)方主要涉及政府、電網(wǎng)企業(yè)和用戶。政府作為政策的制定者和執(zhí)行者，代表著國(guó)家的利益，宏觀地指導(dǎo)和影響著電網(wǎng)的發(fā)展。營(yíng)商環(huán)境中“獲得電力”指數(shù)反映了企業(yè)從申請(qǐng)用電到獲取永久供電所需要的時(shí)間和成本，它直接影響到千家萬戶的日常生活和整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。因此，政府立足于減輕全社會(huì)電力接入環(huán)節(jié)負(fù)擔(dān)，提高“獲得電力”指數(shù)水平，協(xié)助推進(jìn)電網(wǎng)接入工程建設(shè)，從制度層面為優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境提供更有力的保障和支撐。電網(wǎng)企業(yè)作為國(guó)有企業(yè)，它的利益包含國(guó)家的公共利益和企業(yè)的個(gè)體利益。一方面，電網(wǎng)企業(yè)有義務(wù)推進(jìn)政策落地，打通電力接入“最后一公里”；另一方面，電網(wǎng)企業(yè)通過為用戶提供電力獲得經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電網(wǎng)企業(yè)在資金、技術(shù)、設(shè)備和市場(chǎng)等方面具備先決條件，可以在投資建設(shè)的過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用，保障電網(wǎng)接入的安全性與穩(wěn)定性。用戶是直接享受電力服務(wù)的利益相關(guān)者，代表自身的個(gè)體利益。用戶的利益需求包含2個(gè)方面：一是降低用電成本，二是提升用電水平。因此，電力接入項(xiàng)目既要達(dá)到用戶可接受的費(fèi)用又要為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠和便利的電力。02電網(wǎng)接入工程投資成本分析與一般的電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目一樣，電網(wǎng)接入工程的投資成本主要包括建設(shè)成本和運(yùn)行成本，前者是工程涉及的電氣設(shè)備的建設(shè)安裝費(fèi)用，后者是運(yùn)行過程中產(chǎn)生的維護(hù)損失費(fèi)用。2.1

建設(shè)成本電網(wǎng)接入工程中主要涉及輸電線路、開閉所、計(jì)量裝置等電氣設(shè)施的建設(shè)。因此，建設(shè)成本可以表示為式中：C為電力建設(shè)成本折算到每年的值；ξ為年化系數(shù)；CL、CS和CM分別為輸電線路、開閉所設(shè)備以及計(jì)量裝置建設(shè)成本，具體計(jì)算方式為式中：M指接入工程按照截面面積劃分的導(dǎo)線種類；V0為與導(dǎo)線截面無關(guān)的單位長(zhǎng)度費(fèi)用；Vm為第m種導(dǎo)線與截面相關(guān)的單位長(zhǎng)度單位截面的費(fèi)用；Sm與Lm分別為第m種導(dǎo)線的截面面積和線路長(zhǎng)度；J和Q分別為每基桿塔建設(shè)費(fèi)用和桿塔數(shù)量；F代表電網(wǎng)接入工程中涉及的設(shè)備種類（如斷路器、隔離開關(guān)、過電壓保護(hù)器、避雷器等）；If為開閉所中同類型f配套設(shè)備的建設(shè)費(fèi)用系數(shù)；Yf為相應(yīng)設(shè)備的數(shù)量；B和X分別為表箱的箱體安裝費(fèi)用及安裝數(shù)量。2.2

運(yùn)行成本電網(wǎng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的成本除了電氣設(shè)施的日常維護(hù)費(fèi)用，還存在因設(shè)備故障產(chǎn)生的損失及阻抗引起的電能消耗所帶來的成本，運(yùn)行成本包括維護(hù)成本、停電損失成本及網(wǎng)損成本，即式中：R為電網(wǎng)接入工程的運(yùn)行成本；RM為維護(hù)成本，包括材料費(fèi)、維修費(fèi)及薪酬等；RO為停電損失成本，表示設(shè)備發(fā)生故障所造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失的估算值；RN為網(wǎng)損成本，指線路電阻、線路感抗產(chǎn)生的有功、無功損耗帶來的電能損失成本。具體計(jì)算方式如下。式中：μ為維護(hù)成本率；λ為該區(qū)域一年創(chuàng)造的產(chǎn)值與消耗的電能之比；δ為電網(wǎng)接入工程的建設(shè)長(zhǎng)度占整體供電項(xiàng)目的比例；Ek為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)k的電量不足期望值；K為負(fù)荷點(diǎn)總數(shù)；φm為接入工程中第m種輸電線路的線損率；δm為第m種輸電線路長(zhǎng)度占比；P為該區(qū)域一年輸送電量；pt為該區(qū)域平均電價(jià)。03電網(wǎng)接入工程政企共擔(dān)投資博弈模型3.1

基本假設(shè)合作博弈是指多個(gè)參與者為了自身利益，通過聯(lián)盟、合作的方式進(jìn)行的博弈和對(duì)抗。Nash針對(duì)兩人博弈問題提出納什談判模型，之后進(jìn)一步被改進(jìn)為多人非對(duì)稱博弈模型（Nash-Harsanyi討價(jià)還價(jià)博弈），可以計(jì)及參與者各種因素對(duì)成本分配結(jié)果的影響，實(shí)現(xiàn)多方合作下的合理分配。本文在構(gòu)建Nash-Harsanyi討價(jià)還價(jià)博弈模型時(shí)，需遵循以下假設(shè)：投資主體均具有個(gè)體理性；合作聯(lián)盟具有集體理性；各投資主體在合作博弈中談判力由影響分配結(jié)果的各因素共同決定；各投資主體都是風(fēng)險(xiǎn)中性的。3.2

談判初始點(diǎn)在談判中，各投資主體的談判基礎(chǔ)是滿意度，即投資主體通過投入一定成本能實(shí)現(xiàn)其利益訴求的程度。當(dāng)所有投資主體的滿意度高于其談判初始點(diǎn)時(shí)，談判能夠達(dá)成。因此，談判初始點(diǎn)可以通過投資主體的最小滿意度來表示。假設(shè)參與合作的每個(gè)投資主體提出一種成本分配方案，那么n個(gè)參與者（投資主體）提出的方案可以形成一個(gè)系數(shù)矩陣為在矩陣G中，0＜gij＜1且第i行代表所有參與者對(duì)第i個(gè)主體提出的投資比例的集合，集合中的最大值和最小值分別代表該主體最不理想和最理想的投資比例，即通過最理想和最不理想的投資比例方案，可以定義第i個(gè)投資主體的滿意度為式中：gi為第i個(gè)投資主體的投資比例；ui為滿意度，當(dāng)ui越小時(shí)，滿意度越低?？梢姡趇個(gè)投資主體的談判初始點(diǎn)為3.3

談判力各投資主體在項(xiàng)目中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)與存在的劣勢(shì)互不相同，導(dǎo)致在談判中具有不同的談判水平。本文從初始投資比例、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例、合作協(xié)同能力3個(gè)方面對(duì)談判力進(jìn)行量化。1）初始投資比例。由于不同主體在社會(huì)環(huán)境中發(fā)揮的職能不同，其對(duì)項(xiàng)目投入程度也不盡相同?？紤]到成本分配的公平性，初始投資多的主體應(yīng)當(dāng)承擔(dān)更多的成本。對(duì)于電網(wǎng)接入工程，初始投資比例計(jì)算式為式中：Zi為第i個(gè)投資主體的初始投資比例，且Ci與Ri分別代表第i個(gè)投資主體承擔(dān)的建設(shè)成本與運(yùn)維成本。電網(wǎng)接入工程建成后，資產(chǎn)處置與運(yùn)維養(yǎng)護(hù)是影響投資主體初始投資比例的重要因素。若工程建成后移交電網(wǎng)企業(yè)，則運(yùn)維費(fèi)用全部由電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)，即電網(wǎng)、用戶、政府初始投資比例可以表示為：Z1∶Z2∶Z3=(C1+R)∶C2∶C3；若工程建成不移交電網(wǎng)企業(yè)，則接入工程的運(yùn)維費(fèi)用由相應(yīng)地建設(shè)投資主體承擔(dān)，即初始投資比例可以表示為：Z1∶Z2∶Z3=(C1+R1)∶(C2+R2)∶(C3+R3)。2）風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例。對(duì)電網(wǎng)接入工程而言，存在著建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和政策風(fēng)險(xiǎn)。建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)是指自然災(zāi)害、技術(shù)限制等為工程建設(shè)帶來的影響，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是指項(xiàng)目在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的電力服務(wù)質(zhì)量問題，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)主要來源于系統(tǒng)的不平衡電力及相應(yīng)的波動(dòng)電價(jià)，政策風(fēng)險(xiǎn)描述的是宏觀環(huán)境和國(guó)家政策帶來的潛在影響。假設(shè)風(fēng)險(xiǎn)種類總數(shù)為h，第j種風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重為αj，第i個(gè)投資主體分擔(dān)第j種風(fēng)險(xiǎn)的比例為Kij，則各投資主體風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例系數(shù)Ki可以表示為3）合作協(xié)同能力。合作協(xié)同能力是指各投資主體保證項(xiàng)目投資、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)順利實(shí)施的能力，包括技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力、資金支付能力、資源供應(yīng)能力。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力是投資主體在項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)中擁有的核心技術(shù)以及管理水平等，資金支付能力反映投資主體能夠?yàn)轫?xiàng)目提供經(jīng)濟(jì)支持的能力，資源供應(yīng)能力反映投資主體為項(xiàng)目提供市場(chǎng)、土地等必要資源的能力。綜合水平越高，合作協(xié)同能力越強(qiáng)。為與初始投資比例和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例保持一致，需要將合作協(xié)同能力進(jìn)行歸一化處理，即式中：Hi代表歸一化后第i個(gè)投資主體的合作協(xié)同能力；hi、Ai、Ei、Fi分別表示其合作協(xié)同能力、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力、資金支付能力和資源供應(yīng)能力；βA、βE和βF指相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。4）談判力的確定。綜合上述3個(gè)因素，能夠計(jì)算出每個(gè)投資主體的談判力得分為式中：Vi為第i個(gè)投資主體的談判力得分；ξZ、ξK和ξH為初始投資比例、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例和合作協(xié)同能力的權(quán)重系數(shù)，需要在聯(lián)盟成立前達(dá)成共識(shí)，且滿足ξZ+ξK+ξH=1。進(jìn)一步對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行歸一化處理，最終得到第i個(gè)投資主體的談判力水平vi為3.4

Nash-Harsanyi討價(jià)還價(jià)博弈模型對(duì)于討價(jià)還價(jià)問題的求解，Nash給出了一個(gè)使得廣義Nash乘積極大值的解作為問題的均衡解，也就是廣義Nash討價(jià)還價(jià)解，其一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中：wi為參與者ξ的收益分配占比；Ui(wi)為效用函數(shù)；Ui(wi,min)指談判初始點(diǎn)；αi表示談判力。式（23）為利益分配問題下的Nash討價(jià)還價(jià)解。而對(duì)于解決成本分配問題，其本質(zhì)上就是使所有投資主體的總效用最大化，該過程為：基于談判初始點(diǎn)、依據(jù)談判力水平，尋求各方滿意度W最大的投資比例。電網(wǎng)接入工程政企共擔(dān)投資策略優(yōu)化的Nash-Harsanyi討價(jià)還價(jià)博弈模型為04算例仿真4.1

算例描述本文算例場(chǎng)景為某地經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)10kV業(yè)擴(kuò)配套項(xiàng)目的電網(wǎng)接入工程。新建10kV架空線路路徑總長(zhǎng)2.899km，其中：JKLYJ-70導(dǎo)線單回路路徑長(zhǎng)度0.065km，JKLYJ-240導(dǎo)線雙回路路徑長(zhǎng)度2.527km，JKLGYJ-240/30導(dǎo)線雙回路路徑長(zhǎng)度0.307km；新建桿塔共44基；新建10kV真空柱上斷路器自動(dòng)化成套設(shè)備4套，過電壓保護(hù)器16組，10kV戶外隔離開關(guān)8臺(tái)，10kV配電和線路型避雷器8組，表箱10套。相關(guān)參數(shù)如表1所示。根據(jù)式（1）~（8），該項(xiàng)目建設(shè)總成本為202.28500萬元，年運(yùn)維成本為7.87723萬元，進(jìn)而得出年投資成本共計(jì)17.99148萬元。表1

某地經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)10kV業(yè)擴(kuò)配套項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)Table1

Relevantparametersofa10kVindustrialexpansionsupportingprojectinaneconomicdevelopmentzone按照該地現(xiàn)行成本分配政策，由用戶承擔(dān)位于建筑區(qū)劃紅線內(nèi)的接入費(fèi)用，由政府和電網(wǎng)企業(yè)按1∶1比例承擔(dān)紅線外的接入費(fèi)用，工程建成后資產(chǎn)無償移交至電網(wǎng)企業(yè)管理，運(yùn)維費(fèi)用全部由電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)。基于此，電網(wǎng)、用戶、政府的年投資成本分別為11.670074萬元、2.528563萬元、3.792844萬元，三方主體的初始投資比例為0.65∶0.14∶0.21。4.2

投資比例優(yōu)化各投資主體根據(jù)初始投資比例提出成本分配方案G，如式(25)，可得投資主體的談判初始點(diǎn)：其中下標(biāo)1、2、3分別表示電網(wǎng)、用戶和政府。根據(jù)工程實(shí)踐及專家經(jīng)驗(yàn)分析，電網(wǎng)、用戶、政府對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)的承擔(dān)情況如表2所示，經(jīng)計(jì)算可得各主體風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)比例系數(shù)為：K1=0.42，K2=0.35，K3=0.23。表2

電網(wǎng)接入工程風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)情況Table2

Riskallocationofpoweraccessproject合作協(xié)同能力包括技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力、資金支付能力和資源供應(yīng)能力，假設(shè)3種能力在電網(wǎng)接入工程中的重要程度占比分別為50%、30%、20%，各投資主體的合作協(xié)同能力指標(biāo)歸一化處理后表現(xiàn)如表3所示。因此，合作協(xié)同能力系數(shù)為：H1=0.54，H2=0.18，H3=0.28。表3

各投資主體的合作協(xié)同能力情況Table3

Cooperationabilityofeachinvestmententity

綜上所述，電網(wǎng)、用戶、政府的談判力量化結(jié)果為：v1=0.594，v2=0.173，v3=0.233。該電網(wǎng)接入工程成本分配博弈模型最終轉(zhuǎn)化為求解上述問題，電網(wǎng)、用戶、政府優(yōu)化后的投資比例為0.6079∶0.1185∶0.2736。如圖2所示，優(yōu)化后的投資比例均位于最理想與最不理想比例之間，高于最理想比例是由于談判需考慮到每一方的利益，低于最不理想比例表明所有投資主體能夠達(dá)成談判?？梢姡娋W(wǎng)接入工程合作聯(lián)盟達(dá)到了均衡狀態(tài)。圖2

電網(wǎng)接入工程投資比例優(yōu)化情況

Fig.2

Investmentproportionoptimizationforpoweraccessproject表4展示了各主體談判前后的滿意度對(duì)比?？梢钥闯觯魍顿Y主體滿意度均有所提升，且由于電網(wǎng)企業(yè)談判力水平最高，其滿意度提升程度最大，體現(xiàn)了討價(jià)還價(jià)博弈結(jié)果的合理性。表4

談判前后各投資主體的滿意度情況Table4

Thesatisfactiondegreeofallinvestmententitiesbeforeandafternegotiation4.3

靈敏性分析在博弈過程中，談判初始點(diǎn)和談判力水平是投資比例優(yōu)化的重要影響因素。因此，本節(jié)以前文算例場(chǎng)景為基準(zhǔn)，不同程度地改變談判初始點(diǎn)和談判力水平，分析投資比例的變化情況。1）談判初始點(diǎn)影響分析。投資主體在談判前提出的成本分配方案具有一定的主觀性，最理想與最不理想比例可能產(chǎn)生波動(dòng)，使談判初始點(diǎn)發(fā)生改變。因此，可以通過改變投資主體對(duì)于投資比例的可接受程度，分析談判初始點(diǎn)對(duì)博弈結(jié)果的影響。以電網(wǎng)企業(yè)為例，使電網(wǎng)企業(yè)在初始分配方案中的投資比例發(fā)生±5%、±10%、±15%、±20%的波動(dòng)，分配結(jié)果變化如圖3所示。電網(wǎng)初始分配比例變化程度在–5%~5%時(shí)，博弈結(jié)果變化幅度較小，體現(xiàn)了模型在小波動(dòng)情況下具有一定的穩(wěn)定性。當(dāng)電網(wǎng)初始分配比例發(fā)生較大程度的波動(dòng)時(shí)，分配結(jié)果也發(fā)生大幅度變化，因此進(jìn)一步對(duì)大波動(dòng)情況下投資主體滿意度進(jìn)行分析。圖4展示了初始分配方案中電網(wǎng)投資比例變動(dòng)±20%情景下博弈滿意度提升情況，與基準(zhǔn)情景相比，大波動(dòng)情景下聯(lián)盟整體的滿意度有所降低。因此可以在談判前設(shè)置聯(lián)盟滿意度的最低值，若談判結(jié)果未達(dá)到最低值，則需重新博弈以得到更優(yōu)的分配結(jié)果。圖3

電網(wǎng)談判初始點(diǎn)改變引起投資比例變化程度

Fig.3

Thechangedegreeofinvestmentproportionduetothechangeofinitialpointofpowergridnegotiation圖4

大波動(dòng)情景下投資主體滿意度提升水平

Fig.4

Satisfactionimprovementofinvestmententitiesunderlargefluctuationscenarios2）談判力影響分析。談判力直接影響著投資主體在討價(jià)還價(jià)博弈中所占權(quán)重。以電網(wǎng)企業(yè)為例，在–10%~10%時(shí)使其談判力水平發(fā)生變化，引起分配結(jié)果變化情況如圖5所示。當(dāng)電網(wǎng)企業(yè)談判力水平變化時(shí)，各主體的最終投資比例也發(fā)生較大變動(dòng)，這表明談判力水平對(duì)討價(jià)還價(jià)成本分配結(jié)果影響顯著。具體而言，隨著電網(wǎng)企業(yè)談判力水平提升，其最終分配結(jié)果越接近最理想投