價(jià)格規(guī)制下煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理及長(zhǎng)期契約研究

郭智淵，周梅華，彭紅軍

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.南京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 南京 210037；3.山煤農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

煤炭在我國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位，近二十年來(lái)其比重一直保持在70%左右。我國(guó)富煤缺油少氣的能源資源狀況決定了在今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭仍將是我國(guó)的主要能源[1]。我國(guó)的特殊國(guó)情和電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)決定了煤炭企業(yè)與發(fā)電企業(yè)之間存在著特殊的依存關(guān)系。

我國(guó)煤電供應(yīng)鏈?zhǔn)艿秸p重價(jià)格規(guī)制[2-3]：首先，電煤價(jià)格規(guī)制與煤炭?jī)r(jià)格市場(chǎng)化的橫向價(jià)格雙軌制。我國(guó)對(duì)電煤以外的其他煤炭?jī)r(jià)格實(shí)行市場(chǎng)化，而對(duì)占全國(guó)煤炭消費(fèi)量50%以上的電煤價(jià)格實(shí)行規(guī)制。2002年以來(lái)，政府試圖放開(kāi)電煤價(jià)格，但在電煤的市場(chǎng)化過(guò)程中，政府仍對(duì)電煤價(jià)格實(shí)行規(guī)制，電煤市場(chǎng)始終存在雙軌制的價(jià)格。面對(duì)電煤價(jià)格不斷上漲，2008年以來(lái)國(guó)家發(fā)改委多次對(duì)電煤價(jià)格實(shí)施臨時(shí)干預(yù)。其次，電力價(jià)格規(guī)制與煤炭?jī)r(jià)格市場(chǎng)化的縱向價(jià)格雙軌制。在電煤價(jià)格逐漸放開(kāi)的情況下，電力價(jià)格卻受到政府的嚴(yán)格規(guī)制，形成了煤電縱向價(jià)格雙軌制。

近些年來(lái)，中國(guó)煤電關(guān)系緊張現(xiàn)象日顯突出。電煤供需平衡比較脆弱，電煤區(qū)域性、時(shí)段性供需矛盾不時(shí)出現(xiàn)。特別是自2002年以來(lái)，電煤價(jià)格不斷攀升，煤電企業(yè)之爭(zhēng)愈加頻繁且激烈。在酷暑、寒冬和突發(fā)性自然災(zāi)害時(shí)，這一問(wèn)題尤顯嚴(yán)重，拉閘限電現(xiàn)象頻頻發(fā)生。2012年以來(lái)，受到宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，煤電供應(yīng)緊張的局面表面上得以緩解，但是隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的逐步好轉(zhuǎn)，煤電供應(yīng)緊張的局面近兩年有卷土重來(lái)之勢(shì)。

對(duì)于煤電供應(yīng)緊張的原因，陳聰?shù)萚4]認(rèn)為從本質(zhì)上看，電煤供需緊張是煤電價(jià)格機(jī)制不順、地方發(fā)展本位主義等造成的后果；趙曉麗等[5]從政策沖突視角研究了中國(guó)煤電關(guān)系緊張的形成機(jī)理，指出多重政策沖突助推中國(guó)煤電關(guān)系緊張；Wang B[6]、Zhao X等[7]中國(guó)的煤電價(jià)格規(guī)制導(dǎo)致了煤電之間的嚴(yán)重沖突，沖突導(dǎo)致了電力企業(yè)的虧損和電煤供應(yīng)數(shù)量和質(zhì)量的不確定。

對(duì)解決電煤供應(yīng)緊張局面的對(duì)策方面，陳聰?shù)萚4]、曲創(chuàng)等[8]認(rèn)為單純依靠政府的行政手段，其中的交易與價(jià)格問(wèn)題并沒(méi)有從根本上解決；陳聰?shù)萚4]認(rèn)為協(xié)調(diào)中國(guó)煤電企業(yè)縱向交易關(guān)系，重要的是及時(shí)化解已有的政策沖突；陳潔等[9]對(duì)電煤供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)危害度進(jìn)行評(píng)估，并制定了風(fēng)險(xiǎn)管控方案；He Y X等[10]通過(guò)建立CGE模型研究得出煤電聯(lián)動(dòng)機(jī)制下，電力價(jià)格的持續(xù)上漲會(huì)引起經(jīng)濟(jì)的萎縮。

趙曉麗等[11]、桂良軍等[12]、李莉等[13]對(duì)于煤電協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行了研究，運(yùn)用博弈建模理論和方法建立了煤電企業(yè)供應(yīng)鏈?zhǔn)找婀蚕韰f(xié)調(diào)機(jī)制和政府補(bǔ)貼機(jī)制；于立等[14]分析和論述了煤電一體化發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義、可行性以及所面臨的問(wèn)題，構(gòu)建了煤電縱向交易關(guān)系形式選擇的理論分析框架；于立宏等[15]認(rèn)為應(yīng)從煤電產(chǎn)業(yè)鏈縱向安排角度選擇考慮煤電協(xié)調(diào)問(wèn)題；Jiao J L等[16]運(yùn)用博弈模型研究表明實(shí)施煤電價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制有利于電力企業(yè)效益的改善；Zhao X等[7]研究表明煤電雙方通過(guò)協(xié)調(diào)建立坑口電廠，可以有效提高電力企業(yè)的運(yùn)作效益。韓信美等[17]借鑒美國(guó)構(gòu)建穩(wěn)定煤電關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)，為緩和我國(guó)煤電矛盾提出了建議。

然而，現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)于煤電供應(yīng)緊張的原因的分析，大多基于定性論述，對(duì)于電煤價(jià)格規(guī)制、電力價(jià)格規(guī)制、運(yùn)輸制約分別對(duì)煤電供應(yīng)產(chǎn)生的影響的研究還不深入；研究應(yīng)對(duì)煤電供應(yīng)緊張的對(duì)策的文獻(xiàn)，大多沒(méi)有同時(shí)考慮雙重價(jià)格規(guī)制的現(xiàn)狀，缺少針對(duì)煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理進(jìn)行針對(duì)性的對(duì)策研究。鑒于此，本文在Peng H J等[18]構(gòu)建雙重價(jià)格規(guī)制下的煤炭錯(cuò)峰儲(chǔ)備機(jī)制的基礎(chǔ)上，考慮電力需求的波動(dòng)性、電煤和電力的雙重價(jià)格規(guī)制，分別在煤炭供應(yīng)是否受運(yùn)輸制約兩種情景下，運(yùn)用博弈模型研究我國(guó)煤電供應(yīng)緊張和煤電沖突的機(jī)理；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建煤電之間包含違約懲罰機(jī)制的長(zhǎng)期訂購(gòu)模型和契約，探討解決我國(guó)煤電困境的對(duì)策。

本文創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面：構(gòu)建博弈模型，深入分析電煤和電力的雙重價(jià)格規(guī)制、運(yùn)輸制約以及電力需求不確定行為對(duì)煤電供應(yīng)的影響，從而分析煤電供應(yīng)緊張的內(nèi)在原因和機(jī)理；根據(jù)我國(guó)煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理，設(shè)計(jì)了包含違約懲罰機(jī)制的長(zhǎng)期契約，并驗(yàn)證了契約對(duì)于緩解煤電矛盾和沖突的有效性。

1 變量說(shuō)明

1.1 主要假設(shè)

1) 以包含一個(gè)煤炭企業(yè)和一個(gè)火力發(fā)電企業(yè)的煤電供應(yīng)鏈為研究對(duì)象，電力企業(yè)使用混煤發(fā)電，而市場(chǎng)上還存在一些分散非電力企業(yè)客戶(hù)，主要需求精煤。

2) 假設(shè)原煤洗選主要產(chǎn)出為精煤和混煤，混煤主要作為電煤銷(xiāo)售給電力企業(yè)發(fā)電；由于煤炭是大宗產(chǎn)品，煤炭企業(yè)按照“以銷(xiāo)定產(chǎn)”的原則，根據(jù)訂單安排生產(chǎn)和供應(yīng)[19]。

3) 電力企業(yè)面對(duì)的電力需求量具有一定的波動(dòng)性。

4) 由于電煤供應(yīng)的特殊性，政府對(duì)重點(diǎn)電煤供應(yīng)進(jìn)行關(guān)注，煤炭企業(yè)須為電煤供應(yīng)缺貨承擔(dān)信譽(yù)損失等缺貨成本，并假設(shè)電煤供應(yīng)的單位缺貨成本與電煤缺貨率成正比。

5) 由于電力上網(wǎng)價(jià)格受到嚴(yán)格規(guī)制，假設(shè)在研究的一個(gè)旺季和一個(gè)淡季周期內(nèi)，電力的上網(wǎng)價(jià)格保持不變；由于電煤價(jià)格受到一定的規(guī)制，在煤炭需求旺季，電煤的合同價(jià)格遠(yuǎn)低于其他煤炭(主要為精煤)的市場(chǎng)價(jià)格。

1.2 變量說(shuō)明

設(shè)電力上網(wǎng)價(jià)格為Pe，受到政府的嚴(yán)格規(guī)制；電力企業(yè)除煤炭外的發(fā)電成本Ce；電力企業(yè)噸煤發(fā)電量ξ；電力供應(yīng)缺貨成本Re，包括由于電力供應(yīng)短缺造成電力企業(yè)信譽(yù)損失等無(wú)形成本；混煤與精煤的替代系數(shù)為γ，即每少產(chǎn)出1 t混煤，可以多產(chǎn)出γt精煤；煤炭企業(yè)混煤生產(chǎn)成本Cc，則精煤生產(chǎn)成本Cc/γ。

令下標(biāo)i表示時(shí)間段，i=1表示煤炭需求旺季，i=2表示煤炭需求淡季。

電力市場(chǎng)需求量具有一定的波動(dòng)性，令其基本市場(chǎng)需求量為Dei，波動(dòng)量為X，其中X為隨機(jī)變量，其概率密度函數(shù)為f(x)，則電力的市場(chǎng)需求量為Dei+X；電力企業(yè)電煤訂購(gòu)量qci，這是電力企業(yè)的決策變量；煤炭企業(yè)混煤產(chǎn)能Qci；電煤協(xié)議價(jià)格Pci，精煤市場(chǎng)價(jià)格Pcci；煤炭企業(yè)電煤實(shí)際供應(yīng)量λqci，其中λ(0≤λ≤1)為電煤的訂單兌現(xiàn)率，這是煤炭企業(yè)的決策變量，顯然，在煤炭需求淡季λ=1；其他非電力企業(yè)客戶(hù)精煤訂單量為Dcci；精煤實(shí)際供應(yīng)量qcci，在煤炭需求淡季qcci=Dcci；由于政府對(duì)重點(diǎn)電煤供應(yīng)的關(guān)注，假設(shè)電煤供應(yīng)的單位缺貨成本與電煤缺貨率成正比，為Rc(1-λ)。

2 雙重價(jià)格規(guī)制下煤炭需求旺季煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理研究

分別考察煤炭需求旺季，煤炭銷(xiāo)售不受運(yùn)輸約束和受到運(yùn)輸制約兩種情景下，煤炭企業(yè)的電煤供應(yīng)決策與電力企業(yè)的電煤訂購(gòu)決策，進(jìn)而分析煤炭需求旺季煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理。

2.1 無(wú)運(yùn)輸約束下煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)決策

電力企業(yè)和煤炭企業(yè)之間進(jìn)行序貫博弈，首先電力企業(yè)向煤炭企業(yè)提出電煤訂購(gòu)量，煤炭企業(yè)根據(jù)電煤訂購(gòu)量決策電煤兌現(xiàn)率；而理性的電力企業(yè)清楚煤炭企業(yè)的最優(yōu)決策結(jié)果。利用逆向歸納法構(gòu)建并求解煤電博弈模型。

煤炭需求旺季，對(duì)煤炭企業(yè)來(lái)說(shuō)，電力企業(yè)的電煤訂購(gòu)量qc1是已知的，需要決策電煤的兌現(xiàn)率λ。無(wú)運(yùn)輸約束下，煤炭企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(1)。

CcQc1-Rc(1-λ)2qc1

(1)

式中：Pc1λqc1為電煤銷(xiāo)售收入；Pcc1γ(Qc1-λqc1)為精煤銷(xiāo)售收入；CcQc1為煤炭生產(chǎn)成本；Rc(1-λ)2qc1為電煤缺貨成本。

(2)

由式(2)可以看出，煤炭需求旺季，煤炭企業(yè)電煤的訂單兌現(xiàn)率與電煤協(xié)議價(jià)格Pc1、電煤缺貨成本Rc呈正向關(guān)系，與精煤市場(chǎng)價(jià)格Pcc1、混煤與精煤的替代系數(shù)γ呈反向關(guān)系。

2.2 運(yùn)輸制約下煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)決策

實(shí)際上，在煤炭需求旺季，煤炭的供應(yīng)往往受到運(yùn)輸能力的制約。令煤炭需求旺季煤炭運(yùn)輸能力為T(mén)1，并假設(shè)煤炭運(yùn)輸能力不低于電煤的訂購(gòu)量。此時(shí)煤炭企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(3)。

(3)

(4)

由式(4)可以看出，煤炭需求旺季，煤炭企業(yè)電煤的訂單兌現(xiàn)率與電煤協(xié)議價(jià)格Pc1、電煤缺貨成本Rc呈正向關(guān)系，與精煤市場(chǎng)價(jià)格Pcc1、混煤與精煤的替代系數(shù)γ呈反向關(guān)系。此結(jié)論和不受運(yùn)輸約束情境下的結(jié)論相同。

2.3 煤炭需求旺季電力企業(yè)電煤訂購(gòu)決策

煤炭需求旺季，電力企業(yè)需要決策電煤的訂購(gòu)量，電力企業(yè)利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(5)。

Remax(De1+X-ξλqc1,0)

(5)

式中：(Pe-Ce)min(De1+X,ξλqc1)為電力銷(xiāo)售收入與電煤以外的發(fā)電成本之差；Pc1λqc1為電煤采購(gòu)成本；Remax(De1+X-ξλqc1,0)為電力缺貨成本。

電力企業(yè)的期望利潤(rùn)表達(dá)為式(6)。

(6)

命題3 煤炭需求旺季，電力企業(yè)的期望利潤(rùn)Eπe1是電煤訂購(gòu)量qc1的凹函數(shù)，在此情境下，電力供應(yīng)量小于電力需求量(即電力供應(yīng)短缺)的概率表達(dá)為式(7)。

(7)

證明：由于

2.4 價(jià)格規(guī)制下煤電矛盾的機(jī)理

機(jī)理1：在煤炭需求旺季，電煤價(jià)格規(guī)制下的煤電供應(yīng)鏈橫向價(jià)格雙軌制降低了煤炭企業(yè)供應(yīng)電煤的積極性，導(dǎo)致了電煤的訂單兌現(xiàn)率較低。

由式(2)和式(4)可以看出，煤炭需求旺季，無(wú)論煤炭供應(yīng)是否受運(yùn)輸制約，煤炭企業(yè)電煤的訂單兌現(xiàn)率與電煤協(xié)議價(jià)格Pc1呈正向關(guān)系，與煤炭市場(chǎng)價(jià)格Pcc1呈反向關(guān)系。由于電煤價(jià)格受到規(guī)制，煤炭需求旺季電煤價(jià)格遠(yuǎn)低于煤炭市場(chǎng)價(jià)格，導(dǎo)致了電煤的訂單兌現(xiàn)率較低。

機(jī)理2：在煤炭需求旺季，煤炭運(yùn)輸能力的制約降低了煤炭企業(yè)供應(yīng)電煤的積極性，導(dǎo)致了電煤的訂單兌現(xiàn)率降低。

由機(jī)理1和機(jī)理2可知，在電煤價(jià)格規(guī)制和運(yùn)輸制約下，在煤炭需求旺季，煤炭企業(yè)不愿意按合同供應(yīng)電煤，引起煤電企業(yè)之間的爭(zhēng)端，變相手段就會(huì)不斷涌現(xiàn)。如通過(guò)煤炭產(chǎn)量不足等托詞直接故意減少重點(diǎn)合同電煤供應(yīng)，或通過(guò)缺斤少兩、降低質(zhì)量等變相手段改變對(duì)重點(diǎn)合同電煤供應(yīng)。

機(jī)理3：在煤炭需求旺季，電力供應(yīng)短缺主要原因之一是電力價(jià)格規(guī)制下形成了煤電縱向價(jià)格雙軌制，導(dǎo)致煤電價(jià)格倒掛，電力企業(yè)訂購(gòu)電煤的積極性降低，導(dǎo)致電力企業(yè)電煤庫(kù)存不足，電力供應(yīng)短缺。

由式(7)可知，煤炭需求旺季，電力供應(yīng)短缺的概率隨電煤協(xié)議價(jià)格Pc1的增加而增大，隨著電力價(jià)格為Pe的增加而減小；由于電力價(jià)格受到嚴(yán)格規(guī)制，在電煤價(jià)格逐漸市場(chǎng)化的過(guò)程中，導(dǎo)致煤電價(jià)格價(jià)格倒掛，電力企業(yè)訂購(gòu)電煤和生產(chǎn)電力的積極性降低，從而導(dǎo)致電力供應(yīng)緊張。

由機(jī)理1～3可知，需要設(shè)計(jì)有效的煤電協(xié)調(diào)機(jī)制，同時(shí)提高旺季煤炭企業(yè)供應(yīng)電煤和電力企業(yè)訂購(gòu)電煤的積極性，從根本上緩解煤電矛盾和沖突。

機(jī)理4：近年來(lái)我國(guó)煤炭進(jìn)口量逐年上升，2016年煤炭進(jìn)口量達(dá)到2.5億t，同年我國(guó)煤炭產(chǎn)量34.1億t。由于自然稟賦、產(chǎn)煤效率以及運(yùn)輸?shù)仍颍M(jìn)口煤炭?jī)r(jià)格一直低于國(guó)內(nèi)。相比國(guó)內(nèi)煤炭，電力企業(yè)往往更傾向于訂購(gòu)價(jià)低質(zhì)優(yōu)的進(jìn)口煤。在煤炭需求淡季，加大了煤炭企業(yè)的銷(xiāo)售壓力。電力企業(yè)的淡季違約采購(gòu)進(jìn)口煤的行為，加大了煤炭企業(yè)旺季減少電煤供應(yīng)的可能性，這是煤電矛盾的原因之一。

3 基于長(zhǎng)期契約的煤電動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制

根據(jù)雙重價(jià)格規(guī)制下煤電供應(yīng)緊張的機(jī)理，應(yīng)對(duì)煤電供應(yīng)緊張的措施要致力于緩解電力價(jià)格規(guī)制下煤電價(jià)格倒掛的現(xiàn)狀，并采取措施提高煤炭企業(yè)供應(yīng)電煤的積極性，盡量減少旺季煤炭企業(yè)違約行為和淡季電力企業(yè)違約行為。在當(dāng)前煤炭進(jìn)口量較少，國(guó)家采取以銷(xiāo)定產(chǎn)的情況下，煤炭?jī)r(jià)格，尤其是電煤價(jià)格完全市場(chǎng)化比較困難。基于以上背景，建立長(zhǎng)期、完善的電煤供應(yīng)機(jī)制具有必要性。

基于此，設(shè)計(jì)電煤供應(yīng)的長(zhǎng)期契約。第一，契約具有長(zhǎng)期有效性，不失一般性，本文考慮兩個(gè)大的時(shí)段：第一個(gè)時(shí)段是煤炭需求旺季；第二個(gè)時(shí)段是煤炭需求淡季。第二，煤炭企業(yè)和電力企業(yè)在第一時(shí)段開(kāi)始之前就簽訂了長(zhǎng)期契約，確定在契約周期內(nèi)實(shí)行穩(wěn)定的電煤價(jià)格pc2。第三，在長(zhǎng)期契約中約定懲罰條款：如果在煤炭需求旺季，煤炭企業(yè)的電煤訂單兌現(xiàn)率偏低，電力企業(yè)會(huì)在煤炭需求淡季采取報(bào)復(fù)行動(dòng)，減少電煤訂購(gòu)量，轉(zhuǎn)而向其他煤炭企業(yè)訂購(gòu)。第四，煤炭需求的淡季，電力企業(yè)必須全部購(gòu)買(mǎi)煤炭企業(yè)的電煤，如果電力企業(yè)違約購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口煤炭等，煤炭企業(yè)取消電力企業(yè)旺季的價(jià)格優(yōu)惠。

長(zhǎng)期契約下，為了懲罰煤炭需求旺季減少電煤供應(yīng)，電煤訂單兌現(xiàn)率只有λ，煤炭需求淡季電力企業(yè)減少電煤采購(gòu)量比率為θ(1-λ)，電煤實(shí)際采購(gòu)量為(1-θ(1-λ))qc2，其中θ為電力企業(yè)懲罰煤炭企業(yè)的參數(shù)。由于長(zhǎng)期契約中規(guī)定了電力企業(yè)的淡季違約懲罰條款，如果電力企業(yè)違約購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口煤炭等，煤炭企業(yè)取消電力企業(yè)旺季的價(jià)格優(yōu)惠，煤炭企業(yè)的淡季違約將付出極大成本，得不償失。

3.1 長(zhǎng)期契約與無(wú)運(yùn)輸約束下煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)決策

長(zhǎng)期契約與煤炭供應(yīng)不受運(yùn)輸約束下，煤炭旺季與淡季兩時(shí)段煤炭企業(yè)總利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(8)。

Rc(1-λ)2qc1+Pc2[1-θ(1-λ)]qc2+Pcc2Dcc2-

Cc[(1-θ(1-λ))qc2+Dcc2/γ]

(8)

式中：Pc2λqe1為旺季電煤銷(xiāo)售收入；Pcc1γ(Qc1-λqc1)為旺季精煤銷(xiāo)售收入；CcQc1為旺季煤炭生產(chǎn)成本；Rc(1-λ)2qc1為旺季電煤缺貨成本；Pc2[1-θ(1-λ)]qc2為淡季電煤銷(xiāo)售收入；Pcc2Dcc2為淡季精煤銷(xiāo)售收入；Cc[(1-θ(1-λ))qc2+Dcc2/γ]為淡季煤炭生產(chǎn)成本。

對(duì)于煤炭企業(yè)來(lái)說(shuō)，電力企業(yè)的電煤訂購(gòu)量和其他煤炭的市場(chǎng)需求量都是已知的，煤炭需求淡季按訂單供應(yīng)煤炭，需要決策的是煤炭需求旺季的電煤合同兌現(xiàn)率。

(9)

證明與命題1類(lèi)似。

3.2 長(zhǎng)期契約與運(yùn)輸制約下煤炭企業(yè)的決策

長(zhǎng)期契約與煤炭供應(yīng)受到運(yùn)輸制約下，煤炭旺季與淡季兩時(shí)段煤炭企業(yè)總利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(10)。

Pc2[1-θ(1-λ)]qc2+Pcc2Dcc2-

Cc[(1-θ(1-λ))qc2+Dcc2/γ]

(10)

(11)

證明與命題2類(lèi)似。

3.3 長(zhǎng)期契約下電力企業(yè)的決策

長(zhǎng)期契約下，兩時(shí)段電力企業(yè)總利潤(rùn)函數(shù)表達(dá)為式(12)。

min(De2+X,ξqc2)]-

Pc2[λqc1+(1-θ(1-λ))qc2]-

Re[max(De1+X-ξλqc1,0)+

max(De2+X-ξqc2,0)

(12)

電力企業(yè)的期望利潤(rùn)表達(dá)為式(13)。

Pc2(λqc1+(1-θ(1-λ))qc2)

(13)

(14)

(15)

3.4 包含違約懲罰機(jī)制的電煤供應(yīng)長(zhǎng)期契約的有效性分析

結(jié)論1 長(zhǎng)期契約下，可以通過(guò)設(shè)置合理的違約懲罰系數(shù)θ的值，督促煤炭企業(yè)在煤炭需求旺季提高電煤訂單兌現(xiàn)率。

由式(9)可知，為了督促煤炭企業(yè)在旺季電煤訂單兌現(xiàn)率不低于λL(0<λL<1)，則無(wú)運(yùn)輸約束下違約懲罰系數(shù)θ的值應(yīng)滿(mǎn)足式(16)。

(16)

由式(11)可知，為了督促煤炭企業(yè)在旺季電煤訂單兌現(xiàn)率不低于λL(0<λL<1)，則無(wú)運(yùn)輸約束下違約懲罰系數(shù)θ的值應(yīng)滿(mǎn)足式(17)。

(17)

結(jié)論2 長(zhǎng)期契約下，由于實(shí)現(xiàn)了電煤價(jià)格穩(wěn)定，“煤電價(jià)格倒掛”的矛盾得以緩解，電力短缺的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。

由式(14)和式(15)可知，在電煤供應(yīng)長(zhǎng)期契約下，煤炭需求旺季電力短缺的概率(式(14))與煤炭需求淡季電力短缺的概率(式(15))相同，煤炭需求旺季電力供應(yīng)短缺的問(wèn)題得以緩解。

結(jié)論3 長(zhǎng)期契約下，由于規(guī)定了電力企業(yè)的淡季違約懲罰條款，如果電力企業(yè)違約購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口煤炭等，煤炭企業(yè)取消電力企業(yè)旺季的價(jià)格優(yōu)惠，煤炭企業(yè)的淡季違約將付出極大成本，能夠有效杜絕電力企業(yè)的違約行為，增加煤電長(zhǎng)期契約的穩(wěn)定性，促進(jìn)電煤的穩(wěn)定供應(yīng)。

4 算 例

根據(jù)調(diào)研，2014～2015年貴州某礦及發(fā)電廠有關(guān)參數(shù)如下：Pe=3 800(元/萬(wàn)kW·h)；Re=500(元/萬(wàn)kW·h)，Ce=1 600(元/萬(wàn)kW·h)，ξ=0.3(萬(wàn)kW·h/t)；Cc=300(元/t)；γ=0.6。

煤炭需求旺季：De1=50 000(萬(wàn)kW·h)；Dcc1=100 000(t)，Qc1=250 000(t);Pc1=550(元/t)，Pcc1=1 200(元/t)，Rc=400(元/t)。

煤炭需求淡季：De2=40 000(萬(wàn)kW·h)；Dcc2=50 000(t)，Qc2=250 000(t)，Pc2=475(元/t)，Pcc2=900(元/t)。

電力市場(chǎng)需求波動(dòng)量X在區(qū)間[-m,m]內(nèi)均勻分布。

根據(jù)博弈模型分析結(jié)果命題1～6，分別得到無(wú)協(xié)調(diào)及電煤長(zhǎng)期訂購(gòu)契約下，以及煤炭運(yùn)輸無(wú)約束與煤炭運(yùn)輸受到制約(T1=220 000(t))的情境下煤炭企業(yè)與電力企業(yè)的電煤供應(yīng)與訂購(gòu)決策以及電力短缺的概率；分別得到電煤長(zhǎng)期契約下，電煤契約價(jià)格和電煤短缺懲罰系數(shù)的決策，見(jiàn)表1和表2。

由表1和表2可以看出：①煤電雙方無(wú)協(xié)調(diào)情況下，在煤炭需求旺季，由于電煤的價(jià)格規(guī)制，電煤價(jià)格與煤炭市場(chǎng)價(jià)格差距存在差距，導(dǎo)致煤炭企業(yè)供應(yīng)電煤的積極性降低，電煤訂單兌現(xiàn)率偏低；②在煤炭需求旺季，由于電力價(jià)格受到嚴(yán)格規(guī)制，電力供應(yīng)短缺的概率相對(duì)較大；③電力需求的波動(dòng)性對(duì)電煤企業(yè)的訂購(gòu)量決策、電力短缺的概率產(chǎn)生影響，電力企業(yè)對(duì)電煤的訂購(gòu)量隨著電力需求的波動(dòng)性的增加而減少，電力供應(yīng)短缺的概率隨著電力需求的波動(dòng)性的增加而增大；④煤炭供應(yīng)受到運(yùn)輸能力制約時(shí)，煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)的積極性明顯低于不受運(yùn)輸約束的情景，但此時(shí)電力企業(yè)加大了對(duì)電煤的訂購(gòu)量，電力供應(yīng)短缺的概率沒(méi)有顯著變化，也就是說(shuō)，煤炭運(yùn)輸能力約束影響了煤炭企業(yè)的電煤供應(yīng)的積極性，但是對(duì)電力短缺的影響有限；⑤在電煤供應(yīng)長(zhǎng)期協(xié)調(diào)契約下，由于設(shè)置了違約懲罰機(jī)制，煤炭需求旺季煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)的積極性相對(duì)較高，電煤兌現(xiàn)率增大，電力企業(yè)訂購(gòu)電煤的積極性提高，電力供應(yīng)短缺的概率顯著降低，長(zhǎng)期契約效果明顯。

表1 無(wú)協(xié)調(diào)機(jī)制下煤炭需求旺季決策及結(jié)果

表2 長(zhǎng)期契約下煤炭需求旺季決策及結(jié)果

5 結(jié) 論

本文以包含一個(gè)煤炭企業(yè)和一個(gè)電力企業(yè)的煤電供應(yīng)鏈為研究對(duì)象，考慮電力需求的波動(dòng)性、電煤和電力的價(jià)格規(guī)制，在煤炭運(yùn)輸無(wú)約束和煤炭運(yùn)輸制約兩種情景下，構(gòu)建博弈模型，研究我國(guó)煤電供應(yīng)緊張和煤電沖突的機(jī)理；在此基礎(chǔ)上，探討解決我國(guó)煤電困境的對(duì)策，構(gòu)建了煤電之間包含電煤缺貨違約懲罰機(jī)制的長(zhǎng)期訂購(gòu)模型和契約。

本文的主要結(jié)論：電煤價(jià)格的橫向規(guī)制和煤炭運(yùn)輸能力的瓶頸制約導(dǎo)致煤炭需求旺季電煤訂單兌現(xiàn)率降低；在煤炭需求旺季，電力價(jià)格的規(guī)制導(dǎo)致電力企業(yè)訂購(gòu)電煤的積極性降低是電力供應(yīng)短缺的主要原因之一；電力企業(yè)的淡季違約采購(gòu)進(jìn)口煤的行為，加大了煤炭企業(yè)旺季減少電煤供應(yīng)的可能性。在電煤供應(yīng)長(zhǎng)期協(xié)調(diào)契約下，由于設(shè)置了違約懲罰機(jī)制，煤炭需求旺季煤炭企業(yè)電煤供應(yīng)的積極性相對(duì)較高，電煤兌現(xiàn)率增加，同時(shí)由于長(zhǎng)期契約下電煤價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，電力企業(yè)訂購(gòu)電煤的積極性增加，并且有效杜絕電力企業(yè)的違約行為，增加煤電長(zhǎng)期契約的穩(wěn)定性，促進(jìn)電煤的穩(wěn)定供應(yīng)，電力供應(yīng)短缺的概率顯著降低，長(zhǎng)期契約效果明顯。

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