（电力系统及其自动化专业论文）市场运营环境下电力供应链优化协调研究.pdf

a b s t r a c t w i t ht h eg r a d u a ld e e p e n i n go fc h i n a se l e c t r i c i t ys y s t e ma n dt h ei n i t i a lf o r m a t i o n o ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e t ，e l e c t r i c i t y s u p p l yc h a i nn o d ee n t e r p r i s e sw i l lb e c o m et h e r e a lc o m p e t i t o ro fe l e c t r i cm a r k e t ，e s p e c i a l l yt h ep o w e rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e s ，f u e l s u p p l ye n t e r p r i s e s ，w h i c hb e a r st h eo p t i m i z a t i o nr e s p o n s i b i l i t yo ft h ee n t i r ee l e c t r i c i t y s u p p l yc h a i n t h eo p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fe l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i ni nm a r k e t e n v i r o n m e n tm e a n st h a t ，t h eo p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o n s t r a t e g i e s o fn o d e e n t e r p r i s e si se s t a b l i s h e d ，w h i c hi sb a s e do nt h ec o m m u n i c a t i o na n dc o l l a b o r a t i o n a m o n gn o d ee n t e r p r i s e s ，t h ep u r p o s eo fw h i c hi si no r d e rt om a x i m i z ei t so w np r o f i t a n da c h i e v et h eo p t i m a lp e r f o r m a n c eo fe l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i na l s o i nt h i s p a p e r ， m e t h o d so fr e s e a r c ho nt h eo p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fg e n e r a lm e r c h a n d i s ei s r e v i e w e dc o m p r e h e n s i v e l y o nt h i sb a s i s ，o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fe l e c t r i c i t y s u p p l yc h a i nw i t ht h ec o n s t r a i n t so fe l e c t r i c i t yt r a n s m i s s i o nn e t w o r ki si n v e s t i g a t e d s y s t e m i c a l l y ，w h i c ha c c o r d i n ga sg a m et h e o r ya n dn o n l i n e a rc o m p l e m e n t a r i t ym e t h o d p o w e rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e si sa ni m p o r t a n tn o d ei nt h es u p p l yc h a i n ，w h i c h p r o f i t i n gf r o mp r o v i d i n gu s e r sw i t hp o w e r s t r a t e g i ca l l i a n c eo fp o w e rg r o u pi s e s t a b l i s h e dw h i c hi sc o n s t i t u t e db yan u m b e ro fp o w e rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e s f o rt h e p u r p o s eo fe f f e c t i v e l ya v o i d i n gt h er i s ko fu n c e r t a i n t yo fc o n t r a c tp o w e r i nt h e c o n d i t i o nt h a tc o e x i s t i n gw i t he l e c t r i c i t yf u t u r e sc o n t r a c tm a r k e ta n ds p o tm a r k e t ， m o d e lo fp o w e rg r o u p s n o n - i n f e r i o rn a s he q u i l i b r i u mi sp r o p o s e d ，w h i c hi sb a s e do n t h e s u p p l yf u n c t i o nm o d e la n dt r a n s m i s s i o nn e t w o r kc o n s t r a i n t s w i t hn o n l i n e a r c o m p l e m e n t a r i t ym e t h o dt os o l v et h ep r o b l e m ，c o m b i n e dw i t h3n o d ee l e c t r i c i t y m a r k e te x a m p l eu n d e rt h ec i r c u m s t a n c e st h a t c o n g e s t i o na n dn o n c o n g e s t i o no f t r a n s m i s s i o nn e t w o r k ，t h ei m p a c to no p t i m a ls t r a t e g ya n dp r o f i to f p o w e rg r o u pi s a n a l y s i s e dw h i c hu n d e rt h ec o n t r a c tm a r k e tc i r c u m s t a n c e e l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i nw i t ht h ec h a r a c t e ro fc l o s ec o u p l i n g ，r e s e a r c ho n o p t i m i z a t i o na m o n gp o w e rg r o u p si sn o te n o u g h ，b e c a u s et h ep r o c e s sa n dr e l a t i o n s h i p o fe a c hn o d ee n t e r p r i s ec a n tb ed e s c r i b e dc l e a r l y s ot h ee l e c t r i c i t y s u p p l yc h a i n o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o ni sd i s c u s s e dd e e p l y c o m b i n e dw i t hf u e l s u p p l y e n t e r p r i s e s ，c o o r d i n a t i o nm o d e lo fe l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i nb a s e do nq u a n t i t yd i s c o u n t c o n t r a c ti sp r o p o s e d t h em o d e lm a k e st h er a t i o n a ld e c i s i o n m a k i n go fi n d i v i d u a l m e m b e r si nt h es u p p l yc h a i nt oa c h i e v et h eo p t i m a lo v e r a l lp e r f o r m a n c e w i t h s a t i s f y i n gt h ep o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r kc o n s t r a i n t s ，t h em o d e lc o u p l e st h eo p t i m a l i l d e c i s i o n m a k i n go ff u e ls u p p l ye n t e r p r i s e s ，p o w e rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e s ，c u s t o m e r s a n d i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e r a t o rb y t h e q u a n t i t y d i s c o u n tc o n t r a c t so ff u e l p r o c u r e m e n tp r i c e s m a t h e m a t i c a l l y ，i ti sr e p r e s e n t e db yt h em u l t i l a y e ro p t i m i z a t i o n w i t ht h ee q u a l i t ya n di n e q u a l i t yc o n s t r a i n t s b yu s i n gt h en o n - l i n e a rc o m p l e m e n t a r y f u n c t i o nm e t h o dt os o l v et h em o d e l u n d e rt h ec a s eo ft r a n s m i s s i o nn e t w o r k c o n g e s t i o na n dn o n c o n g e s t i o n ，t h r o u g ht h e14n o d ee x a m p l et oa n a l y s i s ，t h er e s u l t i n d i c a t et h a ta l t h o u g h tq u a n t i t yd i s c o u n tc o n t r a c tc a nc o o r d i n a t ee l e c t r i c i t ys u p p l y c h a i ne f f e c t i v e l y ，b u tt h e i rm a x i m u mb e n e f i tc a n tb ea c h i e v e da tt h es a m et i m e ， b e c a u s et h eb e s to v e r a l lp e r f o r m a n c es h o u l db ea c h i e v e db yo n en o d et os a c r i f i c ei t s o w ni n t e r e s t s b e c a u s et h en o d e sm a x i m u mb e n e f i tc a n tb ea c h i e v e dw h e nt h eb e s to v e r a l l p e r f o r m a n c eo fs u p p l yc h a i ni sa c h i e v e d ，t h ei m p e r f e c t i o ni sc a u s e db yq u a n t i t y d i s c o u n tc o n t r a c t ，s ot h es i t u a t i o nm u s tb ec h a n g e d o nt h i sb a s i s ，w i t hs a t i s f y i n gt h e e l e c t r i c i t yt r a n s m i s s i o nn e t w o r kc o n s t r a i n t s ，r e v e n u es h a r i n gc o n t r a c tm o d e lo ft h e i n d i v i d u a lo p t i m a ld e c i s i o n m a k i n go fp o w e rg e n e r a t i o ne n t e r p r i s e sa n df u e ls u p p l y e n t e r p r i s e si sp r o p r o s e d ，a n de l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i nj o i n td e c i s i o n m a k i n gm o d e l w i t hn or e v e n u es h a r i n gc o n t r a c ti sp u tf o r w a r dt o o ，a sw e l la st h em a r k e tc l e a r i n g o p t i m i z a t i o nd e c i s i o n m a k i n gm o d e l b yu s i n gt h en o n l i n e a rc o m p l e m e n t a r y f u n c t i o nm e t h o dt os o l v et h ep r o b l e ma b o v e w t ht h e3n o d ee x a m p l e p o w e rm a r k e tt o a n a l y s i s ，t h er e s u l ts h o w st h a tt h er e v e n u es h a r i n gc o n t r a c tc a nr e a l l o c a t eb e t w e e n e l e c t r i c i t ya n df u e le n t e r p r i s e s p r o f i t s ，a n dc o o r d i n a t i o no fe l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i ni s a c h i e v e du n d e rr e v e n u es h a r i n gc o n t r a c t k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t ys u p p l yc h a i n ；o p t i m i z a t i o n ；c o o r d i n a t i o n ；n a s h e q u i l i b r i u m ；q u a n t i t yd i s c o u n tc o n t r a c t ；r e v e n u es h a r i n g c o n t r a c t 1 1 1 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 豺铖导 眺冲年夕月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密豳。， ( 请在以上相应方框内打“”) 作：瓠! 导师繇枷陬咽 日期：加f 寸年岁月珈日 日期：zc ，l1 ) 年r 月2p 日 第一章绪论 1 1 选题背景及意义 1 1 1 我国电力市场改革状况 2 0 世纪8 0 年代以来，电力市场化改革成为共同趋势，先后有5 0 多个国家对 原先的垂直一体化电力体制进行了改革，主要是根据不同环节的物理特性和经营 特点，把垂直一体化的电力体制拆分为发电、输电、配电和售电环节，在发电、 配电和售电环节引入竞争，同时建立相对独立和统一的电力监管机构，强化对电 力市场和非竞争性业务( 主要是输电) 的监管。这些改革在提高资源配置效率、 降低成本和价格、改善服务质量、促进产业发展等方面，都取得了一定成效。 改革开放以来，为适应电力市场化改革的趋势，我国长期垄断经营的电力体 制也走上了变革之途：1 9 8 5 年国家实行多渠道筹资办电的政策，极大的调动了各 方面、尤其是地方政府办电的积极性，形成了发电环节的投资主体多元化、股权 多元化和利益多元化的格局；1 9 9 7 年国家开始在电力产业实行政企分开，界定了 企业经营的权利和责任，为电力市场化改革创造了体制条件；2 0 0 2 年3 月国务院 正式批准电力体制改革方案。本次电力体制改革的总目标是打破垄断、引入竞 争、提高效率、降低成本、健全电价机制、优化资源配置、促进电力发展、推动 全国联网、构建政府监督下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力 市场体系。按照改革方案要求，进行“厂网分开”，将原国家电力公司管理的电 力资产按照发电和电网两类业务进行划分。同时在发电环节将国家电力公司管理 的发电资产直接改组或重组为规模、大致相当的5 个全国性的独立发电公司，同 其它主体的发电公司一起，在电力市场上逐步实行“竞价上网 ，开展公平竞争； 2 0 0 3 年，成立国家电力监管委员会及派出机构，并在六大区域开始区域电力市场 建设，创造良好的市场环境。2 0 0 4 年，我国首家区域电力市场一东北区域电力市 场模拟运行在沈阳正式启动。发电资产的重组和挂牌成立，以及区域电力市场的 试运行，标志着我国的电力市场化改革进入了新的发展阶段【l 】；2 0 0 7 年8 月，为 提高电力工业能源使用效率，节约能源，减少环境污染，促进能源和电力结构调 整，确保电力系统安全、高效运行，实现电力工业的可持续发展，发展改革委、 环保总局、电监会、能源办等多部位经国务院同意制定节能发电调度办法( 试 行) 1 2 j 。促进了电力工业节能降耗有效开展和电力市场的实质推进。 目前，中国的电力市场化改革已经到了关键时刻，电力体制也面临着一场深 刻的变革，推进电力市场建设也面临着难得的机遇。“十一五规划”提出要“深 化电力体制改革，巩固厂网分开，加快主辅分开，稳步推进输配分开和区域电力 市场建设”，其中的关键环节是实行竞价上网，建立电力市场运营规则，形成竞 争开放的区域电力市场。 1 1 2 市场运营环境下的电力供应链优化协调 电力供应链是指围绕发电企业、输电企业、用户同步运行，并包含燃料企业 的，以电力产品为线索的供应链。从电力供应链的角度来看，在国家正式实施“厂 网分开 改革后，电力供应链的性质将发生较大变化。它将从原先统一管理的发 电、输电、配电、售电的垂直一体化供应链，逐步转变为存在多个相对独立环节 的供应链。在发电环节、输电环节、配电环节、售电环节都将逐步引入不同程度 的市场竞争机制。竞争不仅在各个环节内部展开，而且在不同环节之间既有合作 也有竞争。 市场运营环境下电力供应链优化协调是指电力供应链上的节点企业相互沟 通、协作，通过最优协调策略，同时实现自身利益最大化和电力供应链整体绩效 的最优。电力市场化改革始终保持较好的力度和理性的方向，得益于相关经济理 论的支持和指导【3 。4 1 。随着可竞争市场理论、博弈论和经济学等一些新的理论和方 法被应用于电力行业中，打开了研究电力垄断产业的新视角【5j 。 构建适应电力体制改革的新的电力供应链，归根到底是针对电力供应链各个 环节，引入相应的、必要的竞争，把原来的那条以计划为主的、缺乏竞争的完全 垂直一体化的电力供应链，转变成为一条以市场为主的、既能在各环节上打破传 统的垄断模式，展开有效竞争，又能达到整体绩效最优、运作效率最优和企业利 益最大化的新型电力供应链。而如何在充分引入竞争的基础上有效协调电力供应 链，已成为提高供应链整体竞争力的关键问题。 近年来，我国在电力市场环境下、具有竞争性的电力供应链协调研究己被提 上日程，良好的市场运营机制、最优的优化协调策略是电力供应链高效运作和绩 效最优的前提和保障，加之目前我国针对电力供应链优化协调问题的研究甚少， 这都显示出电力供应链优化协调问题的重要性。因此，从理论上系统地构建基于 协调契约的电力供应链协调数学模型，探讨合理的优化协调策略，以实现链上企 业的个体理性决策达到供应链整体绩效最优，具有显著的现实意义。 然而，极其复杂的网络特性，导致应用于一般商品供应链的协调契约无法有 效研究具有网络和电力系统固有物理特性的电力系统问题。为此，本文考虑了基 于输电网固有约束和电力系统物理规律，针对电力供应链优化协调问题，进行了 全面的分析研究。 1 2 电力市场运营理论 建立电力市场的主要目的是引入竞争、提高效率、降低电价、改善服务、持 2 续发展。通过引入竞争机制，促使发电、输配电、电力销售等各环节提高效率， 降低成本，从而降低电价，提高供电可靠性，改善对用户的服务利用市场的调节 作用和激励机制，引导投资更趋向合理化，促进资源优化和环境保护，形成持续 发展的内在动力，逐步构成良性循环。电力市场的直接受益者是电力供应链上的 各个节点成员。 1 2 1 电力市场的运营模式 电力行业可分为四种基本运营模式。即垂直垄断模式、单一买电模式、批发 竞争模式、零售竞争模式【6 】。 ( 1 ) 垄断型运营模式 在发电领域没有竞争，用户也没有选择权，只有一家垄断性的公司负责电力 的生产，并通过它的输电网把电输送到配电公司，直至最终用户。 ( 2 ) 单一买电型运营模式 只允许有一个买电机构，负责从众多的不同的发电公司买电，鼓励在发电领 域引入竞争机制。不允许通过输电网将电直接卖给最终用户。买电机构对输电网 和对最终用户的电力供应实行垄断。 ( 3 ) 批发竞争型运营模式 在这种模式中，允许配电公司直接从发电公司买电，并通过输电网输送。这 里的配电公司指的是具有配电网并可直接向最终用户直接供电的公司。配电公司 垄断对最终用户的电力供应。但要求输电网对配电公司开放。对应国内电网的情 况，即下一步的输配分开，除了发电厂参与市场竞争外，各地区的供电公司也应 独立核算，成立独立经营的配电公司。 ( 4 ) 零售竞争型运营模式 允许所有的用户可以选择售电公司。这里的售电公司可以是配电公司，也可 以是没有配电网的电力零售商，要求输电网和配电网均是开放的。配电和售电是 分开的，在售电领域引入竞争。在这种模式下，允许成立独立经营的专门负责向 最终用户供电的售电公司。对应国内电网的情况，即在售电侧引入竞争，允许成 立独立经营的售电公司电力市场的运营模式。 1 2 2 电力市场的交易模式 目前我国电力市场的电力交易类型主要分为以下几种类型【7 】： ( 1 ) 联营体方式：在联营体( p 0 0 1 ) 中通过拍卖的方式来进行交易。一般是一天 以内的交易，电价由当时的供需情况确定。将每天分为若干时段，一般为4 8 个时 段，即半小时一个时段。根据发电企业的报价和负荷预测( 或用户报价) 确定最 后成交的电量和电价。 ( 2 ) 差价和约：差价和约是发电企业与供电企业或用户之间的一种协议。主 1 要针对在联营体中交易的电量，为了减少风险，供、需两方协商确定一个价格， 根据现货交易中的价格多退少补。 ( 3 ) 多边交易：与双边交易不同的是，交易包括若干个发电企业和供电企业 或用户，由经纪人进行协调，一个经纪人可以负责多个发电企业和用户的交易， 但必须保证总的电力平衡，即在他协调的交易中，总发电量等于总用电量。一个 发电企业或用户可以经过一个经纪人进行交易，也可以通过多个经纪人进行交易。 ( 4 ) 现货交易：基于各发电厂商的报价，通过电力交易中心制定次日的交易， 确定各个时段哪些发电厂以什么样的价格上网发电，然后由调度机构执行，也是 实物交易。现货交易市场的清算价格确定一日前，各发电厂商将其各发电机组分 成若干容量段以不同价格报价，交易中心将发电厂商各容量段按报价由低到高排 队，组成价格随电力需求增加而增加的的系统供应报价曲线，一旦确定了现货交 易市场次日某时段的需求后，就可找到平衡需求后的边际机组和容量段，相应的 报价就是该时段的清算价格。 ( 5 ) 期货交易：与合同交易类似，但交易双方可以在支付了一定的保证金和 违约金后，退出期货市场，或者进入现货市场，或者与其他市场成员进行双边交 易或者到期对冲。非实物交易。在期货市场上，差价合约是非常重要的规避买卖 双方风险的金融手段。差价和约是交易双方为了回避现货交易风险而签订的一种 中长期合同，其本质是纯粹的财务合同，而与商品的实际交割无关。在合同中双 方商定一个交易价格，当现货市场价格低于合同电价时，购电方应将少于合同电 价的电费支付给售电方。如果现货市场价格高于合同电价，则售电方应将多于合 同电价的电费退还给购电方。通常差价合约涉及的电量只是双方交易电量的一部 分，交易双方都希望保留一部分交易电量进入现货市场，以获得更多的市场获利 机会。在电力市场中，差价和约不仅仅是财务合同，同时也是实物合同。发电商 必须完成承诺的发电量。如果未完成合同电量，其差额部分将要求发电商赔偿， 赔偿额为现货价格与期货价格差价与未完成合同电量的乘积。只有这样才能保证 电力市场的价格平稳。 实际的电力市场是一个接近寡头垄断的市场。在考虑发电企业行为策略的条 件下，研究利用期货合约获得最大利益的市场均衡状态。目前在电力市场研究中， 描述发电企业博弈的模型主要有古诺、伯川德及供应函数模型【8 j 。文献【9 j 利用线 性供应函数，研究了期货合约对现货市场发电企业报价策略均衡状态的影响，探 讨了不同的合约电量对发电企业行为策略的影响。然而，这些考虑期货电力合约 交易的均衡分析研究将合约交易量作为已知的量，而非决策变量。也有少数研究 涉及策略性期货合约和现货两个市场的联合均衡分析，然而它们却没有考虑输电 网约束这一电力系统的重要物理特性，这造成与实际的市场运营情况不相吻合。 到目前为止，由于模型求解的困难，既将策略性期货合约电量作为决策变量， 4 同时又考虑输电网络约束的电力市场均衡研究工作还很少。如何在发电集团的基 础上，考虑发电集团内部合作，发电集团之间竞争的博弈行为来研究电力期货市 场和现货市场的联合均衡问题更是研究热点。 期货市场价格的形成有利于防止电力市场价格的过度波动。电力期货市场价 格是由参与期货交易者竟价后确定的，因而它不仅能预先反映未来市场供求情况， 也能对未来各个时期的电力企业品的潜在供求进行超前性调节，从而有效地克服 电力现货市场价格波动以及生产滞后的问题。期货和现货交易的区别见表1 1 。 表1 1 期货交易和现货交易的区别 1 3 电力供应链优化协调理论与研究现状 1 3 1 电力供应链优化协调理论 电力供应链的优化协调问题主要是应用一般商品供应链的理论进行研究。现 将一般商品供应链协调理论概述如下： 1 3 1 1 供应链相关概念 “供应链管理”( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 出现于2 0 世纪8 0 年代， 现已在发达国家的企业中得到了较为成功的应用。供应链是指围绕企业核一t l , ，通 过对信息流、物流、资金流的控制，从采购原材料开始，制成中间产品以及最终 产品，最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应企业、制造企业、分销企 业、零售企业、直到最终用户连成一个整体的功能网络结构模式。相应地，供应 链管理就是把供应链上各个企业作为一个不可分割的整体，使供应链上各企业分 担采购、生产、分销和销售的职能成为一个协调发展的有机体m 1 3 1 。 供应链协调是指组成供应链的各个部门、企业之间的协调，是使供应链中的 每个企业都能够采用最有效的目标优化的方法、与其他企业一起为达成整个供应 链的共同目标而努力的活动。因此，供应链协调的目的是通过各种方法使供应链 中各节点企业减少冲突竞争及内耗，更好地分工合作，发挥供应链的优势以获取 最大利益i l 引。 供应链协调强调供应链的整体利益，强调双赢的思想。然而供应链节点企业 毕竟是独立的实体，他们在追求自身利益最大化的同时，往往与系统整体目标产 5 生冲突，因此供应链协调是一项复杂的任务，涉及跨组织边界的协调和决策制定。 为了保证整个供应链的有效运作，就需要有能够协调供应链节点企业利益的机制。 传统的供应链优化协调理论在过去的研究中，仅局限于企业、金融及经济管 理领域中，并取得了一定的成绩，但是针对电力供应链的研究却是十分有限。 1 3 1 2 供应链协调设计 从某种意义上说，供应链协调设计的本质是一种机制设计。根据微观经济学 的机制设计理论【l5 1 ，机制( 制度) 设计就是对于任意给定的一个经济或社会目标， 在自由选择、信息不完全及决策分散化条件下，能否并且如何设计一个经济机制 ( 规则或制度等) 使经济活动参与者的个体利益和设计的社会目标一致。机制设 计需要涉及机制的协调、激励、相容问题，即在设计一种机制时，机制设计者要 把握的一个基本原则是：所设计的机制能够给每个参与者激励，使参与者在追求 个体利益的同时也达到了所设计的社会目标。 在这样的设计机制下，每个参与者即使有个体目标，其客观效果也能达到机 制设计者所要实现的社会目标；协调、激励相容要求个体理性和集体理性一致。 一个好的经济机制应能实现资源的有效配置及公平配置、有效利用信息及激励相 容。 1 3 1 3 供应链协调机制 供应链的协调机制主要包括【1 6 】： ( 1 ) 决策权分配。供应链中各企业的效用不仅依赖于自身的决策，还取决于 其他节点企业的决策，因此通过重新分配供应链中的决策权可以调整企业的决策 激励，进而达到协调的目的。 ( 2 ) 定价与批量折扣。供应链中的资金流主要表现为上下游企业间的转移支 付批发价，转移支付一般表现为与订货批量无关的固定定价和与批量成比例的折 扣定价。通过定价和折扣可以调整利润的分配，从而影响企业的决策激励。 ( 3 ) 订货批量承诺。针对需求的不确定性，对订货量施加约束，使供应链上 下游企业共同承担风险，减少生产和库存的波动，从而提高系统性能。主要有最 小批量承诺和柔性承诺两种形式。 ( 4 ) 退货政策。退货政策是在实践中比较常见的一种协调机制。它也是针对 需求不确定性导致的订货退还给上游企业，从而达到双方共担风险的目的。 1 3 1 4 供应链协调契约 供应链契约( s u p p l yc h a i nc o n t r a c t ) 是指通过提供合适的信息和激励措施，保 证买卖双方协调，优化销售渠道绩效的有关条款。只有当买卖双方之间产生正常 的交易时，才发生物流，信息流，资金流动流。表达这宗流动的方式之一就是供 6 应链契约。供应链上的节点企业之间通过建立契约关系来协调买方和卖方的利益 关系。供应链契约就是一种能够有效协调供应链的机制。实施契约协调供应链主 要应考虑三个问题：契约是否能够协调供应链、契约是否具有足够的柔性可以在 企业之间分配供应链利润、契约在经济上是否具有可行性l l7 1 。 供应链契约包括的条款有：决策权的确定( s p e c i f i c a t i o no f d e c i s i o nr i g h t ) 、价 格( p r i c i n g ) 、最小购买承诺( m i n i m u mp u r c h a s er e q u i r e m e n t s ) 、数量折扣( q u a n t i t y d i s c o u n t ) 、退货政策( b u y b a c ko rr e t u r n sp o l i c i e s ) 、分配原则( a l l o c a t i o nr u l e s ) 、 收入共享( r e v e n u es h a r i n g ) 等。 ( 1 ) 批发价格契约( w h o l e s a l e p r i c ec o n t r a c t ) 批发价格契约也称价格契约( p r i c e o n l yc o n t r a c t ) ，是指供应企业和销售企业 相互签订批发价格契约，销售企业根据市场需求和批发价格决定订货量，供应企 业根据销售企业的订购量组织生产，销售企业承担产品为卖出去的一切损失。可 见批发价格中，供应企业的利润是确定的，不用承担市场风险，而销售企业则承 担全部市场风险。批发价格契约可以说是最为常用的一种契约模式，也是最为简 单的一种契约模式，其签约成本较低。在大多数供应链管理模型中，批发价格都 被视为是固定的，并且是不可改变的。 ( 2 ) 退货契约( b u y b a c ko rr e t u r nc o n t r a c t ) 退货契约，是目前使用的最普遍的一种协调机制。退货契约经常应用在时令 市场( 如服装、报纸、书籍等) ，供应企业允许零售企业在季节结束时把未销售 掉的企业品( 全部或部分) 按退货价格退给供应企业，供应企业和零售企业共分 担市场需求不确定的风险。 ( 3 ) 数量柔性契约( q u a n t i t yf l e x i b i l i t yc o n t r a c t ) 在这种契约下，供应企业有义务满足契约规定最高上限的供应量，同时契约 规定零售企业最小的购买数量。 一 ( 4 ) 备货契约( b a c k u pc o n t r a c t ) 在销售季节开始时，供应企业将零售企业全部的订单数量中的部分企业品给 零售企业，把剩余部分作为备货保存，如果零售企业需要这些备货，他能很快得 到所需产品并按原来的批发价购买。如果零售企业不需要这些备货，他只需支付 批发价的部分作为罚金。 ( 5 ) 收入共享契约( r e v e n u es h a r i n gc o n t r a c t ) 在收入共享契约下，首先，供应企业提供给销售企业一个较低的批发价格， 这个批发价格很有可能低于生产成本，但在销售期结束后，供应企业获得销售企 业的一部分销售收入用来弥补批发价格时的损失，并赚取一定的利润。 ( 6 ) 期权契约( o p t i o nc o n t r a c t ) 在销售季节开始时，零售企业以正常价格购买产品并且以期权价格购买期权， 7 当观察到市场需求后，零售企业可以按执行价格( e x e r c i s ep r i c e ) 购买这些期权产 品。 ( 7 ) 最低购买数量契约( m i n i m u mc o m m i t m e n tc o n t r a c t ) 零售企业在初期做出承诺，将在一段时期内至少向供应企业购买一定数量的 产品。通常供应企业根据这个数量给予一定的价格折扣，购买产品的单位价格将 随着数量的增加而降低。 ( 8 ) 数量折扣契约( q u a n t i t yd i s c o u n tc o n t r a c t ) 数量折扣是一种价格折扣，供应企业( 卖方) 以一个优惠价格卖给零售企业 ( 买方) 企业品，随着买方订货量的改变而调整销售价格，即给卖方一个针对价 格的数量折扣。通常情况下，购买数量越多，数量折扣量值越大，从而降低价格， 鼓励买方大量采购企业品。 其中，数量折扣契约和收入共享契约已经成为了供应链优化协调模型研究中 的有效手段，并得到了广泛的应用。然而，一般企业品供应链协调契约模型由于 其局限性，不能直接应用于电力供应链优化协调问题的研究中，模型的求解方法 也无法直接应用，故有必要针对电力供应链优化协调问题的特点，在考虑电力系 统输电网固有约束条件下，开展基于一般企业品供应链契约理论的电力供应链优 化协调问题研究。 本文主要针对收入共享契约( r e v e n u es h a r i n gc o n t r a c t ) 、数量折扣契约 ( q u a n t i t yd i s c o u n tc o n t r a c t ) 进行研究。 1 3 2 国内外研究现状及分析 1 3 2 1 电力供应链优化研究 天津大学何桢、许建利认为：供应链管理理论与实践虽然起源于制造业，同 时也在非制造类企业( 如零售业、服务业等) 得到了较好的研究和应用。但是，供 应链管理理论在发电企业中尚未得到广泛应用，缺乏系统性应用经验。作者提出 了把经济学中供应链管理理论应用于发电企业中，优化燃料供应链管理模式和建 立燃料供应链管理体系的方法，对电力供应链管理将具有十分重要的指导意【1 8 】。 林锡东从供应链管理的角度对我国电力体制改革，以及“厂网分离”后电网公司 的职能、作用和面临的挑战进行分析【l9 1 。湖南大学周四清、马超群从系统工程角 度出发，研究优化协调整体电力资源，提高市场效率，并从电力供应链管理的新 视角，通过电力供应链的成本分析，疏通价格传导机制，落实“煤电价格联动” 机制，协调电力供应链各环节利益1 2 。李学军分析了电力行业供应链的特点和现 状、电力行业的改革对电力行业供应链的影响【2 1 1 。北京交通大学朱宏意从电煤供 应链物流信息资源整合角度出发，提出了整合的目标、步骤、模式以及保障机制， 提高电煤供应链中物流活动的水平，降低整个电煤供应链运营成本，提高电煤行 8 业抵抗风险的水平，促进电煤供应链中各个节点企业之间的协调与配合，同时也 可以为其他行业供应链物流信息资源的整合提供理论和现实的依据【2 2 1 。华北电力 大学曹涛、赵晓丽认为：电力行业通过建立供应链战略合作关系，能够增强企业 的竞争力，降低供应链中的交易成本，减少市场不确定性对企业的影响，从而增 强供应链节点企业的竞争力1 2 弘“j 。天津大学刘红军通过对电网公司内部环境分 析，着重分析了供电系统供应企业管理的信息化现状和供应企业管理存在的问题， 提出了基于竞争优势的供应企业管理战略及其系统架构【25 1 。胡翠红认为：电力供 应链中电力用户需求预测、物流供应时间、管理制度均存在相应的不确定因素， 这些不确定因素对电力供应链管理造成影响，通过对设计、规划、控制和优化， 使物流和信息流畅通，从而降低成本，缩短周期提高效率【2 6 1 。 上述研究内容主要包括： ( 1 ) 从供应链管理的角度出发，将经济学中供应链管理理论应用于电力供应 链优化协调研究中。但主要是针对燃料供应链管理体系进行研究。通过对我国现 有的煤电供需矛盾问题，提出“煤电价格联动”机制，并深入探讨如何协调电力 供应链各环节利益。 ( 2 ) 从理论上对我国电力体制改革后的电力供应链中，发电企业的职能、作 用和面临的挑战进行分析，研究如何优化协调整体电力资源，提高市场效率。 ( 3 ) 从电力供应链物流信息资源整合角度出发，降低整个电煤供应链运营成 本，提高电煤行业抵抗风险的水平，促进电煤供应链中各个节点企业之间的协调 与配合，从而增强供应链节点企业的竞争力。 综上所述，现阶段电力供应链的研究主要侧重于从经济学中传统的供应链优 化角度出发，对电力供应链进行相关的分析研究，但是并没有考虑电力系统中输 电网络的约束以及固有物理属性。但在现今电力市场运营环境下，如何把电力系 统中的输电网约束和固有物理属性加入到电力供应链研究中，从一个全新的角度 出发对电力供应链进行研究，这个问题尚待解决。 1 3 2 2 一般供应链协调研究 假设渠道中只有一个供应企业和一个零售企业，如果各方都独立地进行定价 决策，则最后的均衡零售价格( 如纳什均衡) 将会高于能使渠道总利润最大化的 价格。同时，每个企业分享到的利润将会小于渠道总利润最大化情况下所能得到 的利润，最终无论是企业还是消费者都将受损( 前者分到的利润更小，后者则需 为购买企业品支付更高的价格。这一问题被称为“双边缘化( d o u b l e m a r g i n a l i z a t i o n ) ” 2 7 】，也即博弈论中著名的“囚徒困境 问题。即：渠道各成员 明知合作会给大家带来好处，但在实际操作中却又都会选择不合作的行动。因此， 渠道需要“协调”也即采取某种机制促成渠道成员合作达至渠道利润最大化状态， 9 而各方的得益相比于合作前都有可能提升。 马士华认为供应链协调有两种划分方法，即根据协调的职能分为两类。一类 是不同职能活动之间的协调与集成，如生产一供应间的协调、生产一销售间的协 调、库存一销售间的协调等协调关系；另一类是根据同一职能不同层次活动的协 调，如多个工厂之间的生产协调。 而根据协调的内容划分，供应链的协调又可划