電價(jià)方案論文：上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)方案的設(shè)計(jì)探析

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本文作者：黃弦超、張粒子、陶文斌 單位：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、北京華易智尚能源咨詢中心

長(zhǎng)期邊際成本理論簡(jiǎn)介

分時(shí)電價(jià)的理論基礎(chǔ)是邊際成本定價(jià)法。在充分競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)中，市場(chǎng)中的現(xiàn)貨價(jià)格(分時(shí)電價(jià))基于短期邊際成本產(chǎn)生；而在政府定價(jià)的情況下，上網(wǎng)電價(jià)實(shí)際是長(zhǎng)期合同價(jià)格，應(yīng)以長(zhǎng)期邊際成本為基礎(chǔ)制定分時(shí)電價(jià)。

上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)方案的設(shè)計(jì)

A省的電源主要包括水電和燃煤機(jī)組兩類。當(dāng)前水電裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的65%。單機(jī)5萬(wàn)kW以下的小水電在數(shù)量上占優(yōu)，但具有季調(diào)節(jié)及以上調(diào)節(jié)性能的水電裝機(jī)容量占水電總裝機(jī)容量的56%?！笆濉逼陂g，多座大型水電將陸續(xù)投產(chǎn)，水電裝機(jī)比例將進(jìn)一步提高。火電以大容量燃煤機(jī)組為主，單機(jī)30萬(wàn)kW及以上燃煤機(jī)組占火電總裝機(jī)容量的96%，單機(jī)60萬(wàn)kW及以上燃煤機(jī)組占火電總裝機(jī)容量的40%。至2015年，單機(jī)60萬(wàn)kW及以上燃煤機(jī)組在火電機(jī)組的比例將超過(guò)60%。2）供需情況。當(dāng)前A省存在一定的季節(jié)性、時(shí)段性的缺電。但隨著多座調(diào)節(jié)性能較好的大型水電投產(chǎn)，自2013年起，A省將出現(xiàn)全面的電力電量富裕，即使是在枯水期的高峰時(shí)段也將有較大的電力電量盈余。3）機(jī)組發(fā)電特性。A省主要依靠調(diào)節(jié)性能較好的大型水電進(jìn)行調(diào)峰。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，季調(diào)節(jié)及以上調(diào)節(jié)性能的水電站在全年范圍內(nèi)均可較大幅度地參與系統(tǒng)調(diào)峰；日調(diào)節(jié)和徑流式水電站，發(fā)電出力幾乎為直線，對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰的貢獻(xiàn)很?。换痣姍C(jī)組在豐水期基本按最小技術(shù)出力運(yùn)行，在平水期和枯水期承擔(dān)有限的調(diào)峰作用。由于A省中具有年調(diào)節(jié)及以上性能的水電站很少，所以水電發(fā)電量的豐枯季節(jié)差異很大，整體上水電在豐水期和平水期的發(fā)電量占到全年水電發(fā)電量的70%左右。因而A省的火電機(jī)組主要起到的是枯水期發(fā)電，平水期和豐水期備用及電壓支撐的作用。

如前所述，上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)的理論基礎(chǔ)在于不同時(shí)段、不同季節(jié)的發(fā)電邊際成本不同。因而，是否有必要實(shí)行分時(shí)電價(jià)以及是同時(shí)實(shí)行峰谷、豐枯電價(jià)，還是單獨(dú)實(shí)行峰谷電價(jià)或豐枯電價(jià)，取決于該市場(chǎng)的發(fā)電邊際成本。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)使得我國(guó)電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，不同于發(fā)達(dá)國(guó)家只是峰荷的增長(zhǎng)，而是基荷的增長(zhǎng)，同時(shí)考慮到我國(guó)“貧油少氣”的資源現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)優(yōu)化規(guī)劃后的邊際機(jī)組往往是大容量燃煤機(jī)組。根據(jù)式(4)，邊際容量成本在不同時(shí)段或季節(jié)產(chǎn)生差異的根本原因在于規(guī)劃中的邊際機(jī)組在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用。若該機(jī)組承擔(dān)著為系統(tǒng)調(diào)峰的作用，峰谷電量的差異較大，則邊際容量成本在不同時(shí)段的差異較大；若該機(jī)組承擔(dān)著枯水期發(fā)電豐水期備用的作用，則豐枯電量差異較大，從而邊際容量成本在不同季節(jié)的差異較大。

根據(jù)長(zhǎng)期邊際成本定價(jià)理論，邊際電量成本在不同時(shí)段或季節(jié)的差異在于不同類型電源的燃料成本不同，因而經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)度后，系統(tǒng)的邊際機(jī)組不同。由此可見，邊際電量成本差異的根源在于電源結(jié)構(gòu)多樣化。若在電源結(jié)構(gòu)比較單一的市場(chǎng)中，例如火電為主的市場(chǎng)，邊際電量成本的差異將較小，原因在于：目前我國(guó)僅在少數(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份有一定裝機(jī)容量的燃?xì)饣蛉加蜋C(jī)組，在少數(shù)省份有核電機(jī)組，大部分火電為主的市場(chǎng)基本以燃煤機(jī)組為主。在我國(guó)當(dāng)前“關(guān)停小火電”，“上大壓小”等一系列政策的作用下，我國(guó)大部分省區(qū)燃煤機(jī)組均以單機(jī)30萬(wàn)kW和60萬(wàn)kW的機(jī)組為主。其中，30萬(wàn)kW級(jí)燃煤機(jī)組平均供電煤耗335.62g/kWh，60萬(wàn)kW級(jí)燃煤機(jī)組平均供電煤耗322.02g/kWh，兩者之間平均設(shè)計(jì)煤耗的差異約13g/kWh[7]。由此可見，在大部分火電為主的市場(chǎng)中，燃料成本的差異較小，因此不同時(shí)段或季節(jié)，系統(tǒng)邊際電量成本差異較小。根據(jù)A省的電源規(guī)劃方案，邊際機(jī)組為30萬(wàn)kW的燃煤機(jī)組。從機(jī)組發(fā)電特性分析可以看出，由于A省調(diào)峰電源主要為水電，燃煤機(jī)組在全年各個(gè)時(shí)段的發(fā)電量比例比較均衡。因此，對(duì)于A省而言，邊際容量成本在峰谷平時(shí)段的分?jǐn)偙壤呁?。同時(shí)在運(yùn)行層面，由于A省電源主要為水電和30萬(wàn)kW以上火電機(jī)組，火電機(jī)組運(yùn)行成本高于水電，因而A省電網(wǎng)在不同時(shí)段的邊際機(jī)組均為火電燃煤機(jī)組，邊際電量成本在峰谷平時(shí)段趨同。所以，A省電網(wǎng)峰谷平時(shí)段的邊際成本趨同。但由于火電機(jī)組在豐枯季節(jié)發(fā)電量比例差異較大，邊際容量成本在不同季節(jié)分?jǐn)偙壤煌?，因而A省電網(wǎng)在豐、枯、平季節(jié)的邊際成本不同。由此可見，對(duì)于A省，僅適宜實(shí)行上網(wǎng)側(cè)豐枯分時(shí)電價(jià)，而不適宜實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)。

此外，在當(dāng)前廠網(wǎng)分離但卻沒有建立起完備的發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的環(huán)境下，發(fā)電公司不能自主甚至很難參與制定其發(fā)電計(jì)劃，峰谷電量的分配完全在于電網(wǎng)公司的調(diào)度部門。由于對(duì)峰谷電量的分配在日前發(fā)電計(jì)劃以及實(shí)時(shí)調(diào)度層面，涉及到復(fù)雜的電力系統(tǒng)安全約束問(wèn)題，不僅事后對(duì)峰谷電量分配的“三公”監(jiān)管難度較大，而且較難制定一個(gè)可操作的“公平”原則供調(diào)度部門在實(shí)時(shí)調(diào)度中遵循。而在豐枯季節(jié)電量的分配上，一般在年發(fā)電計(jì)劃和月發(fā)電計(jì)劃層面，遵循的是盡量減少水電棄水的“以水定電”原則，監(jiān)管相對(duì)而言較為容易。綜上，本文建議，對(duì)于A省僅實(shí)行上網(wǎng)側(cè)豐枯電價(jià)機(jī)制。

文獻(xiàn)[8-10]根據(jù)長(zhǎng)期邊際成本定價(jià)理論建立了上網(wǎng)側(cè)峰谷電價(jià)模型，在同一時(shí)段全網(wǎng)所有機(jī)組執(zhí)行相同的上網(wǎng)電價(jià)水平。該方法符合“同質(zhì)同價(jià)”的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，但全網(wǎng)統(tǒng)一上網(wǎng)電價(jià)水平，將造成各方主體利益較大的調(diào)整，實(shí)施起來(lái)難度較大。文獻(xiàn)[11]分別以各個(gè)機(jī)組的實(shí)際投資成本和變動(dòng)成本分別確定容量電價(jià)和電量電價(jià)，兩者綜合得到發(fā)電側(cè)峰谷電價(jià)。該方法對(duì)各方利益調(diào)整較小，但需確定每個(gè)機(jī)組的峰谷電價(jià)水平，核定的工作量較大，而且當(dāng)系統(tǒng)的供需情況發(fā)生變化需要對(duì)電價(jià)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，調(diào)整的工作量也較大。因此，為便于政策的實(shí)施，本文建議仍然沿用現(xiàn)行的上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)方式，即在政府審批電價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行上下浮動(dòng)得到豐枯分時(shí)電價(jià)?？紤]到水電和火電的發(fā)電特性差異較大，若采用統(tǒng)一的分時(shí)電價(jià)浮動(dòng)比例，將會(huì)在水電行業(yè)和火電行業(yè)之間產(chǎn)生交叉補(bǔ)貼。所以，本文建議應(yīng)按照水電和火電分類制定浮動(dòng)比例。

從價(jià)格反映市場(chǎng)價(jià)值的角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)上浮后的枯水期上網(wǎng)電價(jià)應(yīng)與根據(jù)長(zhǎng)期邊際成本理論計(jì)算出的枯水期邊際電價(jià)接近。因此，本文建議按照測(cè)算的枯水期邊際電價(jià)以及火電廠和水電站的政府審批上網(wǎng)電價(jià)來(lái)確定枯水期的上浮比例。豐枯電價(jià)浮動(dòng)比例設(shè)計(jì)思路見圖1。對(duì)于上網(wǎng)電量的取值，文獻(xiàn)[12]以節(jié)能調(diào)度為導(dǎo)向，并引入環(huán)境價(jià)值參數(shù)，通過(guò)優(yōu)化建模的方法進(jìn)行求解。理論上雖然可行，但由于其環(huán)境價(jià)值參數(shù)的取值并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可參考，而其取值會(huì)影響水、火電的上網(wǎng)電量，從而影響發(fā)電企業(yè)的利益，在實(shí)際應(yīng)用上可能會(huì)引起諸多爭(zhēng)議。因此，本文建議：上網(wǎng)電量的取值可參考經(jīng)政府主管部門審批通過(guò)的規(guī)劃預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以便于方案實(shí)施。

上網(wǎng)側(cè)峰谷電價(jià)調(diào)整機(jī)制。1）枯水期電價(jià)浮動(dòng)系數(shù)的調(diào)整機(jī)制?？菟陔妰r(jià)浮動(dòng)系數(shù)需根據(jù)系統(tǒng)供需情況的變化進(jìn)行調(diào)整。本文建議：在每個(gè)電價(jià)管制期末，根據(jù)下一個(gè)電價(jià)管制期的電源規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)，本文所建立的模型重新測(cè)算豐枯電價(jià)浮動(dòng)系數(shù)，并及時(shí)向社會(huì)公布。2）豐水期電價(jià)浮動(dòng)系數(shù)的調(diào)整機(jī)制。由于分時(shí)電價(jià)浮動(dòng)系數(shù)的測(cè)算基于歷史和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，與實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果難免發(fā)生偏差。3）基準(zhǔn)電價(jià)的調(diào)整機(jī)制。本文以政府審批電價(jià)作為基準(zhǔn)電價(jià)。因而當(dāng)發(fā)電成本發(fā)生(如火電廠的燃煤價(jià)格、水電站的水資源費(fèi)等)變化時(shí)，價(jià)格制定者應(yīng)及時(shí)予以聯(lián)動(dòng)，調(diào)整上網(wǎng)電價(jià)水平。

上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)測(cè)算

本文取機(jī)組投資成本為4196元/kW[13]，平均廠用電率為6.24%，機(jī)組平均等效可用系數(shù)為92.51%，運(yùn)行維修費(fèi)率按經(jīng)驗(yàn)取3%，貼現(xiàn)率取8%，機(jī)組逐年投資比例為20%：30%：30%：20%，運(yùn)行年限取20a。根據(jù)式(1)—(3)，計(jì)算得到邊際容量成本為571.38元/kW。取30萬(wàn)kW火電機(jī)組平均煤耗335.62g/kWh，平均到廠煤價(jià)700元/t，計(jì)算得到邊際電量成本為0.23元/kWh。邊際容量成本在豐枯平季節(jié)的分?jǐn)偙壤秊椋?3%：57%：20%。取值為20%，取值為8%。計(jì)算得到A省分時(shí)邊際電價(jià)為：枯水期為0.39元/kWh，豐水期為0.32元/kWh，平水期為0.37元/kWh。

p火審批取值0.36元/kWh，p水審批取值0.3元/kWh，測(cè)算得到K火枯和K水枯分別為8%和30%。A省火電枯豐電量比例為2.54，水電枯豐電量比例為0.48，測(cè)算得到K火豐和K水豐分別為20%和15%。

雖然本文設(shè)計(jì)的方案基于“減少對(duì)發(fā)電企業(yè)利益調(diào)整”的原則，分類制定水、火電企業(yè)的分時(shí)電價(jià)浮動(dòng)比例，保證了水電行業(yè)和火電行業(yè)的整體利益不受影響。但由于不同電廠的發(fā)電特性不同，豐枯電量的比例有所差異，因而不同電廠的利益調(diào)整情況不同。1）火電企業(yè)。通過(guò)對(duì)A省的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)算可以看出，火電企業(yè)因上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)政策造成的利益調(diào)整差異很小，方差為104。2）水電企業(yè)。由于水電站的調(diào)節(jié)性能不同，不同類型的水電企業(yè)利益調(diào)整情況不同。整體上，單機(jī)5萬(wàn)kW及以下的小水電，因調(diào)節(jié)性能普遍較差，實(shí)行分時(shí)電價(jià)后發(fā)電收入普遍降低，利益調(diào)整的方差約為3103。單機(jī)5萬(wàn)kW~10萬(wàn)kW的中型水電站由于調(diào)節(jié)性能和流域來(lái)水的差異，實(shí)行分時(shí)電價(jià)后發(fā)電收入的影響情況差異較大，約65%的電站發(fā)電收入降低，35%的電站發(fā)電收入增加，利益調(diào)整的方差約為102。單機(jī)10萬(wàn)kW以上的大型水電站由于大部分調(diào)節(jié)性能較好，半數(shù)以上的水電站發(fā)電收入增加，利益調(diào)整的方差約為5103。

對(duì)水火電價(jià)格差異的探討

調(diào)節(jié)性能好的水電站因能在供需相對(duì)緊張的枯水期多提供電能，因而從分時(shí)電價(jià)政策中獲益，不僅體現(xiàn)了“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)”的原則，符合電價(jià)改革的方向，而且還有利于促進(jìn)調(diào)節(jié)性能好的水電站建設(shè)，改善當(dāng)?shù)仉娫唇Y(jié)構(gòu)，充分利用水資源。由于當(dāng)前我國(guó)上網(wǎng)電價(jià)由政府制定，因而在“合理回收成本，合理獲得利潤(rùn)”的政府定價(jià)原則下，水火電的上網(wǎng)電價(jià)差異較大。水火電是否應(yīng)“同價(jià)”在電力行業(yè)引起了廣泛爭(zhēng)論[14-15]。水火電價(jià)格的差異似乎與《電力法》中“同網(wǎng)同質(zhì)同價(jià)”的電價(jià)原則相違背，但實(shí)際上卻不盡然。由于電力供需形勢(shì)的不斷變化，不同時(shí)段電力商品的價(jià)格不同——高峰時(shí)段和枯水季節(jié)價(jià)格高，低谷時(shí)段和豐水季節(jié)價(jià)格低。因此，電力商品的定價(jià)應(yīng)是“同網(wǎng)同時(shí)同價(jià)”。在充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境下，調(diào)節(jié)性能好的電源因?yàn)榭梢栽趦r(jià)格較高的時(shí)段多發(fā)電，所以年平均價(jià)格較高。一般情況下，火電機(jī)組的調(diào)節(jié)性能優(yōu)于日調(diào)節(jié)和徑流式水電，而劣于年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水電站，因而火電的價(jià)格理應(yīng)高于日調(diào)節(jié)和徑流式水電，而低于年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水電。從A省的實(shí)例數(shù)據(jù)來(lái)看，在本文所設(shè)計(jì)的分時(shí)電價(jià)機(jī)制下，年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)水電站年平均上網(wǎng)電價(jià)將上漲7.26%，該類新投產(chǎn)的水電站年平均電價(jià)約為0.32元/kWh。雖然仍略低于當(dāng)?shù)鼗痣妰r(jià)格0.36元/kWh，但與火電的價(jià)差比未執(zhí)行分時(shí)電價(jià)有所縮小。換言之，雖然在本文所設(shè)計(jì)的機(jī)制下，不能完全理順?biāo)痣娭g的價(jià)格關(guān)系，但對(duì)逐漸合理化水火電的價(jià)差有一定積極作用。

結(jié)論

本文對(duì)現(xiàn)行的上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)政策進(jìn)行了完善。以長(zhǎng)期邊際成本定價(jià)理論為基礎(chǔ)，針對(duì)某省的實(shí)際情況，建立了分時(shí)電價(jià)浮動(dòng)比例的計(jì)算模型，避免了浮動(dòng)比例由價(jià)格制定者人為確定的不足。同時(shí)，本文詳細(xì)設(shè)計(jì)了上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)的調(diào)整機(jī)制，以動(dòng)態(tài)調(diào)整取代現(xiàn)行的靜態(tài)方案，不僅有利于分時(shí)電價(jià)政策的執(zhí)行，而且提出的“電網(wǎng)公司通過(guò)上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)政策增加的收益由發(fā)電公司和用戶共享“的方案，將有利于政府部門合理利用價(jià)格杠桿作用，實(shí)現(xiàn)本省產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)有序發(fā)展。