“廠網分開”情況下實施峰谷電價對電網和發(fā)電企業(yè)的影響

修常鑫，左曉松，關 鑫

（東北電網有限公司，沈陽 110180）

“廠網分開”情況下實施峰谷電價對電網和發(fā)電企業(yè)的影響

修常鑫，左曉松，關 鑫

（東北電網有限公司，沈陽 110180）

闡述在用戶側、發(fā)電側實施峰谷電價的原因，對在用戶側和發(fā)電側同時實施峰谷電價、僅在用戶側實施峰谷電價、僅在發(fā)電側實施峰谷電價等3種情況下，分別分析電網和發(fā)電企業(yè)的平均電價、售電收入和凈收入的變化，為制定峰谷電價提供政策參考。

峰谷電價；發(fā)電側；用戶側；效益分析

目前，世界上電力工業(yè)的組織結構主要包括4種模式：①“垂直一體化”模式：在該模式下，沒有競爭性的發(fā)電商，因為不允許用戶從它們那里買電，電力工業(yè)的所有環(huán)節(jié)被捆綁一起，并受到管制；②“單一買方”模式：在單一買方模式下，任何地區(qū)只允許電網經營者從發(fā)電企業(yè)處買電（可以采用競爭方式購買，也可以采用計劃方式購買），電網經營者對所有的最終用戶仍是完全壟斷的；③“批發(fā)競爭”模式：在批發(fā)競爭模式中，發(fā)電環(huán)節(jié)是完全競爭的，負責配電的電力公司和大用戶成為買方，配電公司對所有的較小的最終用戶實行壟斷經營；④“零售競爭”模式：允許所有的用戶選擇供電商，所以競爭的發(fā)電企業(yè)可以把電賣給任何人，小用戶通常通過總代理或零售商購買。

在“垂直一體化”模式中，發(fā)電環(huán)節(jié)和電網環(huán)節(jié)同屬于一個電力公司，峰谷分時電價只在用戶側實行，峰谷電價只對用戶和電力公司發(fā)生影響。在“單一買方”管理模式下，由于發(fā)電環(huán)節(jié)和電網環(huán)節(jié)由不同的公司進行經營管理，峰谷電價不僅可以在用戶側實行，在發(fā)電側也可以實行。這樣，根據用戶側和發(fā)電側實行峰谷電價的情況，就出現(xiàn)了用戶側和發(fā)電側同時實行峰谷分時電價、用戶側實行峰谷電價而發(fā)電側不實行峰谷電價、發(fā)電側實行峰谷電價而用戶側不實行峰谷電價3種情況。這3種情況不僅對電力系統(tǒng)的經濟安全運行影響不同，而且對發(fā)電企業(yè)和電網經營企業(yè)的經濟效益影響也是不同的。

峰谷電價實施的3種情況，對發(fā)電企業(yè)和電網企業(yè)的平均電價、售電收入和凈收入（凈收入是收入減去變動成本）將產生不同影響。

1 實行峰谷電價的原因

1.1 用戶側實行峰谷電價的原因

在用戶側沒有實行峰谷電價時，若電網的最大負荷為W，則電網需要的發(fā)電裝機容量為G=W/(1-K)，不考慮網損和廠用電,K為電網的合理備用率；對應于此需量的電量為E（也不考慮網損和廠用電）。當用戶側實行峰谷電價后，由于高峰電價相對偏高，而低谷電價相對偏低，用戶必然調整用電時間，把一些用電負荷從電網的用電高峰轉移到電網的低谷時段，或者用戶在低谷時段用電不變，減少高峰用電負荷。這樣，用戶側實行峰谷電價以后，電網的最大負荷降為W1，則電網需要的發(fā)電裝機容量降為G1，G1=W1/(1-K)，電量還是E。因此用戶側實行峰谷電價將產生如下效益：

（1）電網負荷率提高

用戶側峰谷電價實施之前，電網的負荷率是E/(8 760W)；用戶側峰谷電價實施之后，電網的負荷率是E/(8 760W1)。由于W＞W1，因而E/(8 760W1)＞E/(8 760W)。

（2）用戶平均供電成本下降

假定供電的容量成本和電量成本已經確定，那么，用戶每千瓦時電量的平均成本為

式中：C為電量的平均成本，元/kWh；F為容量成本，元/（kW·年）；V為電量成本，元/kWh；L為年負荷率；h為年小時數(8 760 h)，h。

由此可見，在同樣容量成本和電量成本的情況下，由于用戶的負荷率不同，因而用戶單位電量的平均成本也不同。隨著負荷率的提高，平均單位成本急劇下降。用戶實行峰谷電價后，整個電力系統(tǒng)的負荷率升高，使發(fā)電企業(yè)和電網經營企業(yè)的平均發(fā)電成本和供電成本下降。

（3）節(jié)省電源投資費用和固定運行成本費用

用戶側實施峰谷電價后，電力系統(tǒng)節(jié)省的裝機容量為ΔG，ΔG=(W-W1)/(1-K)，節(jié)省的投資費用和固定運行成本為Mg1。

（4）節(jié)省電網的投資和固定運行成本費用

最大負荷下降后，電網設施的投資也將減少。電網節(jié)省的投資費用和固定運行費用為Mw1。

（5）節(jié)省電源的變動運行成本

用戶側峰谷電價實施后，電網的峰谷差減小，負荷趨于穩(wěn)定，使發(fā)電企業(yè)機組啟停費用大大減少，也改善了很多機組低谷時段的出力不足狀態(tài)，提高了機組效率。節(jié)省的啟停費用和變動運行成本為Mg2。

因為在用戶側實行峰谷電價后，能夠帶來以上效益，所以世界各國基本上都在用戶側實行峰谷電價，而且不但對工業(yè)和商業(yè)用戶實行，也對居民用戶實行。

1.2 發(fā)電側實行峰谷電價的原因

在“單一買方”管理模式下，發(fā)電側實行峰谷電價起不到調節(jié)負荷曲線的作用，也不能提高電網負荷率，卻能帶來管理效率和安全效率的提高。

在“單一買方”管理模式下，在一個地區(qū)內，電站由許多不同的發(fā)電企業(yè)負責投資建設和經營管理，電網由一家電網經營企業(yè)負責投資建設和經營管理。如果發(fā)電側不實行峰谷電價，運行在基荷位置的電廠獲得的經濟效益就高，運行在峰荷位置的電廠獲得的經濟效益就低。因此，發(fā)電企業(yè)都要求發(fā)基荷電量，且積極建設基荷電源。在這種情況下，為了保證電網的安全運行，只好采用行政手段強迫所有的機組都參加調峰運行，這將影響電網的安全性和經濟性。在發(fā)電側實行峰谷電價，能夠引導發(fā)電企業(yè)積極主動服從調度的安排，積極參與系統(tǒng)的調峰調頻；有利于合理安排運行方式，強化電網安全運行管理，科學安排調峰調頻容量，發(fā)揮調節(jié)作用，可以有效避免發(fā)生系統(tǒng)頻率崩潰；有利于提高電力系統(tǒng)效率，降低電力系統(tǒng)運行成本；有利于促進抽水蓄能、燃機等調節(jié)性能高的機組的建設，優(yōu)化電源結構。

2 峰谷電價在用戶側和發(fā)電側同時實行時，電網和發(fā)電企業(yè)的效益變化

設用戶側實行峰谷電價之前,電網經營企業(yè)的平均售電價為Pw，發(fā)電企業(yè)的平均上網電價為Pg。假定網損為0，則發(fā)電企業(yè)的全天上網電量和電網經營企業(yè)的全天售電量都為Q，其中：高峰電量為Qg，平段電量為Qp，低谷電量為Qd。在制定峰谷電價政策時，設用戶側高峰、平段和低谷3個時段的電價為Pwg、Pwp和Pwd；發(fā)電側高峰、平段和低谷3個時段的電價為Pgg、Pgp和Pgd。實行峰谷電價之前，電網經營企業(yè)的電費收入為Rw，Rw=PwQ；發(fā)電企業(yè)的電費收入為Rg，Rg=PgQ。

假定用戶側峰谷電價政策實行后，高峰時段的電量減少Qg-Q2，平段時段的電量不變，低谷時段的電量增加為Qg+Q1，則電網經營企業(yè)的電費收入如式（2）,發(fā)電企業(yè)的售電收入如式（3）Q1的大小與用戶高峰電價與低谷電價的比值有關；Q2的大小不僅與用戶高峰電價與低谷電價的比值有關，還與電力的供求關系有關，且0≤Q2≤Q1。

在實行峰谷電價之前，如果電力供應小于電力需求，則0≤Q2＜Q1，如果電力供應大于或等于電力需求，則Q2=Q1。

2.1 發(fā)電企業(yè)的收入、平均電價和凈收入的變化

2.1.1 發(fā)電企業(yè)的收入變化

實行峰谷電價前后，發(fā)電企業(yè)的收入變化如式（4）

在制定發(fā)電側峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的收入平衡至少應滿足（5），則收入變化由式（4）變成式（6）

如果高峰減少的電量與低谷增加的電量比值大于低谷時段的電價與高峰時段的電價比值，則發(fā)電企業(yè)的收入增加，否則發(fā)電企業(yè)的收入減少。

2.1.2 發(fā)電企業(yè)平均電價的變化

當實行峰谷電價后，發(fā)電企業(yè)的平均電價將為Pgh

式中：當Q2=0 時，Pgh=(PgQ+PgdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pg＞Pgd，所以平均電價下降；當Q2=Q1時，Pgh=[PgQ+(Pgd-Pgg)Q1]÷Q，由于 (Pgd-Pgg)Q1＜0，所以平均電價下降；當0＜Q2＜Q1時，Pgh=(PgQ+PgdQ1-PggQ2)÷(Q+Q1-Q2)＜Pg，平均電價下降。

2.1.3 發(fā)電企業(yè)的凈收入變化

實行峰谷電價之前，發(fā)電企業(yè)的凈收入為Ig=Q(Pg-Cv)，其中：Cv為單位變動成本。實行峰谷電價之后，發(fā)電企業(yè)的凈收入如式（8），發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式（9）

式中：由于0≤Q2≤Q1，所以Q1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvg)=ΔIg≤Q1(Pgd-Cvd)。發(fā)電企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的上網電價、電力的供需情況有關，還與相對應的變動成本有關。

當低谷電價小于變動成本時，不論電力供需情況如何，發(fā)電企業(yè)的凈收入都減少。當低谷電價大于變動成本時，如果Q2=0，則發(fā)電企業(yè)的凈收入增加Q1(Pgd-Cvd)；如果Q2=Q1，發(fā)電凈收入減少Q1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvd)。

2.2 電網企業(yè)的收入、平均電價和凈收入的變化

2.2.1 電網企業(yè)的收入變化

用戶側峰谷電價政策實行后，電網經營企業(yè)電費收入變化如式（10）

在制定峰谷電價時，電網經營企業(yè)的收入平衡至少應滿足式（11），則收入變化由式（10）變成式（12）

如果高峰減少的電量與低谷增加的電量比值大于低谷時段的電價與高峰時段的電價比值，則電網企業(yè)的收入增加，否則電網企業(yè)的收入減少。

2.2.2 電網企業(yè)平均電價的變化

當實行峰谷電價后，電網企業(yè)的平均電價將為Pwh

式中：當Q2=0時，Pwh=(PwQ+PwdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pw＞Pwd，所以平均電價下降；當Q2=Q1時，Pwh=[PwQ+(Pwd-Pwg)Q1]÷Q，由于(Pwd-Pwg)Q1＜0，所以平均電價下降；當0＜Q2＜Q1時，Pwh=(PwQ+PwdQ1-PwgQ2）÷(Q+Q1-Q2)＜Pw，平均電價下降。

2.2.3 電網經營企業(yè)凈收入的變化

實行峰谷電價之前，電網經營企業(yè)的凈收入為Iw=Q(Pw-Pg)。實行峰谷電價之后，電網經營企業(yè)的凈收入如式(14)，電網企業(yè)的凈收入變化如式(15)

電網企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的電價及相對應的上網電價有關，還與電力的供需情況有關。當Q2=0時，電網經營企業(yè)的凈收入增加Q1(Pwd-Pgd)；當Q2=Q1，由于(Pwg-Pgg)≤(Pwd-Pgd)，電網經營凈收入減少Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)。

2.3 只在用戶側實行峰谷電價時，電網和發(fā)電企業(yè)的效益變化

2.3.1 發(fā)電企業(yè)的收入和凈收入變化

峰谷電價不在發(fā)電側實施，發(fā)電企業(yè)的平均上網電價是不變的，只有收入和凈收入發(fā)生變化。

（1）發(fā)電企業(yè)的收入變化

當發(fā)電側不實行峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的售電收入是Pg(Qg+Q1-Q2)，發(fā)電企業(yè)的電費收入變化是Pg(Q1-Q2)。

由于0≤Q2≤Q1，所以0≤ΔRg≤PgQ1。

發(fā)電企業(yè)收入增加或不變。

（2）發(fā)電企業(yè)凈收入的變化

當發(fā)電側不實行峰谷電價時，用戶側實行峰谷電價前后，發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式(16)

式中：由于 0≤Q2≤Q1，Pg≤Cv，所以 0≤ΔIg≤Q1(Pg-Cv)。

發(fā)電企業(yè)的凈收入增加或不變。

2.3.2 電網經營企業(yè)的收入和凈收入變化

當峰谷電價只在用戶側實行時，電網企業(yè)的收入和平均電價的變化情況與峰谷電價在用戶側和發(fā)電側同時實行的情況相同。凈收入的變化如式（17）

式中：由于 0≤Q2≤Q1，所以Q1(Pwd-Pwg)≤ΔIw≤Q1(Pwd-Pg)。

電網企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的電價、電力供需情況有關，還與用戶的低谷電價與平均上網電價的差值有關。如果Pwd＜Pg，不論供需情況如何，電網經營企業(yè)的凈收入都是減少。只有Pwd＞Pg，電網企業(yè)的凈收入才有增加的可能。

由式(15)和式(17)比較可以看出，用戶側實行峰谷電價而發(fā)電側不實行峰谷電價時，電網企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼。補貼的數值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之間。

當Q2=0，發(fā)電側實行峰谷電價時，電網經營企業(yè)凈收入變化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)，發(fā)電側不實行峰谷電價時，電網經營企業(yè)凈收入變化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pg)，則ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwd-Pg)=Q1(Pg-Pgd)＞0；當Q2=Q1時，發(fā)電側實行峰谷電價時，電網經營企業(yè)凈收入變化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)，發(fā)電側不實行峰谷電價時，電網經營企業(yè)凈收入變化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pwg)。ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)-Q1(Pwd-Pwg)=Q1(Pgg-Pgd)＞0

因此，當用戶側實行峰谷電價后，如果發(fā)電側不實行峰谷電，電網經營企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼，補貼的數值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之間。

2.4 只在發(fā)電側實行峰谷電價時，電網和發(fā)電企業(yè)的效益變化

2.4.1 發(fā)電企業(yè)的收入和凈收入變化

發(fā)電企業(yè)的售電收入如(18)

由于在制定峰谷電價時，收入平衡至少應滿足式(5)，因此，發(fā)電企業(yè)的電費沒有發(fā)生變化。

用戶側不實行峰谷電價，發(fā)電側實行峰谷電價后，發(fā)電企業(yè)的凈收入如式(19)，發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式(20)

發(fā)電企業(yè)的凈收入變化與實行峰谷電價后發(fā)電企業(yè)的運行成本變化有關。當運行成本增大時，凈收入減少，否則凈收入增大。

2.4.2 電網企業(yè)的收入和凈收入變化

當用戶側不實行峰谷電價時，Q2=Q1=0，則電網經營企業(yè)的電費收沒有變化。

用戶側不實行峰谷電價，發(fā)電側實行峰谷電價后，電網經營企業(yè)的凈收入如式(21)，電網經營企業(yè)的凈收入變化如式(22)

電網企業(yè)的凈收入變化與制定峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的收入平衡是否滿足式（5）有關，如果滿足，則凈收入不變，否則，凈收入發(fā)生變化。

3 結論與建議

3.1 結論

從以上分析可以得出如下結論：

（1）當峰谷電價在用戶側和發(fā)電側同時實行時，發(fā)電企業(yè)和電網經營企業(yè)的平均銷售電價都下降，但他們的銷售收入和凈收入并不一定下降。當電力需求大于電力供給時，它們的收入和凈收入基本上都是增加的；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，他們的收入和凈收入基本上是減少的。

（2）當峰谷電價只在用戶側實行時，發(fā)電企業(yè)的平均電價、銷售收入和凈收入都不變，電網經營企業(yè)的平均電價下降。當電力需求大于電力供給時，電網的收入基本上都是增加的；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，電網的收入基本上是減少的。

如果用戶的低谷電價小于發(fā)電企業(yè)的平均上網電價，不論供需情況如何，電網經營企業(yè)的凈收入都是減少。如果用戶的低谷電價大于發(fā)電企業(yè)的平均上網電價，當電力需求大于電力供給時，電網企業(yè)凈收入基本上增加；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，電網企業(yè)的凈收入基本上是減少的。在這種情況下，電網經營企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼。

（3）當峰谷電價只在發(fā)電側實行時，則電力供求情況只影響運行成本不同的發(fā)電企業(yè)的收入，導致有的發(fā)電企業(yè)收入增加，有的減少。

（4）用戶側和發(fā)電側實行峰谷電價后，如果電網經營企業(yè)減少的收入不大于節(jié)省的各項投資費用和運行成本費用之和，發(fā)電企業(yè)減少的收入不大于節(jié)省電源的投資費用和運行成本費用之和，則峰谷電價政策就合理；如果只在發(fā)電側實行峰谷電價，且實施后整個發(fā)電行業(yè)的平均上網電價不變，則峰谷電價政策就合理。

3.2 建議

以上研究得出的結論是從理論上得出的，這個結論成立的前提條件是在制定峰谷電價政策時，所采用的數據和峰谷電價實施后的實際數據基本一致，如果采用的數據不正確，則在實際執(zhí)行中將會出現(xiàn)問題。為了避免這些情況，應采用如下措施：

（1）在制定電價政策時，要大量收集數據，同時對收集的數據進行分析研究，確保采用的數據符合實際情況。

（2）建立后評估機制。峰谷電價實施滿一年時，應對執(zhí)行情況進行評估，分析實際情況和當時制定電價的情況進行比較分析，根據分析結果進行調整。

（3）建立平衡賬戶。對峰谷電價執(zhí)行情況進行評估，當發(fā)電企業(yè)和電網企業(yè)由于基礎數據的誤差導致的收入增加時，多余的收入應轉入平衡賬戶。當發(fā)電企業(yè)和電網企業(yè)由于基礎數據的誤差導致的收入減少時，應從平衡賬戶中取出資金彌補。平衡賬戶的資金作為下一年峰谷電價調整的一部分。

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Effect of implementation of TOU price on generation enterprise based on separation between power plant and power grid

XIU Chang?xin,ZUO Xiao?song,GUAN Xin
（Northeast Power Grid Ltd.,Co.,Shenyang 110180,China）

The article explains the reasons for the implemen?tation of TOU price in the user side and the power generation side There are three cases such as the implementation of TOU price in the user side and the power generation side at the same time,the implementation of TOU price only in the user side,the implementa?tion of TOU price only in the power generation side.The article an?alyzes the average electricity price,changes of electricity sales rev?enue and net income in the power grid and power generation com?panies under above three cases,which provides policy reference for the development of TOU price.

TOU price;generation side;demand side;bene?fit analysis

1009-1831（2012）06-0010-05

2012-08-28

F407.61；F014.32

A