當量電價理論分析與評價

吉培榮 雷水平 姜 磊 張紹仙

（三峽大學電氣與新能源學院，湖北宜昌 443002）

電價理論是電力市場的核心理論之一.傳統(tǒng)的電力市場中常用的電價計算方法有：統(tǒng)一出清法、兩部制電價法、英國電價法等.各種方法雖然存在一定的合理性，但缺點也比較明顯.如統(tǒng)一出清電價法在容量短缺的情況下，容易導致電價飛漲與供應商故意持留容量等問題［1］.按邊際成本設計、而容量投資回報由政府管制審批與擔保的兩部制電價法，并沒有因為具有容量電價審批和擔保這一優(yōu)越條件使上網(wǎng)電價保持在理性的水平，卻出現(xiàn)了由于發(fā)電商持留容量不報及默契串謀、哄抬電價，使電價飛漲到上限的情況［2］.英國電價法雖然具有很多優(yōu)勢，但也出現(xiàn)了發(fā)電商不報全額容量和不按真實電量成本報價的問題，而且還存在備用電力市場回報不充分等問題［3］.

當量電價理論［4－5］是一種新的電價理論，它試圖解決上述3種電價計算方法存在的問題和缺陷，體現(xiàn)出市場的穩(wěn)健原則、可持續(xù)發(fā)展原則及公平原則.

當量電價理論不僅是一種計算方法，更應該理解為一種原理與體系.它以解決電力市場的效率與投資充分回報為根本，在電力短缺情況下自動抑制電價的飛升，又可對發(fā)電廠商的不良市場行為實現(xiàn)有效而合理的懲罰［6］.當量電價理論已經(jīng)形成了一個體系，覆蓋了發(fā)電上網(wǎng)市場、水電和備用及自動發(fā)電控制市場、輸電市場以及阻塞管理等多個方面.

1 當量電價理論原理與體系分析

當量電價理論應該理解為在電力市場各領域中引入價格競爭的一種原理與理論.當量電價理論是將電力生產中的不同要素（例如電量成本和容量成本）綜合成一個可展開公平競爭的當量，通過一個合適的優(yōu)化模型（例如電源優(yōu)化模型）體現(xiàn)，然后從優(yōu)化的模型中提取具有代表模型應用與競爭本質的特征量（有限資源的影子量等），找出具有特征性質的當量，并且應用經(jīng)濟學的原理，設計出一個定價規(guī)則和過程的體系.當量電價法就是讓發(fā)電商的容量成本和發(fā)電成本都參與競爭，然后在政府給出的“成本參考系”的宏觀調控下自動評定出各機組用于還貸的“影子容量成本”，最后綜合成一個新的量——“當量”，并由此得出各機組上網(wǎng)電價的方法.

實用當量電價法中最具特色的是容量成本參考系，這個容量參考系是政府通過統(tǒng)計審計分析后根據(jù)平均成本給出的，可以引導電力市場的交易與投資方向，為政府監(jiān)管電力市場提供了一種很好的管理方式.當量電價的基本模型［7］如圖1所示，定價步驟為：1）各發(fā)電廠商在當日上報第2天各自的可用容量及電量成本的期望或者目標價格，監(jiān)管部門按照報價的順序把這些上報容量分為至少2段以上；2）電力庫根據(jù)自己的統(tǒng)計分析預測出次日時序負荷曲線（DLCC）和相應的日持續(xù)負荷曲線（D－LDC），其中水電、核電不參與競爭；3）通過電力監(jiān)管部門給出容量成本參考系，如圖中的直線族（cⅠ，bⅠ）、（cⅡ，bⅡ）、…所示（這里c為縱坐標截距，b為斜率）.參考系的成本平面以單位容量成本c 為縱坐標，以日持續(xù)時間為橫坐標，所以參考系中得到的各直線斜率也就是單位電量成本b；4）對所報的次日可用容量根據(jù)電量成本報價由小到大在負荷軸上進行排序，并找出其與縱坐標相應的位置和D－LDC上的分割點e、f、g、h、…，然后按照由大到小的斜率作斜線，并且要求折點的橫坐標與D－LDC上分割點的橫坐標保持一致，從成本平面的原點出發(fā)形成一條最小成本折線，把得到的最小成本折線向上平移直到與該參考系中的任何一條直線相切（圖中切點＠）為止.最后，延長平移后的各機組斜線段（圖中成本平面的虛線）直到與成本平面的縱坐標軸相交，由此計算得出各機組在這個參考系中的影子容量成本.當量電價的基本模型也稱為影子容量成本技術模型.

計算容量的總成本公式為

計算電量的總成本公式為

計算容量的成本電價公式為

圖1 當量電價的基本模型——影子容量成本技術模型

計算電量的成本電價公式為

計算容量的總效益公式為

計算容量的效益電價公式為

計算當量電價的公式為

2 當量電價理論與其他電價法的比較

當量電價理論對容量成本和電量成本進行綜合性研究，當量電價體系中除了包括發(fā)電上網(wǎng)當量電價，還包括備用、水電、輸電、過網(wǎng)、期貨等當量電價.計算當量電價的具體方法包括：1）自報容量成本兩段排序的發(fā)電上網(wǎng)簡易當量電價法；2）自動評估影子容量成本的發(fā)電上網(wǎng)實用當量電價法；3）運行備用輔助服務的事故備用概率當量電價法；4）水電競爭上網(wǎng)的水電上網(wǎng)當量電價法；5）庫聯(lián)營輸電服務的輸電服務當量電價法；6）雙邊交易過網(wǎng)服務的過網(wǎng)服務當量電價法；7）期貨與期權交易的遠期合同當量電價法.

2.1 當量電價法與統(tǒng)一出清電價法的對比

統(tǒng)一出清法，是發(fā)電商提供次日某一時段的容量和報價，在日前該時段將所報的容量按其報價由低到高排序，直到與該時段的平均負荷平衡，報價更高的容量則在該時段不能上網(wǎng)而出局或者被迫進入備用市場，而最后與該時段負荷平衡的容量報價稱為邊際電價，并且以此邊際電價對該時段所有排上了序、上了網(wǎng)的容量統(tǒng)一清算.統(tǒng)一出清法是一種短期邊際成本方法，它在容量回報方面不能充分滿足市場的需求，容易出現(xiàn)容量短缺的情況，引起缺電，導致電能供不應求，從而引起電價的大幅上漲與波動.所以，統(tǒng)一出清電價法不利于未來電力市場的可持續(xù)發(fā)展.可將當量電價法與統(tǒng)一出清法從以下幾個方面進行對比.

1）在報價方面.統(tǒng)一出清法采用按時段報價，這樣會助長發(fā)電商偏離成本虛報電價，如果發(fā)電商看到峰時段將要缺電，他們會蜂擁而至，不按真實的成本爭先報高價，這就會出現(xiàn)價格的尖峰；而當量電價法采用日報一價的模式，這樣如果發(fā)電商持留容量或者不按真實報價上報，系統(tǒng)會自動懲罰這些不良行為.

2）在容量回報方面.統(tǒng)一出清法是一種短期邊際成本的方法，它在容量回報方面不能充分滿足市場的需求，很容易出現(xiàn)容量短缺引起缺電，導致電價的大幅飛漲與波動，產生電力短缺危機；而當量電價法在政府給出的容量成本參考系下，如果發(fā)電商正常報價，他們能獲得額外的利潤，如果一些擾亂市場的發(fā)電商虛報高價，系統(tǒng)會自動給予甚至負電價的懲罰，這體現(xiàn)了當量電價理論的自動補償和懲罰功能，能夠正確引導發(fā)電商的市場方向，使他們報出真實的成本價格.這種自動調節(jié)的功能在電力短缺下也能實現(xiàn).電力短缺時政府用宏觀調控的手段提高容量參考系的參考點，平穩(wěn)地吸收投資，有效地控制電價飛漲與波動，從而能適應電力市場中出現(xiàn)的各種情況［7］.

3）在結算方式方面.統(tǒng)一出清法是用邊際電價對該時段所有排上了序、上了網(wǎng)的容量統(tǒng)一清算；而當量電價理論中的計算電價是政府經(jīng)過統(tǒng)計審計分析后按平均成本給出容量成本參考系的參考位置，然后提升最小成本折線直到與該參考位置相切后得出的.在規(guī)模經(jīng)濟市場下，邊際成本低于平均成本原始影子容量成本獲得自動補償，所以機組能獲得足夠的投資回報.

當量電價法符合電力系統(tǒng)運行的特點，與統(tǒng)一出清法一樣能夠提供豐富的經(jīng)濟學信號，并且保持了與統(tǒng)一出清法一樣的短期邊際成本特性.

2.2 當量電價法與兩部制電價法的對比

兩部制電價法由“電量電價”和“容量電價”兩部分組成，所以稱之為兩部制電價.其中“電量電價”是通過競爭，由市場報價形成的邊際電價來結算；用于還貸的“容量電價”，則是由政府計劃審批下來的容量電價來結算［8］.兩部制電價運用價格的杠桿作用，使客戶合理地分擔電力生產中的容量成本（固定成本），以保證電力企業(yè)中的電廠機組能獲得合理成本補償和收益，穩(wěn)定電力企業(yè)資金的回收，特別是以需求量計算基本電費的方法，提高了用電負荷率和促進合理使用電能，同時，有助于電力企業(yè)提高發(fā)供電設備的利用率和系統(tǒng)的供電能力，降低損耗.兩部制電價法的突出優(yōu)點是帶來的還貸期短，這樣能促進大型火電機組的投資與運營；缺點是發(fā)電商在完成還貸任務后就失去了前進的動力，無法充分利用現(xiàn)有機組的資源來獲得更多的回報，往往使得自然壽命應該在四五十年的機組，在運行十幾年后就過早地退役，造成資源的浪費，違背了資源充分利用的原則.所以兩部制電價體制難以在大多數(shù)國家應用［9］.可將當量電價法與兩部制電價法從以下方面進行對比.

1）電力生產成本結構方面.兩部制電價法中的電價由容量成本和發(fā)電成本組成，并且按照裝機容量來結算基本電費（容量成本），這樣易于助長客戶為降低平均電價而比拼設備用電，從而影響電網(wǎng)的安全運行并且造成基本電費的流失，扭曲了實際的電力生產成本結構，無法反映電價的真實面貌；而當量電價理論中除了容量成本與發(fā)電成本外，還加入了一個在政府的“成本參考系”中給出的“影子容量成本”，這個“影子容量成本”能夠協(xié)調容量成本與發(fā)電成本之間的比例與結構，從而能更好地反映真實的電量成本.

2）在容量成本補償方面.兩部制電價中的容量市場的發(fā)展和投資由政府或者社會機構來管理，而常用的邊際成本定價理論與其有沖突不能直接應用，所以會出現(xiàn)事前拍板決定以及靈活性小的一些問題，以至于發(fā)電商虛報了高價后卻不知道能不能得到容量補償?shù)那闆r；而當量電價理論以政府給出的容量參考系為依據(jù)，對不同的報價進行自動的調整，通過公平競爭，自動補償與懲罰，并且在這期間的得失都由發(fā)電商自己承擔，改變了以往“一機一價一批”的情況.

2.3 當量電價法與英國電價法的對比

英國定價法中發(fā)電上網(wǎng)電價的計算表達式為：RPPP＝RSMP＋PLOLP（RVOLL－RSMP），（PLOLP表示電力不足概率；RVOLL表示負荷損失價值；RSMP表示系統(tǒng)邊際電價）［10］.

英國定價方法的一個明顯特點就是以系統(tǒng)零邊際容量為經(jīng)濟學基礎［11］.這種定價方法很適合英國電力市場發(fā)電容量充足的國情，在英國取得了很好的成效.但是這種定價法中的零邊際容量成本的特點，有限制發(fā)電容量發(fā)展的局限性，會使電力市場中的供需發(fā)展不平衡，容易出現(xiàn)拉閘限電的情況.更嚴重的是零邊際容量成本的邊際條件在其他很多國家難以達到.因此，英國定價法在很多國家的電力市場中發(fā)揮不了很大的作用，所以英國定價法不能作為未來的電力市場中長遠發(fā)展的電價計算方法.可將當量電價法與英國定價法從以下方面進行對比：

1）在經(jīng)濟學基礎方面.英國定價方法的經(jīng)濟學基礎是系統(tǒng)的零邊際容量，零邊際容量不再鼓勵發(fā)電容量的擴展，導致電力供需的矛盾日漸凸顯；而當量電價理論是從電力市場的三大基本原則出發(fā)，克服了邊際成本理論在電力市場中的主要問題，即便在寡頭市場和缺電環(huán)境下，也能保持市場的穩(wěn)健性.

2）在容量效益方面.英國定價法的容量效益電價在同一時段對于不同機組是完全一樣的，它忽略了峰機組利用小時數(shù)少而難以從這一項中得到回報的情況，反而使基電源成為主要獲利者；而當量電價理論，采用與利用小時數(shù)成反比的權量在各機組間分配容量效益，從而向峰機組傾斜.參與調峰的電能品質優(yōu)于不參與調峰的電能品質，使得當量電價法更具優(yōu)勢.

3）在定價結構方面.英國定價法沒有充分計入容量成本和效益；而當量電價法充分計入了容量成本和容量效益，并在機組間進行合理分攤，使得市場效益分配更加合理.

3 當量電價理論的優(yōu)缺點總結與展望

當量電價方法具有很多其它電價方法所不具有的優(yōu)勢，主要優(yōu)點有：1）當量電價理論中的容量參考系，具有自動實現(xiàn)補償和懲罰的功能.在電力短缺情況下，可以自動抑制電價的飛升，又可以對發(fā)電商的不良市場行為自動實現(xiàn)有效而合理的懲罰，不會出現(xiàn)統(tǒng)一出清電價法在容量短缺時存在的問題.容量成本參與現(xiàn)貨交易競爭，克服了兩部制電價法存在的管制容量市場的弊病.既具有電價的多變性，又不像英國電價法那樣壓抑電力工業(yè)的發(fā)展，適用于大多數(shù)國家.當量電價法能夠更加有效地對電力市場中存在的不平衡問題進行宏觀調控，能促進電廠的投資與運行，降低發(fā)電成本，從而降低電價，使得電力市場能更加穩(wěn)健高效地發(fā)展.2）在當量電價法下，不僅實現(xiàn)了第一市場原則，在電力規(guī)模經(jīng)濟不容忽視的管制競爭階段，滿足了市場的效率與充分的投資回報，保持了市場的穩(wěn)健性.同時還實現(xiàn)了市場的第二原則，能夠滿足可持續(xù)發(fā)展的要求.該法能夠很好地滿足“新廠”與“老廠”的效益與利益問題，對“老廠”注入了容量價值，便于“老廠”擁有更多的資金來重組與發(fā)展，而“新廠”在短期還貸完成后成為自主的電能生產者，是一個具有可持續(xù)發(fā)展優(yōu)點的體制.

但用當量電價法計算電價也會出現(xiàn)統(tǒng)一出清電價法中存在的缺點，在“新廠”與“老廠”的容量補償問題上有失公平，“新廠”獲得容量補償收益是用來還貸，這無可厚非，但是“老廠”卻也能獲得與“新廠”一樣的容量補償收益，而“老廠”已沒有還貸任務，故這筆收益對于“老廠”來說是一筆額外的收益，所以當量電價法在容量補償收益的問題上還存在待改進之處.當量電價法還存在的缺點有：可能在區(qū)域引起阻塞，不能充分保障運行的安全穩(wěn)定性.

雖然當量電價理論存在一些問題，但其優(yōu)點也很突出，如何克服當量電價法存在的缺點是一個值得研究的課題.若能解決當量電價法存在的問題，當量電價法必能在電力市場中發(fā)揮積極作用.

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