“厂网分开”情况下实施峰谷电价对电网和发电企业的影响

修常鑫，左晓松，关 鑫

（东北电网有限公司，沈阳 110180）

“厂网分开”情况下实施峰谷电价对电网和发电企业的影响

修常鑫，左晓松，关 鑫

（东北电网有限公司，沈阳 110180）

阐述在用户侧、发电侧实施峰谷电价的原因，对在用户侧和发电侧同时实施峰谷电价、仅在用户侧实施峰谷电价、仅在发电侧实施峰谷电价等3种情况下，分别分析电网和发电企业的平均电价、售电收入和净收入的变化，为制定峰谷电价提供政策参考。

峰谷电价；发电侧；用户侧；效益分析

目前，世界上电力工业的组织结构主要包括4种模式：①“垂直一体化”模式：在该模式下，没有竞争性的发电商，因为不允许用户从它们那里买电，电力工业的所有环节被捆绑一起，并受到管制；②“单一买方”模式：在单一买方模式下，任何地区只允许电网经营者从发电企业处买电（可以采用竞争方式购买，也可以采用计划方式购买），电网经营者对所有的最终用户仍是完全垄断的；③“批发竞争”模式：在批发竞争模式中，发电环节是完全竞争的，负责配电的电力公司和大用户成为买方，配电公司对所有的较小的最终用户实行垄断经营；④“零售竞争”模式：允许所有的用户选择供电商，所以竞争的发电企业可以把电卖给任何人，小用户通常通过总代理或零售商购买。

在“垂直一体化”模式中，发电环节和电网环节同属于一个电力公司，峰谷分时电价只在用户侧实行，峰谷电价只对用户和电力公司发生影响。在“单一买方”管理模式下，由于发电环节和电网环节由不同的公司进行经营管理，峰谷电价不仅可以在用户侧实行，在发电侧也可以实行。这样，根据用户侧和发电侧实行峰谷电价的情况，就出现了用户侧和发电侧同时实行峰谷分时电价、用户侧实行峰谷电价而发电侧不实行峰谷电价、发电侧实行峰谷电价而用户侧不实行峰谷电价3种情况。这3种情况不仅对电力系统的经济安全运行影响不同，而且对发电企业和电网经营企业的经济效益影响也是不同的。

峰谷电价实施的3种情况，对发电企业和电网企业的平均电价、售电收入和净收入（净收入是收入减去变动成本）将产生不同影响。

1 实行峰谷电价的原因

1.1 用户侧实行峰谷电价的原因

在用户侧没有实行峰谷电价时，若电网的最大负荷为W，则电网需要的发电装机容量为G=W/(1-K)，不考虑网损和厂用电,K为电网的合理备用率；对应于此需量的电量为E（也不考虑网损和厂用电）。当用户侧实行峰谷电价后，由于高峰电价相对偏高，而低谷电价相对偏低，用户必然调整用电时间，把一些用电负荷从电网的用电高峰转移到电网的低谷时段，或者用户在低谷时段用电不变，减少高峰用电负荷。这样，用户侧实行峰谷电价以后，电网的最大负荷降为W1，则电网需要的发电装机容量降为G1，G1=W1/(1-K)，电量还是E。因此用户侧实行峰谷电价将产生如下效益：

（1）电网负荷率提高

用户侧峰谷电价实施之前，电网的负荷率是E/(8 760W)；用户侧峰谷电价实施之后，电网的负荷率是E/(8 760W1)。由于W＞W1，因而E/(8 760W1)＞E/(8 760W)。

（2）用户平均供电成本下降

假定供电的容量成本和电量成本已经确定，那么，用户每千瓦时电量的平均成本为

式中：C为电量的平均成本，元/kWh；F为容量成本，元/（kW·年）；V为电量成本，元/kWh；L为年负荷率；h为年小时数(8 760 h)，h。

由此可见，在同样容量成本和电量成本的情况下，由于用户的负荷率不同，因而用户单位电量的平均成本也不同。随着负荷率的提高，平均单位成本急剧下降。用户实行峰谷电价后，整个电力系统的负荷率升高，使发电企业和电网经营企业的平均发电成本和供电成本下降。

（3）节省电源投资费用和固定运行成本费用

用户侧实施峰谷电价后，电力系统节省的装机容量为ΔG，ΔG=(W-W1)/(1-K)，节省的投资费用和固定运行成本为Mg1。

（4）节省电网的投资和固定运行成本费用

最大负荷下降后，电网设施的投资也将减少。电网节省的投资费用和固定运行费用为Mw1。

（5）节省电源的变动运行成本

用户侧峰谷电价实施后，电网的峰谷差减小，负荷趋于稳定，使发电企业机组启停费用大大减少，也改善了很多机组低谷时段的出力不足状态，提高了机组效率。节省的启停费用和变动运行成本为Mg2。

因为在用户侧实行峰谷电价后，能够带来以上效益，所以世界各国基本上都在用户侧实行峰谷电价，而且不但对工业和商业用户实行，也对居民用户实行。

1.2 发电侧实行峰谷电价的原因

在“单一买方”管理模式下，发电侧实行峰谷电价起不到调节负荷曲线的作用，也不能提高电网负荷率，却能带来管理效率和安全效率的提高。

在“单一买方”管理模式下，在一个地区内，电站由许多不同的发电企业负责投资建设和经营管理，电网由一家电网经营企业负责投资建设和经营管理。如果发电侧不实行峰谷电价，运行在基荷位置的电厂获得的经济效益就高，运行在峰荷位置的电厂获得的经济效益就低。因此，发电企业都要求发基荷电量，且积极建设基荷电源。在这种情况下，为了保证电网的安全运行，只好采用行政手段强迫所有的机组都参加调峰运行，这将影响电网的安全性和经济性。在发电侧实行峰谷电价，能够引导发电企业积极主动服从调度的安排，积极参与系统的调峰调频；有利于合理安排运行方式，强化电网安全运行管理，科学安排调峰调频容量，发挥调节作用，可以有效避免发生系统频率崩溃；有利于提高电力系统效率，降低电力系统运行成本；有利于促进抽水蓄能、燃机等调节性能高的机组的建设，优化电源结构。

2 峰谷电价在用户侧和发电侧同时实行时，电网和发电企业的效益变化

设用户侧实行峰谷电价之前,电网经营企业的平均售电价为Pw，发电企业的平均上网电价为Pg。假定网损为0，则发电企业的全天上网电量和电网经营企业的全天售电量都为Q，其中：高峰电量为Qg，平段电量为Qp，低谷电量为Qd。在制定峰谷电价政策时，设用户侧高峰、平段和低谷3个时段的电价为Pwg、Pwp和Pwd；发电侧高峰、平段和低谷3个时段的电价为Pgg、Pgp和Pgd。实行峰谷电价之前，电网经营企业的电费收入为Rw，Rw=PwQ；发电企业的电费收入为Rg，Rg=PgQ。

假定用户侧峰谷电价政策实行后，高峰时段的电量减少Qg-Q2，平段时段的电量不变，低谷时段的电量增加为Qg+Q1，则电网经营企业的电费收入如式（2）,发电企业的售电收入如式（3）Q1的大小与用户高峰电价与低谷电价的比值有关；Q2的大小不仅与用户高峰电价与低谷电价的比值有关，还与电力的供求关系有关，且0≤Q2≤Q1。

在实行峰谷电价之前，如果电力供应小于电力需求，则0≤Q2＜Q1，如果电力供应大于或等于电力需求，则Q2=Q1。

2.1 发电企业的收入、平均电价和净收入的变化

2.1.1 发电企业的收入变化

实行峰谷电价前后，发电企业的收入变化如式（4）

在制定发电侧峰谷电价时，发电企业的收入平衡至少应满足（5），则收入变化由式（4）变成式（6）

如果高峰减少的电量与低谷增加的电量比值大于低谷时段的电价与高峰时段的电价比值，则发电企业的收入增加，否则发电企业的收入减少。

2.1.2 发电企业平均电价的变化

当实行峰谷电价后，发电企业的平均电价将为Pgh

式中：当Q2=0 时，Pgh=(PgQ+PgdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pg＞Pgd，所以平均电价下降；当Q2=Q1时，Pgh=[PgQ+(Pgd-Pgg)Q1]÷Q，由于 (Pgd-Pgg)Q1＜0，所以平均电价下降；当0＜Q2＜Q1时，Pgh=(PgQ+PgdQ1-PggQ2)÷(Q+Q1-Q2)＜Pg，平均电价下降。

2.1.3 发电企业的净收入变化

实行峰谷电价之前，发电企业的净收入为Ig=Q(Pg-Cv)，其中：Cv为单位变动成本。实行峰谷电价之后，发电企业的净收入如式（8），发电企业的净收入变化如式（9）

式中：由于0≤Q2≤Q1，所以Q1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvg)=ΔIg≤Q1(Pgd-Cvd)。发电企业的净收入是增加还是减少，不仅与各个时段的上网电价、电力的供需情况有关，还与相对应的变动成本有关。

当低谷电价小于变动成本时，不论电力供需情况如何，发电企业的净收入都减少。当低谷电价大于变动成本时，如果Q2=0，则发电企业的净收入增加Q1(Pgd-Cvd)；如果Q2=Q1，发电净收入减少Q1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvd)。

2.2 电网企业的收入、平均电价和净收入的变化

2.2.1 电网企业的收入变化

用户侧峰谷电价政策实行后，电网经营企业电费收入变化如式（10）

在制定峰谷电价时，电网经营企业的收入平衡至少应满足式（11），则收入变化由式（10）变成式（12）

如果高峰减少的电量与低谷增加的电量比值大于低谷时段的电价与高峰时段的电价比值，则电网企业的收入增加，否则电网企业的收入减少。

2.2.2 电网企业平均电价的变化

当实行峰谷电价后，电网企业的平均电价将为Pwh

式中：当Q2=0时，Pwh=(PwQ+PwdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pw＞Pwd，所以平均电价下降；当Q2=Q1时，Pwh=[PwQ+(Pwd-Pwg)Q1]÷Q，由于(Pwd-Pwg)Q1＜0，所以平均电价下降；当0＜Q2＜Q1时，Pwh=(PwQ+PwdQ1-PwgQ2）÷(Q+Q1-Q2)＜Pw，平均电价下降。

2.2.3 电网经营企业净收入的变化

实行峰谷电价之前，电网经营企业的净收入为Iw=Q(Pw-Pg)。实行峰谷电价之后，电网经营企业的净收入如式(14)，电网企业的净收入变化如式(15)

电网企业的净收入是增加还是减少，不仅与各个时段的电价及相对应的上网电价有关，还与电力的供需情况有关。当Q2=0时，电网经营企业的净收入增加Q1(Pwd-Pgd)；当Q2=Q1，由于(Pwg-Pgg)≤(Pwd-Pgd)，电网经营净收入减少Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)。

2.3 只在用户侧实行峰谷电价时，电网和发电企业的效益变化

2.3.1 发电企业的收入和净收入变化

峰谷电价不在发电侧实施，发电企业的平均上网电价是不变的，只有收入和净收入发生变化。

（1）发电企业的收入变化

当发电侧不实行峰谷电价时，发电企业的售电收入是Pg(Qg+Q1-Q2)，发电企业的电费收入变化是Pg(Q1-Q2)。

由于0≤Q2≤Q1，所以0≤ΔRg≤PgQ1。

发电企业收入增加或不变。

（2）发电企业净收入的变化

当发电侧不实行峰谷电价时，用户侧实行峰谷电价前后，发电企业的净收入变化如式(16)

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

发电企业的净收入增加或不变。

2.3.2 电网经营企业的收入和净收入变化

当峰谷电价只在用户侧实行时，电网企业的收入和平均电价的变化情况与峰谷电价在用户侧和发电侧同时实行的情况相同。净收入的变化如式（17）

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

电网企业的净收入是增加还是减少，不仅与各个时段的电价、电力供需情况有关，还与用户的低谷电价与平均上网电价的差值有关。如果Pwd＜Pg，不论供需情况如何，电网经营企业的净收入都是减少。只有Pwd＞Pg，电网企业的净收入才有增加的可能。

由式(15)和式(17)比较可以看出，用户侧实行峰谷电价而发电侧不实行峰谷电价时，电网企业将对发电企业进行补贴。补贴的数值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之间。

当Q2=0，发电侧实行峰谷电价时，电网经营企业净收入变化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)，发电侧不实行峰谷电价时，电网经营企业净收入变化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pg)，则ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwd-Pg)=Q1(Pg-Pgd)＞0；当Q2=Q1时，发电侧实行峰谷电价时，电网经营企业净收入变化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)，发电侧不实行峰谷电价时，电网经营企业净收入变化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pwg)。ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)-Q1(Pwd-Pwg)=Q1(Pgg-Pgd)＞0

因此，当用户侧实行峰谷电价后，如果发电侧不实行峰谷电，电网经营企业将对发电企业进行补贴，补贴的数值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之间。

2.4 只在发电侧实行峰谷电价时，电网和发电企业的效益变化

2.4.1 发电企业的收入和净收入变化

发电企业的售电收入如(18)

由于在制定峰谷电价时，收入平衡至少应满足式(5)，因此，发电企业的电费没有发生变化。

用户侧不实行峰谷电价，发电侧实行峰谷电价后，发电企业的净收入如式(19)，发电企业的净收入变化如式(20)

发电企业的净收入变化与实行峰谷电价后发电企业的运行成本变化有关。当运行成本增大时，净收入减少，否则净收入增大。

2.4.2 电网企业的收入和净收入变化

当用户侧不实行峰谷电价时，Q2=Q1=0，则电网经营企业的电费收没有变化。

用户侧不实行峰谷电价，发电侧实行峰谷电价后，电网经营企业的净收入如式(21)，电网经营企业的净收入变化如式(22)

电网企业的净收入变化与制定峰谷电价时，发电企业的收入平衡是否满足式（5）有关，如果满足，则净收入不变，否则，净收入发生变化。

3 结论与建议

3.1 结论

从以上分析可以得出如下结论：

（1）当峰谷电价在用户侧和发电侧同时实行时，发电企业和电网经营企业的平均销售电价都下降，但他们的销售收入和净收入并不一定下降。当电力需求大于电力供给时，它们的收入和净收入基本上都是增加的；当电力供需平衡或电力供给大于电力需求时，他们的收入和净收入基本上是减少的。

（2）当峰谷电价只在用户侧实行时，发电企业的平均电价、销售收入和净收入都不变，电网经营企业的平均电价下降。当电力需求大于电力供给时，电网的收入基本上都是增加的；当电力供需平衡或电力供给大于电力需求时，电网的收入基本上是减少的。

如果用户的低谷电价小于发电企业的平均上网电价，不论供需情况如何，电网经营企业的净收入都是减少。如果用户的低谷电价大于发电企业的平均上网电价，当电力需求大于电力供给时，电网企业净收入基本上增加；当电力供需平衡或电力供给大于电力需求时，电网企业的净收入基本上是减少的。在这种情况下，电网经营企业将对发电企业进行补贴。

（3）当峰谷电价只在发电侧实行时，则电力供求情况只影响运行成本不同的发电企业的收入，导致有的发电企业收入增加，有的减少。

（4）用户侧和发电侧实行峰谷电价后，如果电网经营企业减少的收入不大于节省的各项投资费用和运行成本费用之和，发电企业减少的收入不大于节省电源的投资费用和运行成本费用之和，则峰谷电价政策就合理；如果只在发电侧实行峰谷电价，且实施后整个发电行业的平均上网电价不变，则峰谷电价政策就合理。

3.2 建议

以上研究得出的结论是从理论上得出的，这个结论成立的前提条件是在制定峰谷电价政策时，所采用的数据和峰谷电价实施后的实际数据基本一致，如果采用的数据不正确，则在实际执行中将会出现问题。为了避免这些情况，应采用如下措施：

（1）在制定电价政策时，要大量收集数据，同时对收集的数据进行分析研究，确保采用的数据符合实际情况。

（2）建立后评估机制。峰谷电价实施满一年时，应对执行情况进行评估，分析实际情况和当时制定电价的情况进行比较分析，根据分析结果进行调整。

（3）建立平衡账户。对峰谷电价执行情况进行评估，当发电企业和电网企业由于基础数据的误差导致的收入增加时，多余的收入应转入平衡账户。当发电企业和电网企业由于基础数据的误差导致的收入减少时，应从平衡账户中取出资金弥补。平衡账户的资金作为下一年峰谷电价调整的一部分。

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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