销售电价长期边际成本定价及峰荷责任法

黄海涛

(上海电力学院电力与自动化工程学院，上海 200090)

随着世界电力工业市场化进程，欧美发达国家电力零售价格的形成机制正经历着重大变革:由市场化前垄断市场中电价的政府管制，到市场初期发电竞争市场中电价的政府严格监管，再到批发竞争市场中电价的政府监管，最后到当今零售竞争市场中电价的完全由市场决定.但我国和一些发展中国家的电力零售价格在相当长一段时期内仍将由政府管制或者严格监管，科学的政府定价模型和方法依旧是销售电价定价理论和实践研究的重要内容.

销售电价长期边际成本定价方法由于能够提供合理的经济信号，理论上能获得最大的经济效率，而备受经济学家的推崇，它是最为经典的销售电价政府定价模型和方法，并在世界各国政府制定电力价格的实践中得到了最广泛的应用［1，2］.该定价方法具有严密的理论体系，它首先根据各类用户的供电电压和用电时间计算增加单位千瓦用电而引起的系统成本增加值，以此确定系统长期边际容量成本和边际电量成本，并结合用户负荷特性设计和制订分类用户目标电价，然后从财务分析的角度对目标电价水平进行调整，以满足成本回收需求，制订出合理的电价体系［3］.文献［4］到文献［9］指出了该方法在容量成本分摊方面的不足:分摊结果只与单一时刻用户用电负荷的大小有关，不能合理地反映出不同用户用电负荷时变特性对系统容量成本影响的差异.

本文分析了该定价方法的基本原理和计算模型，指出峰荷责任法是导致该方法在容量成本分摊方面产生不足的根本原因，并应用经济学联合产能决策理论和高峰负荷定价方法，剖析了峰荷责任法推导过程中的不合理假设及其结果，揭示出长期边际成本法本质上不可能将不同时期需求与系统容量成本的分摊责任相分离，因而难以合理反映不同用户用电负荷的时变特性.

1 销售电价长期边际成本定价法

1.1 基本模型原理

若完全按长期边际成本定价不可能回收全部成本，更多地是以满足成本回收需求为目标对完全长期边际成本定价结果进行调整.根据世界银行组织工作报告 No.340《电力定价政策》［1］，其定价步骤如图1所示.

图1 销售电价长期边际成本定价步骤

1.2 系统长期边际供电成本的计算模型

该方法的关键是长期边际供电成本的计算.由于电力生产技术特性复杂，既涉及生产成本特性各异的发电、输电、配电、售电各个环节，又涉及不同时期负荷需求波动的联合产能问题，致使长期边际供电成本计算十分复杂.

就发电环节而言，由于在峰、平、谷时期为满足新增负荷的边际发电机组不同，所以各时段长期边际发电成本不同，并与各时段边际发电机组的容量成本和电量成本相对应;此外，低谷时段(或平段)为满足新增负荷需增加边际发电机组成本——基荷(或腰荷)机组，即基荷(或腰荷)机组替代腰荷(或峰荷)机组发电潜在地节约了腰荷(或峰荷)机组的发电成本，所以边际成本应扣除这部分替代成本，扣除后恰好等于边际机组的电量成本［10］.因此，各时段的边际电量成本，等于对应边际机组的电量成本;高峰时段边际容量成本等于对应边际机组的容量成本，平、谷时段为零，即容量成本应按峰荷责任分摊.

输配电投资具有典型的超前性特征，长期边际成本一般按测算期平均投资成本计算，同时考虑各电压等级间的成本传递关系，一般也按峰荷责任由高峰时段承担;边际电量成本主要是网损成本，也存在电压等级间的成本传递关系.售电环节主要包括用户接入、计量和结算费用——称为用户成本，边际成本主要与用户数有关，多以接入费形式回收.综上所述，将各环节供电成本进行加总，就得出各电压等级的系统长期边际容量成本、电量成本和用户成本.

1.3 分类用户长期边际供电成本的计算模型

按负荷率高低进行用户分类，根据样本用户统计数据进行曲线拟合，得到各电压等级的系统负荷率-同时率曲线，见图2.计算内容包括两部分:一是计算各类用户边际供电成本——考虑用户间错峰效应，各类用户边际容量成本等于该类用户用电同时率d与本电压等级系统边际容量成本的乘积，边际电量成本均等于系统边际电量成本，边际用户成本则等于该类用户的接入、计量和结算费用;二是确定各类用户基本电费和电度电费的比重——容量成本中与用电量(或负荷率f)无关的部分通过容量电费回收，其比重OB/OC可以根据图2中系统负荷率-同时率曲线确定，比重为BC/OC的剩余容量成本和电量成本则可通过电度电费回收，详见文献［2］.

图2 分类用户长期边际成本定价模型

1.4 销售电价长期边际成本定价法存在的问题

长期边际成本定价法以峰谷分时电价反映不同时间用电所需系统电量成本的差异，以峰荷责任法反映用户不同用电负荷特性所需系统容量成本的差异，以分电压等级电价反映不同位置用电所需输配电成本的差异，较好地解决了销售电价制定过程中供电成本公平分摊的关键问题，较为合理地反映了用户用电负荷特性与供电成本之间的关系.长期边际成本定价法负荷曲线见图3.

图3 长期边际成本定价法负荷曲线示意

但在容量成本分摊方面有以下两种情况不能合理反映用户用电负荷的时变特性［4］:一是假设用户最大负荷产生在系统最大负荷时，最大负荷持续时间不同的用户分摊的容量成本相同，其冲击负荷与持续负荷的情况见图3a;二是移峰、同形负荷曲线用户销售电价水平完全相同，不能合理反映用户对系统的削峰填谷效应及所需系统容量成本的差异，如图3b所示.

2 峰荷责任法

2.1 峰荷责任法的理论推导过程及问题分析

峰荷责任法的理论推导是以电力系统发电环节的长期边际成本为研究对象的.以电源最优规划和最优运行为基本假设条件，发电环节峰、平、谷各时段的长期边际成本的理论推导如下:假设峰、平、谷各时段负荷为常数，各时段负荷单位增量引起的系统发电成本增加值即为相应的长期边际成本，平、谷时段应考虑扣除基荷(或腰荷)机组替代腰荷(或峰荷)机组发电而节约的发电替代成本，则峰、平、谷各时段的长期边际成本的计算式为:

峰荷责任法的理论推导过程见图4.

图4 峰荷责任法的理论推导示意

图4中，纵坐标为单位装机容量的平均发电成本ACCap，发电机组平均成本曲线的交点处两类机组替代而增加的容量成本与燃料节约成本恰好相等，即各类机组容量和电量成本之间满足:

将式(4)和式(5)代入式(2)和式(3)整理后得:

式(1)，式(6)，式(7)表明，在峰荷责任法中峰、平、谷时段长期边际容量成本除高峰时段等于峰荷机组容量成本外其他时段均为零.边际电量成本应等于峰荷、腰荷和基荷机组的电量成本.

在峰荷责任法上述理论推导中，隐含了一个假设条件——峰、平、谷时段的负荷是不变的常数，而实际电力系统中负荷是每时每刻都在不断波动变化的.因此，系统年负荷持续曲线的形状不应当是图4中分段水平线段，而应是单调递减的曲线.式(1)至式(3)是根据峰、平、谷不同时期增加单位负荷时系统所需增加的发电成本推导得到的.当上述假设不成立时，式(1)至式(3)显然不成立，则峰荷责任法的结论也不成立.

2.2 峰荷责任法问题成因的经济学分析

根据经济学联合产能决策理论——对于技术上不可存储、不同时期需求波动对企业生产能力需求不一样的一类特殊产品的生产，最优产能综合取决于各时期的需求［11］，且各时期单位需求对最优产能的分摊责任不同.电力系统负荷需求每时每刻都在波动且技术上不可大量存储，因此电力系统容量成本应当由各个时刻用户的用电负荷共同分担，且不同时刻单位负荷对系统容量的分摊责任应当不同.发电生产技术决定了电力系统发电容量成本分摊既与发电机组类型有关，也与各类机组装机容量有关;前者分摊责任可以按长期边际成本来确定，后者却无法通过长期边际成本体现.

针对各类机组的装机容量，联合产能决策理论通过综合各时刻的不同需求构造联合产能需求曲线［12］，在解决最优产能决策问题的同时，也为各时期需求对最优产能分摊责任的确定提供了解决途径.对此研究者提出了高峰负荷定价方法［13，14］，其分析思路为:由于长期边际成本取决于联合产能需求曲线和供给曲线的交点，这就导致理论上无法计算得到单一时期需求的长期边际成本.因而可根据联合产能需求曲线的构造方法，确定各时期需求对联合产能需求的贡献度，指出各时期的产能成本分摊责任取决于各时期的时间长短及在最优产能处的边际产能支付意愿.但现实中难以获取边际产能支付意愿的信息.

由于峰荷责任法是基于长期边际成本来分摊系统容量成本的，根据上述分析可知，理论上它无法分离不同时期负荷需求的容量成本分摊责任.就峰荷责任法理论推导过程来看，由于假设峰、平、谷时段的负荷为常数，则任意时刻增加单位负荷就相当于在该时刻所在的峰、平或谷时段内增加了一个单位负荷.也就是说，假设峰、平或谷同一个时段内中任意时刻增加单位负荷是完全等同的，则无法差别化同一时段内不同时刻的长期边际供电成本.因此，峰荷责任法在回避各时期需求对最优产能分摊责任难点问题的同时，无法避免不能反映同一时段内不同时刻新增单位负荷对系统发电成本影响差异的缺陷.各类用户是用电负荷在时间维度上的横向组合，所以说峰荷责任法也不能合理反映不同用户用电负荷的时变特性.

2.3 峰荷责任法的应用

根据长期边际成本定价模型中的理论推导，除系统峰荷外其他时段边际容量成本为零，即容量成本按峰荷责任承担，则各类用户的边际容量成本取决于在系统最大负荷时该类用户的总负荷水平.而长期边际成本定价模型中，则是以该类用户总负荷乘以用电同时率来表示该类用户的最大负荷，而忽略了各类用户与系统之间最大负荷发生的时差［5］.

3 结论

(1)长期边际成本定价法以分时电价反映了不同时段用电所需系统电量成本的差异，以分电压等级电价反映了不同位置用电所需输配电成本的差异，峰荷责任法在一定程度上反映了用户不同用电负荷特性所需系统容量成本的差异.

(2)长期边际成本定价法以峰荷责任法分摊容量成本，不能合理地反映不同用户负荷的时变特性，导致最大负荷持续时间不同的用户分摊的容量成本相同.就理论推导来看，其成因在于假设峰、平、谷时段的负荷为常数;就经济学联合产能决策理论来看，按长期边际成本法来分摊容量成本就已决定了它不可能分离出不同时间用电的容量成本分摊责任.

(3)长期边际成本定价法忽略了各类用户与系统之间发生最大负荷时存在的时差，导致向移峰、同形负荷曲线用户销售的电价完全相同，因此不能合理反映用户对系统削峰填谷效应及所需系统容量成本的差异.

［1］World Bank Staff Working Paper No.340.Electric power pricing policy［R］.U.S.:Washington，D.C.，1979:51-53.

［2］赵连生.电力价格设计-边际成本定价理论的应用［M］.北京:水利电力出版社，1992:69-71.

［3］程瑜.销售电价建模研究［D］.北京:华北电力大学，2006.

［4］黄海涛.销售电价非线性定价模型和实现方法研究［D］.北京:华北电力大学，2010.

［5］李娅.销售电价中用户分类模型研究［D］.北京:华北电力大学电气工程学院，2009.

［6］CHICO G，NAPOLI R.Customer characterization option for improving the tariff offer［J］.IEEE Trans.On Power System，2003，18(1):381-388.

［7］ENRICO Carpaneto，GIANFRANCO Chicco，ROVERTO Napoli，et al.Electricity customer classification using frequencydomain load pattern data［J］.Electrical Power and Energy Systems，2006(8):13-20.

［8］TSEKOURAS G J，HATZIARGYRIOU N D，DIALYNAS E N.Two-stage pattern recognition of load curves for classification of electricity customers［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2007，22(3):1 120-1 128.

［9］TSEKOURAS G J，KOTOULAS P B，TSORELOS C D，et al.A pattern recognition methodology for evaluation of load profiles and typical days of large electricity customers［J］.Electric Power Systems Research，2008:494-510.

［10］WENDER J T.Peak load pricing in the electric utility industry［J］.Bell J Econ，1976，7(1):232-241.

［11］杨君昌.公共定价理论［M］.上海:上海财经大学出版社，2002:52-56.

［12］丹尼尔 F史普博.管制与市场［M］.余晖，何帆，钱家骏，等译.上海:三联书店，1999:127-128.

［13］MITCHELL B M，MANNING W G J，ACTION J P.Peak load pricing［M］.U.K.:Ballinger Publishing Co.，1978:45-61.

［14］KENNETH E Train.Optimal regulation:the economic theory of natural monopoly［M］.U.S.:The MIT Press，1991:252-261.