当量电价理论分析与评价

吉培荣 雷水平 姜 磊 张绍仙

（三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌 443002）

电价理论是电力市场的核心理论之一.传统的电力市场中常用的电价计算方法有：统一出清法、两部制电价法、英国电价法等.各种方法虽然存在一定的合理性，但缺点也比较明显.如统一出清电价法在容量短缺的情况下，容易导致电价飞涨与供应商故意持留容量等问题［1］.按边际成本设计、而容量投资回报由政府管制审批与担保的两部制电价法，并没有因为具有容量电价审批和担保这一优越条件使上网电价保持在理性的水平，却出现了由于发电商持留容量不报及默契串谋、哄抬电价，使电价飞涨到上限的情况［2］.英国电价法虽然具有很多优势，但也出现了发电商不报全额容量和不按真实电量成本报价的问题，而且还存在备用电力市场回报不充分等问题［3］.

当量电价理论［4－5］是一种新的电价理论，它试图解决上述3种电价计算方法存在的问题和缺陷，体现出市场的稳健原则、可持续发展原则及公平原则.

当量电价理论不仅是一种计算方法，更应该理解为一种原理与体系.它以解决电力市场的效率与投资充分回报为根本，在电力短缺情况下自动抑制电价的飞升，又可对发电厂商的不良市场行为实现有效而合理的惩罚［6］.当量电价理论已经形成了一个体系，覆盖了发电上网市场、水电和备用及自动发电控制市场、输电市场以及阻塞管理等多个方面.

1 当量电价理论原理与体系分析

当量电价理论应该理解为在电力市场各领域中引入价格竞争的一种原理与理论.当量电价理论是将电力生产中的不同要素（例如电量成本和容量成本）综合成一个可展开公平竞争的当量，通过一个合适的优化模型（例如电源优化模型）体现，然后从优化的模型中提取具有代表模型应用与竞争本质的特征量（有限资源的影子量等），找出具有特征性质的当量，并且应用经济学的原理，设计出一个定价规则和过程的体系.当量电价法就是让发电商的容量成本和发电成本都参与竞争，然后在政府给出的“成本参考系”的宏观调控下自动评定出各机组用于还贷的“影子容量成本”，最后综合成一个新的量——“当量”，并由此得出各机组上网电价的方法.

实用当量电价法中最具特色的是容量成本参考系，这个容量参考系是政府通过统计审计分析后根据平均成本给出的，可以引导电力市场的交易与投资方向，为政府监管电力市场提供了一种很好的管理方式.当量电价的基本模型［7］如图1所示，定价步骤为：1）各发电厂商在当日上报第2天各自的可用容量及电量成本的期望或者目标价格，监管部门按照报价的顺序把这些上报容量分为至少2段以上；2）电力库根据自己的统计分析预测出次日时序负荷曲线（DLCC）和相应的日持续负荷曲线（D－LDC），其中水电、核电不参与竞争；3）通过电力监管部门给出容量成本参考系，如图中的直线族（cⅠ，bⅠ）、（cⅡ，bⅡ）、…所示（这里c为纵坐标截距，b为斜率）.参考系的成本平面以单位容量成本c 为纵坐标，以日持续时间为横坐标，所以参考系中得到的各直线斜率也就是单位电量成本b；4）对所报的次日可用容量根据电量成本报价由小到大在负荷轴上进行排序，并找出其与纵坐标相应的位置和D－LDC上的分割点e、f、g、h、…，然后按照由大到小的斜率作斜线，并且要求折点的横坐标与D－LDC上分割点的横坐标保持一致，从成本平面的原点出发形成一条最小成本折线，把得到的最小成本折线向上平移直到与该参考系中的任何一条直线相切（图中切点＠）为止.最后，延长平移后的各机组斜线段（图中成本平面的虚线）直到与成本平面的纵坐标轴相交，由此计算得出各机组在这个参考系中的影子容量成本.当量电价的基本模型也称为影子容量成本技术模型.

计算容量的总成本公式为

计算电量的总成本公式为

计算容量的成本电价公式为

图1 当量电价的基本模型——影子容量成本技术模型

计算电量的成本电价公式为

计算容量的总效益公式为

计算容量的效益电价公式为

计算当量电价的公式为

2 当量电价理论与其他电价法的比较

当量电价理论对容量成本和电量成本进行综合性研究，当量电价体系中除了包括发电上网当量电价，还包括备用、水电、输电、过网、期货等当量电价.计算当量电价的具体方法包括：1）自报容量成本两段排序的发电上网简易当量电价法；2）自动评估影子容量成本的发电上网实用当量电价法；3）运行备用辅助服务的事故备用概率当量电价法；4）水电竞争上网的水电上网当量电价法；5）库联营输电服务的输电服务当量电价法；6）双边交易过网服务的过网服务当量电价法；7）期货与期权交易的远期合同当量电价法.

2.1 当量电价法与统一出清电价法的对比

统一出清法，是发电商提供次日某一时段的容量和报价，在日前该时段将所报的容量按其报价由低到高排序，直到与该时段的平均负荷平衡，报价更高的容量则在该时段不能上网而出局或者被迫进入备用市场，而最后与该时段负荷平衡的容量报价称为边际电价，并且以此边际电价对该时段所有排上了序、上了网的容量统一清算.统一出清法是一种短期边际成本方法，它在容量回报方面不能充分满足市场的需求，容易出现容量短缺的情况，引起缺电，导致电能供不应求，从而引起电价的大幅上涨与波动.所以，统一出清电价法不利于未来电力市场的可持续发展.可将当量电价法与统一出清法从以下几个方面进行对比.

1）在报价方面.统一出清法采用按时段报价，这样会助长发电商偏离成本虚报电价，如果发电商看到峰时段将要缺电，他们会蜂拥而至，不按真实的成本争先报高价，这就会出现价格的尖峰；而当量电价法采用日报一价的模式，这样如果发电商持留容量或者不按真实报价上报，系统会自动惩罚这些不良行为.

2）在容量回报方面.统一出清法是一种短期边际成本的方法，它在容量回报方面不能充分满足市场的需求，很容易出现容量短缺引起缺电，导致电价的大幅飞涨与波动，产生电力短缺危机；而当量电价法在政府给出的容量成本参考系下，如果发电商正常报价，他们能获得额外的利润，如果一些扰乱市场的发电商虚报高价，系统会自动给予甚至负电价的惩罚，这体现了当量电价理论的自动补偿和惩罚功能，能够正确引导发电商的市场方向，使他们报出真实的成本价格.这种自动调节的功能在电力短缺下也能实现.电力短缺时政府用宏观调控的手段提高容量参考系的参考点，平稳地吸收投资，有效地控制电价飞涨与波动，从而能适应电力市场中出现的各种情况［7］.

3）在结算方式方面.统一出清法是用边际电价对该时段所有排上了序、上了网的容量统一清算；而当量电价理论中的计算电价是政府经过统计审计分析后按平均成本给出容量成本参考系的参考位置，然后提升最小成本折线直到与该参考位置相切后得出的.在规模经济市场下，边际成本低于平均成本原始影子容量成本获得自动补偿，所以机组能获得足够的投资回报.

当量电价法符合电力系统运行的特点，与统一出清法一样能够提供丰富的经济学信号，并且保持了与统一出清法一样的短期边际成本特性.

2.2 当量电价法与两部制电价法的对比

两部制电价法由“电量电价”和“容量电价”两部分组成，所以称之为两部制电价.其中“电量电价”是通过竞争，由市场报价形成的边际电价来结算；用于还贷的“容量电价”，则是由政府计划审批下来的容量电价来结算［8］.两部制电价运用价格的杠杆作用，使客户合理地分担电力生产中的容量成本（固定成本），以保证电力企业中的电厂机组能获得合理成本补偿和收益，稳定电力企业资金的回收，特别是以需求量计算基本电费的方法，提高了用电负荷率和促进合理使用电能，同时，有助于电力企业提高发供电设备的利用率和系统的供电能力，降低损耗.两部制电价法的突出优点是带来的还贷期短，这样能促进大型火电机组的投资与运营；缺点是发电商在完成还贷任务后就失去了前进的动力，无法充分利用现有机组的资源来获得更多的回报，往往使得自然寿命应该在四五十年的机组，在运行十几年后就过早地退役，造成资源的浪费，违背了资源充分利用的原则.所以两部制电价体制难以在大多数国家应用［9］.可将当量电价法与两部制电价法从以下方面进行对比.

1）电力生产成本结构方面.两部制电价法中的电价由容量成本和发电成本组成，并且按照装机容量来结算基本电费（容量成本），这样易于助长客户为降低平均电价而比拼设备用电，从而影响电网的安全运行并且造成基本电费的流失，扭曲了实际的电力生产成本结构，无法反映电价的真实面貌；而当量电价理论中除了容量成本与发电成本外，还加入了一个在政府的“成本参考系”中给出的“影子容量成本”，这个“影子容量成本”能够协调容量成本与发电成本之间的比例与结构，从而能更好地反映真实的电量成本.

2）在容量成本补偿方面.两部制电价中的容量市场的发展和投资由政府或者社会机构来管理，而常用的边际成本定价理论与其有冲突不能直接应用，所以会出现事前拍板决定以及灵活性小的一些问题，以至于发电商虚报了高价后却不知道能不能得到容量补偿的情况；而当量电价理论以政府给出的容量参考系为依据，对不同的报价进行自动的调整，通过公平竞争，自动补偿与惩罚，并且在这期间的得失都由发电商自己承担，改变了以往“一机一价一批”的情况.

2.3 当量电价法与英国电价法的对比

英国定价法中发电上网电价的计算表达式为：RPPP＝RSMP＋PLOLP（RVOLL－RSMP），（PLOLP表示电力不足概率；RVOLL表示负荷损失价值；RSMP表示系统边际电价）［10］.

英国定价方法的一个明显特点就是以系统零边际容量为经济学基础［11］.这种定价方法很适合英国电力市场发电容量充足的国情，在英国取得了很好的成效.但是这种定价法中的零边际容量成本的特点，有限制发电容量发展的局限性，会使电力市场中的供需发展不平衡，容易出现拉闸限电的情况.更严重的是零边际容量成本的边际条件在其他很多国家难以达到.因此，英国定价法在很多国家的电力市场中发挥不了很大的作用，所以英国定价法不能作为未来的电力市场中长远发展的电价计算方法.可将当量电价法与英国定价法从以下方面进行对比：

1）在经济学基础方面.英国定价方法的经济学基础是系统的零边际容量，零边际容量不再鼓励发电容量的扩展，导致电力供需的矛盾日渐凸显；而当量电价理论是从电力市场的三大基本原则出发，克服了边际成本理论在电力市场中的主要问题，即便在寡头市场和缺电环境下，也能保持市场的稳健性.

2）在容量效益方面.英国定价法的容量效益电价在同一时段对于不同机组是完全一样的，它忽略了峰机组利用小时数少而难以从这一项中得到回报的情况，反而使基电源成为主要获利者；而当量电价理论，采用与利用小时数成反比的权量在各机组间分配容量效益，从而向峰机组倾斜.参与调峰的电能品质优于不参与调峰的电能品质，使得当量电价法更具优势.

3）在定价结构方面.英国定价法没有充分计入容量成本和效益；而当量电价法充分计入了容量成本和容量效益，并在机组间进行合理分摊，使得市场效益分配更加合理.

3 当量电价理论的优缺点总结与展望

当量电价方法具有很多其它电价方法所不具有的优势，主要优点有：1）当量电价理论中的容量参考系，具有自动实现补偿和惩罚的功能.在电力短缺情况下，可以自动抑制电价的飞升，又可以对发电商的不良市场行为自动实现有效而合理的惩罚，不会出现统一出清电价法在容量短缺时存在的问题.容量成本参与现货交易竞争，克服了两部制电价法存在的管制容量市场的弊病.既具有电价的多变性，又不像英国电价法那样压抑电力工业的发展，适用于大多数国家.当量电价法能够更加有效地对电力市场中存在的不平衡问题进行宏观调控，能促进电厂的投资与运行，降低发电成本，从而降低电价，使得电力市场能更加稳健高效地发展.2）在当量电价法下，不仅实现了第一市场原则，在电力规模经济不容忽视的管制竞争阶段，满足了市场的效率与充分的投资回报，保持了市场的稳健性.同时还实现了市场的第二原则，能够满足可持续发展的要求.该法能够很好地满足“新厂”与“老厂”的效益与利益问题，对“老厂”注入了容量价值，便于“老厂”拥有更多的资金来重组与发展，而“新厂”在短期还贷完成后成为自主的电能生产者，是一个具有可持续发展优点的体制.

但用当量电价法计算电价也会出现统一出清电价法中存在的缺点，在“新厂”与“老厂”的容量补偿问题上有失公平，“新厂”获得容量补偿收益是用来还贷，这无可厚非，但是“老厂”却也能获得与“新厂”一样的容量补偿收益，而“老厂”已没有还贷任务，故这笔收益对于“老厂”来说是一笔额外的收益，所以当量电价法在容量补偿收益的问题上还存在待改进之处.当量电价法还存在的缺点有：可能在区域引起阻塞，不能充分保障运行的安全稳定性.

虽然当量电价理论存在一些问题，但其优点也很突出，如何克服当量电价法存在的缺点是一个值得研究的课题.若能解决当量电价法存在的问题，当量电价法必能在电力市场中发挥积极作用.

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