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输配电定价 输配电服务概述
2018-08-13 10:41  · 来源:走进电力市场  · 作者:谢文锦 荆朝霞  · 责编:刘文颖

  电力系统包括发、输、配、售不同的环节,用户的终端电价也包括发电、输配电、售电等部分。输配电服务由于存在一定的规模经济性,一般由垄断的机构提供,因此输配电价格需要由政府或监管机构进行监管。输配电价是电价中一个很重要的部分,其价格的水平和结构都会对电能量市场造成一定的影响。合理的输配电定价是电力公平竞争的基础。本系列文章对输配电定价的相关问题进行讨论。

  (来源:微信公众号 走进电力市场 作者: 谢文锦 荆朝霞) 

  一、为什么要定价 

  对竞争性的行业,其价格由市场形成,不需要政府(管制机构)进行“定价”。政府需要做的,是建立一个公平竞争的环境和市场机制。

  对于垄断性的行业,由于产品或服务仅由一家企业提供,垄断的企业从自身利润最大化确定的价格常常与社会最优的价格不一致,因此需要对其价格进行监管。

  产品之所以由一家垄断的企业提供,一般有以下几个方面的原因:

  1)产品的生产具有规模经济性,一家企业提供的社会成本最小;

  2)产品的原材料只有一家能够获得;

  3)军事、法律、政治等方面的原因,比如国防。

  输配电服务的垄断主要是第一方面的原因,即产品本身的规模经济性。具体来说,输配电服务的垄断可以从以下几个方面考虑:

  1)输配电网:一个地区只能有一个电网,在同一个地理范围内同时有两个或多个电网是不经济的,从这个角度,输配电网在一个区域范围内是垄断的。

  2)输配电网线路的建设:对同一个电网中的不同的线路、设备,可以由不同的投资者建设,前提是电网的收费统一进行,收费以后根据约定的规则分配给不同的投资者。

  3)输配电网的运行:连通的交流电网需要同步运行(相同的频率)。电网的运行也存在一定的规模经济性,也就是说,同步运行的电网的规模越大,综合效益越大。但是,电网也不是越大越好,随着电网规模的增加,短路电流、电力系统稳定、连锁故障等问题更加复杂。最佳的同步电网的规模会随着相关技术的变化而变化。即使对连通的同步电网,也会采取分层调度、管理的模式。

  二、定价的基本流程 

  在一个连通的交流电网中,电力潮流的流动受基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律等物理规律的支配,无法人为控制其流向。电网的收费、定价也需要统一进行。

  考虑到电网的垄断性,相关收费、定价一般由政府(管制机构)负责。具体需要以下几个方面的工作。

  1)准许成本的监审。考虑到有些企业同时提供多种服务和产品,需要确定哪些成本是与输配电服务相关的,合理的水平是多少。如果一个连通的、同步运行、统一收费的电网中有多个电网公司,需要分别对不同的电网公司的成本进行监审。

  2)准许收益的核定。根据一定的监管办法以及成本监审的情况,确定输配电服务的总的准许收益。对存在多个电网公司的情况,需要分别核定每个电网公司的准许收益,相加得到总的准许收益。

  3)不同用户类型之间的分摊。电网的用户包括电源和终端负荷,电源和负荷又都包括一些不同的类型,需要将总的成本(准许收益)分配到不同类型的电网用户。某个地区分配到的电网成本不仅仅包括其所在地区电网公司的相关成本,可能还包括互联的其他电网公司的相关成本。

  4)同类用户之间的分摊。将分摊给某一类电网用户的费用进一步分摊到具体的每个用户。

  三、输配电定价的难点 

  1)电网规划的复杂性。计划体制、发输配售一体的电力系统中,电源规划和电网规划是一起进行的。电力市场环境下,发电业务从电网中独立出来,电源的规划和电网的规划独立进行,电网的最优规划复杂。造成了对电网的合理的准许成本的核定更加困难。

  2)电网运行管理复杂。垄断企业定价有两种大的思路,成本加成和价格上限(价格帽)。两种方法各有优缺点:成本加成方法可以尽量降低价格,但不能激励成本的最小;价格上限方法可以激励垄断企业降低成本,但是不能保证价格的最低。实际中,可以采用两种方法的结合:核定的成本+一定的激励。对垄断企业的激励主要依据其相关的运行绩效、指标。由于电网运行管理复杂,需要考虑多种内部、外部的边界条件和约束,造成了对电网运行的绩效考核方案复杂。

  3)电网使用程度难以确定。电网总的成本和准许收益确定以后,需要将其分摊给不同的用户。但是,如上所述,电在电网中的流动遵循物理规律,无法人为控制其在电网中的流动,也无法测量从不同电源发出的电,分别通过哪些线路到达了哪些电力用户。也就是说,从物理上,无法确定不同的输配电设备,都分别由哪些用户使用了。这个问题在一般的商品定价中是不存在的。对于交通,总有办法知道每个车辆的行驶路径,通过了哪些道路;对于电信,也可以知道每个文字、语音、视频信号从源到终端通过的路径。对于电力,一旦进入电网就混在一起,我们无法对其染色,也无法知道我们所用的电从哪个电厂发出,经过了哪些电网元件。实际中,一般通过一定的数学方法确定不同的电网用户对电网的使用程度,进而进行相关成本的分摊,这就是“潮流跟踪”或者“源流分析”,是输配电定价领域的重要的研究领域之一。

  4)电网潮流的波动性。即使不存在上面的潮流跟踪的问题,假设电网中只有一条线路,其成本的合理的分摊仍然存在一定困难。由于电力无法大量的、经济的存储,电力负荷是随时间不断变化的,电网中的潮流也是随时间不断变化的。电网的建设必须要保证最大负荷时刻电网的安全稳定运行,同时考虑一些计划检修、意外事故等情况,因此电网设备在很多情况下都有很大的“冗余”容量。这些成本如何分摊?这也是输配电定价中需要考虑的问题。

  四、一个简单的例子 

  如上所述,输配电定价非但具有一般的垄断行业定价的特性,还有很多特殊的困难。这里,从最简单的例子出发,对其定价问题进行讨论。首先假设成本及准许收益已经核定,电网中只有一条线路的情况。收费有容量费和电量费两种途径。

  【算例1】如图1-1系统中有两个节点1和2,1为电源点,2为负荷点。有三个负荷A、B和C,已知三个负荷的用电曲线。计算不同定价方式下其承担的电网成本的比例。

  

  图1-1 简单两节点系统

  【情景1-1】假设三个负荷的用电特性一样,均为两个时段:早上8点到晚上8点为峰时段,晚上8点到早上8点为谷时段,负荷曲线如图1-2所示,分摊结果如表1-1所示。

  

  图1-2 情景1-1下A、B、C负荷曲线

  表1-1情景1-1基本情况

  【情景1-2】三个负荷的峰荷用电与情景1一样,但谷荷的用电发生变化,负荷曲线如图1-3所示,分摊结果如表1-2所示。这里例子中,由于三个负荷的负荷曲线完全一样,按照最大负荷收费还是按照电量收费,结果都是一样的:A、B、C的比例分别为0.3:0.5:0.2。

  

  图1-3 情景1-2下A、B、C负荷曲线

  表1-2 情景1-2基本情况

  哪种更合理呢?如果将电网看成一种产品,按照市场的原则,谁造成的成本高谁也就应该承担更高的费用。这样看,方案1按峰荷比例分摊的方法比较合理。因为电网需要保证系统最大负荷(系统峰荷)情况下的安全运行,电网的规划主要是考虑系统峰荷状态,因此相关成本应该按照各负荷对系统峰荷的影响分摊。实际上,这也是国际上大多数电力市场中输配电定价的基本原则。这个例子中,三个负荷的负荷曲线有较大的差别,按峰荷比例分摊和按电量比例分摊,会有较大的差别:按峰荷比例分摊的结果是0.3:0.5:0.2;按电量分摊的结果是0.37:043:0.3。

  分摊方案3:假设只有A安装有智能电表,B、C只有总电量数据,没有分时负荷数据。如果采用按负荷分摊的方式,如何分摊?

  这种情况下,首先将B、C看为一类负荷M,与A按峰荷分摊总费用,然后将分给类型M的费用再按一定原则分给B、C。这里,由于B、C仅有电量数据,假设B、C之间按照电量分配。结果如表1-2所示。A、B、C三个负荷的分摊比例为:0.3、0.41、0.29。从结果看到,相对分摊方案1,即全部按照峰荷分摊的情况,负荷C分摊的输配电费用增多了。这样,如果C想要降低其输配电费,就需要、希望、有激励安装能够独立计量各时段负荷的智能电表,从而也可以按照负荷收费。

  五、结论 

  1、电网服务具有一定的规模经济性,其投资和定价需要由政府进行管制。

  2、输配电服务定价的管制包括总准许收益的管制和价格结构的管制(总费用在不同用户之间的分摊),两者都非常重要。

  3、科学计算不同用户类型应该承担的真实的输配电成本是计算输配电交叉补贴的基础。

  4、输配电定价的基础是系统峰荷下电网各支路的潮流,输配电成本主要应以各用户对系统峰荷(支路峰荷)的影响为基础分摊。

  5、在无法按照用户对系统峰荷的影响分摊时(如一些用户没有安装实时电表),可以采用简化的方法,但基本思路是分析其对系统峰荷的影响。

  本文章从最简单的例子出发对输配电定价的基本思想进行了说明,后续将进行更加深入的分析,讨论更多时段、不同负荷率、多条线路等情况下输配电定价的问题。

  谢文锦,华南理工大学,硕士研究生   荆朝霞,华南理工大学,教授/博士生导师

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