《数量经济技术经济研究》8年第期1979互供电价的均衡和非均衡理论研究沈雷在电力部门,电力系统间的联网供电是解决电力供应紧张状况的一项重要措施,它可以提高各系统的可靠性和择优效益,降低发电成本。各电力系统联网供电后,产生了各系统间的收益结算间题,也就是如何制订互供电网电价,它对于各电网的顺利联接,充分发挥联网经济效益具有关键性的意义,互供电价虽然也采用分时计价,但和一般的分时电价理论有所不同。分时电价的制订是以系统内部的生产费用函数为基础,计算出各季节、各时段的发电成本作为确定分时电价结构的依据。而在制订互供电价时,研究的是两个经济上完全独立的子系统,卖电一方在争取回收成本和取得正常利润外,尽量提高售电价格,使自己获取尽可能多的利润;买电一方则尽力压低购价,减少购电成本,使自己能获取一部分“商业性”利润。一般来说,联网供电对双方都是有利的,买方可以解决其缺电问题,卖方则可以售出剩余的电能,所以为了使协议能够顺利达成,双方都愿意在价格上作一定程度的让步。互供电价的协商过程实际上是一个讨价还价的过程,具有相当大的随机性和动态性。一、互供电价的均衡理论均衡价格是在一个市场中能使经济资源得到最优配置的价格,它也可以称为最优价格。由于互供电价是研究两个电力系统交换电量时的价格,所以制订的互供电价,应该能把两个系统的总成本通过价格这个经济杠杆自动调节到最小值。由于电力这种产品是不能贮存的,高峰负荷的存在使得电力部门产生很大的浪费,各时段的发电成本也有很大差别,所以互供电价仍然应采用分时计价结构,对双方进行经济核算。①假定互供电量的两个电力系统都是按照分时电价原理制订本系统电价的,一般说来,电力紧缺的系统边际成本较高、电价较高,电力充裕的系统边际成本较低、电价较低。在进行联网供电时,应该是由边际成本低的系统向成本高的系统送电,只有在这种情况下才能使联合系统的总成本下降,下面讨论以何种价格对互供电量进行经济核算比较科学,何种价格才是互供电力系统的均衡价格。.1按送电一方价目表定价如果按照传统的观念,把受电一方看成是送电系统的一个高压用户,互供电量按送电一方的价目表来定价,这种定价方法是否合理呢?送电一方的电价是根据正常生产情况下系统的边际成本加上正常利润制订的,按照这个价目表计价,它可以得到正常的收益。当向另一系统大量供电时,送电系统的边际成本会随之增大,如果互供电价采用送电系统原来的电价,那么它的经济效益将受到影响,所得的利润将小于社会正常利润,这①关于分时电价的概念和方法,请参看姚愉芳、沈雷:《分时电价的数华飞型及计算机软件》,《数量经济技术经济研究》1987年第,期。一么了一
必然会挫伤它向共它电力系统供电的积极性。而受电一方承受了转售外购电力时支付系统内部输配电成本所带来的利润,以及双方差价所带来的利润,后者是受电一方从事转售电力时所得到的“商业性”利润。这种额外利润的存在便出现了发电不如购电的现象,因此受电一方必然会减少本系统的发电量,以便得到更多的“商业性”利润,从而也使本系统的边际成本降低。如果按照这种规则定价,两系统联网供电的结果是:送电系统因边际成本低向另一方送电,结果是自己得不到正常的收益,受电一方因缺电或自己边际成本高而向另一方购电,却得到了超额利润。由此可以知道这种定价规则是不科学的,这种价格不是互供电量的均衡价格。.2用联合系统边际成本定价我们把受、一供电双方看作一个统一的电力系统,称为联合系统。联合系统边际成本的计算和一般电力系统的计算类似,计算时只要把两个系统的负荷迭加作为联合系统的负荷曲线即可。一般情况下,联合系统的边际成本介于两系统的边际成本之间。为了便于分析,这里我们不考虑正常利润,把联合系统的边际成本作为互供电价。送电一方因互供电价高于本系统的边际成本,因此乐意向另一方送电,随着送电量的增加.系统的边际成本也随之上升,在系统边际成本上升到与互供电价相等之前,送电系统总是获益的。缺电一方因互供电价低于本系统的边际成本,也乐意向另一方购电,从而获得一部分“商业性”利润,由于大量购电,可以减少成本较高的发电厂的生产,使本系统的边际成本有所下降,直到与互供电价相等为止,增加购电量对该系统来说总是有利可图的。由上面分析可知,用联合系统边际成本制订的互供电价,受、供电双方都是乐意接受的,采用这种电价,双方都能收益。用这种方法制订的互供电价,可以作为有效的经济杠杆,自动地把互供电量调节到最优,使联合系统的总成本降为最低。所以这种电价是能使两系统的资源得到最优配置的最优价格,我们把它称为均衡互供电价。.3均衡互供电价的计算均衡互供电价的计算仍分为能量成本、容量成本两部分。联合系统的能量成本可定义为:在联合系统经济运行状态下,为提供新增用电量而增加的燃料及运行维护费用,由于联合系统的负荷是随时间变化的,因此各时段的边际成本也随之变化,假设几`为时间才联合系统的边际成本,则高峰、低谷、腰荷各计价段的能量成本E二、C丑、:cE二c可按下列公式计算:“亡犷``JJ__君〔__H七L!二r一,上七L厂``dJ君〔H式中::b是时间t联合系统的总负荷。联合系统的容量成本可定义为:在联合系统最优发展规划下,向新增负荷供电而增加的发电、输电和配电设备的投资开支。在计算容量成本前,首先要把两个电力系统合在一起进行发展规划优化,确定最优投资计划,然后才能计算联合系统的长期边际容量成本,其公式可用如下形式表示:cc一28一
。。二,呛云△、I/(1、,·)犷`1+)E艺△户,,/(.k1宕二=lX1古.L式中:△`为第k个系统,年的新增投资费用;△儿,为第k个系统,年的新增发电容量;L为投入资本与新设备投产之间的延迟时间,;为贴现率;T为规划期年数。计算出联合系统的能量成本和容量成本后,我们就可以以此为依据来对受、供电双方进行经济核算。如果互供电量发生在低谷或腰荷时段,受电一方只需负担能量成本;如果互供电量发生在高峰时段,受电一方还要负担容量成本。互供电价低谷、腰荷和高峰时间段的划分是根据联合系统的负荷曲线确定的。二、互供电价的非均衡理论以上我们讨论了应用联合系统长期边际成本制订均衡互供电价的理论,国家可以把这种均衡价格作为计划价格,对受、供电双方进行指寻。在实际经济过程中,双方往往就互供电价要进行讨价还价,实际商定的价格一般是偏离均衡互供电价的。产生非均衡的原因是多方面的,可能是由于一方电力长期短缺,这种短缺短时期内难于消除;或者一方并没有多大积极性向另一方购电(或供电;)或者是地方政府强行要求电力系统保证电力供应等等。但最主要的原因是其中一方或双方只注重自身的短期行为,希望在联网供电中短期收益尽可能大,在互供系统这种专卖和专买的市场中,价格偏离均衡状态的情况往往是经常发生的,而且其偏差是相当大的。假设B为买方,s为卖方,双方就互供电价和互供电量必须首先进行谈判,双方达成协议后才能实施联网供电。谈判结果可能双方就互供电价和互供电量取得一致的意见,也可能谈判失败。下面我们就来分析一下买、卖双方的决策程序。买方向另一方购电是因为互供电价缺电或自己发电成本太高,缺毛\电对于社会经济的影响较大,其缺电边际损失远大于售电耳卜~-~~~一一一二七价格。一般说来,只要互供电价小于买方的平均缺电损失,购电对于该电力系统所在地区几卜-…,..自曰............的经济发展是有益的,即使互供电价大于该地区的计划价格互供电量(由国家统一制订,)所在地区的政府机关也会想法说服电图1互供电价的可行取值范围力系统蒙受一些经济“损失”而购进所需的电量。对于卖方来说,如果不售出多余的电能,只有停止发电。因此只要互供电价大于平均可变成本,向对方供电应该说是有益的,即使不能回收全部成本,至少也可以使蒙受的损失减少。因此我们得到:定律一:在一封闭的互供电力系统中,对应于某一给定的互供电量,Q其互供电价的可行取值范围处于卖方的平均可变成本曲线1和买方的平均缺电损失曲线2之间(见图,)在取值范围之内,1双方都可以获益。在一般情况下,互供电价的可行区间是比较大一29一
的,双方可能会在可行区间中的某一点达成协议。由于双方受利润极大化的驱使,往往不满足于回收成本,而希望多占联网供电带来的收益,我们把它归纳为:定律二:受利润极大化的成交概率密度驱使,双方都力争使互供电价偏向对自己有利的一边,双方对利润的追逐程度和对联网供电的诚意决定了双方的订价策略,双方的策略决定了协议达成的概率和期望的互供电价。假设用S()P表示卖方的定价策略,即在互供电价为P时,卖方的成交概率密度函数,B()P表示买方的订价策略,即图2双方的订价策略买方的成交概率密度函数。假定S(p)和B()P在可行区间〔,p:几〕外取值为,:0于是“研丁B(,`““JCPdP一由于只有在双方都对价格表示满意时才能最终达成协议,所以最后达成协议的概率密度函数从(P)等于双方各自成交概率密度函数之积。,斑二·(P)(B)PS(P)在互供电价制订过程中,由于各种内部和外部情况的不同,双方的策略也呈现各种形式,我们把它们简单归纳为以下三种类型:ZdB(P).贪婪型:>。,希望订价时自己占有较大的优势。ZP。()2谦和型dB:一。,石歹一一<O希望尽可能达成协议,为实现联网供电愿意作出较大`奋一r的让步。ZdBP().3平均型:“。,希望在汀价过程中双方具有同等的地位。成交概率密度由于平均型是贪婪型和谦二几·\I|和型之间的临界状态,这里暂B(P)S(P).`.自时不考虑这种类型,下面分三1种情况讨论订价过程。.1双方都是贪婪型。在这种情况下,达到协议的概率密度从,()P最小,实际汀出价格p的方差a,最大。价格p兔互供电价的数学期望P,和最大概率价格二。二p分布在+(p:p,)2/附近,见一30一
图。3由于可能性小和随机性大,定价结果p的取值一般很难预料。)￡B.一方是贪婪型、另一方(PS)(P月一为谦和型。1)(P在这种情况下,达成协议的概率较高,实际价格的攻学期望殊和最大概率价格氏。二具有明显的偏向性。此时价格方差a。也较少,因此随机性减少。如果买方几几“耳互供电价是贪婪型,订价结果尸是偏向于下限价格,p:见图4;如果卖方是贪婪型,实际价格P偏向于上限价格岛,见图。5实际价格尸一妙般在最大硫率价格氏。二附近取得。.3双方都是谦和型。此时双方达成协议的可能性较大,定价结果p的方差口。也较大,土因此实际制订出的互供电价`士泛」一oaxp。一互供电价其分布区域较宽,取值p往往难于P事前预测,见图。6在这种情况下,首先出价的一方,一般能在定价过程中占据主动,往往能取得佼大的优势。多)S)由上面的讨论可以看出,订(P(P价结果p与双方策略函数关系很大,然而策略函数、BF()S什)也不是双方随心所欲产生的,它们是双方分别根据各目的利害得失而制定的,策略函数究竟是贪婪乳互供电价型、谦和型还是平均型和协议没图达成时双方的损失之比密切相6关。假设乙B是买方在缺电情况下的总损失,乙S是卖方由于没有买主而蒙受的总损失,一般规则是:如采乙B>乙s,则买方为谦和型,卖方为贪婪型,,如果乙B<乙S则买方为贪婪型,卖方为谦和型。我们可以把(PH一·p:)Q看作是联网供电带来的总收益,实际制订的互供电价尸决定了总收益的分配,对于收益分配的一般规律我们有:(下转第8页)一31一
况,增加核电比重。核电系统费用,一般来说比水电或煤电便宜,占地也少,而且不会造成大气污染等后果,优点甚多。从市场容量来看,在核电大发展的今天,煤炭贾易量不但没减少.,1983一1985年间,还以41%年递增率增长。这就为我国出口煤炭提供了机会。关于价格条件,我国煤炭开采条件优越,成本低,如煤层浅、劳动工资低等,不仅在亚洲市场上有竞争能力,在欧洲市场上也是澳大利亚、南非的竞争对手。出口煤炭,改变能源结构,有利于减少我国燃煤造成的大气污染。若不改变这一能源结构,会促成煤炭污染环境的爆炸性危险。从发展我国技术和调整产业结构看,可以用煤炭出口创汇加快发展煤炭系统工程(包括港口建设,)为支援其它行业发展创造物质条件。六、结论从主、客观都证明出口煤炭替代出口石油仓」汇,不仅可行、可能,也是必妥的。以出IJ煤炭换取外汇,支持水电和核电的发展,技术经济合理,且有利于加快电力工业建设,并能改善我国大气环境(我国严重超标,已达不能容忍的程度。)所以,大力出口煤炭是能源结构换位的需求,是我国社会主义四个现代化建设的需要,也是改善世界煤炭贸易市场环垅的需求。我国长期以来的以煤炭为主的模式,已不适应现代化建设,巫待扭转。1987年4月(本文作者工作单位:中国社会科学院数量经济与技术经济研究所)〔上接第幻页)定律三:对于某一互供电量,Q联网供电带来的总收益的分配与双方在没有达成协议情况下所蒙受的损失之比成反比。以上所述的定律和规则,虽然是在专买和专卖的市场情况下得出的,但是也可以推’!应用到其它市场价格模型中去,不同的是在有更多的买主和卖主的市场情况下,下限价格和上限价格比较接近,双方选择价格的余地较窄,随机性也大大减少。三、互供电价的实际应用一互供电价的均衡和非均衡理论,是我国当前实行的计划经济和市场经济相结合情况卜价格制订的两个方面。用联合系统长期边际成本制订的均衡互供电价,综合考虑了两个电力系统未来的电力需求情况及未来用电变化对电力成本的影响,因此它在未来一段时问内是相对稳定的。在计划经济的前提下,国家可以把它作为制订长期计划价格的主要依据,对受、供电双方的定价过程进行指导。在市场经济起主要作用、国家没有指令性计划的互供电力系统中,国家可以用均衡互供电价对双方进行指导,但互供电价的取值是不受计翅价格制约的,双方的定价策略起了主导作用,因此在这种情况下,实际制行出的互供电价是以非均衡互供电价理论为基础的。互供电价的均衡和非均衡理论,为国家制订合理的价格政策和为双方确定各自的定价策略提供了理论依据,互供电价的合理化、科学化将为各电网的顺利联接,充分发挥联网经济效益,解决电力紧张状况产生巨大的推进力。1987年4月(本文作者工作单位:浙江大学工业管理工程系)一8~
