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电力市场建设初级阶段水电上网电价的定价模型研究


研究与开发

电力市场建设初级阶段水电 上网电价的定价模型研究
张 强 隋来东
810016)
(青海大学水电系,西宁

摘要 本文基于会计成本法和边际成本法的定价方法理论,本着将上网电价分为容量电价和 电量电价两部分,并由电量电价参与竞价的基本原则,针对水电上网参与竞价存在的问题,构建 了两种水电上网电价定价模型。最后通过两种模型的分析比较,得出了适合电力市场建设初级阶 段水电上网电价的定价模型 ——基于会计成本法的两部制定价模型。 关键词:电力市场;水电上网电价;会计成本法;边际成本法

Research for Hydro-power Net Pricing of the Primary Stage of the Power Market
Zhang Qiang Sui Laidong

(Hydroelectric Engineering Department of Qinghai University, Xining 810016)
Abstract Based on the theories on accountant cost and marginal cost pricing method, following the fundamental principles of ‘dividing the hydropower net price into capacity price and quantity price, the latter of which taking part into competition’, this thesis builds two types of hydropower net pricing models. The pricing models are aimed at resolving the problem of regulating hydropower net pricing. Through comparing and analyzing the result of the proposed pricing models, which successfully demonstrates the two-part pricing model based on the accountant cost method, which is proved to be suitable in hydropower net pricing for the primary stage of the power market construction. Key words: power market; hydro-power net pricing; accountant cost method; marginal cost method

1

引言

当前我国电力行业正处于“厂网分开,竞价上 网”的电力市场改革初级阶段。 电力作为一种商品, 合理的电价是电力市场改革的核心问题。而上网电 价则是发电侧电力市场的核心,是竞争的起点。而 水电与火电相比,具有不同的特点,水电参与竞价 上网是一项非常庞大和复杂的系统工程 [1-2]。 《电力 法》第三十六条规定“制定电价应合理补偿成本, 合理确定收益,依法计入税金,坚持公平负担,促 进电力建设”。成本是商品定价的基础,当前世界 各国以成本为基础制定电价的理论, 总起来有两类, 即会计成本法和边际成本法 [3-4]。 本文构建的模型主 要针对水电上网参与竞价存在的以下两个问题提出

解决办法: ①水电发电成本中固定成本所占比例大, 变动成本所占比例小,而竞争仅局限于由变动成本 决定的电量电价,市场的竞争力度比较小,发电企 业参与竞争的积极性低;②水电受来水季节性变化 的影响,装机容量不能随时都投入系统运行,对应 一定时期应确定其可用容量。

2

基于会计成本法的水电上网电价的定价 模型的构建
会 计 成 本 法 是 目 前 大 多数 国 家 采 用的 传 统 方

法。定价原则是把运行成本和过去资本的重置(或 者偿还)相结合,反映过去一段时期的电能生产、 输送或销售的成本。会计成本定价通常采用成本加 成的形式 [5] ,即上网电价由发电成本、发电利润和

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发电税金组成。

基本电价模型的构建 对于引言中提出的第一个问题,本文提出的解 决办法是电厂的所有固定成本不完全通过容量电费 回收,其中有一部分要通过电量电费回收。为了区 别起见,将通过容量电费回收的那部分固定成本和 资本收益确定的电费我们称为基本电价,而由变动 成本和另一部分固定成本和资本收益确定的电费称 为电度电价。 根据国外的经验,容量费用包括全部的固定资 产和递延及无形资产的投资费用,以及大约 50%的 工资与福利费用、材料和修理费用。电量电价包括 运营资金的投入费用、 50% 的工资及福利费用、材 料及修理费用、水费及其他费用与管理费。国外发 电公司的这一比例确定的前提条件是电力市场供大 于求,发电容量有相当大的富裕。而在中国,今后 很长一段时间,容量成本较高大型水电机组仍需大 力发展,特别是非沿海的欠发达地区更是如此。因 此,本文建议电力市场建设初期发电侧两部制电价 中,与容量电价有关的固定成本包括全部折旧费、 大约 80%的工资与福利费用、材料费、修理费,以 及全部的管理费用、固定财务费和其他费用。与电 量电价有关的变动成本包括水费、 20% 的工资及福 利费用、修理费用及材料费,另外还包括库区维护 基金、库区开发基金及变动财务费用。 在明确了水电固定成本、 变动成本的构成之后, 水电站上网基本电费由发电固定成本与固定成本有 关的税金及利润等几部分组成。基本电价的计量有 两种方式,第一种按千瓦计量,采用这种方式时, 电网 必须 建立一 整套对电厂或 机组的 容量测 量系 统。第二种按千瓦时计量,这种方式目前应用较为 广泛。本文采用第二种计量方式构建基本电价模型 如下 (C + L + S ) × K ky ( 1) Pc = d hd P × T × (1? C y )
d

2.1

行时 签定的合同中 规定的可调 容量和 可调小 时确 定。 如电厂投入运 行后,达不 到规定 的可用 系数 K ky ,则相应在基本电价中予以扣减或予以惩罚性 扣减,具体办法可在合同中规定,同时还要考虑厂 用电。 通过模型( 1 )确定的基本电价,部分的而不是 全部的补偿了电厂的固定成本,有利于电厂发电积 极性的提高和竞争的形成。随着市场运行不断成熟 和供求关系的进一步改善,还可以继续减小这一补 偿比例,提高电量成本的比重,增大竞争力度。另 外,可以根据电站在还贷期间和还贷结束后的经济 负担不同,制定其上网电价。 对第二个问题, 本文认为应做到基本电价 “水电 同网同质同价 ”。 具体说本文采用的解决办法就是对 不同电能质量的电厂和机组按类别(基荷、腰荷、 峰荷)分类,原则上整个网内水电同种类别只有一 个基本电价;显然,实行这样的定价机制后,那些 工程 单位造价过高 的电厂将得 不到充 分的容 量补 偿,必然会激励他们在新建电厂时加强投资管理, 努力降低工程造价(对于个别由于不可避免的自然 条件而造成工程造价畸高的电厂,可以在基本电费 结算时给予必要的补偿,对于国家投资无需还贷的 老厂,给予必要的扣减)。这样的处理即能够在相 当大的程度上吸引长期电力投资,还有利于控制工 程造价。在这一思路下,基本电价的定价模型也应 做如下的修正: 首先确定年度分摊的网内同种类别(基荷、腰 荷、峰荷)水电总容量成本,再根据网内同类机组 的年平均利用小时数来确定电网年平均电价。最后 在签定的合同中根据规定的可调容量和可调小时确 定的机组平均可用系数获得基本电价。这一定价模 式下网内所有同类水电发电企业的基本电价水平是 相同的。构建模型如下

Pcp = ? ∑ (Cdi + Lhdi + Si )? ÷ ?T p × ∑ Pdi ? ? ? ? ?
?i =1 ? ? ? ? ?

?

n

?

?

n

? ? ?

( 2)

式中, Pc 为该机组每小时的单位基本电价(元

i=1

/ kW·h) Pd 为使用装机容量( kW) T 为机组全年 ; ; 设备利用小时数; Cd 为年固定成本总额(万元) ; [ Cd = 折旧费 +80%( 工资福利费 + 修理费 + 材料费 )+ 管理费及其他费用 +固定财务费用 ];Lhd 为年还贷利 润 (万元) S 为与基本电价有关的附加税费 ; (万元) ; Kky 为机组可用系数; Cy 为厂用电率。 机组的可用系数是根据电厂的特征,按投入运

式中, cP 为同类机组每小时的基本平均单位电 P 价(元 / kW·h); Cdi 为第 i 个电厂的年度固定成本 (万元) Lhdi 为第 i 个电厂的年度还贷利润 ; (万元) ;
Si 为第 i 个电厂的年度税费(万元) TP 为网内同类 ;

发电机组的年平均实际利用小时数; Pdi 为第 i 个电 厂的容量( kW) n 为实行两部制电价制度的网内 ; 同类电厂总数。
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电度电价模型的构建 电度电价只需计及直接用于生产电量的消耗。 这些消耗包括:①与生产电量直接相关的变动费用 和一部分固定费用;②变动税金,包括随电量电费 计征的城建税和教育费附加等;③利润。此外,还 要根据税率、物价指数等变化进行调整。这样计取 的电量电费补偿了生产电量的直接消耗,对电力生 产企业投资者、经营者的投资回报和收益均无较大 影响。电力生产企业完全没有必要为争效益而抢发 电量,从而促使电网经营企业严格按电网需要来进 行经济调度。对于水电企业而言,电度电价主要为 与管理水平有关系的成本。管理水平越高,变动成 本就会控制得越好,在竞价过程中就可以尽量地压 低价格,在竞争中占优势。反之,成本高的企业最 终会因成本高而退出竞争,这实际上是一个优胜劣 汰的过程。 因此,本文构建的上网电度电价定价模型为
Pe = Cv + Lzb + S
Q

2.2

Cr =

i (1 + i )t (1 + i )t ? 1

( 5)

其 中 , Lc 为 长 期 边 际 发 电 容 量 成 本 ( 元 / 千 瓦 ·年) I 为边际机组单位千瓦的固定投资(元) ; ;
Cr 为投资回收系数; 其计算公式如 7) ( 所示:Om 为

运行维护费率,可取为 3% ; Kky 为机组可用率; Cy 为厂用电率; i 为社会折现率,一般取 10% ~ 15%;
t 为设备的经济寿命,水电一般取 30 年; K 为调整 系数,其计算公式如下 (6) K = I1 (1 + i ) n ?1 + I 2 (1 + i ) n ? 2 + ??? + I n

其中,I1, I2, …,In 为电厂在建设期的逐年投资 流, n 为电厂建设的年限。

( 3)

式中,Pe为该机组基本单位电度电价(元/kW·h) ;
Cv为年变动成本和部分固定成本总额(万元);(Cv=

水费+20%(工资福利费+修理费+材料费)+库区建设 维护及库区移民后期扶持基金+变动财务费用));Q 为该机组发电的上网电量(kW·h) Lzb 为资本金利润 ; (万元);S为与电度电价有关的附加税费(万元)。

3

基于边际成本法的水电上网电价的定价 模型的构建

边际成本定价方法实际是利用经济学原理,在 现状下,用增量成本代替平均成本来测算电价,能 反映经济成本的变动趋势,它对各种投入物采用的 都是经济价格或影子价格,能够最终实现与最佳经 济效益相对应的、在一定电力电量下的市场平衡 [6]。 基于边际成本法制定上网电价的关键就是要确 定边际发电容量成本和边际发电电量成本。而边际 发电容量成本本文是根据边际电厂投资年金化而得 , 同时还要考虑电厂的运行费用以及电站建设期中每 年不同的投资流。此外,还要考虑厂用电以及机组 的可用率。因此水电上网长期边际容量成本可由下 式 (4)、 (5)确定
Lc = I (Cr K + Om ) (1 ? C y ) × K ky

基本电价定价模型 为了解决引言中所提第一个问题,本节中认为 应同上一节基于会计成本的两部制电价中分析的那 样,把容量成本分为两部分,一部分容量成本分摊 到基本电价里,另一部分的容量成本和变动成本分 摊到电度电价里,但却采用了不同的分摊方式。本 节中提出应用边际成本法时其容量成本分摊到基本 电价中的比例系数 η 由该机组的运行方式确定。如 果上网电厂负荷率较高,既为电网提供电力,又为 电网提供电量,则边际容量成本分摊在基本电价中 的比例系数 η 小,这样有利于发电厂更加积极主动 发电。如果上网机组只参加调峰,负荷率小,主要 只提供电力服务,则边际容量成本应多分摊到基本 电价中,其分摊比例系数 η 较高,这样有利于保证 上网机组成本的收回。因此容量成本分摊到基本电 价中的比例系数 η 设计如下 ( 7) ηi = ηmin + (ηmax ?ηmin ) X i 其中, X i 为该机组发电小时数在总小时数中所 占的比例。由于发电小时数越多,则 X i 的取值应该 T 1 越小,因此本文假设 X i = arccos i , Ti 为政府核 Tmax π
定的发电机组 i 的年上网小时数,0 ≤ X i ≤ 1 。 ηmin 而 为系统内规定上网机组发电小时数为 8760h 的分摊 系数, η max 为系统内规定上网机组发电小时数为 0 而 的分摊系数, 0 ≤ ηmin ≤ η max ≤ 1 。按照上述方法建立 上网基本电价模型如下

3.1

Pci = Lciηi

( 8)

( 4)

其中, ci 为机组 i 上网基本电价 P (元 /千瓦 ·年) ;
Lci 为机组 i 边际容量成本(元 /千瓦 ·年) ηi 为机组 ; i 容量成本分摊到基本电价中的比例系数。

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3.2

电度电价定价模型

价结果如表 1 所示。
表1 基于会计成本法确定水电厂上网电价
项目 装机容量 /万 kW 年发电量 /万 kW·h 利用小时 /h 厂用电率 /% 总投资 /万元 成本:1.水费 /万元 2.库区维护费 /万元 3.库区后期扶持基金/万元 4.材料费 /万元 5.工资及福利 /万元 6.折旧费 /万元 7.修理费 /万元 8.其他费用 /万元 附加税费 /万元 固定财务费用 /万元 变动财务费用 /万元 还贷利润 万元 资本金利润 /万元 基本电价 /元//kW·h 电度电价 /元//kW·h 上网电价 /元//kW·h A 60 270000 5000 0.2 306000 267.3 270 1350 186 547 10710 3060 1300 920.52 7500.03 13.50 21640 14730 0.123 0.067 0.190 B 30 117000 4500 0.1 144000 128.7 117 585 93 256 5040 1440 1320.5 585.83 3700 5.70 5870 4000 0.118 0.045 0.163 C 20 73000 4000 0.2 90000 84.83 73 365 62 205 3150 900 355 398.06 3500 4.0 7116 4825 0.158 0.080 0.238

对第二个问题,边际成本法主要通过电度电价 来解决。考虑到系统在高峰段、平段和低谷段这三 种时段中不同的运作状况,边际电量成本就是系统 为了满足用户上网电量增加 1 kW·h 而增加的电厂 运行成本。应该采用运行成本最高的水电机组来担 任调峰,非高峰时采用大水电机组的运行成本作为 边际电量成本。而边际容量成本分摊在高峰段、平 段和低谷段的电度电价中, 建立电度电价模型如 9) ( 所示: 高峰段电度电价 = Lef + Pc × k f / T f 平段电度 = Leb + Pc × k p / Tp 低谷段电度电价 = Leb + Pc × k g / Tg 其中, e f 、Leb 为高峰时边际电量成本和非高峰 L ( 9)

时边际电量成本; T f 、Tp、Tg 分别为高峰段和平段、 谷段时的年利用小时; k f 、k p、k g 分别为边际容量 成本在电度电价中高峰段、 平段和谷段的分摊系数。 发电侧容量在不同的发电时段所体现的作用是不同 的。根据微观经济学原理,在峰时段,由于发电容 量不足,它将发挥更大的边际效率,相应的容量费 用分摊权重系数应大一些;在谷时段,由于发电容 量充裕,它发挥的边际效率就比较小,其容量费用 的分摊系数应小一些。本文根据上网机组的日负荷 水平,将年容量费用分摊到各时段。

以丰水年为例,以担任调峰作用的水电站机组 的运行成本作为系统高峰时的边际电量成本,非高 峰时采用大水电机组的运行成本作为边际电量成 本。而调峰水电机组的运行成本 0.073 元 //kW·h,非 高峰时的边际电量成本为 60 万 kW 水电机组的运行 基于边际成本法构建的模型对 成本 0.068 元 //kW·h。 电厂 A、B、C 计算的基本电价、电度电价结果分别 如表 2、表 3 所示。
表2 边际发电容量成本及基本电价(丰水年)
机组 A 60 306000 80 20:30: 40:10 56 42 30 5000 5100 12.4 1.2053 1167.39 机组 B 30 144000 50 20:40: 30:10 25.5 18 13.5 4500 4800 12.4 1.1287 1040.56 组C 20 90000 30 30:20: 30:20 16 11 8 4000 4500 12.4 1.2084 1032.25 项目 装机容量 /万 kW 投资总额 /万元 调峰能力 /% 逐年投资比例 /% 峰段日平均 最大负荷 /万 kW 平段日平均 最大负荷 /万 kW 谷段日平均 最大负荷 /万 kW 年发电利用小时数 /h 单位千瓦工程 造价/元/kW 投资回收系数/% 调整系数 K 容量成本/元/千瓦 ·年

4 实例验证
下面以 A、 、 三座水电厂为例, B C 其资料如下: 综合折旧率取 3.5%;社会折现率取 12%;厂用电率 取 2%;机组可用率取 80%;水电设备的经济寿命 取 20 年;职工人均年工资按 20000 元计;职工福利 库区维护费按厂供电量 0.001 按工资总额的 40%计, 元 /kW·h 提取;水库后期扶持基金按厂供电量 0.005 元 /kW·h 提取;材料费定额 3.1 元 /kW·h;大修理费 资金来源按资本金和贷款两部分组成 率通常取 1%; 考虑。资本金占总投资的 30%,贷款占 70%,贷款 年利率按 5.76%计;生产流动资金按 10 元 /kW·h 估 算,流动资金总额的 30%使用资本金, 70%从银行 贷款,年利率按 5.31%计算;固定财务费用为等年 还贷额与平均每年归还长期(建设期)贷款本金之 差,即年长期贷款利息,还贷期限 20 年;变动财务 费用为流动资金借款利息,计算方法如同固定财务 费用,区别是用流动资金借款代替长期借款。基于 会计成本法构建的模型所确定的基本电价,电度电

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续表 2. 项目 比例系数 η 基本电价/元/千瓦 ·年 峰段分摊系数 平段分摊系数 谷段分摊系数 机组 A 0.4533 529.18 0.438 0.328 0.234 机组 A 0.212 0.172 0.142 0.318 0.278 0.248 机组 B 0.4641 482.92 0.447 0.316 0.237 机组 B 0.217 0.170 0.144 0.324 0.277 0.251 组C 0.4745 489.80 0.457 0.314 0.229 机组 C 0.241 0.183 0.152 0.363 0.305 0.274

题等诸多优点成为本文推荐的电力市场建设初期水 电参与竞价上网的基本定价模型。待市场建设进入中 后期后,随着竞争力度的加大和市场的逐渐成熟与规 范,可以考虑逐步引入边际成本定价模型。
参考文献
[1] [2] [3] 苏 斌. 采用 两 部制电 价 机制 促进水 电 开 发利用 [J]. 中国物价, 2004, (4): 39~41. 国家电力公司动力经济研究中心. 水电上网电价研 究[J]. 贵州水力发电, 1999, (增刊): 61 ~64. D. Cheng. Economic Analysis of The Electricity Market in England and Wales[J]. IEEE Power Engineering Review, 1999, 19(4): 57~59. [4] J. Bower, D. Bunn. Experimental Analysis of The Efficiency of Uniform-Price Versus Discriminatory Auctions in The England and Wales Electricity Market. Journal of Economic Dynamics & Control, 2001, (25): 561~592. [5] [6] 张玉惠, 冯权龙. 两部制上网电价定价的成本分解 方法[J]. 四川电力技术, 2000, (2): 44~47. 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.

表3
项目

分时电度电价及上网电价

峰段电度电价/元/kW·h 平段电度电价/元/kW·h 谷段电度电价/元/kW·h 峰段上网电价/元/kW·h 平段上网电价/元/kW·h 谷段上网电价/元/kW·h

5

结论

基于会计成本法的定价模型反映的是历史发生 的帐面成本、税金和利润,方法本身能够保证财务平 衡。而基于边际成本的定价模型测算结果表明:水电 上网电价随着来水的不同而不同,其上网电价会随着 来水量的减少而上升;上网电价会随着峰谷时段的不 同而不同,峰时段上网电价高,谷时段上网电价低; 上网电价中电度电价所占比例较高。对于正处在电力 工业市场化改革的初期阶段的水电厂而求言,其竞争 范围有限,力度较小,市场供求关系尚不十分确定, 实际边际定价的条件尚不成熟(如本例中确定边际机 组就应用了假设条件)。而会计成本法则由于其易理 解性、可操作性强及较好的解决水电上网中存在的问
(上接第 51 页)

作者简介 张 强(1978-)女,河北唐山人,讲师,硕士,主要研究方向:电

力市场。 隋来东(1978-)男,山东人,工程师。

5

结论

[3] [4] [5] [6]

郭上华.电压波动与闪变微机检测方法的研究.[学位 论文]. 湖南大学, 2003. 郭晓丽.电压波动和闪变的检测与分析.[学位论文], 南京理工大学, 2004. TMS320C3X User’s Guide.Texas Insturments,1991. NORME INTERNATIONALE INTERNATIONAL STANDARD. CEI/IEC 61000-4-15, 2003,(2): 11~27.

由于引起电压闪变的波动波形非常复杂,有周 期性波动、非周期性波动,有正弦波、矩形波及三 角波等,以上算法只是针对周期性的正弦波引起的 电压闪变计算,这种方法比较准确,对于其他类型 的波动引起的闪变的计算,具有一定的局限性,并 不太适合,还有待进一步研究。
参考文献
[1] 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会.电压电 流频率和电能质量国家标准应用手册.北京: 中国电 力出版社, 2001. [2] 马玉龙, 刘连光等.IEC 闪变测量原理的数字化实现 方法. 中国电机工程学报, 2001,21(11): 92~95.

作者简介 毛志芳(1981-),女,助理工程师,从事电能质量及电力系统稳定 控制工作。 周 文(1978-),男,助理工程师,从事电能质量及自动控制专业 技术工作。 毛志强(1979-),男,助理工程师,从事电力系统自动控制工作。

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