中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)〔2015〕9 號(hào)）文中重點(diǎn)任務(wù)的第一條就是“有序推進(jìn)電價(jià)改革，理順電價(jià)形成機(jī)制”，具體舉措包括“單獨(dú)核定輸配電價(jià)”“分步實(shí)現(xiàn)公益性以外的發(fā)售電價(jià)格由市場(chǎng)形成”“妥善處理電價(jià)交叉補(bǔ)貼”。由此可見，電價(jià)改革是電力體制改革的核心任務(wù)，也是最為困難的環(huán)節(jié)。由于我國(guó)試點(diǎn)現(xiàn)貨的市場(chǎng)出清價(jià)格普遍偏低，當(dāng)前容量市場(chǎng)（容量補(bǔ)償）問題的討論成為熱點(diǎn)之一，而近期寒潮導(dǎo)致美國(guó)得州電價(jià)飆升和數(shù)百萬家庭十年來首次被迫輪流停電也引發(fā)熱議。電價(jià)理論（或電能價(jià)值分析）是電價(jià)形成的基礎(chǔ)，其研究主要包括兩個(gè)部分：一是電能價(jià)值（成本）分析，也稱“電價(jià)預(yù)測(cè)”，二是電力市場(chǎng)中的電價(jià)形成機(jī)制。體現(xiàn)容量與電量?jī)r(jià)值的新型電價(jià)機(jī)制及其相關(guān)問題值得探討。
電價(jià)復(fù)雜
電改不適合“一夜之間徹底顛覆”
由于電價(jià)問題的復(fù)雜性、電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)性地位以及電力產(chǎn)品的公共性（可稱之為“電價(jià)的社會(huì)性”），電價(jià)問題牽一發(fā)而動(dòng)全身，并且與其他能源價(jià)格緊密相關(guān)，甚至牽涉到社會(huì)穩(wěn)定問題，合理電價(jià)難以通過單一途徑來解決。當(dāng)前的電價(jià)結(jié)構(gòu)和電價(jià)水平（尤其是財(cái)務(wù)費(fèi)用）是我國(guó)長(zhǎng)期以來各種電價(jià)政策歷史沉淀的產(chǎn)物，還曾作為國(guó)家宏觀調(diào)控的手段，雖然存在不合理的成分，但大部分合理，并承擔(dān)了許多社會(huì)功能，并不適合“一夜之間徹底顛覆”。
因此，在電價(jià)形成機(jī)制設(shè)計(jì)中，應(yīng)分清哪些成分適合由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成，哪些成分需暫時(shí)保持原樣。只有在對(duì)各種電能成本（包括會(huì)計(jì)學(xué)成本和經(jīng)濟(jì)學(xué)成本）深入分析的基礎(chǔ)上，深刻認(rèn)識(shí)電能價(jià)值的一般規(guī)律和我國(guó)的特殊規(guī)律，兼顧效率與公平，讓市場(chǎng)這只“看不見的手”和政府這只“看得見的手”協(xié)同配合、形成合力，精心構(gòu)建適合我國(guó)國(guó)情的電價(jià)形成機(jī)制，電力市場(chǎng)改革才能順利推進(jìn)。
由于電能目前難以大規(guī)模存儲(chǔ)，生產(chǎn)與消費(fèi)必須實(shí)時(shí)平衡，因而電能的價(jià)值具有鮮明的時(shí)間特性；同時(shí)，電能的生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)覆蓋的地域遼闊，各地電能生產(chǎn)和消費(fèi)成本不同，且區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)電價(jià)的承受能力也有差異。因此，電能價(jià)值也有鮮明的空間特性。完善的電價(jià)體系對(duì)電力生產(chǎn)和消費(fèi)具有關(guān)鍵調(diào)控作用已成共識(shí)。如實(shí)行峰谷電價(jià)，引導(dǎo)發(fā)電廠積極參與調(diào)峰和電力用戶調(diào)整負(fù)荷；實(shí)行豐枯電價(jià)，鼓勵(lì)發(fā)展有調(diào)節(jié)能力的水電；實(shí)行分類銷售電價(jià)，根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)電力消費(fèi)等。
合理的電價(jià)形成機(jī)制和電價(jià)體系的建立需要科學(xué)理論的指導(dǎo)，也需要可以具體操作、便于計(jì)算的方法和手段。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，缺乏對(duì)電價(jià)理論的研究，主要依據(jù)會(huì)計(jì)成本核算來制定電價(jià)。已故言茂松教授以經(jīng)濟(jì)學(xué)方法對(duì)電價(jià)問題進(jìn)行了長(zhǎng)期和系統(tǒng)的研究，首創(chuàng)“電能價(jià)值當(dāng)量”理論，采用模型化的現(xiàn)代分析方法，揭示了電能生產(chǎn)和消費(fèi)價(jià)值當(dāng)量的數(shù)量規(guī)律。與傳統(tǒng)會(huì)計(jì)學(xué)方法確定電價(jià)的機(jī)制不同，經(jīng)濟(jì)學(xué)方法注重電力資源的優(yōu)化利用，其實(shí)質(zhì)是微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的邊際成本理論在電價(jià)問題中的應(yīng)用和發(fā)展。
基于會(huì)計(jì)學(xué)的電力定價(jià)理論與方法著眼于賬面上的平衡，和一般商品定價(jià)沒有本質(zhì)區(qū)別，即會(huì)計(jì)成本（折舊、營(yíng)運(yùn)、稅收）加利潤(rùn)。其中折舊率和利潤(rùn)率受到政府的控制，且由于它是基于平均成本的概念，因此是靜態(tài)平衡的和“向后看”的，也無法產(chǎn)生分時(shí)電價(jià)結(jié)構(gòu)。因而部分經(jīng)濟(jì)學(xué)家主張，像電力這類與國(guó)民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)的公用事業(yè)性企業(yè)，應(yīng)當(dāng)采用經(jīng)濟(jì)學(xué)方法定價(jià)，即電價(jià)取決于經(jīng)濟(jì)學(xué)成本（可用有限電力資源的影子成本來度量），加上經(jīng)濟(jì)學(xué)效益（可用需求攝動(dòng)的邊際成本來度量）。經(jīng)濟(jì)學(xué)定價(jià)的一大特點(diǎn)就是模型化，以最大限度排除人為因素影響，從而增強(qiáng)了其客觀性和科學(xué)性。電力定價(jià)的會(huì)計(jì)學(xué)方法和經(jīng)濟(jì)學(xué)方法可結(jié)合使用。
電能由于其在物理上的無差異性，以及復(fù)雜電力系統(tǒng)的存在，成為世界上最復(fù)雜的商品之一?！耙坏嗡幸姶蠛！?，1度電的成本中體現(xiàn)了整個(gè)電力系統(tǒng)的成本。除特殊情況外，電力負(fù)荷無法由單個(gè)電源來供電，因此電能的價(jià)值必須放在整個(gè)電力系統(tǒng)中考慮，而且不同類型電源在電力系統(tǒng)中的價(jià)值存在一定的相互替代性，是客觀存在的，也是可以測(cè)量的，這也是“電能價(jià)值當(dāng)量”一詞的來由。
電能的定價(jià)應(yīng)以對(duì)電能價(jià)值規(guī)律的深入分析為基礎(chǔ)，并建立基于電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、優(yōu)化運(yùn)行原理的電能成本分析數(shù)學(xué)模型，它是一個(gè)大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題。電能成本問題的研究可分為短期成本分析與長(zhǎng)期成本分析，其理論基礎(chǔ)是微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)有關(guān)生產(chǎn)成本的理論和相關(guān)的數(shù)學(xué)優(yōu)化理論，特別是數(shù)學(xué)優(yōu)化中的對(duì)偶優(yōu)化原理與有限資源影子價(jià)格密切相關(guān)。電能短期成本分析的核心是電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，重點(diǎn)是形成與電能量有關(guān)的價(jià)格；電能長(zhǎng)期成本分析的核心是電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃，重點(diǎn)是形成與發(fā)輸電容量有關(guān)的價(jià)格。
理論創(chuàng)新
當(dāng)量電價(jià)融合容量、電量成本和效益
電力市場(chǎng)（特別是現(xiàn)貨市場(chǎng)）是世界上唯一一個(gè)由經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和數(shù)學(xué)模型定義出來的市場(chǎng)，市場(chǎng)出清價(jià)格是由定價(jià)模型（或價(jià)值模型）計(jì)算出來的，因此該模型的選擇十分關(guān)鍵。實(shí)時(shí)電價(jià)理論是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的理論基礎(chǔ)，最早由麻省理工學(xué)院教授F. C. Schweppe等在1980年代初期提出。它是系統(tǒng)總生產(chǎn)成本對(duì)某一用戶在某一時(shí)刻用電量的偏導(dǎo)數(shù)，反映了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)特性和安全可靠性，可作為一個(gè)信號(hào)來調(diào)節(jié)和優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行。但是，基于實(shí)時(shí)電價(jià)理論設(shè)計(jì)的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)有以下缺陷：
一是實(shí)時(shí)電價(jià)基于傳統(tǒng)的分時(shí)調(diào)度模型計(jì)算，沒有深入分析電能價(jià)值的跨時(shí)段變化規(guī)律，忽略了電能生產(chǎn)和消費(fèi)的時(shí)間連續(xù)性這一十分重要的特征，在當(dāng)前風(fēng)、光等新能源大規(guī)模接入和對(duì)電力系統(tǒng)靈活性需求急劇升高的情況下，這一問題尤其嚴(yán)重；
二是假設(shè)同一時(shí)段的電能商品都是同質(zhì)的，由于未考慮不同類型發(fā)電機(jī)組在負(fù)荷曲線上所處的位置，無法區(qū)別基荷、腰荷和峰荷機(jī)組差別明顯的技術(shù)特征及價(jià)值；
三是雖然實(shí)時(shí)電價(jià)理論模型包括了從運(yùn)行到規(guī)劃的長(zhǎng)時(shí)間尺度的資源優(yōu)化，但如此超大規(guī)模的優(yōu)化問題無法實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際電力市場(chǎng)往往采用安全約束機(jī)組組合或安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度等短期運(yùn)行優(yōu)化模型計(jì)算出清價(jià)格，因此是一種相當(dāng)“短視”的定價(jià)機(jī)制，無法保證發(fā)電容量的充裕性。
當(dāng)量電價(jià)（或電能價(jià)值當(dāng)量分析）理論即為解決這些問題而提出，其數(shù)學(xué)理論相當(dāng)復(fù)雜。以基于年目標(biāo)的電源規(guī)劃模型為例，某典型日電能價(jià)值當(dāng)量分析的基本步驟為：
第一步，建立一個(gè)電力系統(tǒng)優(yōu)化模型。它類似于一個(gè)電力系統(tǒng)規(guī)劃模型，但又不完全相同。它的目標(biāo)函數(shù)及其規(guī)劃期應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)電價(jià)信息引導(dǎo)供需平衡的最終理想狀態(tài)；約束條件應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)電價(jià)機(jī)制設(shè)計(jì)中所考慮的有限電力資源；這一優(yōu)化模型還應(yīng)該能夠產(chǎn)生這些有限電力資源的影子價(jià)格。
第二步，利用上述優(yōu)化模型，基于影子成本原理，計(jì)算相應(yīng)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)成本（通常分解為容量成本和電量成本），這個(gè)過程可能涉及到新電源的規(guī)劃、現(xiàn)存電源的價(jià)值評(píng)定和退役分析、區(qū)外購(gòu)電的價(jià)值評(píng)定、純現(xiàn)存電源情況下的容量?jī)r(jià)值參考系等問題。
第三步，利用上述優(yōu)化模型，基于邊際成本原理評(píng)定相應(yīng)的電力系統(tǒng)效益（通常也分解為容量效益和電量效益），通常采用負(fù)荷微增方法計(jì)算。
第四步，為了將上述成本和效益分配到每一機(jī)組和每小時(shí)，需要分別建立它們的分?jǐn)倻?zhǔn)則，將它們?cè)谝粋€(gè)負(fù)荷曲線上，沿負(fù)荷軸和時(shí)間軸作二維展開。最簡(jiǎn)單的分?jǐn)倻?zhǔn)則是按電量加權(quán)平均，不同的分?jǐn)倻?zhǔn)則將生成略有不同的電能價(jià)值當(dāng)量。
第五步，構(gòu)造持續(xù)形式或時(shí)序形式的電能價(jià)值當(dāng)量圖表，由于持續(xù)形式的電能價(jià)值當(dāng)量圖表不便于應(yīng)用，可利用典型日負(fù)荷曲線，將持續(xù)形式的電能價(jià)值當(dāng)量圖表轉(zhuǎn)換為時(shí)序形式，即一天的24小時(shí)形式。
上述當(dāng)量電價(jià)定價(jià)方法將發(fā)電機(jī)組的容量、電量的成本和效益綜合為單一電價(jià)，精準(zhǔn)地體現(xiàn)了老電廠、新電廠、水電廠、火電廠、電量限制、外購(gòu)電等不同類型電源在系統(tǒng)中所承擔(dān)的功能及其價(jià)值，而且克服了實(shí)時(shí)電價(jià)“短視”的缺陷，特別符合發(fā)展中國(guó)家對(duì)電價(jià)制定的要求。另外，當(dāng)量電價(jià)定價(jià)方法基于持續(xù)負(fù)荷曲線進(jìn)行定價(jià)，自然地區(qū)分了基荷、腰荷和峰荷電能的不同價(jià)值，符合電能生產(chǎn)和消費(fèi)的價(jià)值規(guī)律。此外，當(dāng)量電價(jià)定價(jià)方法既適合于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的電力定價(jià)，也能應(yīng)用于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的競(jìng)價(jià)交易。
揚(yáng)長(zhǎng)避短 兩部制電價(jià)成效與問題并存
雖然電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是世界各國(guó)電力市場(chǎng)的共同組成部分。但如前所述，現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)在激勵(lì)新建發(fā)電容量、保障電力長(zhǎng)期平穩(wěn)供應(yīng)方面的作用存疑。從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來看，為保障長(zhǎng)期電力供給安全，目前包括美國(guó)（PJM、紐約、新英格蘭）、英國(guó)等在內(nèi)的電力市場(chǎng)都已建立起配套的容量市場(chǎng)機(jī)制，而美國(guó)得州電力市場(chǎng)等則希望通過稀缺定價(jià)機(jī)制來確保容量充裕性。
以美國(guó)PJM容量市場(chǎng)為例，1998年P(guān)JM建立了容量信用市場(chǎng)。由于市場(chǎng)操縱等問題，2007年P(guān)JM采用可靠性定價(jià)模式（Reliability Pricing Model，簡(jiǎn)稱為RPM）取代容量信用市場(chǎng)，并于當(dāng)年4月開始正式運(yùn)行。RPM容量市場(chǎng)由多重拍賣市場(chǎng)組成，包括1個(gè)基本拍賣市場(chǎng)、3個(gè)追加拍賣市場(chǎng)和1個(gè)雙邊市場(chǎng)。市場(chǎng)成員由容量擁有者和負(fù)荷服務(wù)商組成?；九馁u市場(chǎng)提前3年舉行。PJM 根據(jù)對(duì)3年后的負(fù)荷預(yù)測(cè)，組織容量擁有者競(jìng)價(jià)，以滿足電網(wǎng)3年后的機(jī)組容量需求，購(gòu)買容量的費(fèi)用根據(jù)相關(guān)規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。
值得注意的是，雖然容量市場(chǎng)在一定程度上解決了發(fā)電容量投資不足的問題，但也爭(zhēng)議不斷。隨著可再生能源的大規(guī)模接入，問題更加尖銳。采用基于兩部制電價(jià)的管制容量市場(chǎng)將導(dǎo)致以下問題：一是管制的，而非經(jīng)濟(jì)的容量目標(biāo)；二是人為的供電聯(lián)營(yíng)組織規(guī)模，導(dǎo)致扭曲的電能價(jià)格；三是繼續(xù)靠供給方平衡市場(chǎng)，而不是讓負(fù)荷隨反映邊際運(yùn)行成本和容量緊缺程度的一部制價(jià)格變化；四是不能公平接納不提供“額定”發(fā)電和備用容量份額的供給方技術(shù)。根據(jù)自然資源保護(hù)協(xié)和塞拉俱樂部在2020年2月提交的報(bào)告，這些問題的存在已被PJM容量市場(chǎng)20年來的實(shí)踐所證實(shí)。
美國(guó)得州電力市場(chǎng)僅有單一能量市場(chǎng)，沒有容量市場(chǎng)。發(fā)電企業(yè)的投資和運(yùn)營(yíng)成本必須從現(xiàn)貨和輔助服務(wù)市場(chǎng)的收益中回收，直接將高市場(chǎng)價(jià)格作為容量成本回收機(jī)制。為了鼓勵(lì)投資興建新電廠，得州電力市場(chǎng)建立了稀缺定價(jià)機(jī)制，在系統(tǒng)電能和備用稀缺的情況下提高電能價(jià)格，并設(shè)置了較高的價(jià)格上限（當(dāng)前上限為9000美元/MWh）。近期，在寒潮和激增的用電需求下，由于電力供應(yīng)能力不足，得州已下令輪流限電，不但導(dǎo)致數(shù)百萬家庭斷電，且市場(chǎng)價(jià)格也已達(dá)上限，美國(guó)總統(tǒng)拜登直接宣布得州進(jìn)入緊急狀態(tài)。由于稀缺定價(jià)機(jī)制似乎在保障容量充裕性方面并未發(fā)揮應(yīng)有作用，得州電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)再度引起爭(zhēng)議。
對(duì)于兩部制電價(jià)市場(chǎng)，需要計(jì)算兩類長(zhǎng)期邊際成本，即容量邊際成本和電量邊際成本。容量邊際成本指負(fù)荷微增時(shí)發(fā)電、輸電和配電設(shè)備投資的增量成本；電量邊際成本指電量微增時(shí)燃料和運(yùn)行的增量成本。計(jì)算前，首先要預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來若干年內(nèi)的最大負(fù)荷，并形成長(zhǎng)期負(fù)荷曲線D，然后從初始值MW0開始，隨著時(shí)間的推移而上升，并按下述方法進(jìn)行計(jì)算（如上圖所示）。
在容量邊際成本方面，長(zhǎng)期容量邊際成本就是容量投資費(fèi)用與峰荷增量的比值。對(duì)于一個(gè)優(yōu)化規(guī)劃的系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于新增負(fù)荷的擴(kuò)展方案應(yīng)該是原規(guī)劃方案中新建發(fā)電廠投產(chǎn)年的提前或增加調(diào)峰機(jī)組如燃汽輪機(jī)或水電機(jī)組。
在電量邊際成本方面，峰荷時(shí)段的電量長(zhǎng)期邊際成本對(duì)應(yīng)于為滿足系統(tǒng)峰荷電量的增量，在優(yōu)先順序表中最后一臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。類似地，在基荷時(shí)段的電量長(zhǎng)期邊際成本對(duì)應(yīng)于為滿足基荷時(shí)段的電量增量，效率最低的基荷機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。電量邊際成本等于系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的增量與電量增量的比值，可采用隨機(jī)生產(chǎn)模擬的方法計(jì)算。
采用合適的多階段電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃模型，容易求得原規(guī)劃費(fèi)用和對(duì)應(yīng)于新增負(fù)荷的新規(guī)劃方案的費(fèi)用，因此可以計(jì)算出具有時(shí)序特性的長(zhǎng)期邊際成本。它是一個(gè)帶有隨機(jī)變量的大規(guī)?；旌险麛?shù)規(guī)劃問題，可采用由線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃的對(duì)偶方法推廣而形成的求解整數(shù)和組合規(guī)劃的拉格朗日松弛法來進(jìn)行求解。該方法能解釋價(jià)格形成機(jī)制并揭示市場(chǎng)調(diào)節(jié)的內(nèi)在機(jī)理，由于對(duì)偶變量提供了容量或電量成本的邊際信息，非常適合于電能成本分析。
電能價(jià)值（或成本）分析是電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)的核心基礎(chǔ)理論，而且是由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式通往市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式的一個(gè)橋梁。電價(jià)不但影響電力工業(yè)本身的健康發(fā)展和電力資源的優(yōu)化配置，而且影響全社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展和人民生活水平，屬于“絕對(duì)不能出問題”的底線。從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式下的會(huì)計(jì)學(xué)方法定價(jià)到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式下的經(jīng)濟(jì)學(xué)方法定價(jià)，電力價(jià)格將發(fā)生顛覆性變化。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)模式下，最理想的電價(jià)水平應(yīng)等于電能的真實(shí)價(jià)值；在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模式下，市場(chǎng)電價(jià)應(yīng)圍繞電能真實(shí)價(jià)值上下波動(dòng)。電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于：圍繞電能價(jià)值規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)電能商品交易的“自發(fā)秩序”（即在政府所確定的邊界內(nèi)量、價(jià)放開的自持經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)）。在可再生能源大規(guī)模接入的背景下，除了容量?jī)r(jià)值、電量?jī)r(jià)值，電能還具有靈活性、安全性等多種不同的價(jià)值，使得問題更加復(fù)雜。我國(guó)電力市場(chǎng)化改革不可能一蹴而就，將是一個(gè)長(zhǎng)期過程，建立科學(xué)的電力定價(jià)方法和程序甚至比倉促推行市場(chǎng)化交易更加重要。同時(shí)，任何改革舉措都必須在社會(huì)所能承受的電價(jià)變動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行，才能在正確處理改革發(fā)展穩(wěn)定關(guān)系的情況下行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
（作者供職于華南理工大學(xué)電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所）
