修常鑫，左曉松，關 鑫

（東北電網(wǎng)有限公司，沈陽 110180）

“廠網(wǎng)分開”情況下實施峰谷電價對電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的影響

修常鑫，左曉松，關 鑫

（東北電網(wǎng)有限公司，沈陽 110180）

闡述在用戶側(cè)、發(fā)電側(cè)實施峰谷電價的原因，對在用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)同時實施峰谷電價、僅在用戶側(cè)實施峰谷電價、僅在發(fā)電側(cè)實施峰谷電價等3種情況下，分別分析電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的平均電價、售電收入和凈收入的變化，為制定峰谷電價提供政策參考。

峰谷電價；發(fā)電側(cè)；用戶側(cè)；效益分析

目前，世界上電力工業(yè)的組織結(jié)構(gòu)主要包括4種模式：①“垂直一體化”模式：在該模式下，沒有競爭性的發(fā)電商，因為不允許用戶從它們那里買電，電力工業(yè)的所有環(huán)節(jié)被捆綁一起，并受到管制；②“單一買方”模式：在單一買方模式下，任何地區(qū)只允許電網(wǎng)經(jīng)營者從發(fā)電企業(yè)處買電（可以采用競爭方式購買，也可以采用計劃方式購買），電網(wǎng)經(jīng)營者對所有的最終用戶仍是完全壟斷的；③“批發(fā)競爭”模式：在批發(fā)競爭模式中，發(fā)電環(huán)節(jié)是完全競爭的，負責配電的電力公司和大用戶成為買方，配電公司對所有的較小的最終用戶實行壟斷經(jīng)營；④“零售競爭”模式：允許所有的用戶選擇供電商，所以競爭的發(fā)電企業(yè)可以把電賣給任何人，小用戶通常通過總代理或零售商購買。

在“垂直一體化”模式中，發(fā)電環(huán)節(jié)和電網(wǎng)環(huán)節(jié)同屬于一個電力公司，峰谷分時電價只在用戶側(cè)實行，峰谷電價只對用戶和電力公司發(fā)生影響。在“單一買方”管理模式下，由于發(fā)電環(huán)節(jié)和電網(wǎng)環(huán)節(jié)由不同的公司進行經(jīng)營管理，峰谷電價不僅可以在用戶側(cè)實行，在發(fā)電側(cè)也可以實行。這樣，根據(jù)用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)實行峰谷電價的情況，就出現(xiàn)了用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)同時實行峰谷分時電價、用戶側(cè)實行峰谷電價而發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價、發(fā)電側(cè)實行峰谷電價而用戶側(cè)不實行峰谷電價3種情況。這3種情況不僅對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟安全運行影響不同，而且對發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的經(jīng)濟效益影響也是不同的。

峰谷電價實施的3種情況，對發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的平均電價、售電收入和凈收入（凈收入是收入減去變動成本）將產(chǎn)生不同影響。

1 實行峰谷電價的原因

1.1 用戶側(cè)實行峰谷電價的原因

在用戶側(cè)沒有實行峰谷電價時，若電網(wǎng)的最大負荷為W，則電網(wǎng)需要的發(fā)電裝機容量為G=W/(1-K)，不考慮網(wǎng)損和廠用電,K為電網(wǎng)的合理備用率；對應于此需量的電量為E（也不考慮網(wǎng)損和廠用電）。當用戶側(cè)實行峰谷電價后，由于高峰電價相對偏高，而低谷電價相對偏低，用戶必然調(diào)整用電時間，把一些用電負荷從電網(wǎng)的用電高峰轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)的低谷時段，或者用戶在低谷時段用電不變，減少高峰用電負荷。這樣，用戶側(cè)實行峰谷電價以后，電網(wǎng)的最大負荷降為W1，則電網(wǎng)需要的發(fā)電裝機容量降為G1，G1=W1/(1-K)，電量還是E。因此用戶側(cè)實行峰谷電價將產(chǎn)生如下效益：

（1）電網(wǎng)負荷率提高

用戶側(cè)峰谷電價實施之前，電網(wǎng)的負荷率是E/(8 760W)；用戶側(cè)峰谷電價實施之后，電網(wǎng)的負荷率是E/(8 760W1)。由于W＞W(wǎng)1，因而E/(8 760W1)＞E/(8 760W)。

（2）用戶平均供電成本下降

假定供電的容量成本和電量成本已經(jīng)確定，那么，用戶每千瓦時電量的平均成本為

式中：C為電量的平均成本，元/kWh；F為容量成本，元/（kW·年）；V為電量成本，元/kWh；L為年負荷率；h為年小時數(shù)(8 760 h)，h。

由此可見，在同樣容量成本和電量成本的情況下，由于用戶的負荷率不同，因而用戶單位電量的平均成本也不同。隨著負荷率的提高，平均單位成本急劇下降。用戶實行峰谷電價后，整個電力系統(tǒng)的負荷率升高，使發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的平均發(fā)電成本和供電成本下降。

（3）節(jié)省電源投資費用和固定運行成本費用

用戶側(cè)實施峰谷電價后，電力系統(tǒng)節(jié)省的裝機容量為ΔG，ΔG=(W-W1)/(1-K)，節(jié)省的投資費用和固定運行成本為Mg1。

（4）節(jié)省電網(wǎng)的投資和固定運行成本費用

最大負荷下降后，電網(wǎng)設施的投資也將減少。電網(wǎng)節(jié)省的投資費用和固定運行費用為Mw1。

（5）節(jié)省電源的變動運行成本

用戶側(cè)峰谷電價實施后，電網(wǎng)的峰谷差減小，負荷趨于穩(wěn)定，使發(fā)電企業(yè)機組啟停費用大大減少，也改善了很多機組低谷時段的出力不足狀態(tài)，提高了機組效率。節(jié)省的啟停費用和變動運行成本為Mg2。

因為在用戶側(cè)實行峰谷電價后，能夠帶來以上效益，所以世界各國基本上都在用戶側(cè)實行峰谷電價，而且不但對工業(yè)和商業(yè)用戶實行，也對居民用戶實行。

1.2 發(fā)電側(cè)實行峰谷電價的原因

在“單一買方”管理模式下，發(fā)電側(cè)實行峰谷電價起不到調(diào)節(jié)負荷曲線的作用，也不能提高電網(wǎng)負荷率，卻能帶來管理效率和安全效率的提高。

在“單一買方”管理模式下，在一個地區(qū)內(nèi)，電站由許多不同的發(fā)電企業(yè)負責投資建設和經(jīng)營管理，電網(wǎng)由一家電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)負責投資建設和經(jīng)營管理。如果發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價，運行在基荷位置的電廠獲得的經(jīng)濟效益就高，運行在峰荷位置的電廠獲得的經(jīng)濟效益就低。因此，發(fā)電企業(yè)都要求發(fā)基荷電量，且積極建設基荷電源。在這種情況下，為了保證電網(wǎng)的安全運行，只好采用行政手段強迫所有的機組都參加調(diào)峰運行，這將影響電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性。在發(fā)電側(cè)實行峰谷電價，能夠引導發(fā)電企業(yè)積極主動服從調(diào)度的安排，積極參與系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻；有利于合理安排運行方式，強化電網(wǎng)安全運行管理，科學安排調(diào)峰調(diào)頻容量，發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，可以有效避免發(fā)生系統(tǒng)頻率崩潰；有利于提高電力系統(tǒng)效率，降低電力系統(tǒng)運行成本；有利于促進抽水蓄能、燃機等調(diào)節(jié)性能高的機組的建設，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)。

2 峰谷電價在用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)同時實行時，電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的效益變化

設用戶側(cè)實行峰谷電價之前,電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的平均售電價為Pw，發(fā)電企業(yè)的平均上網(wǎng)電價為Pg。假定網(wǎng)損為0，則發(fā)電企業(yè)的全天上網(wǎng)電量和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的全天售電量都為Q，其中：高峰電量為Qg，平段電量為Qp，低谷電量為Qd。在制定峰谷電價政策時，設用戶側(cè)高峰、平段和低谷3個時段的電價為Pwg、Pwp和Pwd；發(fā)電側(cè)高峰、平段和低谷3個時段的電價為Pgg、Pgp和Pgd。實行峰谷電價之前，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的電費收入為Rw，Rw=PwQ；發(fā)電企業(yè)的電費收入為Rg，Rg=PgQ。

假定用戶側(cè)峰谷電價政策實行后，高峰時段的電量減少Q(mào)g-Q2，平段時段的電量不變，低谷時段的電量增加為Qg+Q1，則電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的電費收入如式（2）,發(fā)電企業(yè)的售電收入如式（3）Q1的大小與用戶高峰電價與低谷電價的比值有關；Q2的大小不僅與用戶高峰電價與低谷電價的比值有關，還與電力的供求關系有關，且0≤Q2≤Q1。

在實行峰谷電價之前，如果電力供應小于電力需求，則0≤Q2＜Q1，如果電力供應大于或等于電力需求，則Q2=Q1。

2.1 發(fā)電企業(yè)的收入、平均電價和凈收入的變化

2.1.1 發(fā)電企業(yè)的收入變化

實行峰谷電價前后，發(fā)電企業(yè)的收入變化如式（4）

在制定發(fā)電側(cè)峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的收入平衡至少應滿足（5），則收入變化由式（4）變成式（6）

如果高峰減少的電量與低谷增加的電量比值大于低谷時段的電價與高峰時段的電價比值，則發(fā)電企業(yè)的收入增加，否則發(fā)電企業(yè)的收入減少。

2.1.2 發(fā)電企業(yè)平均電價的變化

當實行峰谷電價后，發(fā)電企業(yè)的平均電價將為Pgh

式中：當Q2=0 時，Pgh=(PgQ+PgdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pg＞Pgd，所以平均電價下降；當Q2=Q1時，Pgh=[PgQ+(Pgd-Pgg)Q1]÷Q，由于 (Pgd-Pgg)Q1＜0，所以平均電價下降；當0＜Q2＜Q1時，Pgh=(PgQ+PgdQ1-PggQ2)÷(Q+Q1-Q2)＜Pg，平均電價下降。

2.1.3 發(fā)電企業(yè)的凈收入變化

實行峰谷電價之前，發(fā)電企業(yè)的凈收入為Ig=Q(Pg-Cv)，其中：Cv為單位變動成本。實行峰谷電價之后，發(fā)電企業(yè)的凈收入如式（8），發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式（9）

式中：由于0≤Q2≤Q1，所以Q1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvg)=ΔIg≤Q1(Pgd-Cvd)。發(fā)電企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的上網(wǎng)電價、電力的供需情況有關，還與相對應的變動成本有關。

當?shù)凸入妰r小于變動成本時，不論電力供需情況如何，發(fā)電企業(yè)的凈收入都減少。當?shù)凸入妰r大于變動成本時，如果Q2=0，則發(fā)電企業(yè)的凈收入增加Q1(Pgd-Cvd)；如果Q2=Q1，發(fā)電凈收入減少Q(mào)1(Pgd-Cvd)-Q1(Pgg-Cvd)。

2.2 電網(wǎng)企業(yè)的收入、平均電價和凈收入的變化

2.2.1 電網(wǎng)企業(yè)的收入變化

用戶側(cè)峰谷電價政策實行后，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)電費收入變化如式（10）

在制定峰谷電價時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的收入平衡至少應滿足式（11），則收入變化由式（10）變成式（12）

如果高峰減少的電量與低谷增加的電量比值大于低谷時段的電價與高峰時段的電價比值，則電網(wǎng)企業(yè)的收入增加，否則電網(wǎng)企業(yè)的收入減少。

2.2.2 電網(wǎng)企業(yè)平均電價的變化

當實行峰谷電價后，電網(wǎng)企業(yè)的平均電價將為Pwh

式中：當Q2=0時，Pwh=(PwQ+PwdQ1)÷(Q+Q1)，由于Pw＞Pwd，所以平均電價下降；當Q2=Q1時，Pwh=[PwQ+(Pwd-Pwg)Q1]÷Q，由于(Pwd-Pwg)Q1＜0，所以平均電價下降；當0＜Q2＜Q1時，Pwh=(PwQ+PwdQ1-PwgQ2）÷(Q+Q1-Q2)＜Pw，平均電價下降。

2.2.3 電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)凈收入的變化

實行峰谷電價之前，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入為Iw=Q(Pw-Pg)。實行峰谷電價之后，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入如式(14)，電網(wǎng)企業(yè)的凈收入變化如式(15)

電網(wǎng)企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的電價及相對應的上網(wǎng)電價有關，還與電力的供需情況有關。當Q2=0時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入增加Q1(Pwd-Pgd)；當Q2=Q1，由于(Pwg-Pgg)≤(Pwd-Pgd)，電網(wǎng)經(jīng)營凈收入減少Q(mào)1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)。

2.3 只在用戶側(cè)實行峰谷電價時，電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的效益變化

2.3.1 發(fā)電企業(yè)的收入和凈收入變化

峰谷電價不在發(fā)電側(cè)實施，發(fā)電企業(yè)的平均上網(wǎng)電價是不變的，只有收入和凈收入發(fā)生變化。

（1）發(fā)電企業(yè)的收入變化

當發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的售電收入是Pg(Qg+Q1-Q2)，發(fā)電企業(yè)的電費收入變化是Pg(Q1-Q2)。

由于0≤Q2≤Q1，所以0≤ΔRg≤PgQ1。

發(fā)電企業(yè)收入增加或不變。

（2）發(fā)電企業(yè)凈收入的變化

當發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價時，用戶側(cè)實行峰谷電價前后，發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式(16)

式中：由于 0≤Q2≤Q1，Pg≤Cv，所以 0≤ΔIg≤Q1(Pg-Cv)。

發(fā)電企業(yè)的凈收入增加或不變。

2.3.2 電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的收入和凈收入變化

當峰谷電價只在用戶側(cè)實行時，電網(wǎng)企業(yè)的收入和平均電價的變化情況與峰谷電價在用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)同時實行的情況相同。凈收入的變化如式（17）

式中：由于 0≤Q2≤Q1，所以Q1(Pwd-Pwg)≤ΔIw≤Q1(Pwd-Pg)。

電網(wǎng)企業(yè)的凈收入是增加還是減少，不僅與各個時段的電價、電力供需情況有關，還與用戶的低谷電價與平均上網(wǎng)電價的差值有關。如果Pwd＜Pg，不論供需情況如何，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入都是減少。只有Pwd＞Pg，電網(wǎng)企業(yè)的凈收入才有增加的可能。

由式(15)和式(17)比較可以看出，用戶側(cè)實行峰谷電價而發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價時，電網(wǎng)企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼。補貼的數(shù)值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之間。

當Q2=0，發(fā)電側(cè)實行峰谷電價時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)凈收入變化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)，發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)凈收入變化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pg)，則ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwd-Pg)=Q1(Pg-Pgd)＞0；當Q2=Q1時，發(fā)電側(cè)實行峰谷電價時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)凈收入變化是ΔIw1=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)，發(fā)電側(cè)不實行峰谷電價時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)凈收入變化是ΔIw2=Q1(Pwd-Pwg)。ΔIw1-ΔIw2=Q1(Pwd-Pgd)-Q1(Pwg-Pgg)-Q1(Pwd-Pwg)=Q1(Pgg-Pgd)＞0

因此，當用戶側(cè)實行峰谷電價后，如果發(fā)電側(cè)不實行峰谷電，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼，補貼的數(shù)值在Q1(Pgg-Pgd)和Q1(Pg-Pgd)之間。

2.4 只在發(fā)電側(cè)實行峰谷電價時，電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的效益變化

2.4.1 發(fā)電企業(yè)的收入和凈收入變化

發(fā)電企業(yè)的售電收入如(18)

由于在制定峰谷電價時，收入平衡至少應滿足式(5)，因此，發(fā)電企業(yè)的電費沒有發(fā)生變化。

用戶側(cè)不實行峰谷電價，發(fā)電側(cè)實行峰谷電價后，發(fā)電企業(yè)的凈收入如式(19)，發(fā)電企業(yè)的凈收入變化如式(20)

發(fā)電企業(yè)的凈收入變化與實行峰谷電價后發(fā)電企業(yè)的運行成本變化有關。當運行成本增大時，凈收入減少，否則凈收入增大。

2.4.2 電網(wǎng)企業(yè)的收入和凈收入變化

當用戶側(cè)不實行峰谷電價時，Q2=Q1=0，則電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的電費收沒有變化。

用戶側(cè)不實行峰谷電價，發(fā)電側(cè)實行峰谷電價后，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入如式(21)，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入變化如式(22)

電網(wǎng)企業(yè)的凈收入變化與制定峰谷電價時，發(fā)電企業(yè)的收入平衡是否滿足式（5）有關，如果滿足，則凈收入不變，否則，凈收入發(fā)生變化。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

從以上分析可以得出如下結(jié)論：

（1）當峰谷電價在用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)同時實行時，發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的平均銷售電價都下降，但他們的銷售收入和凈收入并不一定下降。當電力需求大于電力供給時，它們的收入和凈收入基本上都是增加的；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，他們的收入和凈收入基本上是減少的。

（2）當峰谷電價只在用戶側(cè)實行時，發(fā)電企業(yè)的平均電價、銷售收入和凈收入都不變，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的平均電價下降。當電力需求大于電力供給時，電網(wǎng)的收入基本上都是增加的；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，電網(wǎng)的收入基本上是減少的。

如果用戶的低谷電價小于發(fā)電企業(yè)的平均上網(wǎng)電價，不論供需情況如何，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的凈收入都是減少。如果用戶的低谷電價大于發(fā)電企業(yè)的平均上網(wǎng)電價，當電力需求大于電力供給時，電網(wǎng)企業(yè)凈收入基本上增加；當電力供需平衡或電力供給大于電力需求時，電網(wǎng)企業(yè)的凈收入基本上是減少的。在這種情況下，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)將對發(fā)電企業(yè)進行補貼。

（3）當峰谷電價只在發(fā)電側(cè)實行時，則電力供求情況只影響運行成本不同的發(fā)電企業(yè)的收入，導致有的發(fā)電企業(yè)收入增加，有的減少。

（4）用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)實行峰谷電價后，如果電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)減少的收入不大于節(jié)省的各項投資費用和運行成本費用之和，發(fā)電企業(yè)減少的收入不大于節(jié)省電源的投資費用和運行成本費用之和，則峰谷電價政策就合理；如果只在發(fā)電側(cè)實行峰谷電價，且實施后整個發(fā)電行業(yè)的平均上網(wǎng)電價不變，則峰谷電價政策就合理。

3.2 建議

以上研究得出的結(jié)論是從理論上得出的，這個結(jié)論成立的前提條件是在制定峰谷電價政策時，所采用的數(shù)據(jù)和峰谷電價實施后的實際數(shù)據(jù)基本一致，如果采用的數(shù)據(jù)不正確，則在實際執(zhí)行中將會出現(xiàn)問題。為了避免這些情況，應采用如下措施：

（1）在制定電價政策時，要大量收集數(shù)據(jù)，同時對收集的數(shù)據(jù)進行分析研究，確保采用的數(shù)據(jù)符合實際情況。

（2）建立后評估機制。峰谷電價實施滿一年時，應對執(zhí)行情況進行評估，分析實際情況和當時制定電價的情況進行比較分析，根據(jù)分析結(jié)果進行調(diào)整。

（3）建立平衡賬戶。對峰谷電價執(zhí)行情況進行評估，當發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)由于基礎數(shù)據(jù)的誤差導致的收入增加時，多余的收入應轉(zhuǎn)入平衡賬戶。當發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)由于基礎數(shù)據(jù)的誤差導致的收入減少時，應從平衡賬戶中取出資金彌補。平衡賬戶的資金作為下一年峰谷電價調(diào)整的一部分。

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Effect of implementation of TOU price on generation enterprise based on separation between power plant and power grid

XIU Chang?xin,ZUO Xiao?song,GUAN Xin
（Northeast Power Grid Ltd.,Co.,Shenyang 110180,China）

The article explains the reasons for the implemen?tation of TOU price in the user side and the power generation side There are three cases such as the implementation of TOU price in the user side and the power generation side at the same time,the implementation of TOU price only in the user side,the implementa?tion of TOU price only in the power generation side.The article an?alyzes the average electricity price,changes of electricity sales rev?enue and net income in the power grid and power generation com?panies under above three cases,which provides policy reference for the development of TOU price.

TOU price;generation side;demand side;bene?fit analysis

1009-1831（2012）06-0010-05

2012-08-28

F407.61；F014.32

A