第四章电力供需关系

电力系统经济基础第四章电力供需关系内容0电力工业管制与放松管制之争1电力供给、需求与价格关系2放松管制下的电力供需关系3政府管制下的电力供需关系电力工业管制与放松管制之争计划与市场之争公共事业的垄断管制与市场竞争之争电力工业的放松管制1)计划与市场之争计划与市场的经济制度之争，是经济学讨论的一个古老而常新的论题：自亚当·斯密《国富论》以来，市场经济已经成为世界各国经济制度的主要选择；上世纪二、三十年代，社会主义大论战；米赛斯和哈耶克，资本主义市场经济兰格和雷纳，社会主义计划经济，信息问题和激励问题经济机制设计，针对信息问题理论上证明了市场优于计划，赫维茨、瑞特等（一定假设条件下）；目前，这个论题仍然存在争议。主流：一般商品市场，市场比垄断具有更好的经济效率2)公共事业的垄断管制与市场之争尽管市场机制因其经济效率占据了绝对主流地位，但是对于自然垄断行业，因其具有规模经济性垄断优于竞争市场。在相当长的一段时期内，欧美许多国家公共事业也是由国家垄断经营的。二十世纪末，以英、美为代表的欧美发达国家，率先在传统垄断经营的铁路、电信、邮政等公共事业部门尝试引入市场竞争，并取得了成功。2)公共事业的垄断管制与市场之争自然垄断的公共事业：自然垄断行业，垄断经济效率优于市场垄断管制的两难问题：根据传统经济学理论，管制难以同时协调解决使得垄断价格等于长期边际电价和成本最小化激励两个目标基于服务成本和投资回报率管制方式难以解决第二个问题，而基于绩效的管制方式难以解决第一个问题。然而自二十世纪末，传统垄断经营的铁路、电信、邮政等公共事业部门市场化改革取得的卓越成绩，引起专家学者、政府官员对电力工业的市场化改革的兴趣。电力工业在经济学家眼中，电力工业生产是由发电、输电、配电和售电不同环节构成的。其中，输、配电环节是自然垄断的；而发电和售电环节是非自然垄断的，市场是经济模式的最佳选择。期望，通过经济机制设计和电力工业技术变革，能够在市场化条件下实现垂直一体化运营模式下的协调与集中控制功能，满足电力生产的安全可靠性。电力工业放松管制需要精良的设计，设计糟糕的电力竞争市场效率反而低于传统垄断模式。3)电力工业放松管制1电力供给、需求与价格关系1.1市场均衡与供求定理1.2市场效率1.3电力供给与电力需求的关系1.1市场均衡与供求定理（1）市场均衡市场均衡是供给与需求所达到的平衡状态，即供给和需求曲线的交点。相交时的价格称为均衡价格，也被称为市场出清价格；相交时的数量称为均衡数量。在均衡价格时，供给量等于需求量，即均衡数量。图1：市场均衡•91.1市场均衡与供求定理（1）市场均衡结论：供给和需求决定市场均衡市场均衡决定物品价格（均衡价格）以及买者所购买的和卖者所生产的物品数量（均衡数量）•101.1市场均衡与供求定理（2）供求定理买者与卖者的行为会自然而然地使市场向供给与需求的均衡变动。供求定理：任何一种物品的调整都会使该物品的供求达到均衡。图2：市场均衡•111.1市场均衡与供求定理（2）供求定理在其他条件不变时，需求变动引起均衡价格和均衡数量同方向的变动；供给变动引起均衡价格的反方向变动和均衡数量的同方向变动。图3：供求变动对均衡的影响1.1市场均衡与供求定理（2）供求定理结论从短期来看，市场供求是决定市场价格的直接因素，它使价格围绕着市场价值或生产价格上下波动；从长期来看，市场价格调节着市场供求的平衡与不平衡，调节着生产要素的流入或流出。1.2市场效率社会福利市场效率•141.2.1经济福利经济福利是检验社会经济行为好坏的标准，目的是对市场结果的合意性做出判断。消费者剩余和生产者剩余是用来研究市场买者和卖者福利的基本工具。•15消费者剩余用以观察或描述参与市场的买者所得到的利益。消费者剩余是买者愿意为一种物品或劳务支付的量减去其为此实际支付的量。需求曲线的价格表示边际买者的支付意愿图4价格为Ｐ１时的消费者剩余•16生产者剩余用以观察或描述参与市场的卖者所得到的利益。生产者剩余是卖者得到的量减去生产成本。供给曲线的价格表示边际卖者的成本图5价格为Ｐ１时的生产者剩余•17社会总剩余社会总剩余是消费者剩余与生产者剩余之和社会总剩余＝买者的评价－卖者的成本社会总剩余＝消费者剩余＋生产者剩余＝买者的评价－买者支付的量＋卖者得到的量－卖者的成本图6市场均衡与社会总剩余•181.2.2市场效率供求均衡使消费者和生产者剩余之和最大化：自由市场将供给的物品分配给对这些物品评价最高的买者，所以社会计划者不能通过改善买者之间的消费配置增加社会福利；自由市场将物品需求分配给成本最低的卖者，所以社会计划者不能通过改善卖者之间的生产配置增加社会福利；自由市场生产使消费者和生产者剩余最大化的产量。图7供求均衡的效率结论：市场均衡结果是资源的有效配置•191.3电力供给与电力需求的关系1.3.1竞争关系1.3.2数量关系1.3.3时间关系1.3.4反应关系1.3.1竞争关系电力供给与电力需求的竞争关系是指双方的竞争力度关系。竞争力度由两个方面决定：个体数量个体数量多的一方竞争力度大，个体数量少的一方竞争力度小；显然，电力用户间的竞争力度大，电力企业之间的竞争力度小。个体规模个体规模越大，竞争实力越强，反之亦然；个人用户和小企业用户显然没有实力与电力企业进行谈判，在电力交易中处于被动的地位。1.3.1竞争关系只有供需双方的竞争力度相当时，实际价格才正好趋于均衡价格，否则，价格就会向有利于竞争的力度小的一方发展。因此，对于放松管制的电力市场，要健全市场监管机制，建立公平竞争的市场环境，才能有效发挥市场的资源配置功能；由于电力工业的特殊性，采取传统政府管制的垄断市场模式优于设计不良的竞争市场模式，如更高的生产效率、更低的电力价格。1.2.1竞争关系电力工业监管的特点:（1）通过激励机制间接管制价格和交易行为，在力度上比传统意义的垄断管制要柔和一些；（2）通过激励电力企业通过降低成本、提高效率获得更大的利润；（3）激励电力企业通过投资组合、多渠道融资提高利润，而不会出现基于资本回报率管制方式的成本过度投资的问题；（4）避免了繁琐的核算、审核和颁布执行过程，更为灵活便利；（5）电力企业有更大的活动空间，可以对市场需求作出快速反应。1.3.2数量关系经典的经济学理论对供给与需求关系的分析主要就是两者的数量关系（略）。1.3.3时间关系能量守恒定律：发电量=用电量+输电损失在电力生产和消费过程中，发、输、配和售（消费）几乎是瞬间同时进行的，它们之间在时间上要求同步，任何时候都要保持着供需平衡。电力工业应具备满足供给与需求的实时平衡能力。在现有技术条件下，电力商品不能大规模的经济储存，要求电力工业必须拥有一定冗余的发电、输配电资源，以满足多变的电力需求。1.3.4反应关系反应关系是指供求双方对市场变化的反应速度之间的关系。如果供需双方的反应速度相等，则价格正好向均衡价格趋动；如果供需双方的反应速度不相等，则反应慢的一方较被动，反应快的一方较主动。1.3.4反应关系就短期而言，发电商在机组发电能力范围内能够快速反应，而用户反应速度慢；就长期而言，由于发电厂建设周期较长发电商反应速度较慢，而用户反应速度快。为了满足电力需求，电力工业需要做好中长期规划，既能适应电力需求的实时变化，又能满足中长期电力需求的供给；另一方面，需积极开展需求侧管理，增强用户需求响应能力。2放松管制下的电力供需关系开放式市场集中式现货市场•竞争购电模式•非竞争购电模式集中现货市场的电力供需关系价格：所有中标的发电报价和购电投标，都按照市场出清价格SMP出售或购买，无论他们提供的报价或投标是多少。16102025100200300400500600700G1G2G3G5G4G6G7D1D2D3D4D5D6450SMP：均衡价格•29生产分配：所有不高于SMP的发电报价都会被接受，组织电能生产消费分配：所有不低于SMP的购电投标都会被接受，将从系统获取电能竞争购电模式集中现货市场的电力供需关系非竞争购电的模式：仅在发电侧进行卖方之间的竞争投标；所有买方的购电权利是平等的，无需提交购电投标。16102025100200300400500600700G1G2G3G5G4G6G7450D：系统负荷需求•303政府管制下的电力供需关系3.1供需形势分析：电力电量平衡3.2电力商品供需矛盾3.1电力电量平衡政府管制方式下，价格是由政府制定的固定价格，因此电力供给和电力需求不再需要考虑价格的改变。所以说，政府管制方式下的电力供需关系，只需要关注电力电量平衡问题。3.1电力电量平衡电量平衡分析一种简便的工程方法，以火电机组年均利用小时来判定市场/系统的电量；一般，4500~5000小时以下正常，超过5000小时电力系统开始缺电，到6000小时左右会严重缺电，4500小时以下开始供给过剩。3.1电力电量平衡电力平衡分析：水电平衡与火电平衡，以火电电力空间大于零还是小于零来判定；工作容量（包括：水电工作容量、火电工作容量）、必需容量、备用容量。3.2电力电量平衡示例项目2003年2004年2005年2006年2007年全省需电量104211571278143191604水电装机容量23482468246824682608水电发电量5544525267火电装机容量1755520849260993300935594当年新增火电装机容量14452045415064452585冬季投产统调火电装机容量135174019753485350火电计算容量1676518957230372804434127外送输入电量3242505065火电机组年利用小时数57015653510447404310备注：选用平水年。表1某省2003~2007年电量平衡表单位:亿千瓦时,MW3.2电力电量平衡示例备注：备用容量取20%，其中事故备用10%、计划检修备用8%、负荷备用2%；选用枯水年。表2某省2003~2007年电力平衡表单位:MW项目2003年2004年2005年2006年2007年全社会用电最高负荷1710019757211142354326185全社会必需容量2052023708270002976731854水电装机23482468246824682608水电工作容量(正常出力)13161436143614361576外送净输入6006006006001020需要火电工作容量1980422872261642893131298火电装机容量1755520849260993300935594当年冬季投产统调火电135174019753485350火电可用装机容量1742019109241242952435244火电电力盈余-2384-3763-377210943783.2电力电量平衡示例该省2003年到2007年缺电形势将逐渐好转，至2006年供给略有过剩，2007年电量供给过剩；就电力平衡言，2003年夏大方式下电力缺口为2384MW，2004年电力缺口达到3763MW，因此，近二年夏季用电高峰期仍会存在拉闸限电现象，2004年拉闸限电量还会有所增加；自2004年后至2007年期间，全省装机容量相对于电力需求增长迅速，电力缺口逐年减少，至2005年电力供给基本能满足需求，2006年与2007年有所盈余。-6000-4000-20000200040006000800010000120002003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年-3000-2000-10000100020003000400050006000火电电力空间火电机组年利用小时数3.2电力商品供需矛盾电力需求的时差性电力需求的季节性电力需求的层次性工业用电商业用电农业用电居民生活用电等电力供给的季节性能源资源分布与区域经济发展的不平衡电力需求与电源、电网建设不匹配