边际成本定价

电力工程名词

边际成本定价（Marginal cost pricing）是指增加单位产量所引起的总供给成本的增加量。其一般分为短期边际成本和长期边际成本。

行为介绍

在电力市场中，市场机制(价格机制)对电力商品从生产到消费的所有环节进行协调与控制。电价的形成机制与电价的结构体系决定了电力市场的公平、公正和高效运行。电价在电力市场实现过程中占据着核心地位。

电力市场的理论问题集中在电价上，具体表现为将电力从生产到消费的一切行为都用价格(费用)表示出来。例如峰谷电价计算、水电电价的确定、无功电费的计算、检修费用的计算、备用费用的计算、输电费用的计算、接网费用的计算、事故损失计算、可靠性费用计算等等。利用电价在市场环境中的经济信号作用，指导、调节、控制电力生产与消费，从而达到优化资源配置，合理组织生产，提高社会经济效益的目的。

定价理论

电价是影响电力工业发展的一个重要因素，电力部门通过出售其唯一的产品(电能)来回收已投入的资金和筹集相当一部分扩展资金。电价的高低直接关系到电力部门的利润，从而影响到电力工业扩大再生产的能力及吸引外部投资的能力。

在很长一段时期内电价主要基于财务核算而确定。一般是在历史成本(或平均成本)上增加一定的附加量，附加量的大小通常取决于政府，这种定价方法称为综合成本定价法。

边际成本的概念是着眼于未来，其定义为在系统优化规划及优化运行的基础上，增加单位电能供应，而使系统增加的成本。从定义可见，以边际成本为基础的电价，其本质就是解决发展问题，为系统扩建筹集资金。同时电价给用户一个选择，用户根据增加电能消费得到的收益与增加的电费支出，决定是否增加电能消费，从而实现了负荷管理的功能。

长期电价

电力工业回收资金的能力主要取决于较长时期内的电价水平。长远地看，电力工业为满足不断增长的负荷需要而付出的真正成本为长期边际成本。长期边际成本计算借助各种投资决策模型，求出不同负荷水平下的最优投资方案及相应的总费用，然后用总费用增量与负荷增量的比值作为长期边际成本的近似。长期边际成本可分为边际容量成本、边际电能成本和边际用户成本3个组成部分。

发电容量长期边际成本计算还有一种不严格的方法，不需要进行最优规划，而是指定某台或某类机组作为边际机组，以它的成本近似代替系统的边际成本。

长期边际成本定价适用于负荷需求不断增加，正处于成长期的电力系统的电价制定。结合电网的发展规划，可以得到较长时期内电价变化的预测。其优点是易于实施，对电网软、硬件要求不高。电价在一段时期内呈现出稳定的变化趋势，这对于一些用户是期望的。不足之处也是明显的，由于考察的是系统长期的变化趋势，电价对短期内的负荷管理功能有所不足。

短期电价

短期边际成本定价是在不考虑系统新增固定投资的前提下，依据现有资源运行优化后所产生的边际成本而制定的电价，实时电价就是短期边际成本电价的代表。在实时电价理论基础上实时电价体系被不断完善与扩充。实时电价进行系统频率控制的可能性、收取无功电费、可靠性指标与电价的关系、支付系统备用的费用等问题都做了理论上的探讨。

由于电力市场的形成，许多由传统的电力公司统一提供的电能生产与服务被分解，以便于交易和竞争，如频率/联络线控制、无功/电压控制、电能传输、电能质量、可靠性服务等。进一步有了诸如转运电价、辅助服务电价的概念。国际上对以上概念还没有统一的定义，我们可以暂且这样认为，除了有功电能生产，为了使用户得到合格的电能的其它所有生产与服务统称为辅助性服务，其收取的费用称为辅助性服务价格。辅助性服务电价也包含在实时电价中。

可以通过形成一个随机最优控制模型，系统地将频率/联络线控制、无功/电压约束、安全可靠性、检修与备用、谐波控制、环境保护等诸多因素计入实时电价，计算步骤归纳为：

(1)将电价的计算看作是社会效益最优化问题的求解，建立社会效益目标函数及各项技术、经济约束函数；

(2)列写优化问题的Lagrangian函数，当目标函数或约束条件中含有微分项时，则使用Hamiltonian函数；

(3) Lagrangian函数对控制变量求一阶导数，并令其都等于零；

(4)令实时有功(无功)电价等于用户效益函数对其有功(无功)的偏导，通过对第3步中的等式进行变换，最终得到实时有功(无功)电价的表达式。

得到的实时电价具有良好结构形式，为各项生产的边际成本与约束费用的加总。

另有一类应用线性规划的对偶解，即内生的影子价格作为边际成本的实时电价计算方法。影子价格的概念更接近于经济学中的机会成本。采用Lagrangian函数计算的实时电价分量一般都与实际发生的成本相联系，而机会成本可能并未实际发生。两种算法比较而言，采用Lagrangian函数得到的实时电价财务平衡功能优于线性规划得到的实时电价，而后者的经济信号功能则优于前者。

电价计算的另一个值得注意的问题是负荷对电价的响应。电价计算的前提是有确定的负荷预测。实际上因为电价对负荷存在控制作用，负荷将随着电价变化而变化。市场中有各种各样的负荷，不同负荷对电价有不同响应，不但当前电价的高低对负荷大小有影响，以前和将来的电价水平也影响到当前负荷。这就使得难以建立准确的负荷模型，因此不但电价计算采用迭代方法，电价实施过程也是一个循环过程，即发布初始电价一考查负荷反应一再修正电价。

理论上实时电价是随着系统运行状况的变化而不断更新的，电价更新的周期越短，越有利于电价各项控制功能的实现，也就越有利于系统经济效益的取得。然而，实时电价的实现对系统的软、硬件都有很高的要求，信息的采集、传输和处理的费用随电价更新周期的缩短而迅速增加。效益与支出两者权衡的结果，实时电价更新周期一般为30min。

峰谷电价

峰谷电价(分时电价)可以认为是考虑了实时电价执行困难后的一种简化形式，它按系统运行状况一般将系统的运行分为峰、腰、谷3个时段。

在每个时段按平均边际成本收取电费。此电价的更新周期可以较长，例如一个季度或一年。峰谷电价对许多软、硬件设备落后、缺乏管理经验的电力市场而言是首选方案，待日后条件成熟后再逐步过渡到实时电价。

可以通过电力系统随机生产模拟，得到包括电能运行成本和容量成本的峰谷电价计算方法。

总结

以实时电价为代表的边际成本电价具有良好的经济信号作用，反映了电力生产的真实成本，有利于电力系统经济效益的取得。但是，我国的电力系统还不具备实行实时电价的条件，主要原因有：

1.实时电价对系统的硬件，包括通信、计量、控制操作都有很高的要求。

2.对于市场环境中的电力系统运行特点还需要积累经验。

3.对于电价的变化，电力生产和使用还缺乏有效的控制手段，因此会影响到实行实时电价后经济效益的取得。

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