电力系统经济学原理 (2)

第一章引言

1.1为什么引入竞争？

在二十世纪的大部分时间里，用户的购电选择对象是唯一的，即垄断他们所在地区电力供应的公用事业。一部分公用事业公司是垂直一体的，也就是说他们发出电力，将其从电厂输送到负荷中心，然后向单个用户配送。另外一些公用事业虽然也向用户售电，但只是负责局部地区的电能销售与配送，他们为此需要向垄断区域更广的发电与输电公用事业购买电能。就世界范围来看，在一部分国家里，电力公用事业是受监管的私人公司；而在另外一些国家，他们可能是公众公司或政府机构。如果不考虑所有权和垂直一体化水平，地域垄断是电力公用事业的最常见特征。

采用上述运营模式的电力公用事业在促进经济增长，改善人们的生活质量方面做出了非凡的贡献。生活在工业化国家的大多数人都已经实现了与配电网络的连接，能够很好地享受电能所带来的便利生活。几十年来，通过这些网络输送的电能每八年就会增加一倍。与此同时，工程技术的进步将供电可靠性提升到相当高的水平，在世界的许多地方，一般居民用户的年均停电时间不超过两分钟。这些重大成绩的取得是技术不断发展的结果，电力技术在很

多方面都实现了重大发展，我们可以信手拈来，如电压等级超过1000kV、绵延数千公里的输电线路的发展与建设，发电能力超过1000MW的电厂的建立，以及针对上述线路、发电厂与用户所构成电力网络的在线控制技术。从这一角度看，部分读者毫无疑问会有一个感觉：既然以前的运营模式取得了这么好的效果，那么又有什么必要对其进行市场化改革呢？

早在二十世纪80年代，有一些经济学家就开始对垂直一体化垄断模式提出臵疑，认为它已经过时了。他们认为电力公用事业的垄断会使有效的运营激励减少，导致过度投资；经济学家们还提出私人公用事业所犯错误的代价不应当转嫁给用户。另一方面，公众公用事业则往往与政府联系过于紧密，政治家因此可能会干预电力经济的良好运行。例如，有些公众公用事业被当成不吃草就能生钱的奶牛；而另外一些公用事业的经营则受到限制，价格设臵不能反映实际的成本水平，或者根本就提供不了必要投资所需的资金。

正因为如此，经济学家们建议在电力行业引入市场机制，以之取代垄断监管或政府计划，从而实现电能价格的降低，提高整体经济效率。这一建议的提出是有一定背景的：即上世纪七十年代后期西方国家在经济领域开始进行大规模的放松管制改革。在电力行业进行改革之前，该项活动已经波及到航空、交通与天然气等领域。所有这些行业都具有一定的特殊性，它们似乎不太适合在自由市场上进行商品交易，受监管的市场或垄断曾经被认为是向用户提供“产品”的最有效手段。但放松管制改革的支持者们提出异议：上述产品的特殊性并不会导致市场机制失效，它们与其它商品一样，能够并且也应当引入竞争。如果允许电力企业开展电力竞争，经济效率将实现增长，最终会让用户受益。除此之外，传统体制下用户需要承担相当大的不合理投资风险，而竞争性的企业可能会采取不同的电力技术方案，用户的风险将会降低。

如果电能真的是一种简单商品，那么电能应当可以贮存起来――就像面粉和电视一样――用户只要打开电灯或开动生产设备就可以立刻用上电。尽管电力贮存与微型发电技术最近得到了一定的发展，但是大规模电能贮存还是不具备技术或商业可行性。建立输、配电网络将大型发电厂与用户连接在一起，这仍然是实现大量电能可靠、连续输送的唯一途径。

在本书里，我们将研究如何从原理上实现电能生产、交易与电力系统运行的分离，从而使得电能成为可以在电力市场中进行交易的商品。

1.2电力市场成员构成

在对电力市场进行深入研究之前，大家有必要先了解一下电力市场中可能出现的各类企业与机构。当然，在后面的章节里，我们还将从功能与定位等角度对各成员进行详细讨论。由于在各地区或国家，市场发展的速度、乃至方向都不太一样，下述实体可能不会在每个市场中都存在。有些时候，一个企业或机构可能还具有一种以上的下列职能。

垂直一体化公用事业（Vertically Integrated Utility）拥有电厂以及输、配电网络。在传统的监管体制下，此类公司会垄断某一给定地理范围内的电力供应。随着电力市场的建立，它的发电与网络业务可能会分离。

发电公司（Generating Company, Genco）生产和出售电能。他们也可能向系统运营商出售辅助服务，如自动发电控制、电压控制与备用，目的是为了保证电力供应质量与安全。一个发电公司可能只拥有一个电厂，也可能拥有一组不同技术类型的电厂。发电公司有时会与垂直一体化公用事业并存，此时又被称为独立发电商（Independent Power Producer, IPP）。

配电公司（Distribution Company, Disco）拥有并负责运营配电网络。在传统体制下，他们垄断了跟其网络连接的所有用户的电能销售。但在完全市场化的环境里，电能销售业务会与配电网络运营、维护及建设等业务分离开来。电力零售商可以在电能销售业务上开展竞争，而此类零售商中的某一个也许就是区域配电公司的下属子公司。

零售商（Retailer）可以在批发市场上购买电能，然后向那些不愿或不允许参与批发市场的用户进行转售。零售商不需要拥有任何发电、输电与配电资产。零售商的所有用户不一定非得全部连接在同一个配电公司的网络上。

市场运营商（Market Operator, MO）负责匹配电能购买者与销售者所提交的电能投标和报价，此过程一般需要通过计算机系统才能完成。市场运营商还需要负责结算中标的投标与报价，这意味着它会按照电能流动方向在购买者与销售者之间进行转移支付。独立系统运营商（ISO）通常负责管理最终市场（Market of Last Resort），也就是平衡负荷与发电的实时市场。至于在实时运行之前一段时间存在的市场，如日前市场，一般可以交由独立的盈利性市场运营商管理。

独立系统运营商（Independent System Operator, ISO）的主要职责是保证电力系统安全。之所以说是“独立的”，原因是竞争性环境下的系统运营不能偏向某些市场成员，或者不利于另外一些市场成员。ISO通常仅拥有监视与控制电力系统所必需的计算与通讯设施，但它往往兼有系统运营与最终市场运营职能。

输电公司（Transmission Company, Transco）拥有诸如线路、电缆、变压器和无功补偿设备等输电资产。他们按照ISO发出的指令运行输电设备。有些电力公司会同时拥有发电厂与输电公司，输电公司可能只是他们的下属子公司。独立输电公司（Independent Transmission Company, ITC）不允许拥有发电厂，它具有类似于独立系统运营商的职能。

监管组织（Regulator）是负责确保电力市场公正有效运营的政府机构。它能决定或批准电力市场规则，调查可能出现的市场力滥用情况。监管组织还可能会负责设定垄断电力企业所提供服务与产品的价格。

小用户（Small Consumer）可以向零售商购买电能。为了连接到电力网络，它们通常需要向区域配电公司租赁相关设备。小用户参与电力市场的形式非常简单，在大多数情况下，他们只能从许多零售商当中挑选一个进行电力零售交易。

大用户（Large Consumer）与小用户不同，他们往往会直接通过市场购电，积极参与批发电力市场竞争。有一些大用户还能够对负荷进行控制，这使其成为一种有用资源，ISO 可以调用它进行系统控制。少数规模极大的用户有时候会直接与输电系统连接。

1.3竞争模式

Hunt与Shuttleworth（1996）定义了四种市场模式，它们记录了电力行业从监管垄断到完全竞争的发展历程。

1.3.1模式1：垄断

第一种模式，如图1.1所示，对应于传统的垄断公用事业。子模式（a）与发、输、配电一体化的公用事业相对应。在子模式（b）中，公用事业垄断了发电与输电，并向地区性的垄断配电公司销售电能。垄断模式并不排斥不同地区的公用事业之间的双边电能交易，但是此