邊際成本定價

在電力市場中，市場機制(價格機制)對電力商品從生產到消費的所有環節進行協調與控制。電價的形成機制與電價的結構體系決定了電力市場的公平、公正和高效運行。電價在電力市場實現過程中佔據着核心地位。

電力市場的理論問題集中在電價上，具體表現為將電力從生產到消費的一切行為都用價格(費用)表示出來。例如峯谷電價計算、水電電價的確定、無功電費的計算、檢修費用的計算、備用費用的計算、輸電費用的計算、接網費用的計算、事故損失計算、可靠性費用計算等等。利用電價在市場環境中的經濟信號作用，指導、調節、控制電力生產與消費，從而達到優化資源配置，合理組織生產，提高社會經濟效益的目的 ^[1]  。

電價是影響電力工業發展的一個重要因素，電力部門通過出售其唯一的產品(電能)來回收已投入的資金和籌集相當一部分擴展資金。電價的高低直接關係到電力部門的利潤，從而影響到電力工業擴大再生產的能力及吸引外部投資的能力。

在很長一段時期內電價主要基於財務核算而確定。一般是在歷史成本(或平均成本)上增加一定的附加量，附加量的大小通常取決於政府，這種定價方法稱為綜合成本定價法。

邊際成本的概念是着眼於未來，其定義為在系統優化規劃及優化運行的基礎上，增加單位電能供應，而使系統增加的成本。從定義可見，以邊際成本為基礎的電價，其本質就是解決發展問題，為系統擴建籌集資金。同時電價給用户一個選擇，用户根據增加電能消費得到的收益與增加的電費支出，決定是否增加電能消費，從而實現了負荷管理的功能。

電力工業回收資金的能力主要取決於較長時期內的電價水平。長遠地看，電力工業為滿足不斷增長的負荷需要而付出的真正成本為長期邊際成本。長期邊際成本計算藉助各種投資決策模型，求出不同負荷水平下的最優投資方案及相應的總費用，然後用總費用增量與負荷增量的比值作為長期邊際成本的近似。長期邊際成本可分為邊際容量成本、邊際電能成本和邊際用户成本3個組成部分。

發電容量長期邊際成本計算還有一種不嚴格的方法，不需要進行最優規劃，而是指定某台或某類機組作為邊際機組，以它的成本近似代替系統的邊際成本。

長期邊際成本定價適用於負荷需求不斷增加，正處於成長期的電力系統的電價制定。結合電網的發展規劃，可以得到較長時期內電價變化的預測。其優點是易於實施，對電網軟、硬件要求不高。電價在一段時期內呈現出穩定的變化趨勢，這對於一些用户是期望的。不足之處也是明顯的，由於考察的是系統長期的變化趨勢，電價對短期內的負荷管理功能有所不足 ^[2]  。

短期邊際成本定價是在不考慮系統新增固定投資的前提下，依據現有資源運行優化後所產生的邊際成本而制定的電價，實時電價就是短期邊際成本電價的代表。在實時電價理論基礎上實時電價體系被不斷完善與擴充。實時電價進行系統頻率控制的可能性、收取無功電費、可靠性指標與電價的關係、支付系統備用的費用等問題都做了理論上的探討。

由於電力市場的形成，許多由傳統的電力公司統一提供的電能生產與服務被分解，以便於交易和競爭，如頻率/聯絡線控制、無功/電壓控制、電能傳輸、電能質量、可靠性服務等。進一步有了諸如轉運電價、輔助服務電價的概念。國際上對以上概念還沒有統一的定義，我們可以暫且這樣認為，除了有功電能生產，為了使用户得到合格的電能的其它所有生產與服務統稱為輔助性服務，其收取的費用稱為輔助性服務價格。輔助性服務電價也包含在實時電價中。

可以通過形成一個隨機最優控制模型，系統地將頻率/聯絡線控制、無功/電壓約束、安全可靠性、檢修與備用、諧波控制、環境保護等諸多因素計入實時電價，計算步驟歸納為：

(1)將電價的計算看作是社會效益最優化問題的求解，建立社會效益目標函數及各項技術、經濟約束函數；

(2)列寫優化問題的Lagrangian函數，當目標函數或約束條件中含有微分項時，則使用Hamiltonian函數；

(3) Lagrangian函數對控制變量求一階導數，並令其都等於零；

(4)令實時有功(無功)電價等於用户效益函數對其有功(無功)的偏導，通過對第3步中的等式進行變換，最終得到實時有功(無功)電價的表達式。

得到的實時電價具有良好結構形式，為各項生產的邊際成本與約束費用的加總。

另有一類應用線性規劃的對偶解，即內生的影子價格作為邊際成本的實時電價計算方法。影子價格的概念更接近於經濟學中的機會成本。採用Lagrangian函數計算的實時電價分量一般都與實際發生的成本相聯繫，而機會成本可能並未實際發生。兩種算法比較而言，採用Lagrangian函數得到的實時電價財務平衡功能優於線性規劃得到的實時電價，而後者的經濟信號功能則優於前者。

電價計算的另一個值得注意的問題是負荷對電價的響應。電價計算的前提是有確定的負荷預測。實際上因為電價對負荷存在控制作用，負荷將隨着電價變化而變化。市場中有各種各樣的負荷，不同負荷對電價有不同響應，不但當前電價的高低對負荷大小有影響，以前和將來的電價水平也影響到當前負荷。這就使得難以建立準確的負荷模型，因此不但電價計算採用迭代方法，電價實施過程也是一個循環過程，即發佈初始電價一考查負荷反應一再修正電價。

理論上實時電價是隨着系統運行狀況的變化而不斷更新的，電價更新的週期越短，越有利於電價各項控制功能的實現，也就越有利於系統經濟效益的取得。然而，實時電價的實現對系統的軟、硬件都有很高的要求，信息的採集、傳輸和處理的費用隨電價更新週期的縮短而迅速增加。效益與支出兩者權衡的結果，實時電價更新週期一般為30min ^[2]  。

峯谷電價(分時電價)可以認為是考慮了實時電價執行困難後的一種簡化形式，它按系統運行狀況一般將系統的運行分為峯、腰、谷3個時段。

在每個時段按平均邊際成本收取電費。此電價的更新週期可以較長，例如一個季度或一年。峯谷電價對許多軟、硬件設備落後、缺乏管理經驗的電力市場而言是首選方案，待日後條件成熟後再逐步過渡到實時電價。

可以通過電力系統隨機生產模擬，得到包括電能運行成本和容量成本的峯谷電價計算方法。

以實時電價為代表的邊際成本電價具有良好的經濟信號作用，反映了電力生產的真實成本，有利於電力系統經濟效益的取得。但是，我國的電力系統還不具備實行實時電價的條件，主要原因有：

1.實時電價對系統的硬件，包括通信、計量、控制操作都有很高的要求。

2.對於市場環境中的電力系統運行特點還需要積累經驗。

3.對於電價的變化，電力生產和使用還缺乏有效的控制手段，因此會影響到實行實時電價後經濟效益的取得 ^[3]  。