我国阶梯电价影响因素及优化模型分析

上海电力学院上海电力学院 电力国际贸易电力国际贸易 课程论文课程论文 题题 目 目 我国阶梯电价影响因素及优化模型分析我国阶梯电价影响因素及优化模型分析 院院 系 系 经济与管理学院经济与管理学院 专业年级 专业年级 经济学经济学 班班 学生姓名 学生姓名 学号 学号 指导教师 指导教师 2014 年年 10 月月 28 日日 我国阶梯电价影响因素及优化模型分析我国阶梯电价影响因素及优化模型分析 摘要摘要 阶梯电价是社会发展的必然趋势 其不但顺应市场经济发展需求 同时 能起到均衡收入分配 加强节能减排的作用 我国正逐步在全国推进这一改革 但是阶梯电价的改革并非易事 他的成功实施需要在综合考虑各项因素的前提 下设计一个相对优化的阶梯电价方案 本文正是在对影响阶梯电价因素分析的 基础上 从分档次数 分档电量和分档电价三方面探讨阶梯电价的优化设计 关键词关键词 阶梯电价 影响因素 优化模型 1 引言引言 2009 年 11 月 国家发改委提出我国的居民用电量将逐步推行阶梯式电价 少用少缴 多用多缴 其实在国外很多国家例如美国 日本 埃及等均对居民 用电实行阶梯式的电价 有的还将其扩展应用到工业和商业用户 单一电价不 利于体现社会公平 不利于促进节能减排 不利于减轻亏损压力等诸多问题使 得阶梯电价的实施成为社会经济发展的必然趋势 从多个层面看阶梯式电价都 较单一电价具有更强的科学性 但是 需要看到的是阶梯式电价虽然具备很多 优点 如何正确制定价格使其最大程度的实现其对社会可能产生的效益是店家 设计过程中首要考虑的问题 因此 本文首先对影响阶梯式电价的相关要素进 行分析 在此基础上从分档次数模型 分档电量模型以及分档电价模型三方面 来讨论电价设计的最优方案 这对电价方案的实际设计提供科学的参考意义 2 阶梯电价影响因素阶梯电价影响因素 阶梯式电价是电价市场一次大的改革 在实施过程中需要既全面又侧重的 考虑一些相关因素 保重方案的正确 有效开展 1 居民的承受能力居民的承受能力 阶梯电价的初衷是为了提高用电有效性的同时保护低收入群体利益 引导 高收入群体节能减排 因此 在阶梯电价的设计过程中首要考虑因素即居民的 收入水平 而其中不但要关注居民收入的平均水平还要考虑居民收入的分布状 况 一方面居民收入的平均水平直接影响到居民用电售电均价的高低 另一方 面居民收入的分布则直接影响到不同梯度电价档次的设定 2 居民用电需求居民用电需求 任何市场行为都应考虑供给和需求状况 电价的设计要考虑人民的收入水 平和承受能力 二阶梯电价中各档次电量的设计则应充分考虑不同收入分布下 居民对点亮的需求情况 阶梯电价的实施是为了对不同收入群体的居民有制定 不同的电价来达到优化电量使用和均等收入分配的目的 不同收入分布的居民 对电量的需求存在差异 而阶梯电价应在分析该地区收入层级的情况下设计个 档次的电量 低档次的电量要能满足当地居民最基本的生活所需 二较高档次 的电量设计则需考虑该地区居民收入增长和电量需求之间的变化情况 从而实 现阶梯电价最本质的政策目标 既使多样性的需求得到满足尤其到均衡收入分 配的目的 3 电力公司供电成本电力公司供电成本 电力公司属于国家的准经营性项目 结余营利性和非营利性项目之间 这 样的项目不但要考虑其社会效益还应充分考虑其可持续性 因此 阶梯电价的 制定不能只考虑居民的利益 供电公司的经营成本也应成为电价设计中的重要 参考因素 较低的电价确能减少居民在电费上的支出 间接提高实际收入 但 若一味的低价格会导致电力公司运营困难 长期发展的结果是电力公司无法再 继续经营 若电力公司为了长期发展需求 很可能会通过从其他用电户提高价 格来弥补居民的低电价 这显然有失公平 并且 过低的电价掩盖了电力稀缺 的这一特性 降低居民的省电意识 不利于节能减排 4 除此之外还有一些影响相对较小的因素除此之外还有一些影响相对较小的因素 居民用电的季节性差异 不同档次的用户的用电量随季节变化而变化 所 以电价梯度的设计中要充分考虑这一变化因素 保障居民在各个季节的电力需 求都能得到满足 电力能源的稀缺性 电力作为主要的二次能源存在稀缺性 二这样的特性必须通过电价的提高来实现 合理的设计电价能刺激居民节约用 电 节能减排 电价设计既要考虑不饿能因为对居民的照顾而损害其他用户的 利益 同时在居民内部间要体现对低收入群体的优惠 因此 在电价的设计过 程中应对居民收入以及居民收入分布做一个科学的预测 并根据预测对电量梯 度和店家作相应调整 使电价及电量设计与社会发展水平相符 3 阶梯电价优化模型阶梯电价优化模型 1 分档次数优化模型分档次数优化模型 阶梯电价的分档是整个电价方案设计中的基础 不论是分档电量还是分档电 价的设计和优化都是以分档次数的确定为前提的 当分档次数确定以后才能讨 论各档次的电量以及电价 国外阶梯电价的分档次数大多为 4 6 档 我国在实 行阶梯电价的几个省中有 3 档次和 4 档次的情况 总之 不论怎么分档其都应 该根据当地居民的用电分布状况制定 居民较少的地区可以适当减少分档次数 而居民较多的地区则可相应增加分档次数 反映不同的居民需求和供给 体现 阶梯电价的社会效益 分档次数的设计首先考虑分档次数决策指标的选取 一方面试考察各地区 居民生活用电水平的差异程度进行一个相对明确的划分 以此反映出居民用电 的差异性 另一方面因为居民用电和收入水平呈正相关关系 因此 对居民用 电水平的测量上可以借助对城镇和农村居民的收入水平 分布状况 基尼系数 等作为衡量标准 在选取了分档次数决策指标之后则是用什么方法科学的设计分档次数 目 前国内外在这方面的研究大多停留在定性分析 本文借鉴我国学者田凤调于 1998 年提出的秩和比法 RSR 将其运用到分档次数的设计中 秩和比法同 时具有古典参数估计和近代非参数统计的优点 适用于指标的鉴别分类 借助 于秩和比法可以对样本数据进行分析得出具有一定显著性的多个档次 下面对 秩和比法的原理做一个简单的梳理 秩和比法的基础是标准正态分布 正是由于正态分布是秩和比法的基础 因此在分档之前必须对样本的正态性进行检验 而当样本分布的具体检验首先 是建立一元线性回归模型 bYRSR a 对序列 RSR 以及序列 Y 的根据最小二乘法做线性回归做回归系数 然后 通过两序列的拟合性线性回归方程的相关系数检验该样本的正态分布情况 当 通过检验符合正态分布时 根据不同的累计概率对应不同的积分上限值 对 这一单调递增函数的转换式结合秩和比法得出不同累计频 5 1 数下秩和比法的概率单位如下表 1 所示 表 1 秩和比法下不同累计频数的概率单位 累计频数10 30 50 70 90 95 97 5 概率单位3 71844 47565 00005 52446 28166 64496 9600 基于以上理论基础得出表 2 所示 划分档次划分区间 3 66 44 4 5 65 6 55 5 35 3 5 8 68 6 6 56 5 4 44 4 2 32 3 6 77 66 55 44 33 结合各划分节点 再通过线性回归模型既可以求出序列 RSR 相应的划分节点 即 i 1 2 m 1 p i p i bYaRSR 最后的最佳分档的确定 其原则为格挡的方差须一致 且都为有效方差 因此 每一种分档方式通过和 F 检验方差的一致性 并在此基础上比较得出 2 最佳的分档次数 以上为对秩和比法原理的简单介绍 具体运用到居民电价的设计中大致步 骤如下 首先是样本数据的处理 从全国选出比较有代表性的居民生活用电样 本 计算各样本的离散系数 并以此作为 其次是样本分布的正态性检验 j RSR 最后是最佳分档确定 2 分档电量优化模型分档电量优化模型 分档次数确定以后的每一档次的供电量直接关系到该档次居民的用电量需 求是否得到有效满足的问题 各档次的电量应尽量满足该档次居民的需求 因 此 在合理确定分档次数后还需优化设计各档的供电量 尽可能的满足各档次 的居民所需 下面从居民对分档电量的响应情况进行分析进而探讨如何优化分 档的电量设计 以 3 档次的居民用电阶梯电价模式为例 对不同梯度的居民对 电量设置心理反应进行分析 图中的两条竖实线将电量分成三档 对于第一档客户 假如其用电量为 Q1 则该档次的用户则希望分档电量 V1 尽可能的接近 Q1 也就是接近自身需 求 使得 Q1 V1 的绝对值最小 因为阶梯式电价的设计原理就是电价和电费与 用电量是正相关的 分档电量越低越能贴近自身的用电量 相应的电价也就越 低 因此对于第一档的用户来说 当分档电价 Q1 时其效用最大 再来看二档 用户的分档情况 如图假如二档用户的用电量为 Q2 该用户不会寄希望于 V2 尽量贴近自身用电量 而是希望 V1 能尽可能贴近自身用电量 因为如果二档 电量为 V2 时本身并未消费足够电量却须支付一样的电价 相反 如果 V1 能覆 盖其电量 则该用户只需支付第一档电价标准下的电费 尽可能地享受低档次 电价 第三档用户和第二档用户的心理导致相同 都希望上一档次的电量尽量 贴近自身用电量 进而少缴电费实现自身利益最大化 另一方面在居民用电户数足够的条件下 可将居民生活用电的分布状况看 作随用电量变化的连续变量 为了使居民利益最大化 则有电量分档的优化目 标 dQ Q VQr Q V QF Q zmin 其中为膨胀系数函数 用于衡量分档电量与居民电量消费的偏离 r Q VQ 程度变化时居民的不满情绪膨胀情况 当时 当偏离程度扩大时居民的不1r 满情绪加速升高 小于 1 大于 0 时是减速升高 而等于 0 时是同步线性上升 3 分档电价优化模型分档电价优化模型 经过前面分档次和分档电量设计的优化之后 还并未形成一个完整的阶梯 电价方案 最后还须考虑各档次电价的优化设计 考虑阶梯电价如何设置时应 从供求双方进行分析 先从用户角度出发 各档次的电价随电量的变化而变化 再者还需分析供电公司对电价的反应 处于可持续性的考虑 电力公司还应顾 及自身的利益 在不影响居民承受能力的情况下阶梯电价可充分考虑电力公司 利润实现的可能性 通过对居民用户与电力公司双方对电价的反应分析后 在 考虑居民承受能力 电力公司利润可得性 电力公司发展的可持续性的情况下 建立以户均电能消耗最少为目标得出阶梯电价的优化模型 i 1 2 n i i iQ n 1 zmin 4 结论与展望结论与展望 居民阶梯电价的实施符合社会发展 既符合市场经济要求 又能体现我国 节能减排的政策导向 阶梯电价已在国外广泛实施 我国也在逐步推行 本文 首先对影响阶梯电价的因素进行分析 再分别分析阶梯电价的分档次数优化 分档电量优化 分档电价优化的三大方面 得出秩和比法对探讨计算分档次数 的合理性 电量设计的合理性直接影响到具名的满意程度 电价的设定须立足 于供求双方对电价的响应等结论 但是 通过分析中发现一系列的相关问题需 进一步改善 例如阶梯店家设计中家庭人口差异的问题 对特殊用电群体的关 注等 还有很大的研究和完善空间 参考文献 参考文献 1 田凤调 秩和比法及其应用 M 北京 中国统计出版社 1993 2 田凤调 RSR 法中的分档问题 J 中国卫生