電力需求側(cè)管理在電力公司節(jié)能減排項目投資中的應(yīng)用研究
[摘要]運(yùn)用委托—代理理論,針對基于DSM的節(jié)能減排投資項目,解決電力公司對電力用戶的激勵策略設(shè)計問題,分析基于DSM的委托—代理投資關(guān)系,為電力公司激勵電力用戶、擴(kuò)大用電營銷論文" target="_blank">市場提供了一套有效的方法。
[關(guān)鍵詞]需求側(cè)管理;節(jié)能減排;委托—代理;投資決策
1引言
目前,我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu),相對比較粗放的經(jīng)濟(jì)增長方式,以及較低的資源利用效率和循環(huán)利用水平,加劇了能源資源和生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的制約。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式,資源難以支撐,環(huán)境難以容納,社會難以承受,經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以持續(xù)。電力工業(yè)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要支撐,隨著電力工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,充足的電力供應(yīng)有力地支持了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,但電力工業(yè)自身的能源消耗和污染排放問題也日益突出,使其成為能源消耗大戶和主要的污染源[1]。我國政府已經(jīng)開始高度重視能源節(jié)約和污染物減排工作“,十一五”規(guī)劃綱要將“單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低”和“污染物排放總量減少”列為約束性指標(biāo)。作為社會普遍關(guān)注的節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域,電力工業(yè)又好又快地發(fā)展將成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主旋律。
電力需求側(cè)管理(Demand Side Management,DSM)是指電力行業(yè)(供應(yīng)側(cè))采取行政、經(jīng)濟(jì)手段和技術(shù)措施,激勵電力用戶(需求側(cè))改變用電方式,提高終端用電效率,優(yōu)化資源配置,改善和保護(hù)環(huán)境,實現(xiàn)最小成本電力服務(wù)所進(jìn)行的用電管理活動[2]。經(jīng)過20多年來的積極探索和實踐,電力需求側(cè)管理已成為提高電能利用效率、降低社會用電成本的有效措施,對促進(jìn)節(jié)能減排具有重要作用。
近年來,中國立足電力生產(chǎn)與消費(fèi)實際,借鑒其他國家的成功經(jīng)驗,注重建章立制,積極完善政策,推進(jìn)項目示范,強(qiáng)化宣傳培訓(xùn),加強(qiáng)電力需求側(cè)管理邁出了實質(zhì)性步伐。
電力需求側(cè)管理理念已被越來越多的人所接受,成為化解電力供求矛盾的有效手段,保障電力安全穩(wěn)定運(yùn)行的有力措施,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。據(jù)有關(guān)專家測算,2003~2005年,中國通過強(qiáng)化電力需求側(cè)管理,節(jié)約了800億千瓦時電量,相當(dāng)于節(jié)約原煤4000萬噸,減少二氧化硫排放100萬噸,減少二氧化碳排放9000萬噸,減少煙塵排放30萬噸[3]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活改善,發(fā)電用煤占煤炭消費(fèi)比重進(jìn)一步提高,電能消費(fèi)占終端能源消費(fèi)比重進(jìn)一步提高,是今后中國能源生產(chǎn)與消費(fèi)的兩個重要特征。這決定了電力需求側(cè)管理在中國節(jié)能減排工作中的地位將越來越重要。與國際先進(jìn)水平相比,中國現(xiàn)在的電能利用效率還比較低,這既是差距,同時也是潛力。通過加強(qiáng)電力需求側(cè)管理,“十一五”期間,中國可累計節(jié)約1500億千瓦時左右的電量,相當(dāng)于節(jié)約7500萬噸原煤,對完成“十一五”時期單位GDP能耗降低20%左右的目標(biāo)具有十分重要的意義。我們將繼續(xù)借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗,下更大的力氣,進(jìn)一步完善政策措施,努力提高電力需求側(cè)管理水平[4]。
基于上述背景,本文針對基于電力需求側(cè)管理的節(jié)能減排項目,從電力公司的角度,運(yùn)用委托—代理理論解決了投資行為選擇及其對電力用戶的激勵措施設(shè)計問題,為解決當(dāng)前中國能源與環(huán)境的危機(jī),為電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效的決策分析依據(jù)和手段。
2節(jié)能減排項目投資的委托—代理關(guān)系分析一方面,電力公司投資節(jié)能減排項目既要考慮項目投資的收益,又要考慮項目投資的風(fēng)險。另一方面,基于電力需求側(cè)管理的節(jié)能減排項目的具體實施則依賴于電力用戶對項目的參與水平。因此,項目成功與否,不僅取決于電力公司注入的資金量,也與電力用戶的參與水平有關(guān),同時還受到外部環(huán)境不確定因素影響[5]。
節(jié)能減排項目的總投資量為A(包含電力用戶購買相應(yīng)設(shè)備等參與成本),在電力用戶參與水平e達(dá)到e(ε)之后,節(jié)能減排項目實現(xiàn)投資效益α。其中,外部環(huán)境不確定因素ε是[-κ,κ]上一個均勻分布的隨機(jī)變量,其密度函數(shù)為(fε)。ε值越大,表示外部環(huán)境越好,對項目投資越有利。
在一定時期內(nèi),投資效益函數(shù)U隨著電力用戶參與水平e的增加而增加。但受投資總額、項目規(guī)模及時間范圍所限,投資效益增幅隨著e的增加而減小,最終效益達(dá)到一個極大值。為了簡化表述,可以采用文獻(xiàn)[6]提出的電力公司投資效益函數(shù),即U=Um e≥e(ε)α+β[e-e(ε)]e(ε)≤e性增長,其增長率β=(Um-α)/e0,e0為電力用戶參與水平對投資效益產(chǎn)生的一個已知估計參數(shù)。由e(ε)的意義,不妨設(shè)e(ε)=e-ε,其中e是預(yù)計項目成功時電力用戶所付出的全部成本。由于電力用戶的參與成本已全部計入投資總額A中,故可令e=0,從而e(ε)=-ε。此外假定κ是一個大于e0的數(shù),否則將有e(ε)+e0>κ(即只要用戶參與水平足夠大就可以克服外界不確定因素的影響,使投資效益達(dá)到最大值Um),顯然這是不太可能。
由項目投資的期望效益和風(fēng)險(即投資效益的方差)可見,在電力公司為節(jié)能減排項目注入一定資金之后,盡管外界不確定因素也將對項目產(chǎn)生影響,但電力用戶的參與水平才是決定節(jié)能減排項目投資效益與風(fēng)險的主要因素。若除參與水平e為變量外,其余均為常量,易判斷出如下結(jié)論:(1)項目投資期望效益隨電力用戶參與水平的增加而增長,即參與節(jié)能減排投資的電力用戶越多,節(jié)能減排項目的投資效益越高。
(2)項目投資風(fēng)險是關(guān)于電力用戶的參與水平的二次凹函數(shù),即項目投資風(fēng)險先隨電力用戶參與水平的增大而先增加后降低,且在e*=e(0Um-α)/2(A+Um)處達(dá)到最大值。
現(xiàn)在的問題是:電力公司如何設(shè)計它與電力用戶之間的契約,才能促使電力用戶積極地參與節(jié)能減排項目,從而提高項目投資效益,并降低項目投資風(fēng)險。為了解決問題,我們建立以電力公司為委托人,以電力用戶為代理人的委托一代理關(guān)系。在節(jié)能減排項目投資過程中電力公司與電力用戶存在各自風(fēng)險規(guī)避度,且電力用戶更不愿意承擔(dān)風(fēng)險。在節(jié)能減排項目投資總額中,電力用戶出資比例為η,其余由電力公司出資。在項目實施過程中,電力公司根據(jù)觀察到的效益給予電力用戶參與項目一定獎勵或補(bǔ)貼S(U)=σU,σ為電力公司給予電力用戶的激勵因子。節(jié)能減排項目投資效益越高,電力公司給予電力用戶的獎勵或者補(bǔ)貼也越多。
構(gòu)建節(jié)能減排項目投資博弈關(guān)系:電力公司如何選擇σ和η,促使電力用戶選擇極大參與水平e,從而實現(xiàn)電力公司預(yù)期收益最大化;而對電力用戶,這里僅考慮其根據(jù)電力公司選定的σ和η,選擇自己的參與水平e,以求預(yù)期收益最大化。電力公司決策變量選擇屬公共信息,而電力用戶依此作出的參與水平選擇則屬私人信息,因此雙方存在明顯的信息不對稱。假設(shè)對于電力公司的任何選擇,電力用戶總是選擇其相應(yīng)的最優(yōu)參與水平。通過對上述委托一代理關(guān)系的進(jìn)一步分析,可以得到如下結(jié)論:(1)電力公司節(jié)能減排項目投資總期望效益隨電力用戶參與水平的增加而增長;而投資總風(fēng)險則先隨電力用戶參與水平的增加而增長,在達(dá)到最大值后,風(fēng)險將隨電力用戶參與水平的增加而降低。因此,電力公司的任務(wù)是設(shè)法激勵電力用戶參與,以提高效益、降低風(fēng)險。
(2)在電力公司與電力用戶均為風(fēng)險規(guī)避的情形下,雙方共同出資興建節(jié)能減排項目是合理而且必要的。特別是電力用戶參與投資,一方面使其擁有一定剩余索取權(quán),以激勵其提高參與水平,從而增加項目投資總效益;另一方面,又有效地分?jǐn)偭孙L(fēng)險。這樣才從真正的意義上,
在實現(xiàn)對電力用戶的激勵以及效益共享、風(fēng)險分擔(dān)的目標(biāo)同時,實現(xiàn)了電力公司自身利益最大化。
3基于推廣DSM的激勵措施
基于DSM的節(jié)能減排與一般意義上的節(jié)能減排是不同的,需求側(cè)管理只包括那些為改變負(fù)荷狀態(tài)而電力公司有意介入用電市場的活動[7]。
電力用戶自身由于認(rèn)識到節(jié)能減排的重要性而購買高效電器之類的活動不屬于DSM的范疇,而電力公司通過經(jīng)濟(jì)刺激或廣告宣傳促使用戶購買高效電器則屬于DSM。用戶是否愿意參與需求側(cè)管理項目,接受某項節(jié)能減排措施,為社會公益做出貢獻(xiàn),這主要取決于它本身的直接經(jīng)濟(jì)利益以及電力公司的激勵機(jī)制。因此,基于DSM的節(jié)能減排項目需要電力公司(實施主體)對電力用戶進(jìn)行必要的激勵,這樣才可以提高終端用電效率,節(jié)約能源,移峰填谷,減少發(fā)電裝機(jī)需求,從而減少污染排放和社會資金支出[2]。特別是在節(jié)能減排項目成本較大、風(fēng)險較高的情況下,電力用戶根本沒有響應(yīng)項目的積極性,這就產(chǎn)生了電力公司對電力用戶的激勵措施設(shè)計問題[8]。根據(jù)目前電力市場的特點(diǎn),電力公司可以對電力用戶采用以下幾項激勵措施:
(1)借貸優(yōu)惠激勵。借貸優(yōu)惠激勵是通行的市場工具。它是向購置高效節(jié)電設(shè)備的電力用戶,尤其是初始投資較高的電力用戶,提供低息或零息貸款,以減少他們參加需求側(cè)管理項目時在資金短缺方面存在的障礙。電力公司在選擇貸款對象時,在可能的條件下要使節(jié)電所帶來的收益超過提供貸款而減少的利息收入。
(2)免費(fèi)安裝激勵。免費(fèi)安裝激勵被視為需求側(cè)管理相當(dāng)成功的一個激勵工具。它是電力公司為電力用戶全部或部分免費(fèi)安裝節(jié)電設(shè)備以激勵電力用戶參與節(jié)電項目投資。由于電力用戶不必或僅支付少許費(fèi)用,減輕了電力用戶節(jié)電的投資風(fēng)險和資金籌措的困難,因此很受電力用戶的歡迎。免費(fèi)安裝一般是對收入較低的居民用戶和對需求側(cè)管理反應(yīng)不太強(qiáng)烈的電力用戶,也往往僅限于初始投資低和節(jié)電效果好的那些節(jié)電設(shè)備。免費(fèi)安裝激勵是最為直接的激勵手段,也易于取得更高的電力用戶參與率。
(3)進(jìn)行分時電價改革[9]。分時電價(Time of Use,TOU)是電力公司為實施DSM而向用戶提供的一種經(jīng)濟(jì)上的刺激手段。峰谷分時電價是對不同的用電時間采取不同的電價,它提供了一個在現(xiàn)行條件下比較合理的電價制度。電力公司根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷特性確定峰谷時段,在用電高峰和低谷時期實行不同電價。高峰時段,用電負(fù)荷成倍增加,導(dǎo)致供電線路和設(shè)備處于滿載或超載工況運(yùn)行。而低谷時段,用電負(fù)荷銳減,供電設(shè)備處于輕載或空載工況下運(yùn)行,這種峰谷負(fù)荷懸殊過大運(yùn)行,必將影響電網(wǎng),并將增加電網(wǎng)的損耗.
在高峰期提高電價而在低谷期降低電價,以刺激用戶采取相應(yīng)的措施,做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。通過發(fā)揮價格杠桿作用實現(xiàn)移峰填谷的目的,緩解峰期用電緊張局面,挖掘低谷電力市場,提高電能的社會效益。推廣峰谷電價是節(jié)約用電的有效措施,也是以經(jīng)濟(jì)手段管好電價的有效辦法。
(4)建立和完善節(jié)電的市場競爭機(jī)制,逐步推行節(jié)電招標(biāo)制。節(jié)電招標(biāo)是為了滿足用戶的用電需求,由電力公司通過建立供電和節(jié)電市場,采用招標(biāo)、拍賣、期貨等市場交易手段,向獨(dú)立經(jīng)營的發(fā)電公司、節(jié)能減排服務(wù)公司和用戶征集各種切實可行的供電和節(jié)電方案,以激勵電力公司在供電和節(jié)電技術(shù)、方法、成本等方面展開競爭,用以降低其成本,提高供用電的整體經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)電招標(biāo)是一種市場性很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)手段,也是促使節(jié)電走向商品化的一個有力措施,對節(jié)能減排具有極大的推動力。
(5)節(jié)電減排特別獎勵。電力公司對電力用戶提出準(zhǔn)備實施且行之有效的優(yōu)秀方案給予特別的獎勵,借以樹立榜樣,激發(fā)更多電力用戶的參與熱情。節(jié)電減排特別獎勵是在對多個節(jié)電競選方案進(jìn)行可行性和預(yù)期實施效果的審計和評估后確定的。競選活動也是一次節(jié)電會診活動,有利于提高參與競選的電力用戶節(jié)電方案的實施能力和實施效果,即使落選他們也有所收獲。
4結(jié)語
近年來,我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,能源過度消耗和環(huán)境污染成為制約我國持續(xù)發(fā)展的瓶頸,無論是高耗能企業(yè)還是高污染的企業(yè),生產(chǎn)都離不開電力。如果從用電負(fù)荷上進(jìn)行管理,節(jié)能減排工作會起到事半功倍的效果。本文利用委托—代理理論研究了投資基于DSM的節(jié)能減排項目時電力公司的激勵及投資策略設(shè)計問題。首先構(gòu)建了基于DSM的節(jié)能減排項目委托—代理投資關(guān)系,并從電力用戶和電力公司的行為、電力用戶最優(yōu)參與水平和風(fēng)險分?jǐn)偟葞讉€方面進(jìn)行分析,最后基于DSM的節(jié)能減排項目需要對終端用戶進(jìn)行必要激勵,研究了電力公司對電力用戶的激勵措施的決策制定。
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責(zé)任編輯:電力交易小郭
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