电力行业就应该是部分垄断的

发布时间:2017-02-06 来源:知乎  作者:kevin zhang

摘要:如今,欧美“竞争性电力市场”形成,中国也逐步放开配电、售电市场。很多人还是有疑惑:中国的电力行业是自然垄断行业吗?

  上世纪绝大部分时间里,“垄断”是全球电力产业最典型的属性,即便是被膜拜的所谓市场经济西方国家直到8090年代也大多保持着电力行业的绝对垄断状态。如今,欧美“竞争性电力市场”形成,中国也逐步放开配电、售电市场。很多人还是有疑惑:中国的电力行业是自然垄断行业吗?本文作者曼彻斯特大学智能混合能源网络博士生Kevin Zhang为你解读。

  先说观点:电力行业就应该是部分垄断的,垄断就是为了优化经济效益,减少资源浪费,降低用电成本。至于如何解决垄断所伴随的不正当得利,请参考文末。

  开头先需要明确垄断在这里就是指某一个区域的某一类业务只允许一家公司运营。

  电力系统一般会被划分为五个部分:发电,市场调度,输电,配电和售电。电力并非是全行业垄断,只有输配电和调度是垄断。而这几个板块垄断的原因也是出于保证供电的经济性和可靠性。

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  为什么发电和售电不垄断?

  1)发电

  发电厂的建设和并网是不垄断的,这样才能让更多资本进场竞争,通过市场这只“无形的手”进行调节,实现发电成本的降低。比如我国的五大发电集团,甚至居民的分布式光伏现在也能余电上网销售。当然,考虑到发电并网可能会对电网其他的部件有影响,所以发电厂的建设得经过审批,按照规矩来,不能瞎建。

  2)售电

  售电公司就好比中介,而且一般是不具备资源垄断的中介。那么也是能够通过市场化进一步压缩他们的利润空间以降低用电成本的。

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  为什么输配电是垄断的?

  首先明确输配电网络的两个重要部件(这两个最基本的,不能再少了):线缆和变压器。线缆就是电的载体,变压器就是降低或升高传输过程中的电网电压。他们都是有特定的容量限制,比如多少kW,且不允许长时间的过载,否则会烧毁。所以我们在铺设电网时,需要根据区域的用电需求峰值来选择线缆和变压器。

  1)配电

  我曾经看导师用这个例子教育过一些同学,所以拿出来分享下。下图是一个居民配电网络的拓扑图[1]。

  所有的叶节点(终端节点)都是居民用户,比如4,5,9,10,11等。如果假设每户居民家的电器种类差不多,用电峰值是5kW。那么所有与主线相连的线缆都应该是5kW的容量以满足最大需求,比如2-4,2-5,6-11等。

  可是对于1-2,1-3这种区域配电线缆,我连了n户居民,是否意味着我需要配n*5kW容量的线缆呢?

  并不是的。因为居民用电的习惯是分散的,多户居民不大可能同时使用其所有的大功率电器。那么我们来算一个叫做coincidence factor (同时率),将区域叠加后的每户平均峰值与单一用户的峰值做一个比较(注意此图[2]数据不具备实用性,仅用于解释现象):

  上图的纵轴代表了同时率,横轴代表了区域内的用户数量。用红线数据作为参考,如果区域内有50户居民,其同时率仅为0.15。也就是说我50户居民的叠加到一起的峰值仅37.5kW,远低于250kW。当然在设计上我们还是要保持一定的余量,这个就看行业标准了。

  以上解释了一个道理,通过增加管理的用户,配电网公司可以获得“红利”,以最小化自己对于每户居民的平均投资。例如上文说的理论峰值为250kW的用户群,配电网可能只需要建125kW的主变压器和主线缆就可以了。所以从经济性的角度考虑,由一家公司统一建设和管理一个区域的配电网络是最合理的选择。

  那么我们能否将区域配电网的上游和下游交由不同的公司管理和建设呢?理论上可以,但是会面临利益冲突。比如下游想接入一些新用户,而上游的主线路和变电设备则因此都需要更换来实现扩容。上游公司可能处于经济效益考虑,不打算更换设备,去拒绝下游接入更多客户。所以从设备更新的角度来说,由一家公司垂直管理和建设一个区域的配电网也是最合理的。

  还有为什么电力改革应强调配电公司和售电公司的分开?因为配电公司可能根据其售电业务分布情况优先处理旗下客户问题,也就是利用垄断形成客观优势,促使用户转投配电公司旗下的售电部门。

  2)输电

  输电公司负责管理建设中高压输电线路。输电之所以垄断主要是考虑避免重复线路建设,造成资源浪费。此外输电的建设具有一定的政策导向,用于推进区域经济建设。当然有一点要注意,输电公司和发电公司必须是相互独立的,否则可能根据自己公司所拥有的发电厂分布情况,利用垄断优势重点建设某些线路,侧面挤压其他发电厂的生存空间。

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  为什么调度是垄断的?

  电力市场调度的责任就是根据系统内所有可用机组的状态,在保证系统安全的情况下,告知各个机组的应发电量,最小化系统发电成本。而调度垄断的意义也很浅显,就像一个乐团只能有一个指挥嘛。与此同时调度也是必须和发电相互独立的,否则可能出现在系统安全运行允许的情况下,调度允许其母公司所拥有的发电机组多发电,而降低其他发电厂的可发电量或者强制要求弃风弃光等。

  以上总结了电力系统哪几个部分会垄断以及凭什么垄断。

  然而逐利心理是普遍存在的,垄断企业很有可能利用自身优势进行不当得利。那么要怎么防止这种不当得利呢?监管,还是监管。只有强有力的监管举措和合理的官方定价方案才能消除不当得利,控制企业利润,并保证服务质量。在英国呆了五年多了,一直很配服他们的能源监管机构ofgem。去谷歌搜一下ofgem fines,经常可以看到类似的新闻(我把标题翻译了一下):

  ofgem罚了ScottishPower 1800万英镑后,100,000名 ScottishPower 客户接受补偿

  Npower由于未能及时为客户提供服务,被ofgem罚了2600万英镑

  Ofgem 罚了 E.On 750万镑由于其超收客户费用

  希望在未来我国也能有个这么给力的监管机构。

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