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摘要随着经济发展和人口增长，广西作为一个水利资源丰富的地区却正面临着日益严重的 电力短缺问题。针对这种情形，政策制定者和当地政府采取了一系列措施来缓解电力短缺， 例如取消对用电大户的价格折扣、分时分地区限制用电、限制空调取暖等设备的使用等，但 这些措施并非长久之计。我们认为广西现行的政府单一定价并不能反映电力市场的真实供求 状况，也是造成电力短缺的重要原因。因此，根据电力市场实际的供求状况对电价进行重构 仍然是一种非常必要的手段。本文扩展了Frsund（2005）的动态定价模型，分析结果显示 重构的电力价格将随水价值的变化而波动。此外，我们比较了社会最优和自然垄断情况下的 定价机制，发现社会最优价格与垄断价格的差异有可能加剧电力短缺。
关键词 电力短缺；动态定价；社会最优；自然垄断
中图分类号 F407 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)03-0143-04
自新中国成立以来，我国曾经历几次大规模的电力短缺。20世纪50年代，电力供求基本平衡 。到60年代，中国开始经历长期的电力短缺，至1986年短缺量超过总发电量的20％。1997年 ，中国的电力供求再次达到平衡。从1998年起电力短缺开始缓解，到1999年，电力过剩约10 ％。从2002年开始，全国22个省区又开始出现电力短缺，即使是水利资源丰富的广西，也面 临电力供不应求的尴尬局面。近几年连续的电力短缺，不仅影响人民正常生活，也给地方经 济带来巨大损失，已成为制约社会发展的瓶颈。迄今为止，已经有许多文献对合理制定电价进行了研究，而这些研究大多都是单一从用电 需求的角度进行分析（例如峰谷分时定价机制），未能综合考虑电力市场的供给方面。本文 将以Frsund （2005）的动态定价模型为基础，结合广西以水力为主以热力为辅的电力生 产 现实，根据雨季和枯水期的季节性变化，分析在社会最优和自然垄断两种不同情况下的定价 机制。
1 广西电力短缺的现状
1.1 电力产业
广西地处山区，多河流、湖泊，亚热带气候给广西带来年均1 250～1 750 mm的降水量。每 年的 水利资源理论发电量和实际发电量分别名列全国第五和第六位。红河被誉为中国水利资源的 “富矿”，每年的流量是黄河的2.8倍，广西境内的几个最大的水电站都建设在红河流域之 上，如龙滩、桥巩、大化、岩滩、大腾峡水电站等，其中龙滩水电站的规模位居国内第二。 因此，水力资源在广西的电力生产中扮演了非常重要的角色，政府也颁布了一系列的政策支 持水电事业的发展。到2005年底，电力总装机容量已经达到1 094万kw，16个主要的水电站 装机容量占总装机容量的55.2％。
从全国的总体情况来看，热电仍然是电力产业的主要部分。相比之下，广西的热电是水电的 重要补充，占总装机容量的44.8％（见图1）。
1.2 电力短缺状况
尽管水利资源丰富，从2003年开始，广西也面临越来越严重的电力短缺问题。从表1可以看 到，虽然电力供应逐年上升，但电力需求上升的幅度更快。
在电力供应方面，首先，在广西占主导的水力发电很容易受气候和季节影响，降水量的波动 进而导致水库储量的连年变化（见表2）。受季节影响，降水量在一年中的分布极不均衡，4 ～8月占总降水量的72％，9～12月占21％，1～3月仅占7％。每当枯水期来临，建设 在红河流域的几大水电站都同时面临电力生产萎缩。其次，作为水电的补充，热电厂的运作 将随水电生产的季节变化而发生剧烈波动。为了保证枯水期的电力供应，热电厂的生产设备 容易因超负荷运转而损毁。同时，热电产量对煤炭燃料的供应有很强的依赖性。今年来，广 西主要的煤炭输入地贵州对外供应量有所下降，进而煤炭价格上升增加了热电的生产成本。 此外，煤炭的主要运输线路南昆铁路和黔贵铁路常常因为运载量过高而阻碍广西的热电高峰 期生产。第三，国家电网的电力调配功能减弱。广西所属的南方电网包括广东、广西、云南 、贵州和湖南5个省区，但是当其他省区同时出现电力短缺的情况时，国家电网也无能为力 。
需求曲线（较粗的实线）分别从代表热电产能极限的垂直线a1和d1开始向下倾斜；假定 在社会最 优选择的情况下，相邻两个时期的热电厂产能完全发挥，则热电的影子价格大于零，并有a 1A=Dd1； 市场价格等于水价值也等于热电厂的边际成本。在垄断的情况下，热电产能没有完全发挥， 即热电产量相对较低；需求曲线（平行于粗斜线的粗虚线）从a和d对应的两条垂线 开始向下 倾斜；相邻两个时期的辅助热电产量相等aA=Dd；垄断市场的边际收益曲线（细虚 线）决定水电产 量从而决定市场价格。我们发现，第一期的水电产量比第二期高，垄断价格却比社会最优价 格低，从而刺激用电需求导致电力短缺；第二期的垄断价格比社会最优价格高，导致用电需 求较低。
从图3的分析我们知道，尽管自然垄断的存在可能导致市场非完美，但是最优的定价 首先应 该是富有弹性的。广西现行的电力定价实际上是有季节差别的，但是每段差别定价的时间相 对固定且持续时间较长，相对滞后于真实市场反映的供求状况。例如，按照5～10月、11 ～4月的粗略模式制定差别价格，如果6月雨季来临水资源丰富，则定价应该比后续几个月份 低，而现实中的定价没有发生相应变化。
3 结论与讨论
本文结合现实，描述了广西的水电产业概况和国内普遍存在的电力供求不均衡状况。我们认 为，通过增加电力生产投资的方式鼓励电力供给周期较长，不能解燃眉之急；通过行政手段 限制用电实际上扭曲了电力市场的需求行为。因此，不论是在短期还是长期，基于市场的定 价机制仍然非常重要。
运用扩展的Frsund（2005）动态定价模型，我们发现市场化的电力价格实际上决定于水力 资源的充足状况和热电厂的运行成本。水力资源充足度的季节性、水库储量的上限以及热电 产业的产能极限等因素都会影响电力价格。在案例分析中我们总结了三种不同的市场价格： ①政府的单一定价缺乏足够的弹性，存在改革的必要；②社会最优价格能够实现社会 总体效用的最大化，是最优选择（first best）；③自然垄断厂商价格能够实现垄断厂 商的利润最大化，并且可能实现电力供求平衡。如果政府规定的价格高于垄断厂商的利润最 大化价格，则会抑制用电需求，进而导致产能缩减造成水资源利用率低下；如果政府规定的 价格低于利润最大化价格，则会刺激用电需求，进一步恶化电力短缺状况。此外，模型的成 本函数设定没有考虑电力生产对自然环境造成的负外部性，例如修建水库造成的生态恶化和 化石原料燃烧释放的有害气体。如果将这些因素加入成本方程，则均衡价格同时能够反映电 力生产的环境成本，这是我们在后续研究中将重点关注的问题。
（编辑：田 红）
参考文献(References)
［1］Frsund, F R. 水电经济学 ［C］. 备忘录No. 30/2005，经济系， 奥斯陆大学，200 5.［Frsund, F R. Hydropower Economics［C］. Memorandum No. 30/2005,Departmentof Economics, University of Oslo, 2005.］
［2］Gabrielsen, K, Bye, T and Aune, F R. 气候转变、电价下降与电力需求增长：一 个对北欧国家的应用［C］. 研讨论文No.430，研究中心，挪威国家统计局，2005.［Gabrie lsen, K, Bye, T and Aune, F R. Climate ChangeLower Electricity Prices and Incr e asing Demand: An Application to the Nordic Countries ［C］. Discussion Paper No. 430, Research Department, Statistics Norway, 2005.］
［3］Griffin, R C. 水利资源经济学：短缺、政策与方案分析［M］. 剑桥：麻省理工学 院出版社，2006.［Griffin, R C. Water Resource Economics: The Analysis of Scarcit y, Policies, and Projects ［M］. Cambridge: The MIT Press, 2006.］
［4］Kolstad, C D. 环境经济学 ［M］. 牛津：牛津大学出版社，2000.［Kolstad, C D.Environmental Economics ［M］. Oxford: Oxford University Press, 2000.］
［5］Sydster, A, Strm, A, and Berck, P. 经济数学手册 ［M］. 柏林：Springer ，1 999.［Sydster, A, Strm, A, and Berck, P. Economists' Mathematical Manual［M］. Berlin: Springer, 1999.］
［6］Varian, H R. 中级宏观经济学：现代方法（第六版）［M］. 纽约：W W Norton & C ompany, 2003.［Varian, H R. Intermediate Microeconomics: A Modern Approach, Sixt h Edition ［M］. New York: W W Norton & Company, 2003.］
Power Shortage and Dynamic Pricing Model: the Case of Guangxi
CHEN Yan XU Fei
(School of Social Development and Public Policy, Fudan University,Shanghai 20 0433,China)
Abstract With the rapid economic growth and the increase of pop ulation, Guangxi , a province with abundant hydropower resource, is facing sever power shortage.In response, the decision makers and local government has taken some measures, s uch as canceling the discount for main customers, power cutting in certain timeor area, limiting the use of air conditioning and heating systems. However, thes e measures are shortrun remedies that might lighten the scarcity in a sh o rt time span. We think that the present pricing system controlled by governmen t is not able to reflect the real demand and supply in power market, which is animportant cause of power shortage. Therefore, it is sill a necessary and propermethod to reprice electricity. Extending the dynamic pricing model by Frsun d( 2005), the results show that the resetting prices vary with the change of thew ater value. Moreover, we compared different pricing mechanisms of social optimal ity with natural monopoly, and found that the difference between social opt imal price with monopoly price may result in severer power shortage.
Key words power shortage; dynamic pricing; social optimal; natu ral monopoly
关键词 电力短缺；动态定价；社会最优；自然垄断
中图分类号 F407 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)03-0143-04
自新中国成立以来，我国曾经历几次大规模的电力短缺。20世纪50年代，电力供求基本平衡 。到60年代，中国开始经历长期的电力短缺，至1986年短缺量超过总发电量的20％。1997年 ，中国的电力供求再次达到平衡。从1998年起电力短缺开始缓解，到1999年，电力过剩约10 ％。从2002年开始，全国22个省区又开始出现电力短缺，即使是水利资源丰富的广西，也面 临电力供不应求的尴尬局面。近几年连续的电力短缺，不仅影响人民正常生活，也给地方经 济带来巨大损失，已成为制约社会发展的瓶颈。迄今为止，已经有许多文献对合理制定电价进行了研究，而这些研究大多都是单一从用电 需求的角度进行分析（例如峰谷分时定价机制），未能综合考虑电力市场的供给方面。本文 将以Frsund （2005）的动态定价模型为基础，结合广西以水力为主以热力为辅的电力生 产 现实，根据雨季和枯水期的季节性变化，分析在社会最优和自然垄断两种不同情况下的定价 机制。
1 广西电力短缺的现状
1.1 电力产业
广西地处山区，多河流、湖泊，亚热带气候给广西带来年均1 250～1 750 mm的降水量。每 年的 水利资源理论发电量和实际发电量分别名列全国第五和第六位。红河被誉为中国水利资源的 “富矿”，每年的流量是黄河的2.8倍，广西境内的几个最大的水电站都建设在红河流域之 上，如龙滩、桥巩、大化、岩滩、大腾峡水电站等，其中龙滩水电站的规模位居国内第二。 因此，水力资源在广西的电力生产中扮演了非常重要的角色，政府也颁布了一系列的政策支 持水电事业的发展。到2005年底，电力总装机容量已经达到1 094万kw，16个主要的水电站 装机容量占总装机容量的55.2％。
从全国的总体情况来看，热电仍然是电力产业的主要部分。相比之下，广西的热电是水电的 重要补充，占总装机容量的44.8％（见图1）。
1.2 电力短缺状况
尽管水利资源丰富，从2003年开始，广西也面临越来越严重的电力短缺问题。从表1可以看 到，虽然电力供应逐年上升，但电力需求上升的幅度更快。
在电力供应方面，首先，在广西占主导的水力发电很容易受气候和季节影响，降水量的波动 进而导致水库储量的连年变化（见表2）。受季节影响，降水量在一年中的分布极不均衡，4 ～8月占总降水量的72％，9～12月占21％，1～3月仅占7％。每当枯水期来临，建设 在红河流域的几大水电站都同时面临电力生产萎缩。其次，作为水电的补充，热电厂的运作 将随水电生产的季节变化而发生剧烈波动。为了保证枯水期的电力供应，热电厂的生产设备 容易因超负荷运转而损毁。同时，热电产量对煤炭燃料的供应有很强的依赖性。今年来，广 西主要的煤炭输入地贵州对外供应量有所下降，进而煤炭价格上升增加了热电的生产成本。 此外，煤炭的主要运输线路南昆铁路和黔贵铁路常常因为运载量过高而阻碍广西的热电高峰 期生产。第三，国家电网的电力调配功能减弱。广西所属的南方电网包括广东、广西、云南 、贵州和湖南5个省区，但是当其他省区同时出现电力短缺的情况时，国家电网也无能为力 。
需求曲线（较粗的实线）分别从代表热电产能极限的垂直线a1和d1开始向下倾斜；假定 在社会最 优选择的情况下，相邻两个时期的热电厂产能完全发挥，则热电的影子价格大于零，并有a 1A=Dd1； 市场价格等于水价值也等于热电厂的边际成本。在垄断的情况下，热电产能没有完全发挥， 即热电产量相对较低；需求曲线（平行于粗斜线的粗虚线）从a和d对应的两条垂线 开始向下 倾斜；相邻两个时期的辅助热电产量相等aA=Dd；垄断市场的边际收益曲线（细虚 线）决定水电产 量从而决定市场价格。我们发现，第一期的水电产量比第二期高，垄断价格却比社会最优价 格低，从而刺激用电需求导致电力短缺；第二期的垄断价格比社会最优价格高，导致用电需 求较低。
从图3的分析我们知道，尽管自然垄断的存在可能导致市场非完美，但是最优的定价 首先应 该是富有弹性的。广西现行的电力定价实际上是有季节差别的，但是每段差别定价的时间相 对固定且持续时间较长，相对滞后于真实市场反映的供求状况。例如，按照5～10月、11 ～4月的粗略模式制定差别价格，如果6月雨季来临水资源丰富，则定价应该比后续几个月份 低，而现实中的定价没有发生相应变化。
3 结论与讨论
本文结合现实，描述了广西的水电产业概况和国内普遍存在的电力供求不均衡状况。我们认 为，通过增加电力生产投资的方式鼓励电力供给周期较长，不能解燃眉之急；通过行政手段 限制用电实际上扭曲了电力市场的需求行为。因此，不论是在短期还是长期，基于市场的定 价机制仍然非常重要。
运用扩展的Frsund（2005）动态定价模型，我们发现市场化的电力价格实际上决定于水力 资源的充足状况和热电厂的运行成本。水力资源充足度的季节性、水库储量的上限以及热电 产业的产能极限等因素都会影响电力价格。在案例分析中我们总结了三种不同的市场价格： ①政府的单一定价缺乏足够的弹性，存在改革的必要；②社会最优价格能够实现社会 总体效用的最大化，是最优选择（first best）；③自然垄断厂商价格能够实现垄断厂 商的利润最大化，并且可能实现电力供求平衡。如果政府规定的价格高于垄断厂商的利润最 大化价格，则会抑制用电需求，进而导致产能缩减造成水资源利用率低下；如果政府规定的 价格低于利润最大化价格，则会刺激用电需求，进一步恶化电力短缺状况。此外，模型的成 本函数设定没有考虑电力生产对自然环境造成的负外部性，例如修建水库造成的生态恶化和 化石原料燃烧释放的有害气体。如果将这些因素加入成本方程，则均衡价格同时能够反映电 力生产的环境成本，这是我们在后续研究中将重点关注的问题。
（编辑：田 红）
参考文献(References)
［1］Frsund, F R. 水电经济学 ［C］. 备忘录No. 30/2005，经济系， 奥斯陆大学，200 5.［Frsund, F R. Hydropower Economics［C］. Memorandum No. 30/2005,Departmentof Economics, University of Oslo, 2005.］
［2］Gabrielsen, K, Bye, T and Aune, F R. 气候转变、电价下降与电力需求增长：一 个对北欧国家的应用［C］. 研讨论文No.430，研究中心，挪威国家统计局，2005.［Gabrie lsen, K, Bye, T and Aune, F R. Climate ChangeLower Electricity Prices and Incr e asing Demand: An Application to the Nordic Countries ［C］. Discussion Paper No. 430, Research Department, Statistics Norway, 2005.］
［3］Griffin, R C. 水利资源经济学：短缺、政策与方案分析［M］. 剑桥：麻省理工学 院出版社，2006.［Griffin, R C. Water Resource Economics: The Analysis of Scarcit y, Policies, and Projects ［M］. Cambridge: The MIT Press, 2006.］
［4］Kolstad, C D. 环境经济学 ［M］. 牛津：牛津大学出版社，2000.［Kolstad, C D.Environmental Economics ［M］. Oxford: Oxford University Press, 2000.］
［5］Sydster, A, Strm, A, and Berck, P. 经济数学手册 ［M］. 柏林：Springer ，1 999.［Sydster, A, Strm, A, and Berck, P. Economists' Mathematical Manual［M］. Berlin: Springer, 1999.］
［6］Varian, H R. 中级宏观经济学：现代方法（第六版）［M］. 纽约：W W Norton & C ompany, 2003.［Varian, H R. Intermediate Microeconomics: A Modern Approach, Sixt h Edition ［M］. New York: W W Norton & Company, 2003.］
Power Shortage and Dynamic Pricing Model: the Case of Guangxi
CHEN Yan XU Fei
(School of Social Development and Public Policy, Fudan University,Shanghai 20 0433,China)
Abstract With the rapid economic growth and the increase of pop ulation, Guangxi , a province with abundant hydropower resource, is facing sever power shortage.In response, the decision makers and local government has taken some measures, s uch as canceling the discount for main customers, power cutting in certain timeor area, limiting the use of air conditioning and heating systems. However, thes e measures are shortrun remedies that might lighten the scarcity in a sh o rt time span. We think that the present pricing system controlled by governmen t is not able to reflect the real demand and supply in power market, which is animportant cause of power shortage. Therefore, it is sill a necessary and propermethod to reprice electricity. Extending the dynamic pricing model by Frsun d( 2005), the results show that the resetting prices vary with the change of thew ater value. Moreover, we compared different pricing mechanisms of social optimal ity with natural monopoly, and found that the difference between social opt imal price with monopoly price may result in severer power shortage.
Key words power shortage; dynamic pricing; social optimal; natu ral monopoly