电力需求侧管理在电力公司节能减排项目投资中的应用研究

       [摘要]运用委托—代理理论，针对基于DSM的节能减排投资项目，解决电力公司对电力用户的激励策略设计问题，分析基于DSM的委托—代理投资关系，为电力公司激励电力用户、扩大用电营销论文" target="_blank">市场提供了一套有效的方法。
 

　　[关键词]需求侧管理;节能减排;委托—代理;投资决策
 

　　1引言

　　目前，我国以煤为主的能源结构，相对比较粗放的经济增长方式，以及较低的资源利用效率和循环利用水平，加剧了能源资源和生态环境对经济社会发展的制约。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源难以支撑，环境难以容纳，社会难以承受，经济发展难以持续。电力工业是经济社会发展的重要支撑，随着电力工业规模的不断扩大，充足的电力供应有力地支持了经济的快速发展，但电力工业自身的能源消耗和污染排放问题也日益突出，使其成为能源消耗大户和主要的污染源[1]。我国政府已经开始高度重视能源节约和污染物减排工作“，十一五”规划纲要将“单位国内生产总值能源消耗降低”和“污染物排放总量减少”列为约束性指标。作为社会普遍关注的节能减排的重点领域，电力工业又好又快地发展将成为经济社会发展的主旋律。

　　电力需求侧管理(Demand Side Management，DSM)是指电力行业(供应侧)采取行政、经济手段和技术措施，激励电力用户(需求侧)改变用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动[2]。经过20多年来的积极探索和实践，电力需求侧管理已成为提高电能利用效率、降低社会用电成本的有效措施，对促进节能减排具有重要作用。

　　近年来，中国立足电力生产与消费实际，借鉴其他国家的成功经验，注重建章立制，积极完善政策，推进项目示范，强化宣传培训，加强电力需求侧管理迈出了实质性步伐。

　　电力需求侧管理理念已被越来越多的人所接受，成为化解电力供求矛盾的有效手段，保障电力安全稳定运行的有力措施，促进可持续发展的重要途径。据有关专家测算，2003~2005年，中国通过强化电力需求侧管理，节约了800亿千瓦时电量，相当于节约原煤4000万吨，减少二氧化硫排放100万吨，减少二氧化碳排放9000万吨，减少烟尘排放30万吨[3]。随着经济发展和居民生活改善，发电用煤占煤炭消费比重进一步提高，电能消费占终端能源消费比重进一步提高，是今后中国能源生产与消费的两个重要特征。这决定了电力需求侧管理在中国节能减排工作中的地位将越来越重要。与国际先进水平相比，中国现在的电能利用效率还比较低，这既是差距，同时也是潜力。通过加强电力需求侧管理，“十一五”期间，中国可累计节约1500亿千瓦时左右的电量，相当于节约7500万吨原煤，对完成“十一五”时期单位GDP能耗降低20%左右的目标具有十分重要的意义。我们将继续借鉴国际先进经验，下更大的力气，进一步完善政策措施，努力提高电力需求侧管理水平[4]。

　　基于上述背景，本文针对基于电力需求侧管理的节能减排项目，从电力公司的角度，运用委托—代理理论解决了投资行为选择及其对电力用户的激励措施设计问题，为解决当前中国能源与环境的危机，为电力工业的可持续发展提供有效的决策分析依据和手段。
 

　　2节能减排项目投资的委托—代理关系分析一方面，电力公司投资节能减排项目既要考虑项目投资的收益，又要考虑项目投资的风险。另一方面，基于电力需求侧管理的节能减排项目的具体实施则依赖于电力用户对项目的参与水平。因此，项目成功与否，不仅取决于电力公司注入的资金量，也与电力用户的参与水平有关，同时还受到外部环境不确定因素影响[5]。
       节能减排项目的总投资量为A(包含电力用户购买相应设备等参与成本)，在电力用户参与水平e达到e(ε)之后，节能减排项目实现投资效益α。其中，外部环境不确定因素ε是[-κ，κ]上一个均匀分布的随机变量，其密度函数为(fε)。ε值越大，表示外部环境越好，对项目投资越有利。

　　在一定时期内，投资效益函数U随着电力用户参与水平e的增加而增加。但受投资总额、项目规模及时间范围所限，投资效益增幅随着e的增加而减小，最终效益达到一个极大值。为了简化表述，可以采用文献[6]提出的电力公司投资效益函数，即U=Um e≥e(ε)α+β[e-e(ε)]e(ε)≤e性增长，其增长率β=(Um-α)/e0，e0为电力用户参与水平对投资效益产生的一个已知估计参数。由e(ε)的意义，不妨设e(ε)=e-ε，其中e是预计项目成功时电力用户所付出的全部成本。由于电力用户的参与成本已全部计入投资总额A中，故可令e=0，从而e(ε)=-ε。此外假定κ是一个大于e0的数，否则将有e(ε)+e0>κ(即只要用户参与水平足够大就可以克服外界不确定因素的影响，使投资效益达到最大值Um)，显然这是不太可能。
        由项目投资的期望效益和风险(即投资效益的方差)可见，在电力公司为节能减排项目注入一定资金之后，尽管外界不确定因素也将对项目产生影响，但电力用户的参与水平才是决定节能减排项目投资效益与风险的主要因素。若除参与水平e为变量外，其余均为常量，易判断出如下结论：(1)项目投资期望效益随电力用户参与水平的增加而增长，即参与节能减排投资的电力用户越多，节能减排项目的投资效益越高。

　　(2)项目投资风险是关于电力用户的参与水平的二次凹函数，即项目投资风险先随电力用户参与水平的增大而先增加后降低，且在e*=e(0Um-α)/2(A+Um)处达到最大值。

　　现在的问题是：电力公司如何设计它与电力用户之间的契约，才能促使电力用户积极地参与节能减排项目，从而提高项目投资效益，并降低项目投资风险。为了解决问题，我们建立以电力公司为委托人，以电力用户为代理人的委托一代理关系。在节能减排项目投资过程中电力公司与电力用户存在各自风险规避度，且电力用户更不愿意承担风险。在节能减排项目投资总额中，电力用户出资比例为η，其余由电力公司出资。在项目实施过程中，电力公司根据观察到的效益给予电力用户参与项目一定奖励或补贴S(U)=σU，σ为电力公司给予电力用户的激励因子。节能减排项目投资效益越高，电力公司给予电力用户的奖励或者补贴也越多。

　　构建节能减排项目投资博弈关系：电力公司如何选择σ和η，促使电力用户选择极大参与水平e，从而实现电力公司预期收益最大化;而对电力用户，这里仅考虑其根据电力公司选定的σ和η，选择自己的参与水平e，以求预期收益最大化。电力公司决策变量选择属公共信息，而电力用户依此作出的参与水平选择则属私人信息，因此双方存在明显的信息不对称。假设对于电力公司的任何选择，电力用户总是选择其相应的最优参与水平。通过对上述委托一代理关系的进一步分析，可以得到如下结论：(1)电力公司节能减排项目投资总期望效益随电力用户参与水平的增加而增长;而投资总风险则先随电力用户参与水平的增加而增长，在达到最大值后，风险将随电力用户参与水平的增加而降低。因此，电力公司的任务是设法激励电力用户参与，以提高效益、降低风险。

　　(2)在电力公司与电力用户均为风险规避的情形下，双方共同出资兴建节能减排项目是合理而且必要的。特别是电力用户参与投资，一方面使其拥有一定剩余索取权，以激励其提高参与水平，从而增加项目投资总效益;另一方面，又有效地分摊了风险。这样才从真正的意义上，

　在实现对电力用户的激励以及效益共享、风险分担的目标同时，实现了电力公司自身利益最大化。

　　3基于推广DSM的激励措施

　　基于DSM的节能减排与一般意义上的节能减排是不同的，需求侧管理只包括那些为改变负荷状态而电力公司有意介入用电市场的活动[7]。

　　电力用户自身由于认识到节能减排的重要性而购买高效电器之类的活动不属于DSM的范畴，而电力公司通过经济刺激或广告宣传促使用户购买高效电器则属于DSM。用户是否愿意参与需求侧管理项目，接受某项节能减排措施，为社会公益做出贡献，这主要取决于它本身的直接经济利益以及电力公司的激励机制。因此，基于DSM的节能减排项目需要电力公司(实施主体)对电力用户进行必要的激励，这样才可以提高终端用电效率，节约能源，移峰填谷，减少发电装机需求，从而减少污染排放和社会资金支出[2]。特别是在节能减排项目成本较大、风险较高的情况下，电力用户根本没有响应项目的积极性，这就产生了电力公司对电力用户的激励措施设计问题[8]。根据目前电力市场的特点，电力公司可以对电力用户采用以下几项激励措施：

(1)借贷优惠激励。借贷优惠激励是通行的市场工具。它是向购置高效节电设备的电力用户，尤其是初始投资较高的电力用户，提供低息或零息贷款，以减少他们参加需求侧管理项目时在资金短缺方面存在的障碍。电力公司在选择贷款对象时，在可能的条件下要使节电所带来的收益超过提供贷款而减少的利息收入。
 

　　(2)免费安装激励。免费安装激励被视为需求侧管理相当成功的一个激励工具。它是电力公司为电力用户全部或部分免费安装节电设备以激励电力用户参与节电项目投资。由于电力用户不必或仅支付少许费用，减轻了电力用户节电的投资风险和资金筹措的困难，因此很受电力用户的欢迎。免费安装一般是对收入较低的居民用户和对需求侧管理反应不太强烈的电力用户，也往往仅限于初始投资低和节电效果好的那些节电设备。免费安装激励是最为直接的激励手段，也易于取得更高的电力用户参与率。
 

　　(3)进行分时电价改革[9]。分时电价(Time of Use，TOU)是电力公司为实施DSM而向用户提供的一种经济上的刺激手段。峰谷分时电价是对不同的用电时间采取不同的电价，它提供了一个在现行条件下比较合理的电价制度。电力公司根据电网负荷特性确定峰谷时段，在用电高峰和低谷时期实行不同电价。高峰时段，用电负荷成倍增加，导致供电线路和设备处于满载或超载工况运行。而低谷时段，用电负荷锐减，供电设备处于轻载或空载工况下运行，这种峰谷负荷悬殊过大运行，必将影响电网，并将增加电网的损耗.

　　在高峰期提高电价而在低谷期降低电价，以刺激用户采取相应的措施，做出恰当的反应。通过发挥价格杠杆作用实现移峰填谷的目的，缓解峰期用电紧张局面，挖掘低谷电力市场，提高电能的社会效益。推广峰谷电价是节约用电的有效措施，也是以经济手段管好电价的有效办法。
 

　　(4)建立和完善节电的市场竞争机制，逐步推行节电招标制。节电招标是为了满足用户的用电需求，由电力公司通过建立供电和节电市场，采用招标、拍卖、期货等市场交易手段，向独立经营的发电公司、节能减排服务公司和用户征集各种切实可行的供电和节电方案，以激励电力公司在供电和节电技术、方法、成本等方面展开竞争，用以降低其成本，提高供用电的整体经济效益。节电招标是一种市场性很强的经济手段，也是促使节电走向商品化的一个有力措施，对节能减排具有极大的推动力。
 

　　(5)节电减排特别奖励。电力公司对电力用户提出准备实施且行之有效的优秀方案给予特别的奖励，借以树立榜样，激发更多电力用户的参与热情。节电减排特别奖励是在对多个节电竞选方案进行可行性和预期实施效果的审计和评估后确定的。竞选活动也是一次节电会诊活动，有利于提高参与竞选的电力用户节电方案的实施能力和实施效果，即使落选他们也有所收获。
 

　　4结语

　　近年来，我国经济持续快速发展，能源过度消耗和环境污染成为制约我国持续发展的瓶颈，无论是高耗能企业还是高污染的企业，生产都离不开电力。如果从用电负荷上进行管理，节能减排工作会起到事半功倍的效果。本文利用委托—代理理论研究了投资基于DSM的节能减排项目时电力公司的激励及投资策略设计问题。首先构建了基于DSM的节能减排项目委托—代理投资关系，并从电力用户和电力公司的行为、电力用户最优参与水平和风险分摊等几个方面进行分析，最后基于DSM的节能减排项目需要对终端用户进行必要激励，研究了电力公司对电力用户的激励措施的决策制定。