电能供给相关理论与研究综述

2.1.1 供需理论研究动态

供需理论主要用于探究供需关系构造过程以及均衡的实质。学术界对供需理论研究主要包括以下几个理论。

1）古典供需理论

17世纪下半叶，古典政治经济学家威廉·配第等就已经应用供需理论开始解释经济现象。18世纪中叶的重农主义强调生产和供给重要性，认为只有农业生产，才能够生产出“纯产品”。亚当·斯密认为劳动创造财富。增加一国土地和劳动的年产物的价值有两个办法，一是增加生产性劳动者的数目；二是提高受雇者的生产力。萨伊认为，财富是具有使用价值和效用的东西；由使用价值构成；包括有形和无形的物质财富；是由人力、自然力和资本三个因素共同协作生产出来的。

2）关于供需机制

传统的古典经济学认为供给自动创造需求，不会发生过剩的危机，自由市场经济是天然和谐的。典型的代表人物是18世纪的亚当·斯密，他在《国富论》中提出了著名的“看不见的手”的理论，认为价格机制、供求机制等市场机制可以自发调节市场的供给和需求，促进经济发展。19世纪末，新古典经济学家阿尔弗雷德·马歇尔将供求关系数量化、数学化，用供给曲线和需求曲线及弹性概念等来解释经济学现象。1936年，英国经济学家凯恩斯否定了古典学派的供给自动创造需求的基本假设，从需求入手促成供求均衡，提出有效需求的理论体系；主张国家宏观调控以减少失业、治理萧条的政策主张。1948年，保罗·A·萨缪尔森综合马歇尔和凯恩斯的经济学思想，认为微观层面的市场机制通过供给和需求发生作用，解决基本的经济问题；宏观方面，政策、外部因素（包括人口、气候环境等）与产出、通货膨胀和失业是影响总供给和总需求的重要因素。这些理论尽管观点存在争议，但都推动了供需理论的发展。

3）现代供需理论

20世纪60年代末70年代初，资本主义国家相继出现了“滞胀”，凯恩斯的需求管理理论和政策主张无法解释这一现象。为解释并治理“滞胀”，20世纪70年代中期，以强调生产和供给为特征的供给学派理论出现了。供给学派的代表人物是加拿大籍美国经济学家罗伯特·蒙德尔。供给学派的主要观点有：其一，否定凯恩斯定律，重新肯定萨伊定律，主张“供给会自动创造需求”。其二，主张国家减少干预，充分发挥市场机制的作用，加强激励个人和企业生产经营积极性来提高劳动生产率和增加供给。其三，产量增长决定于生产要素投入和生产率增长，生产要素投入的变动取决于对各种要素投入的激励。其四，认为政府的税收和社会支出政策、货币政策和经济管理政策是影响经济主体行为的重要因素，因此特别强调政策对经济主体生产活动的供给效应。其五，按照生产能力禀赋进行分配，由于生产能力禀赋大小不一致，因此收入分配不均是自然现象，等等。

4）马克思的供需理论

从自然属性看，供给就是市场上的产品，或者能提供给市场的产品；从社会属性看，供给等于某种商品的卖者或生产者的总和。无论在简单商品经济还是资本主义经济中，供给不仅是一个量的概念，而且是一个总量概念。供给和需求是商品交换与商品流通的基本对立统一面。市场所反映的商品生产者之间的关系，实际上是商品购买者与出售者、需求者与供给者之间的关系。

5）科尔内的短缺经济理论

20世纪80年代中期，匈牙利经济学家科尔内对传统社会主义体制下的短缺型供给问题进行了经典分析。科尔内认为，短缺不仅包含购买意向及其实现之间的差距，而且包含各种形式的强制调节，如被迫替代、延迟购买、寻找所向往的产品等。短缺还可分为纵向短缺（存在于分配机关与要求者之间）、横向短缺（存在于卖方与买方之间）、内部短缺与社会生产能力短缺四种类型。此外，短缺效应会引起连锁反应，这种连锁反应会产生乘数作用，从而产生短缺乘数。短缺的成因主要有资源约束、供给约束和需求约束。消除短缺必须从体制改革入手。

综上，不同学派的经济学家把供需理论作为基础，结合市场机制、价值规律，解释经济现象，赋予了供需理论更多的内涵。各学派对供给影响需求还是需求影响供给、主张市场机制还是政府干预存在争议。供需理论有宏观经济学和微观经济学的差别，宏观研究所有商品供需，微观研究单一商品供需。本书研究的是单一电能商品的供需，属于微观经济学范畴。供给主要是由不同生产要素创造的，受人财物约束，受贸易、宏观政策等多种因素影响。需求是指消费者在一定时期内在各种可能的价格水平愿意而且能够购买的该商品数量。影响需求的因素有很多，如商品的价格，购买者的收入水平、偏好和心理预期，经济水平，政治外交等。供需平衡的过程实际是资源约束等条件下，单位时间段内通过生产、交换、消费过程形成生产量的平衡。而供需之间大部分是不均衡的，缺口产生的本质是供需不平衡。

2.1.2 电源规划理论概述

电源规划的核心问题，是在规划限定的时间范围内，满足经济增长对电力负荷需求的预测，经济合理地确定发电厂建设的规模、类型、时间和地点。电源规划大致经历了四个发展阶段，即传统规划发展方法、数学规划发展方法、人工智能发展方法以及电力综合资源规划方法。

传统电源规划将用电需求作为外在因素，专注供应如何满足需求，即供电侧如何以尽可能少的投资费用提供可靠的电力服务。最初的电源规划是给定几种可行方案，通过技术经济手段从中比较并选择出推荐方案。方案比较和推荐一般由规划人员结合客观测评结果并根据经验提出，带有相当大的主观意志。20世纪60年代以后，电源规划不仅考虑技术经济效益，还考虑环境保护、能源政策、输电系统的协调与影响等因素。伴随着计算机技术、运筹学和系统论等相关学科的发展，电源规划开始结合这些研究成果，应用计算机求解，大大减少了主观因素、增强了决策科学性。随着可再生能源发电技术、用电新模式的出现，电源规划的复杂度增大。因此，近年来，模糊数学、专家系统、人工神经网络、遗传算法等新兴理论与电源规划相结合，形成了多种电源最优规划方法。

随着能源危机的不断出现，单纯以供应满足需求的规划思路已经不能完全满足能源需求。1981年，美国学者C.W.Gellings提出了“需求侧管理”的概念，把提高用电效率和改变用电方式等需求侧节约的电力和电量看作一种资源，开始了电力综合资源规划的研究。

电力综合资源规划与传统电源规划的主要区别在于：第一，资源类型不同。传统电源规划着眼于供应侧的电厂；电力综合资源规划的资源不仅考虑包括发电厂、电网等供应侧资源，还考虑包括高效节能设备、需求侧管理、电价改革等需求侧资源。第二，规划主体不同。传统电源规划仅涉及发电公司，由电力系统各部门进行规划；电力综合资源规划涉及发电公司、用户、电力部门、环境管理等政府部门。第三，资源选择标准不同。传统电源规划的方案选择主要依据技术经济原则，电力综合资源规划的方案选择标准主要参考各参与方的净收益和环境质量。

综上，电源规划的内容从电力系统的供电侧衍生到需求侧，从电力系统扩展到资源和环境系统；资源趋向于综合性；规划方法逐渐丰富化。符合节能减排的电力系统的研究中，其中包括电价的制定，应综合考虑资源环境系统、供电侧和需求侧等综合系统，这为本书研究上网电价定价机制设定提供了重要的研究思路。

2.1.3 电能缺口研究述评

电能缺口包括电力（负荷）缺口和电量缺口两部分。

1）电能缺口形成的原因

大多数研究者从供需角度分析缺口的形成。例如，A.S.Chuang（2001）认为产生电力供不应求的重要原因之一是新电源建设滞后或盲目建设，缺乏合理性和连续性。汪拥军、孙东川（2007）从系统的观点出发，结合电力工业的特点，建立反映电力供需动态变化的系统动力学模型，分析得出：电力资源难以存储、电力项目审批和建设周期长的特点决定了电力需求发生阶跃性变化时，供给无法及时响应，导致电力供需发生周期性动荡。有的研究者从电力系统外部因素如产业结构、制度方面找原因。夏清、彭涛等（2004）认为电力供需平衡周期振荡的根本原因是电力供给中的市场失灵。韩金山、谭忠富（2010）通过演化系统方程证明中国电力系统长期演化具有漂移性，电量供需均衡是下游产业的非平稳性向上传导漂移性的通道；电力资源均衡高度依赖煤炭资源。可见，电能缺口的形成研究范围不仅局限于电力供需，而且是能源、政策、产业等影响的结果，这些为本书分析电能缺口形成提供了重要研究资料。

2）电能缺口度量

大多数研究者的思路是分别估算电能供需量，采用电力电量供需平衡的绝对量结果。常用来研究影响电力需求的主要因素有气温、居民收入、经济总量、经济结构、产业结构比例、需求侧管理、能源替代等。经济因素是影响电力需求的主要因素。电力需求预测的方法主要有基于智能算法、时间序列、组合思想的用电需求预测方法。电能供给的主要影响因素有装机容量、现有机组出力、燃料供应、机组状况、管理水平等，常采用的方法是电力规划理论及方法。

有的研究方法不是采用电力电量平衡的绝对量结果，而是通过供需指标来判别。主要有两类研究方法。一类是技术层面统计方法。通过电力系统随机生产模拟，采用电力不足概率公式来估计中短期可能存在的供给缺口。这种算法仅局限于局部电网，不适用多电网组成的综合电网。适合综合电网的电力供给缺口方法，其中有朱成章（2005）提出备用率和合理的发电设备最大利用小时数两个指标；还有胡兆光（2007）考虑火电装机以及水电枯水期供电能力等提出的电力供需指数。这类算法仅统计了装机容量等物理量造成的“硬缺口”，较少反映经济波动等外部环境导致的“软缺口”。另一类是经济层面度量方法。常用度量指标是电力弹性系数，电力弹性系数指电力消费增长速度GNP（gross national product，国民生产总值）与增长速度的比值。电力消费增长速度一般用发电量增长速度表示；国民经济增长速度一般用GNP增长速度来表示。电力弹性系数大于1，说明电力供给超前，不缺电；相反就是缺电。这一指标使用存在的主要问题是，实际用电量或发电量难以反映与经济发展相适应的电力供给超前性，经常会出现与电力供需状况实际不相符的情况。

以上研究大多是针对未来的电力供需平衡进行估算，另外，任玉珑（2012）从潜在产出角度对电力供给缺口概念进行界定，采用潜在产出常用测度方法——HP 滤波法测算中国1980—2009年的电力供给缺口，借助因果检验法对电力供给缺口与经济波动关系进行验证。结果表明，电力供给缺口与经济波动（考虑通货膨胀）互为因果关系，根据潜在产出分析思路估算电力供给缺口是有效合理的。这种方法则适合反映历史的电能缺口。

本书关注的是补给电能缺口的一次能源问题。以上方法中，历史的电能缺口仅能反映目前电源装机建设是否满足现在的电能需求，而未来的电能缺口估量方法中指标类度量方法无法反映缺口的绝对量，无法体现发电能源供给是否充足。为此，本书结合一次能源中长期供需状况分析电能缺口，需要借鉴计算供需绝对量的方法。

3）电能供需平衡

一是从供给侧出发，有的从技术角度研究改变供给侧的电能产出。具体的方法有改变分布式热电联产规制（Andersen，Lund，2007；Lund，Andersen，2005）、电锅炉和热泵技术（M.B.Blarke，H. Lund，2008）、重组废物利用的节能技术（Münster，2009）和能源储备技术（Mathiesen，Lund，2007）等。有的从制度角度研究提高供电产出，夏清、彭涛等（2004）认为应该建立市场化的电源规划模式、电价模式和投资激励机制，通过市场机制来实现电力电量平衡。二是从需求侧角度，有的研究如何灵活改变用能模式（H.Lund，E.Munster，2006；B.V.Mathiesen，H.Lund，2008）来适应电能供给。还有的从市场交易模式角度研究。针对电网运行中的电能供需不平衡，王永福、张伯明等（2003）借鉴英格兰、澳大利亚和北欧等电力市场中成功运行的实时平衡市场经验，主张建设符合中国国情的实时平衡市场和大区交易分区调度的市场模式。还有的从建立预警机制角度进行研究，温权、徐敏杰、胡兆光（2011）结合宏观经济运行的预测预警理论和电力供需分析特点，设计了电力供需预警系统的指标体系，采用时差相关分析法筛选出先行指标、一致指标和滞后指标，并用合成指标变化率的方法来反映电力供需形势。将电力供需预警级别分为富余、平衡、紧张、缺电四级，算例结果表明：先行合成指数超前一致合成指数1～2个月，相关部门可以据此提前采取应对措施，缓和电力供需紧张形势。

供需预警对电能缺口存在仅起预警作用，从供给和需求角度研究对应策略才能根本解决供需平衡问题。已有研究有从技术角度和制度设计角度进行研究。如何配置各类新能源和常规能源发电资源，既能满足节能减排需要，又能充分保障电能供需平衡，需要从技术和制度等方面统筹供需侧提出策略，这部分内容是需要本书补充和完善的地方。