eo电改圆桌 | ​电改的信息经济学：大数据技术、电力商品属性还原和改革红利释放

刘广一（中国电力科学院）

于洋（斯坦福大学）

中国经济的新常态是深化改革、优化增长和确保可持续发展。其中电力能源体制改革是众多改革中蕴藏红利巨大、涉及技术复杂和攸关其他领域改革成败和民生福祉的重点领域。就在今年两会后不久，中共中央即通过了关于电力体制改革的“九号文”。“九号文”确定了还原能源商品属性、防止价格波动和保障民生用电等改革原则；指明了包括发电和售电侧等领域的竞争、构建相对独立交易平台和充分发展新能源和分布式等新技术的改革路径。这些改革措施的根本目的是通过改革，优化电力能源体制，从而实现电力资源生产、运输、流通和使用成本的下降，进而释放改革红利、促进经济健康可持续发展。因此， “能否释放改革红利、让改革红利反哺可持续发展”就成为了电改成败的标志。

然而，国际电改经验和理论分析都显示，电力改革是否能产生改革红利、反哺经济可持续发展取决于改革能否正确、完整的还原电力的商品属性；而电改还原电力商品属性的能力取决于信息技术的是否得到充分利用并合理的用于市场设计。只有在充分认知并合理利用信息技术并用于市场设计和管制，才能保证电力能源改革释放超过改革成本的代价。而电力改革也才能为国民经济稳定和可持续健康增长的保驾护航。

以美国二十年电力改革经验为例，信息充分、商品属性得到充分还原的市场，电改都带来了效率改进；而信息不充分获得不到充分利用的市场，商品属性都无法得到有效的还原，电改不仅没有带来红利，还造成了价格上涨。信息不完全对电力市场的危害，不亚于垄断和投机套利。要想让电改红利得到释放、哺育，就必须充分利用现有智能大数据技术、开发与电力改革相配套的大数据通讯和分析系统以支撑相应的市场设计。

本文通过回顾美国二十年电改的相关分析，数据的展示了美国电改得失，并以此印证电力经济学中关于“信息的价值”的相关理论。在此基础上，本文提出了适合于我国电力市场改革需求的信息技术体系构架建议。本文的核心观点是：电力改革，特别是售电侧市场化改革，不仅要着眼于市场设计等顶层安排，还要清醒的认识到用好技术是制度优化的坚实保障，才能做好匹配信息大数据技术和市场和机制设计这一系统性工程。

一、美国电改二十年：电改释放了红利却未能反哺经济

回顾美国二十年电改的数据，总体而言：美国电改后，趸售市场改革提升了电力系统的效率，让价格更真实的反映发电成本；因此可以说，美国电改的趸售电力市场化对改善发电系统的效率起到了积极而显著的作用。

总体而言，美国电力改革促进了发电成本下降，改善了发电市场环境。许多批评者认为，美国电价伴随电改不降反升要归咎于发电市场的无序竞争。然而数据表明，发电市场电价走势整体而言较为忠实的反映了原物料价格的走势。图一对比了1998年-2012年底天然气价格与美国各大市场化发电侧平均价格。对比清楚的显示，除去电力危机时期的加州外，各市场的发电价格变化走势与天然气价格趋势相合程度很高。电价与燃料成本变化趋势趋同这一事实说明，发电侧市场化改革后，投机和套利行为并没有实质性影响电价——否则以加州电力危机为例，电价将严重背离燃料价格（红线1999-2001年）。因此，关于“电改后无序发电竞争和投机套利哄抬电价”的说法依据不足。相反的，发电结构在市场化后更为合理、效率也得到了提高，因为市场价格很好的体现了燃料成本而受其他运营成本影响更小。因此，厂网分离、竞价上网和允许售电价格浮动三大机制，确保了发电市场较为稳定的运行，也改善了发电结构并促进了效率。亦即美国电改释放了蕴藏在电力系统中的改革红利。

图一、美国各电力市场趸售电价波动与天然气价格波动

(图源：Borenstein&Bushnell，2014)

然而，售电市场与发电市场形成鲜明对比。与发电价格在电改后结构更为合理不同，销售电价并没有忠实反映发电成本。经济学家伯恩斯坦和布什奈尔通过研究指出，相同的天然气价格上涨带给电改地区的电价上涨幅度是非电改地区的两倍。需要特别指出的是，在电改地区，很多地区都推进了电力零售的竞争化。这说明，电改地区的趸售和零售竞争化没有能成功的将发电成本优势转化为价格优势。

图二比较了美国进行了电改和未进行电改地区的销售电价。通过比较可以看出，电改不仅没有缩小改革地区和非改革地区间的价格差，甚至电改地区的销售电价上涨还较非电改地区更快。也就是说，发电侧的效率进步带来的成本下降并没有传导到用电侧，也就无法对工商业发展和国民经济带来直接红利。因此，通过改革被从发电侧挖掘出来的红利，并没有直接滋养民生和经济发展。

图二、美国电力改革地区和非改革地区销售电价对比

(图源：Borenstein&Bushnell，2014)

二、电改的信息经济学：改革红利去哪儿了？

既然改革产生了红利，为什么改革红利没有传递到销售电价呢？是因为对垄断打破的不够彻底么？还是售电侧无序竞争抬高了价格呢？

经济学家的回答是：信息的缺失阻碍的改革红利的传递。2006年，诺贝尔经济学奖得梯若尔和著名电力经济学家乔斯科在从机理上解释了为什么零售市场竞争化改革不会带来改革红利，相反还会阻碍发电市场的改革红利对国民经济的反哺。他们指出，由于没有智能电表，售电公司无法知晓每个用户的具体用电行为、更无法根据不同用电行为对用户区别定价，因此售电市场是一个信息不完全的市场。和信息完全的市场中，自由竞争的市场结构比垄断市场结构更好完全不同。在这个信息不完全的售电市场中，自由竞争市场比垄断更加无效率。因为竞争只会让市场中每个供给者对消费者掌握的信息更少，从而降低了整体市场的效率。

梯若尔和乔斯科的研究成果是颠覆性的，给能源经济学界带来了革命性的改变。从他们的研究开始，能源经济学领域开始重视信息的价值，特别是信息在市场化改革中的价值。

2014年，德克萨斯州学者普乐和韦斯特用德克萨斯州电改数据验证了梯若尔和乔斯科的理论判断。他们的研究指出，由于缺乏用户的个体消费行为信息，德州电改地区和未改革地区相比，售电市场的市场集中度降低了，但是竞争水平却没有增高。电改地区的定价模式仍然维持垄断定价模式。这一困境带来的后果，是非改革地区电价下跌的同时，改革地区销售电价的不断上涨。实证分析还证实，由于缺乏智能电表和基于用户行为的定价手段，发电侧改革挖掘的红利大多被售电公司获得，而基本没有造福用电者——包括工商业用电者和居民。

三、大数据与智能化：电改红利有效传递和反哺经济的保障

二十年来的理论分析和实证研究都证明，电改要想释放蕴藏在电力系统中的改革红利，必须配套现代信息技术和市场设计技术。无论是中央售电侧改革的要求，还是释放发电侧竞争带来的改革红利，为国民经济和民生用电形成价格优势，必须建设一个以智能电表为依托的信息化的配售体系以支撑电力零售市场化改革。同时，还需要设计相应的市场机制，在保护电力用户的同时，让电力用户能够响应发电成本的实时变化。

要解决售电市场中的信息不完全问题、有效的收集和利用每个用户的用电行为数据，需要一个基于智能电表的、具有分层分布式智能数据处理功能的信息传递和控制体系。我国目前已有相当一部分电力用户安装了智能电表。然而，由于数据传输和处理能力不足，系统控制指令下达模式不匹配等原因，这些智能电表的数据尚未具备支撑竞争化售电市场的能力。因此，建立一个支撑售电侧改革的信息技术体系需要从以下三个方面整合现有技术，开发应用系统。

a.以智能电表为代表的装置平台化和各层节点功能化

解决售电市场信息不完全，智能电表首先要具备信息采集功能；其次，要让用户具备响应售电侧管理的能力，智能电表还需要具备电力管理功能。因此，就必须完善智能电表的数据收集功能和传输能力；同时拓展现有智能电表等终端和中端数据传感器功能，根据不同层级数据收集和控制信息传递分解需求，集成分析、筛选和优化功能，形成终端互动式、中端交互式、分层智能化和动态自适应的多层级数据分布式管理系统。使数据收集终端对数据分析软件、控制优化插件等应用的平台。

b.数据流分析与通讯网络优化和电网的态势感知

解决售电市场信息不完全，关键还要能将用户的消费数据及时和准确的传递回售电商或配网调控中心，同时也要解决数据存储和实时分析能力不足的问题。由于智能电表密集采集海量数据，这对信号传输等体系提出了更高的要求。因此，售电侧改革需要配套重构电力能源系统数据和信号传输、分解和储存体系。基于云技术、雾存储和装置平台化建设，形成分布式数据收集、处理和数据库框架。功能化的整合现有数据库结构。将信息中的原始数据与不同层次分析结果分离，形成分布式、功能化集成的电力能源大数据库，开发热数据、温数据和冷数据的判定和储存模式。

c.控制流优化分解和电网的分布分层优化

梯若尔和乔斯科指出，要解决售电市场信息不完全，不仅需要数据的收集，还需要让用户能够响应电价波动。这就需要配网调控中心和售电商的消费侧管理关于需求侧管理的指令能及时对用电行为进行监测和管理。这会造成控制命令在电网不同层级间的快速和大量传递。因此，必须设计和配备基于现有不同层级控制和调度中心和平台化的配网层级节点装置，形成适合不同层级控制信息形成、接收和分配的动态模式。开发优化控制流网络分解的算法，将自动化控制信号分配算法集成进入无控制和调度中心的用户终端、馈线和配网其他下层节点。

要解决售电市场中的信息不完全问题，还需要从制度上解决对销售电价的不合理管制、鼓励创新售电价格模式，真正做到还原电力的商品属性。电力经济学理论研究和美国电改实践在在都表明，即便配置了足以支撑售电侧竞争的硬件系统，如果仍然维持僵化的“冻结销售电价”式管制，这些智能设备毫无意义。售电侧竞争化仍然不如垄断。因此，对售电价格的管制松绑+升级就成为售电侧改革所必须突破的难点。

要对售电价格的管制松绑+升级的同时保障民生用电和价格稳定，这就需要推进售电价格改革，允许创新售电合同和奖励券设计、售电合作社和交易员制度等制度尝试，并在尝试中摸索新型售电价格体系下的政府角色和监管模式。要进行售电市场设计和价格机制管理的制度创新，必须从下面三个方面着手：

a.以智能电表为代表的装置平台化和各层节点功能化

还原电力商品属性，首先要解析电力消费的特点。基于美国智能电表数据的前沿分析指出：用户的电力消费在数量和形态上存在着巨大差异。这种差异不仅存在于居民、工业和商业用户之间，也存在于同一类型用户间。这种差异显示了对电力需求的时空分布差异明显，也显示了需求侧管理的潜在资源分布。基于这样的成果，要还原电力的商品属性，就需要允许价格因用电需求的差异而有所区别。

因此，要在我国试点和展开售电侧管理，首先要对消费者用电行为类型、和能源与频率服务使用情况基于智能电表数据进行分析分解。同时，考虑到用电需求类型的时空分布的动态性特征，需要研究开发具有自适应能力的自动分解和成本核算构建，作为基本分析单元集成入终端智能电表平台。对具有互补性和替代性用电行为和电器使用规律的用户进行匹配，开发动态自适应用户分隔算法。

b.鼓励售电价格机制创新，探索新型售电价格管理模式

要让售电侧改革有效的释放和传导电改红利，就需要设计一套既能让用电户对电价波动具备响应能力又具有风险缓冲机制的价格体系和配套管理模式。由于用电户，特别是居民用户无能力实时响应电价波动，因此设计一个基于用户自愿的、以补贴换用电管理权的价格体系。在市场和价格设计的相关研究中，基于消费需求类型的价格菜单、奖励券和委托代理人交易等模式都具备此类功能而各有胜擅。因此，需要在电能分解和行为分析结果上，研究和试点不同价格和市场机制对售电侧信息不完全问题的处理能力。设计定向式消费侧能源服务模式，设计针对不同类型用户的套餐式用电合同，开发为电力零售商和服务公司提供信息和分析服务的系统进行用电行为和电器能效相互作用下的电力有效性分析，评估用电行为和电器使用的无效率，提供政策设计建议和不同政策情景模拟。研究符合节能减排需求的市场信号干预机制。

c.试点不同配售电市场模型，摸索适合国情、省情和地方具体情况的售电侧市场微结构

要解决售电市场信息不完全，让用户能够响应电价波动是关键。但电力消费者，特别是普通民众难以具备相应电价波动的能力。因此，普通的市场结构就不能完全满足既解决信息不完全、释放改革红利，又保护消费者使之不收价格波动带来风险。要实现这一目标，就必须借助机制和市场设计理论，配套相应的市场“微结构”。例如，在配网或更低的馈线层级形成交易员或委托代理人体系。又例如，以配网调度平台搭建为依托，运用匹配市场理论，形成匹配而非交易的市场结构。

然而，需要指出的是，由于电力消费分布的空间差异性，而解决售电市场信息不完全在国际电改实践中也是难题。这就需要我国摸索一套适合自己国情、体现地方实情的机制组合，因此试点就显得尤为必要。

四、结语

电力改革的理论和实践经验在在都指出：电力改革能否产生改革红利、反哺经济可持续发展取决于改革能否正确、完整的还原电力的商品属性；而电改还原电力商品属性的能力取决于信息技术的是否得到充分利用并合理的用于市场设计。

和欧美二三十年前开展电力市场化改革不同，我国电改处在了电力改革理论研究日臻成熟、信息、控制和优化技术长足发展的历史时期。这为我国电力改革，特别是售电侧优化避免欧美曲途提供了难得的历史机遇。

电力改革，不仅要着眼于市场设计等顶层安排，还要清醒的认识到用好技术、匹配技术和设计是好的制度安排的坚实保障。4月9日，发改委和财政部联合发布了《做好电力需求侧管理是城市综合试点工作的通知》，其中明确提出了要落实中共中央九号文关于售电侧改革的顶层设计，需要在今夏就开展试点工作。期待我国依托在信息技术、控制和优化技术和电网调度与监控技术的人才和知识优势，做好信息技术匹配市场设计的试点工作，不仅为我国电改红利的释放保驾护航，也为国际电改开创新局。

参考文献：

Borenstein, Severin, and James Bushnell."The US Electricity Industry after 20 Years of Restructuring." Annu.Rev. Econ.,(7), Submitted (2014).

Joskow, Paul, and Jean Tirole. "Retailelectricity competition." The Rand journal of economics 37.4 (2006):799-815.

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