输配电网分离的定量研究，本文主要内容关键词为：定量论文,输配电论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
［中图分类号］F426.6 ［文献标识码］A［文章编号］1006－480X（2010）02－0047－11
一、引言
2002年《电力体制改革方案》极大地推动了中国电力市场改革的进程，具有市场经济特征的电力市场框架初步建立，包括发电侧竞争、独立监管机构等。但之后的几年，电力市场化改革进展缓慢，区域电力市场改革试点因种种原因叫停，改革再次进入瓶颈。对于如何继续推进改革，业界一直存在激烈的争论，特别是输配体制改革问题。2008年开始，输配体制改革在争论声中提上日程。总体看，支持输配分离的观点过分强调了输配分离改革的收益，即通过输配分离形成竞争性市场，① 但却忽视了输配分离改革本身的成本，换句话说，目前输配分离方案的制定缺乏系统的成本分析，这必然让人对输配分离改革的合理性产生质疑。张昕竹和冯永晟（2007）、冯永晟（2008）从定性角度指出输配分离会导致巨大的纵向经济损失，这是因为与其他网络型产业不同，输配电网之间具有很强的技术依赖性，这种技术依赖性会产生显著的纵向经济。本文以这些研究为起点，实证研究输配分离改革带来的成本，从而为输配改革的最终走向提供重要依据与建议。
早在20世纪80年代左右，理论界就开始关注电力产业纵向经济问题，不过这时的文献多为定性分析。Weiss（1975）较早明确指出电力产业存在显著的纵向经济；Landon（1983）指明纵向分离会产生交易成本和信息成本，因此输电和配电联合生产存在纵向经济；Joskow and Schmalensee（1983）指出纵向经济源于多方面。这些文献都认为，纵向经济存在与否及大小需要通过实证研究来验证。
20世纪80年代中期以后，实证文献丰富起来，不过就我们所掌握的文献来看，这些文献主要关注发电与电网的纵向经济，但没有关注输配纵向经济的研究，当然这是由国外电力市场结构和所有制结构所决定的。总体看，电力产业纵向经济的实证研究按照三条研究路线展开：一是通过成本可分离性检验来验证纵向经济的存在性。这类文献主要包括Henderson（1985），Lee（1995），Hayashi、Goo and Chamberlain（1997）等，尽管这些文献的具体设定有所不同，但都得出拒绝成本可分性假设的结论，即各生产环节的成本函数不能独立刻画，从而表明生产环节之间存在紧密联系，因此间接地验证了纵向经济的存在。二是利用范围经济理论验证并度量纵向经济损失。Kaserman and Mayo（1991）最早把成本理论中的范围经济思想引入到纵向经济损失的研究中，类似文献还包括Gilsdorf（1994，1995）和Kwoka（1996，2002）。另外Fraquelli、Piacenza and Vannoni（2005）综合了之前的研究成果，Piacenza and Vannoni（2005）则做出进一步扩展。三是刻画纵向经济的形成机制，这类文献目前还不多，主要包括Nemoto and Goto（2004）等。他们采用了结构计量的方法，试图说明到底是什么因素决定了纵向经济的产生，以及如何影响纵向经济损失。上述文献表明，有关电力产业纵向经济的研究成果不断丰富，从检验生产环节的可分性，到应用范围经济理论度量纵向经济损失，再到检验产业的成本次可加性和评估市场扭曲效应，理论界对纵向经济的认识逐步加深；同时，实证研究方法还在不断完善，特别是成本函数设定越来越丰富和完善，如各种形式的二次成本函数、超越对数成本函数、复合成本函数和一般McFadden形式的影子成本函数等。
借鉴以上研究成果，本文设定了按照110kv—35kv和220kv—110kv界面分离的两种情景，分别测算了输配分离产生的纵向经济损失。结果表明，尽管两种情景下纵向经济损失的构成存在明显差异，但纵向经济损失的总量和比例均非常高，由此证明输配环节之间的纵向经济非常显著。
二、模型设定与数据
1.成本函数设定
在研究电力产业成本结构的文献中，人们广泛使用的是标准型二次成本函数和超越对数成本函数。标准型二次成本函数能够比较方便地模拟企业纵向成本结构特征，但却无法有效描述要素价格与成本的关系（难以限定要素价格对成本的一次齐次性）；而超越对数函数尽管能够比较合理地引入要素价格，但却由于无法表示零产出而不能模拟纵向成本结构。
该式刻画了企业长期成本特征，其中含产出（T和D）的各项表示企业可变成本，其他各项表示企业固定成本。含产出交叉项TD的各项系数体现企业同时生产输配产出的成本互补性，构成纵向经济的一个来源；固定成本包括输配产出共同使用的公共成本，它们构成了纵向经济的另一个来源。对应地，纵向经济损失的来源就包括可变成本中成本互补性的消失和公共成本的重置。需要注意的是，纵向经济定义了厂商在既定生产要素配置（给定投入要素集）下的成本特征，如果生产要素价格导致投入配置变化，纵向经济会随之发生变化，因此含生产要素价格的各项系数反映了要素配置对纵向经济的影响。
同时，由于理论上企业可能存在三种生产情形（同时生产输配电、仅生产输电和仅生产配电），公式（1）应体现出不同生产情形的固定成本差异，即
应根据生产情形不同而取不同的值，但现实中国家电网各省网公司均同时经营输、配电网，不存在只经营输电网或配电网的情形，因此公式（1）假设所有生产情形的固定成本相等，这就决定了我们需要调整纵向经济损失的计算方法。
还需要强调的是，公式（1）描述的是国家电网的输配联合生产成本函数，这首先是数据上的考虑，因为本文主要使用国家电网的省公司数据，而没有包括南方电网，因此估计结果也仅限于国家电网，更重要的是，由于长期以来国家电网公司采取了“省为实体”的经营模式，因此用省网公司的成本函数可以比较好地刻画整个产业的输配电纵向经济。
2.数据说明
本研究所用数据是国家电网公司2003—2005年24个省网公司的成本数据。数据来源包括2003—2005年各省网公司的财务报表数据和2003—2005年国家电网公司的资料汇编数据。
输配电网作为网络型产业，其产出定义一直是个难题，困难在于产出的多维度，如电能、可靠性、安全性等。在定义产出时，除了需要选择产出维度外，还要决定如何基于这些维度构造复合产出。冯永晟、马源、张昕竹（2008）研究了配电网产出的定义方法，强调了复合产出定义的重要作用。本文根据复合产出的思想，将电网产出定义为电量和相应线路的回路长度的乘积，其中输电产出中的电量选择为供购电量，配电产出选择为售电量。本文选择回路长度③ 作为第二种产出维度，以反映可靠性水平。可靠性对电网和整个电力产业的安全稳定运行至关重要，因此是定义电网产出不可或缺的维度。使用电量和可靠性定义输配电网的复合产出，可以较好地刻画电力产品的主要特征。
总成本由劳动成本、资本成本、购电成本（原材料支出成本）和运维成本加总得到。在计算要素价格时，我们用省公司劳动支出除以全年平均职工总数得到供电输电的劳动价格，用购电支出除以购电量得到购电价格。另外，本文简化了资本价格的计算，用债务资本价格近似地表示资本价格④。表1列出的是本研究所用主要变量的基本统计信息。
三、 成本函数估计与分析
估计和分析输配电成本需要假设输电和配电的界线，但问题在于，虽然理论上输电和配电是不同的，但在现实中二者并没有明显的界线，并且对于不同的省份，由于网架结构的不同，输电和配电的界线有所不同。为了分析的方便，本文假设各省网公司的输配电网按统一标准分离，并且假设两种极端分离情形，这实际上确定了纵向经济损失的大致范围。根据我国电网发展的实际情况，本文设定以下两种分析情景：①情景1：将110kv及以上电压划为输电电压，35kv及以下划为配电电压，从110kv—35kv界面进行输配分离；②情景2：将220kv及以上划为输电电压，110kv及以下划为配电电压，从220kv—110kv界面进行输配分离。③使用固定效应面板模型，表2给出了公式（1）的系数以及相应的地区效应
的估计结果。
估计结果显示，输配电的共同成本显著为正数，该结果与电力经济学理论的预测一致，说明输配电的纵向经济的一个重要来源是共同成本。此外，情景1（低电压等级）下的共同成本明显大于情景2（高电压等级），差异在于两种情景下交易成本不同。一般来说，大电力合同主要集中在220kv和110kv之间，比如大工业用户会直接从110kv线路取电，合同数量相对110kv和35kv之间的数量更少，且监督执行比较容易，因此交易成本相对较低。而110kv和35kv之间的合同数量更多，规模较小，监督执行更加复杂，比如要建立许多供电公司和营业部以服务各类中小用户⑤，从而使交易成本更高。
情景1下交叉项系数为正，但不显著，表明不考虑其他条件，情景1下联合生产输配产出不会带来显著的纵向经济；而情景2则显著为负，表明情景2下产出之间的纵向经济明显。两种情景间的差异主要由电量去向和可靠性决定。①从电量去向来看，220kv电网的电量主要通过变压进入下一级电网，因此220kv与110kv之间联系密切；而110kv电网的电量有相当一部分直接进入用电领域（大工业用户），因此110kv与35kv之间的联系相对较弱。②从可靠性来看，110kv电网一般以网状结构为主，而35kv及以下电网以放射状结构为主，因此110kv与更高电压线路之间的外部效应相对更加显著。同时，不同电压等级电网对整个电网可靠性的影响不同。一旦110kv电压线路出现问题，整个电网可能会出现大面积甚至全系统崩溃；而35kv及以下线路出现问题，电网可以通过自动闭合装置比较容易地消化小范围的系统故障。因此，110kv线路同更高压线路之间的联系更加紧密，这也决定了这两级线路间的成本互补性更高。
四、纵向经济损失分析
纵向经济损失的概念早已有之，但直到Kaserman and Mayo（1991）才把Baumol、Panzar and Willig（1982）的范围经济思想应用于纵向经济损失的度量中，使得纵向经济有了明确的定量分析指标。需要注意的是，成本函数的理论形式C＝C（y；w）会影响纵向经济的定义和纵向经济损失的计算结果。根据Panzar（1989），多产出企业成本函数的一般理论形式是具有不同固定成本项的分段函数⑥。
假设C＝C（y；w）表示一般形式的分段成本函数，其中y表示包括输电产出T和配电产出D的二维产出向量，W表示投入要素向量。如果：
C（T，D；w）＜C（T，0；w）＋C（0，D；w） （2）
那么输配之间就存在纵向经济⑦。在分段成本函数设定下，固定成本可以分解为不同产出的专属固定成本和所有产出的公共成本，如Kaserman and Mayo（1991），Kwoka（2002，2005）等研究，而单函数设定则隐含假设了固定成本全部为公共成本，纵向分离时需要全部重置，但实际上固定成本不可能完全是公共的，其中的专属成本不会因分离而重置，因此，公式（2）的单函数设定会高估输配之间的纵向经济，需要进行调整。令Cs表示专属固定成本⑧，纵向经济就可以定义为，如果：
公式（4）表明纵向经济损失包括公共成本的重置和可变成本中成本互补性的消失两部分。同时公式（4）还说明，无论对哪个环节而言，输配分离产生的成本都是一样的，因此公式（4）代表了一种对称性效应⑨。然而，输配上下游的纵向关系决定了输配分离必然会带来非对称的影响。输配分离的经济本质是在输配之间通过市场交易替代企业内部控制，因此在不完全竞争和不对称信息条件下，输配分离必然产生双重加价问题。
为了刻画这种非对称影响，假设输配分离后，输配联合成本函数会分化成输、配两个独立成本函数。配电独立成本函数中含购电价格的各项系数会因输电企业对输电量加价或传输定价而发生变化。
公式（4）—（6）给出了纵向经济损失的基本计算方法，下面我们还要根据本研究的目的和数据特点，在上述方法基础上进行加总处理以得到全网的纵向经济损失。根据国家电网公司的实际经营情况，假设输配分离后，国家电网公司仍垄断经营输电网，各省成立独立配电公司。在上述假设下，输配分离后各省输电网之间的范围经济仍然会存在，因此输电环节各省网公司的公共成本不需要重置，而配电企业分省而治，各自需要重置原来的公共成本。假设国家电网公司有n家省网公司，令每一家省公司输配分离的纵向经济损失为
，k＝1…n，那么，总公司纵向经济损失总量是：
这一指标既反映了纵向经济损失的基本含义，又综合考虑了输配分离对国家电网公司组织结构的主要影响，代表了国家电网公司实行输配分离所产生的总量结构成本，因此是我们基于实证研究结果判断国家电网公司是否适宜推进输配分离的重要直接依据。
1.纵向经济损失对称效应
我们在模拟分析中设定了三种情形，假设公共成本占固定成本比例分别为0％、25％和50％。表3和表4给出了两种情景下，不同年份实施输配分离给国家电网公司带来的对称性纵向经济损失。
表3和表4表明，纵向经济损失总量要取决于公共成本占固定成本比例a的取值，该比例取值越大，重置的公共成本越大，纵向经济损失总量也越大。随着时间推移，纵向经济损失总量和比例均在增加。我们认为，2003年之前，中国电力市场的电网环节长期发展滞后，电源建设则相对充足，电力需求一般通过省内自主平衡，跨省、跨区的电力交易较少（输电网利用率低），这使得输配产出之间的纵向经济无法充分发挥，而随着电网规模和电力交易范围的不断扩大，输配电之间的纵向经济才逐渐得以实现。这表明随着国家电网公司的发展，输配电之间的经济联系愈加紧密，输配分离的成本在不断增加。
两种情景的纵向损失总量和来源均存在明显差异。情景1的纵向经济损失总量在2005年最高才接近600亿元，而情景2的纵向经济损失总量在2003年已达1400亿元以上；情景1的纵向经济损失比例最大不超过8％，而情景2的纵向经济损失比例则均在20％以上。这验证了220kv与110kv电网之间的纵向经济大于110kv与35kv之间的纵向经济。
总体来看，情景1的纵向经济损失主要来源于公共成本的重置，而情景2的则主要来源于成本互补性的消失，同时需要注意到2005年情景1下成本互补性消失已经超过公共成本的重置。情景1下公共成本重置和成本互补性消失均在逐年增加，而情景2下的公共成本重置则相对稳定，甚至略有下降，但其成本互补性消失所产生的成本非常显著，且在不断增长，这一趋势表明220kv和110kv电网在这一时期迅速发展和电力交易范围不断扩大的实际情况。
综合两个表的结果，并考虑我国输配分离的实际情况，仅从纵向经济损失的对称效应来看，如果国家在2005年之后实行输配分离改革，那么国家电网公司需要承担大约500亿—3000亿元的结构改革成本，成本比例大约在5％至36％之间。当然这还仅仅是对称性损失。
表5给出了其他国家相关电力产业纵向经济（主要是发电与电网之间）实证文献的研究结果。从研究问题的性质来看，电网与电网分离（两个自然垄断环节分离）同电厂与电网分离（竞争性环节与垄断环节）的性质显然不同，前者产生的纵向经济损失肯定要大于后者的纵向经济损失，因此比较表5和我们的计算结果，可以判断我们的计算结果是合理、可靠的。
2.纵向经济损失非对称效应
从表4的估计结果看，
都表现出了与预期一致的符号，表明双重加价一定会增加纵向经济损失，因此，前文实际上给出了输配分离改革成本的底限。假设输配分离后独立配电企业的购电价格在输电企业购电价格基础上分别加价10％、20％和30％，那么两种情景下纵向经济损失的非对称效应及总损失如表6和表7所示。
表6和表7表明，非对称性的纵向经济损失非常显著。情景1的非对称纵向经济损失大约在1200亿—4300亿元之间，损失比例约在16％—57％之间；情景2的非对称纵向经济损失约在700亿—3200亿元之间，损失比例约在10％—41％之间。从两种情景的比较来看，情景1下纵向经济损失的主要部分是非对称效应，而情景2下纵向经济损失中，两种效应总体相当。
两表还表明，非对称的纵向经济损失会随着公共成本占固定成本比例的提高而增加；会随着加价比例的提高而增加；还会随着时间的推移而增加。由此我们可以得到：一是公共成本代表的对称性纵向经济越大，分离产生的非对称性纵向经济损失也会越大，并且两种类型的纵向经济损失联系紧密，因此输配分离改革都需要考虑；二是输配分离后的定价问题与纵向经济损失直接相关，有效定价是减少纵向经济损失的前提，但目前来看，这一目标不易实现；三是决定输配电适宜一体化经营的市场因素在逐年强化，输配分离越晚，输配电网作为上下游市场越不适宜分别定价。
总之，即使不考虑其他因素，输配分离后形成的市场也必须消化由双重加价所产生的成本上升，其难度可想而知。目前中国缺乏健全的输电定价机制，而且输电网建设相对薄弱，市场化运营之后，输电价格上升所产生的加价比例会非常高（特别是要面临阻塞定价问题），由此导致非对称纵向经济损失巨大，更何况，还需要考虑对称性的纵向经济损失。即使输配分离后，政府可对输电环节采取管制定价方式，作为过渡到市场定价的中间阶段，但是考虑到输电网独特的技术经济特征，政府管制是否达到预期目的及管制效率等将是疑问。这些都是支持输配分离论点所忽视的重要问题。
综合来看，尽管两种情景下的纵向经济损失在结构上存在一些差异，但总量均十分显著，在两种情景下分别处于1200亿—4900亿元之间和2200亿—6200亿元之间，损失比例分别处于17％—57％之间和31％—76％之间，从发展趋势上看，损失比例要么持续提高，要么基本稳定在一个较高水平。因此，输配分离面临的结构改革成本是巨大的。
五、结论
本文利用国家电网公司的成本数据。通过合理设定省网公司的长期二次成本函数，实证估计了国家电网实行输配分离所产生的纵向经济损失。本文结果表明，对于从110kv—35kv界面分离和从220kv—110kv界面分离两种情景，尽管纵向经济损失结构存在着明显差异，但是纵向经济损失总量均非常高，纵向经济损失比例的变动趋势或者上升，或者稳定在一个较高水平，表明我国输配电网之间的纵向经济非常显著，电力产业尚不具备实行输配分离的条件，因此，除非输配分离的改革收益大于纵向经济损失，否则暂时不宜推行。
巨大的改革成本表明中国还不具备推进输配分离改革的条件，因此输配分离改革暂不宜推行，贸然推行会带来巨大改革成本。当然，如果随着电力产业的发展，相关改革条件逐步成熟，输配分离改革也许能够带来很大的改革收益，甚至超过改革成本。在这种情况下，我们的研究结果表明，由于情景1的纵向经济损失总量和比例均低于情景2，如果需要实施输配分离改革，那么输配分离的界面应该尽量向低电压特级（110kv—35kv界面）靠近，以降低改革成本。不过需要强调的是，即使这种分离方案也会带来很高的改革成本。
［收稿日期］2010－01－08
注释：
① 输配电改革的基本内容是分离国家电网公司的输配部门，成立独立配电企业，以建立多买多卖的市场结构。冯永晟和张昕竹（2008）指出，即使不实行输配分离，有效的接入监管同样能够促进电力市场竞争。
② Halvorsen（1991）在研究税收政策对农业投资时也使用了这种标准化处理方法。同时，二次函数的标准化处理方法也应用于利润函数，相关研究可参阅Lau（1976），Bhattacharyya and Glover（1993）等。
③ 两类线路长度都是架空线路的回路长度，不包括地下线路。电压等级从500kv及以上到35kv，不包括10kv及以下线路。输电线路总长度即为划为输电电压的各级电压线路的回路之和，配电线路总长度则为划为配电电压的各级电压线路的回路之和。
④ 国家电网的融资结构以国家投入和银行贷款为主，所以，计算国家电网的资本价格需要计算国家权益资本的市场价值，或者计算相应的影子价格。
⑤ 大工业用户的购电合同一般通过与电网公司直接谈判确定。
⑥ 除非数据集中包括只生产一种产出的成本信息，否则实证研究者无法使用一般形式的设定，因此，绝大多数文献通常的做法是假设无论厂商生产几种产出，成本结构完全相同，成本函数采用单一函数形式。
⑦ 实际上，Kaserman and Mayo（1991）尽管借鉴了范围经济的思想，但却没有照搬传统纵向经济的定义方法，即基于公式（2）的定义，而是根据其所研究问题的性质，在公式（2）的右边减去了下游厂商购买上游产出的成本支出。
⑧ 在分段成本函数设定下，不同产出对应的专属固定成本不同，但在单函数设定下，二者是相同的。
⑨ 前节的分析仅仅从产业结构分离角度出发，结构分离实际上仅是一种机械的“物理”变化，在公式形式上，我们无法确定分离的两个环节中，哪是上游环节，哪是下游环节，甚至无法认定企业实行的是纵向分离，而不是横向分离。这表明分离对两个环节的影响是完全相同的、对称的。
⑩ 需要注意，（λ－1）表示的加价包含两个部分。首先是一体化输电影子价格与购电价格的差异。从成本函数设定可知，一体化下的输配部门面临相同的购电价格，而输电部门的购电量经过输电网“生产”后，包含固定成本的影子价格必然增加，也就是说，购电价格的内部转移价格会低于输电量的影子价格。输配分离后，配电企业所面临的购电价格必然包括这一部分。其次是输配分离造成的输电边际成本上升。即使一体化下输配部门的内部转移价格按边际成本定价，输配分离也会导致边际成本上升，从而提高输电价格，因此，输配分离后的价格也包括这一部分。因此，我们定义的加价实际上是在一体化下购电价格基础上的加价，而不仅仅是在边际成本基础上的加价。
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