阶梯电价终结版.docx
《阶梯电价终结版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阶梯电价终结版.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
阶梯电价终结版
答卷编号（参赛学校填写）：
答卷编号（竞赛组委会填写）：
答卷编号（竞赛组委会填写）：
F
组别：
本科生
参赛学校：
北华大学
报名序号：
参赛队员信息（必填）：
答卷编号（竞赛组委会填写）：
评阅情况（省赛评阅专家填写）：
省赛评阅1：
省赛评阅2：
省赛评阅3：
省赛评阅4：
省赛评阅5：
一、摘要
阶梯式电价是阶梯式递增电价或阶梯式累进电价的简称，也称为阶梯电价，是指把户均用电量设置为若干个阶梯分段或分档次定价计算费用。
对居民用电实行阶梯式递增电价可以提高能源效率，可以在一定程度上抑制居民随意浪费电能起到节约资源的作用。
通过分段电量可以实现细分市场的差别定价，提高用电效率。
问题一中，通过查找文献和资料了解近年来居民用电量的情况，经过列表等方法使这些数据更加直观的反应了实施阶梯用电后，居民日常用电费用小幅度增加了。
问题二，就是要分析实施阶梯电价后，居民的生活支出受到的影响而这与居民的收入水平提升有关，我们可知阶梯电价对支出的影响非常小。
问题三，经过分析和查找，找到江苏省的居民用电情况，建立了扩展线性支出系统模型（ELES）对数据进行了模拟仿真分析得到了实施阶梯电价对居民生活费用支出的影响程度不太。
问题四，通过查找相关资料，发现我国的用水情况是，水资源严重缺乏，浪费性及其严重，在通过思考实施阶梯式水价极具可能性，并且需要严格管控好梯度，使水资源浪费严重的情况得到遏制，做到合理利用水资源。
二、问题的重述
2012年3月28日,中国国家发展和改革委员会确认,居民阶梯电价在将今年上半年推出。
居民阶梯电价的改革,体现了资源性产品价格的市场化改革的方向,体现了节能减排的总体要求和根据收入分配适当调控的总体原则。
通过实行居民阶梯电价政策，可以充分发挥价格杠杆的作用，引导用户特别是用电量多的用户调整用电行为，促进合理节约用电。
从2012年7月1日到今年上半年，全国除新疆、西藏以外的大部分省市都陆续开始实行居民用电阶梯价格新方案，由此引发了一系列与老百姓日常生活息息相关的问题：
新的阶梯电价主要变化有哪些？
实行阶梯电价后居民日常用电的费用是增加还是减少？
居民的生活水平将受到怎样的影响等。
到今年4月末，阶梯电价已经实行了近两年。
请你搜集相关数据，并根据搜集到的数据，建立数学模型，给出相关的分析结果，并回答以下问题：
1.阶梯电价实行前后，居民日常用电费用的变化情况；
2.阶梯电价实行后，居民的生活费用支出情况有怎样的变化；
3.通过分析、构建模型，说明阶梯电价对居民生活费用支出的影响程度；
4.对照阶梯电价实行的目的和建立机制，分析实行阶梯水价的可能性，并给出合理的居民用水阶梯水价。
三、问题的分析
2010年10月，国家发改委关于向社会公开征求居民生活用电实行阶梯电价意见时明确指出，在我国全面实行居民阶梯电价，主要考虑建立3个机制：
一是合理电价机制；二是公平负担的用电机制；三是促进节能减排机制。
本文要求搜集相关数据，并根据搜集到的数据，建立数学模型，给出相关的分析，解决阶梯电价带来的问题。
问题一，阶梯电价实行前后，居民日常用电费用的变化情况。
依题，可搜集近几年居民电价数据，对比分析，即可得出结论。
本文先整体分析，然后以广东省为例进行简单比较分析。
问题二，为分析草案中的阶梯电价是否能保证80%的居民家庭的电
价保持平稳，特别随机选取了上海市的10000名居民用电量情况，通过用电量的分布情况进行曲线拟合，从而得到在上海市草案中260的一档电价下，能否覆盖80%的居民。
问题三，采用人们对商品的需求量与价格的关系，将其假设为一个扩展的线性支出系统模型（ELES），从而求出阶梯电价对居民用电量的影响，进而分析阶梯电价对居民生活费用支出的影响程度。
在这里以江苏省的某市为例进行仿真分析，真时的反应阶梯电价对居民生活费用支出的影响程度。
问题四，我国的660多个城市中有400多个存在不同程度的缺水，其中138个严重缺水；但同时我国水资源有浪费严重；在生活用水方面－－国际平均水平为80L/天，而我国为150－200L/天左右；从用水的角度看，由于水价的控制，国家为了保护低收入群体所付出的巨大努力，很大程度上给部分高收入群体的浪费买了单。
而依靠人们自觉珍惜用水而节约下来的水，也在部分人的肆意浪费下显得无济于事。
因此可以考虑阶梯水价。
四、建模过程
1）问题一
1.1题目要求
题目需要搜集相关数据，并根据搜集到的数据分析居民日常用电费用的变化情况。
从搜集的数据入手，结合变化因素，统计数据，对比分析，得到集体电价实施前后用电变化。
1.2数据
城乡居民生活用电量统计
2008-2013全国用电量表
数量年份
名称
2008
2009
2010
2011
2012
2013
总电量
34334
36430
41923
46913
49591
53223
居民用电量
3415
4571
5125
5646
6219
6793
增长量
13.21
12.11
11.09
10.8
5.5
10.3
用电量的增量
如图，由MATLAB得到回归方程，而，k=-0.8673
调查显示，阶梯电价试行以来，居民客户普遍能够理解和支持。
以上得知k=-0.8673则可以看出居民生活用电在逐年增加，增速有所放缓，我们可以看出实行阶梯电价后，居民生活用电费增加，起到了一定的经济杠杆作用对居民生活用电量有一定的抑制作用，即居民的生活用电费有所增加。
1.3以广东省为例分析
第一档电量为150度以内，不提价；第二档电量为150-270度，每度电加价5分钱；第三档电量为270度以上，每度电加价0.3元。
那么，不同用电量居民电费变化情况为：
若某家庭月用电量为150度，不实行阶梯电价时，每度电平均提高3分钱，每月电费将增加4.5元；若执行阶梯电价，则电费不增加。
若某家庭月用电量为270度，不实行阶梯电价时，每度电平均提高3分钱，每月电费将增加8.1元；若执行阶梯电价，只对150度到270度之间每度电提高5分钱，电费增加6元；（与不执行阶梯电价比）相对减少电费2.1元。
若某家庭月用电量为350度，不实行阶梯电价时，每度电平均提高3分钱，每月电费将增加10.5元；若执行阶梯电价，对150度到270度之间每度电提高5分钱、270度到350度之间每度电提高3毛钱，电费增加30元；（与不执行阶梯电价比）相对增加电费19.5元。
1.4结论
从上面分析可知实施阶梯电价后，居民的日常生活用电费增加了。
2）问题二
居民用电量（亿KW/H）
一档电量（亿KW/H）
一档电量覆盖率
2012
181.79
165.5393
0.910607
2013
193.42
165.5393
0.855854
2014
206.39
165.5393
0.80207
2015
216.66
165.5393
0.764051
2016
226.95
165.5393
0.729409
用电方案
用电区间（度）
用电支出
（元）
原电价
0度以上
0.617x
方案一
0-260
260-400
400-
0.617x
0.617x-15.6
0.977-135.6
阶梯电价方案二
（峰）
0-260
260-400
400-
0.617x
0.617x-15.6
0.977-135.5
方案二
（谷）
0-260
260-400
400-
0.307x
0.307x-7.8
0.487x-67.8
由表上可以看出一档电的覆盖率将逐渐减小说明居民的用电量将继续增加，而从这我们可以推知实施阶梯电价对居民生活支出没有太大影响。
表2三种方案的居民生活用电电价
两种电价对用电支出的影响探讨以上海市为例，其中原始方案、草案1、草案2的居民生活用电量相关数据，如下表2所示
可以从图中看出，在用电量很少的阶段，即用电量小于第一档次用电标准的情况下，阶梯电价的实施对居民的影响很小，当居民用电量较高时，用户的用电支出比非阶梯电价时要高，开始有一定的支出影响，随着居民用电量的增加，居民的支出也会逐渐增加且可以从图线上可以看出，支出的增长率也再增加，对居民的支出影响也变大。
再由上图可知，所有方案，在居民用电量较少时（即处在第一档或第二档时），对电价的影响很小，实行阶梯电价对其的用电支出影响几乎可以忽略不计，高的电价可以唤醒部分富人的节能意识，使他们养成节约用电的习惯，有利于社会的可持续发展。
所以总体而言，实行阶梯电价对居民的用电支出影响很小。
3）问题三
3.1模型假设
1、不考虑工业规模、产业结构、人口数量、用电器的增加量以及环境因素的影响。
2、假定相同收入水平人群的边际消费倾向趋于相同。
3、不发生大的电类空难和其它的电价政策变动; 。
4、电力原料价格不发生大的变动。
5、不考虑偷电等电量统计失误。
3.2定义符号说明
Y
表示可支配收入
表示第
种电量分档的价格
表示第
种电量分档的用电量
表示第
种电量分档的基本电量价格
表示第
种电量分档的基本电量（
=1,2,3）
表示第
种电量分档的边际消费倾向，为收入扣除基本消费支出之后剩余的余额中，用于对第i种商品后服务追加支出的比例，且0
1
3.3模型建立
在某一时间内，人们对用各档电的需求量取决于人们的收入和各档电的价格。
消费者在满足基本需求后，将剩余收入按比例在各档电和储蓄之间进行分配。
其中基本需要和收入水平无关，只是为了维持最基本的生活水平，而非基本需求取决于满足所有基本消费需求后的“剩余”和消费者的偏好。
首先根据电价的分档，可将电力商品看作三种不同的商品。
利
用ELES模型可以表示为：
容易知道，对于单一电价而言，P1=P2=P3=P1*=P2*=P3*；实施阶梯电价后，第1档电价等于原单一电价，第2、3档电价高于原单一电价；由于基本需求量处于一档电量之内，所以对应电价
P1*=P2*=P3*等于原单一电价；基本需求之间存在：
r1+r2+r3=r1,即r2=r3=0。
阶梯电价政策变化对居民家庭用电量的影响可以表示为：
（3）
3.4模型求解
以江苏省为例求解。
江苏阶梯电价的调整方案向社会公布：
居民月用电量分为三个档次，第一档为230度及以内；第二档为231度至400度；第三档为高于400度部分。
阶梯电价计算周期由此前计划的按月度执行改为按年度执行。
据介绍，从7月1日起，江苏居民生活用电将试行阶梯电价。
阶梯电价按年度为周期执行后，年用电量不超过2760度的家庭，电费不变；年用电量超过2760度，但未达到4800度之间的电量，超出部分每度在第一档电价基础上加价0.05元；年用电量超出4800度的部分，每度在第一档电价基础上加价0.3元。
正常电费部分和阶梯加价部分之和为该秒表期间用户承担电费。
其电费计算方法可用公式表示为：
（4）
=
+
F表示居民的电费总支出，
表示平均电价，
表示峰时电量，
表示谷时电量，
表示总电量，
表示峰时电价为0.5583元/Kwh，
表示谷时电价为0.3583元/Kwh;a、b为开关量，当
Kwh时，a=1,否则a=0；当
时，b=1,否则b=0。
江苏省某市居民用电情况分析
2011年度，江苏省社会用电总量为399.7亿Kwh，同比增长7.0%。
其中，第一产业用电量为1.8亿Kwh；第二产业用电量为260.5亿Kwh；第三产业用电量为85.5亿Kwh；城乡居民生活用电量为52.9亿Kwh，占社会用电量的13.23%。
其中，居民中实施“一户一表”的用户数为249.05万户，总用电量为49.99亿Kwh。
按阶梯电价分档的居民用电情况如表1所示。
从表1中可以看出6.15%最高用电量用户消耗了21.58%的居民用电，享受着隐形的电价补贴。
同时，也可以看出，由于处于苏南经济发达地区，某市受阶梯电价影响的用户数约占23%，高于全省的平均水平（20%）。
由于某市“一户一表”用户未全部实施分时电价，对2011年用电量超过2760Kwh的用户进行了统计，其分时电价实施情况如表2所示。
表1
用电量
（Kwh）
<2760
2760
4800
4800
用户数（万户）
191.18
42.55
15.32
用户数占比（%）
76.77
17.08
6.15
用电量（亿Kwh）
24.02
15.18
10.79
用电量占比（%）
21.58
30.36
21.58
表2
用电量
（Kwh）
2760
4800
4800
用户数（万户）
36.59
13.02
总电量（亿Kwh）
12.48
7.8
峰电量（亿Kwh）
6.78
4.4
谷电量（亿Kwh）
5.69
3.4
由表1表2中数据可知，一户一表用户中大部分实施了分时电价，考虑到分时电价是我国电力产业政策的指导方向，所以我们以分时电价用户为研究对象。
注意到二、三档用户峰谷比相差不大，我们去其加权平均值1.23.原分时电价按峰谷比计算，可得单一电价制下，居民平均电价
=0.4687元/Kwh。
模型计算
我们以江苏省在2011年实施阶梯电价政策，根据江苏省某市的实际用电数据，利用（3）、（4）对阶梯电价政策对于居民用电量、电费支出变化进行仿真分析。
1.分档平均电价的确定。
由（4）可知，对于用电量达到二档的，未达到三档的电力用户有：
----------（5）
其中，2760
。
根据江苏省某市近两年实际用电情况，去峰谷比1.23。
则有：
（6）
由于2760
，则0.4687
<0.4899，2.0408<
2.1336。
对于用电量达到三档的电力用户有：
-（7）
（8）
4800
，则0.4899
<0.6758，1.48<
。
2.家庭收入、基本消费支出与边际消费的确定。
从该市用电的实际数据可以发现，年电量过分档的用户总数较少，仅占用户总数的月23%。
一般情况下家庭电量大小和家庭收入之间成正相关关系。
故我们取2011年统计年鉴中的10%高收入家庭的可支配配收入作为二、三档电量用电用户的家庭收入数据，分别为46.742元和72.481元。
根据ELES模型，构建回归方程
，并运用SPSS12.0进行OLS估计和计算，得到基本消费总支出为6648.5元（数据来源：
某市统计年鉴；计算方法参见文献【1】）。
从对用电情况的分析可知，受本次阶梯电价影响的群体分别为10%的高收入和高收入家庭。
《中国物价》（文献【2】）对我国的23个省市2000-2005年电能边际消费倾向进行研究，得出江苏省城乡居民平均电能边际消费倾向在1%-2%之间文献【3】。
结合实际本文对二、三档电量用户的电能边际消费倾向分别选取
3.5模型检验与分析
对居民用户的影响。
二档电量用户：
因为2.0408<
2.1336，得-48.3688
。
结果表明，2011年实施阶梯电价政策，对二档分类用户的用电量影响在[-48.3688,0]Kwh/户
年之间，中位值为-24.1844Kwh/户
年，占二档用户平均用量（3416.7680Kwh/户
年）的比例为0.71%；对电费影响由两部分构成，由用电量减少带来的电费减少和由电价提升带来的电费增加（均用中位值计算，下同），即（-24.1844*0.4793）+（（3416.768-24.1844）*0.0106）=24.3698元，占原电费支出的比例为1.52%。
三档电量用户：
因为1.48<
，得-516.3375
-37.9985。
结果表明，2011年实施阶梯电价政策，对第三档分类用户的用电量影响在[-516.3375,-37.9985]Kwh/户
年，中位值为-277.168Kwh/户
年，占三档用户平均年用量（5990.7834Kwh/户
年）的比例为4.63%；对电费影响同二档，即（-277.168*0.5777）+（（5990.7834-277.168）*0.1093）=504.3782元，占原电费的比例为17.96%。
3.6结论
1.现行阶梯电价政策对居民用电量的影响不大。
计算结果显示电位变化对某市二、三档用户的应先平均为0.71%和4.63%。
这表明现行阶梯电价政策在促进居民用户节约用电方面的效果不明显。
二居民用电在社会用电中占比较小，所以现行阶梯电价政策对节能减排的作用更加微小。
2.现行阶梯电价政策对大多数居民的电费支出没有影响或影响很小。
对于占76.77%的一档电量用户的电费支出没有影响。
对占17.08%的二档电量用户，平均电费支出仅增加1.52%，影响极小。
而对于6.15%的三档电量用户，平均电费支出增加17.96%，影响显著。
。
表明阶梯电价政策在降低对高收入人群的用电补贴，促进公平负担方面起到了一定作用，但涉及人群较小，影响面小。
3.考虑到江苏省经济发达，影响很小，推知其他地区影响会更小，政策效果更加弱化。
综上，阶梯电价在体现政府目标方面起到了一定作用，但实际效果存在明显不足。
4）问题四
4.1中国水价现状分析
（一）低水价使水利工程病入膏肓因水价低等因素的制约，水利工程难以筹措到维修、更新的资金，约有1/4的大型水库和约1/3的中、型水库安全标准低或存在严重的缺陷、隐患。
目前我国水利工程的灌溉、泄洪、供水能力远远跟不上国民经济发展的需要：
有70%的灌区灌渠老化、损坏，每年减少排灌面积300多万亩；大多数水利工程年久失修，除险加固工程、安全评价工作任务非常繁重。
因资金缺乏，水利工程的维修和维护难以进行，只能疲于应急，“头痛医头，脚痛医脚”，缺乏统一规划，工程建设缓慢，总供水缺口非常大，对人民生活和社会发展带来不良影响。
目前我国水利工程的建设费用还完全依靠国家财政拨款和地方财政，因水价低，水利工程得不到资金补偿，直接导致水利行业的连年巨额亏损，陷入恶性循环，使国家财政背上一个沉重的包袱。
缺乏资金，水利工程老化失修，水利事业只能依靠国家财政来勉强支撑，其自我发展和自身投资增长之路越走越窄。
几十年来，就这样恶性循环，国家背的包袱越来越重，水利行业越来越贫困、老化。
（二）“贫水国”却是最大的“费水国”中国人均拥有水量仅占世界人均拥有量的1/4，低水价在一定程度上助长了水资源的“高消费”。
我国一些地区的农业大水漫灌，一亩能用上800立方米的水，是节水农业用水标准的4倍；我国工业用水不重视水的循环使用，耗水量高出发达国家2倍，我国生产1吨啤酒一般耗水20-60立方米，而国外先进水平还不到10立方米；城镇居民不使用10升的节水桶，而用20升的老式马桶。
这一切都是因为水价低，人们认为“水价便宜，费点没啥”。
水价低廉，是造成浪费用水的原因之一水价格政策是保护水资源和节约用水的一种有效的手段，可以在一定程度上制约用户的用水量，特别是对于工业用水。
生活污水处理费用尚未到位，由于废水处理一直盈利薄弱，这就加剧了水资源的浪费。
事实证明，水价低廉，是造成浪费用水的原因之一。
专家指出，水价提高10%，将使家庭用水降低3%-7%。
当人们任水自流时，绝不会想到地球13.7亿立方公里的藏水中，淡水只占2.53%，而人类可利用的淡水资源又不足淡水总量的1%，到2025年将有一半的人遭受“中高度缺水”的压力。
中国更是“费”不起，“世界13个贫水国名录”上中国榜上有名，全国600多个城市，已有300多个亮起了缺水黄牌，严重缺水的达108个。
由此看来，水不是“取之不尽，用之不竭”的，它也是一种珍稀的资源。
但是低水价掩盖了水资源的珍贵性和稀缺性，人们因水廉而不知惜，以致于全国每年排放污水达355亿多吨，其中80%不经处理就直接排入水域，既不利于污水资源化的节约，又进一步恶化了水质。
如此量大质劣地掠夺性开发利用水资源，不利于持续发展。
（三）滞后的水价管理体制和落后的定价理论使水价长年未提高我国水价改革也有过两次大的变革，第一次是1985年，变水的无偿使用为有偿使用；第二次是1992年，水列入“全国重要商品名录”提出“水要商品化”。
但事实上，大多数地区的“商品水”是有名无实，水费是十几年一贯制，没有从根本上改变水的价格和价值相背离的状况。
水价改革为什么如此艰难?
传统的“福利水”观念人们对水的“福利、无偿使用”观念根深蒂固，当人们轻松地拧开水龙头时，很难想到“水”是一种商品。
其实，人们用的“水”经历了一系列复杂的“生产过程”，投入了大量的人类劳动，也应该有.成本、售价的核算。
有人算过这样一笔帐，江苏省江都水利枢纽多年来无偿或低价引水，如每立方米多收1分钱，累计就可多收入9亿元，不仅江都抽水站的更新和改造有了资金，还差不多能再建一个相当规模的抽水站，走入“以水养水”滚动发展的良性循环轨道。
可为什么如此有效的观念不能得以运行？
专家分析，那又有深层次的体制方面的原因。
水是千家万户的生活必需品，是国民经济基础性、资源性物质，其改革牵涉面广，后续影响大，有人形地比喻“水价打个喷嚏，其他部门都跟着感冒”。
因此，水管部门比较谨慎。
水价跟不上成本价的变化。
在这种僵化滞后的体制下，水费收入远远不能补偿供水成本，不能随行就市地根据需要来波动，丰水期枯水期一个样，有的地方甚至十几年一个老面孔，水价改革、水行业的发展远远落后于社会需求和经济发展。
水是一种特殊商品，对其合理定价尚有一定的难度，这也是理论界长期探讨的一个难题。
一方面从未对国有水利工程进行过资金核算，在国有资产的折旧、估算中存在分歧，对其增值、保值也算法不一、出入较大，要对全部资产进行统一清算是一项艰巨而繁重的任务；另一方面，对如何定出适应市场、符合社会承受能力的价格也尚在摸索中，很难找到社会效益和经济效益的最佳切合点，定出让供需双方都接受和满意的水价。
再加上收费制度不完善，代收、搭车现象较多，引起了用户的不满，水费实收率高，而收来的水费也未必都能真正补贴到水利产业中，常被当作行政事业性收费被调拨。
水管单位无能力去解决问题，一再回避问题，水价改革也就一拖再拖了。
4.2我国水价改革中出现的问题建立合理的水价是在水资源短缺和不少地区严重缺水的问题上提出的，其目的在于节约有限的水资源、建立反映市场供求状况和资源稀缺程度的水价格形成机制。
水价改革，推广要考虑到好多的因素，所以困难重重，是一项政策性强、实施难度大的工作。
（一）价值归属与使用问题 水价的上调使人们会怀疑涨价到底是出于节水目的还是利益的驱动，要让人们知道涨价不是流入个别人的腰包，而是有着非常重要的作用，它将为水利工程、污水处理、环境需水、供水服务等等提供有力的保证。
供水企业制度未能完全实行企业化经营，经营性亏损与政策性亏损不分。
供水管理部门政企职责不分。
目前我国水利工程供水多采用政策水价，政府既是供水行业的运动员又是水价的裁员，致使供水价格严重背离价值，这种没有科学依据的做法一直以来影响着水利事业的进程和发展。
（二）水价改革的实践效果问题水价改革关乎国计民生。
水价改革关系到一个城市，一个地区经济社会的正常运行和发展,涉及千家万户及各有关方面的利益,因此必须注重分析水价改革的政治经济影响和实施效果。
水价改革要达到节约用水和保护水资源的效果，我们仍然可以看到,在经济生活中浪费水的现象大量存在，在固定资产投资项目论证中几乎没有节水内容。
水价提高对高收入的群体包括大的企业则是伤及皮毛，这致使高耗水的行业消耗了大量的水资源，使得节水意识受到限制；对低收入的群体则是切肤
升级会员 