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阶梯电价数学建模


系列1
第三季度
第一季度
第三季度
第四季度
第四季度
第二季度
2011年下半年 图2
2012年 某省居民用电增长率
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2013年上半年
第一季度
第二季度
工业用电增长率和居民用电增长率的不同也反映出阶梯电价政策的效果。 某省对居 民用电实行了阶梯电价政策,但对工业用电的政策同期没有变化。所以,工业用电的增 长率基本上没有明显变化,如 2012 年上半年和下半年用电增长率基本上没变,而居民 用电的增长率下降近一半,导致全社会用电量减少 0.26% ;2013 年上半年和 2012 年 上半年比较,居民用电增长率从 13.74% 下降到 2.62%,降幅达 81%(如图 3) 。而这是 在居民收入大幅度增长的情况下实现的,可见阶梯电价政策的效果非常显著。 18.00% 16.00% 14.00% 12.00% 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00% -2.00%
电价要提高 3 毛钱左右
电价提升幅度不低 于每度 5 分钱
电价保持一 样不做调整
第一档 基本用电
第二档 正常用电
第三档 高质量用电
图4: 居民阶梯电价调整幅度 表3:全国平均阶梯电价计算表1
答卷编号(参赛学校填写) :
答卷编号(竞赛组委会填写) :
论文题目:F 题 阶梯电价效应分析

别:本科生
参赛学校:吉林建筑大学
报名序号: (可以不填)
参赛队员信息(必填):
姓 名 参赛队员 1 参赛队员 2 参赛队员 3 赵昱 鲁婷婷 夏纯
专业班级及学号 给排水 111 班 09 给排水 111 班 11 信 工 111 班 34
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问题 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 全国平均阶梯电价: 第一档电量按覆盖80% “一户一表” 居民用户的月均用电量确定, 全国平均为140度, 电价应低于供电成本,维持一定补贴,起步阶段电价每千瓦时提高1分钱。 第二档电量按覆盖95%居民用户的月均用电量确定,全国平均为270度,电价应逐步 调整弥补电力企业正常合理成本并获得合理收益的水平, 起步阶段提价标准不低于每千 瓦时5分钱。 第三档为超出第二档的电量270度以上,电价在弥补正常合理成本基础上,再适当 体现电力资源稀缺状况和环境成本,起步阶段提价标准不低于每千瓦时0.3元。 第四档为免费档包括城乡低保户和五保户,每月提供 10 到 15 度免费电量。
全社会用电量 工业用电量 居民用电量
2011年
2012年上半年 2012年下半年 2013年上半年
图 3 某省用电量增长率对比 (3)居民电力消费弹性系数的对比 电力消费弹性系数是衡量电能消费与经济关系的重要指标。 本文研究的是居民用电 消费及其收入水平与阶梯电价政策之间的关系, 故把居民电力消费弹性系数作为比较变 量之一。 表 1 给出了 2012 年 7 月 1 日阶梯电价政策实施前后某省城乡居民电力消费弹 性系数。 表 2:某省城乡居民电力消费弹性系数 年份 城市 农村 2011 125 084 上半年 102 073 2012 下半年 059 059 2013 上半年 039 034 从表 2 可以得出以下结论: 第一,阶梯电价政策实施后,城乡居民的电力消费弹性系数均有大幅度下降。这跟 我们的预期是一致的。边际电价的上涨将抑制电力的边际消费,从而导致在收入增长相 同的情况下用电量增长率下降,因而这一弹性系数下降。 第二,城市居民的电力消费弹性系数的下降幅度远大于农村。这是因为农村居民平 均收入水平较低,用电量中生活必须用电占比较大,因此弹性系数本就不大;而城市居 民收入水平较高,用电量中生活必须用电占比较小,在边际电价上涨的情况下,用电量 减少的余地较大,因而这一弹性系数下降也较大。 第三,城乡居民的电力消费弹性系数有趋同的倾向。阶梯电价政策实施前,城乡居 民的电力消费弹性系数差异较大;实施后,基本上没有差别。这可能反映了城乡消费结 构和消费方式的趋同。
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三 模型的假设与符号说明
1、模型的假设 (1) 一定时期内,某市电力的供给和需求达到平衡。 (2) 一定时期内,某市的经济发展与人口均稳定增长,没有出现剧烈的波动。 (3) 在任何电价方案中,居民用电至少满足其基本生活用电需求。 (4) 某市供电公司的供电量没有受到自然灾害等因素的影响,即供电系统稳定。 (5) 一定时期内,国家对电力所征税费不变。 (6) 一定时期内,某市居民的收入水平是固定的。 2、符号的说明 表 1:模型所用符号说明
二、问题分析
问题背景分析 根据某省实行阶梯电价以来的数据,我们进行了逐年统计,尽可能的统计出最能反 映该省实际实行阶梯电价前后的数据,从而得出我们需要的数据,解决提出的问题。 从 阶梯电价的实施效果来判断阶梯水价的实施是否可行,能否达到政策的预期效果。 1、问题一的分析 电力需求不仅取决于电价,也取决于宏观经济状况。由于某省实行阶梯电价政策时 间不长,所以观察点很少,无法通过经济计量分析来分解出阶梯电价政策对电力消费的 影响, 只能采取简单对比的方法来分析。 在解决该问题的过程中, 受观察点太少的限制, 我们仅通过比较阶梯电价政策实施前后各一年的某省经济和用电情况来解决该问题。 2、问题二分析 对于实行阶梯电价之后对居民生活消费支出的影响,电价实行阶梯制后,电费的支 出在原来的基础上的变化情况,通过相关的数据统计和计算,根据计算结果比较实行阶 梯电价前后电费的变化情况来进行判断居民生活费用支出是否有大幅度的变化和影响。 3、问题三分析 要求我们对实行阶梯电价之后,对居民生活费用的影响程度进行分析,我们通过采 取对多个地区实行阶梯电价之后电费的变化情况来解决问题, 但在进行过程中发现针对 某一地区进行分析不足以说明问题,我们采取对全国大部分省市的数据进行比较,避免 一定程度上的偶然性。 5、问题四的分析 要求我们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。 我们先通过问题一分析阶梯电价实行前后居民日电费用情 况来判断,是否达到阶梯电价的目的,从而确定阶梯水价是否可行,从而通过倍数法和 等额法来建立模型确定水价。
U ai ln xi xi ai ln( xi xi )
i 1 i 1 n


m
i m 1
a
n
i
ln( xi xi ) 得出实行阶梯电价后,月均用电量
在第一档电量以内的居民用户电费支出基本不变;月均用电量超过第一档的用户,生活 支出费用越多。 问题 4:通过对问题一的分析结果可以看出,实行阶梯电价可以达到预期计划的效 果,由此可见,实行阶梯水价是完全可行的,根据阶梯式水价定价模型绘制居民用水的 总需求曲线图 5,对于不同的用水区间分别作出边际收益曲线 MR1 和 MR2,边际成本曲 线是从 p0 出发的水平线,如图 6。根据利润最大化原则,可以从总体上确定最优阶梯水 价如表 9。 关键词:阶梯电价;多元线性回归;倍数法;等额法
问题 1:阶梯电价实行前后,居民日常用电费用的变化情况 (1)阶梯电价政策实施前后某省经济状况 从图 1 可以看出,从 2010 年至 2013 年上半年,某省城镇居民可支配收入及农村 居民纯收入的增长率均远远高于 CPI 的增长率, 说明居民的消费能力有所提高。 正常情 况下,这将导致居民用电需求的增加。
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图 1 居民收入与 CPI 增长率(单位%) (2)居民用电量增长率变化情况的对比 某省于 2012 年 7 月 1 日开始实行阶梯电价。如图 2 所示,以 2012 年 7 月 1 日为分 界点,某省居民用电量增长率明显不同。此前1年,居民用电的同比季度增长率基本上 未变, 平均为 14.08%; 而此后则节节下降, 平均仅为 5.0%, 平均增长率下降近 2/3。 2013 年第二季度和 2012 年第二季度相比,用电量增长率从 14.95% 下降到 0.75%,降幅达 95%。在同期经济增长率为正且远大于 CPI 上涨率的情况下,阶梯电价政策对用电量增 长率的抑制作用应该更大,但应该大多少,基于我们目前的数据观察点太少,不足以估 算这一差额。 18.00% 16.00% 14.00% 12.00% 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00%
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一、 问题重述
1、 基本情况 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。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。 2、需要解决的问题 问题一 阶梯电价实行前后,居民日常用电费用的变化情况; 问题二 阶梯电价实行后,居民的生活费用支出情况有怎样的变化; 问题三 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; 问题四 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。
P0 Q0 Q1 Q2
C0
N
单一水价 居民最低用水总量 居民基本用水总量 居民基本用水总量 厂商的制水单位成本 该市居民总户数 基本生活水平下第 i 种商品的需求量 其他商品的种类与用电量档次数 m 的和 第 i 种商品的边际预算份额 某居民家庭的用电总量 居民家庭的总支出
xi n ai x总 M
四 模型的建立与求解
联系电话 13179134681 13341404597 18685636620
答卷编号(竞赛组委会填写) :
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