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系統識別號 U0002-2806200610541500
中文論文名稱 輸電網路最佳供需模式之一研究:以台灣輸電網路為例
英文論文名稱 A Study of Electricity Transmission Network Optimization Model for Supply and Demand-The Case of Taiwan Electricity Transmission Network
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 管理科學研究所博士班
系所名稱(英) Graduate Institute of Management Science
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 王健良
研究生英文姓名 Chien - Liang Wang
學號 888560033
學位類別 博士
語文別 中文
口試日期 2006-05-31
論文頁數 146頁
口試委員 指導教授-楊維楨
指導教授-陳淼勝
委員-楊千
委員-方文昌
委員-楊維哲
委員-陳澤生
委員-歐陽良裕
委員-黃文濤
中文關鍵字 自由化  輸電網路  消費者剩餘  獨立發電業  可靠度 
英文關鍵字 Liberalization  Transmission network  Independent Power Producer  Reliability 
學科別分類
中文摘要 電力是經濟發展的原動力,充裕的電力維繫國計民生;電力因具有無法儲存須即產即銷,供需會隨時變動須維持瞬時平衡之特性,且電力之產銷過程為一極龐大、複雜的系統,資產及影響均大,政府均予管制。電業自由化後,電業分業經營,輸電系統除負責電力輸送外,尚需負責負載預測、載流量規劃、電力調度、網路資訊、排程、電價管制、用戶購電選擇權、自用發電設備代輸、電力系統可靠度與安全之及時控管,因此須成立一獨立、公正之專責機構來控管,才能達到安全、公平、公開及經濟等原則之穩定供電;並建立一個具有公平性、調適性、多元性、前瞻性之電力市場,以符合社會環境之需要。

電業自由化之目的,在於藉由市場競爭之引進,加速產業技術之創新及投資效益之提高;台灣之電力系統隨著電業自由化、民營化之風潮,政府正大力修改電業法,積極開放電力事業;而輸電網路扮演發電廠與用電戶間之橋樑角色,在新的電力市場架構中,輸電網路除負責電力輸送外,尚需負電力調度與電力交易等安全之及時控管;本研究首就先進國家推行電業自由化之概況與問題,以及電價訂價理論,做深入探討,再依台灣地區電業之現況、問題做一剖析,最後依據學理與實際現狀,構建輸電網路之定位及職能,並從經濟學消費者剩餘理論之價量關係,以最佳化理論構建輸電網路之最佳供需模式,俾利未來台灣電力市場之運作。

所以,本研究之目的至少有下列幾項特點:
1.就以往學者有關電價訂價理論之訂價模式,探討對發電者、用電者及電力傳輸者之利益,與電業自由化市場競爭情況下之適宜性。
2.並就先進國家電業自由化之實施情形及存在的問題,探討台灣地區電業現況及自由化後未來適宜之架構,而就輸電網路之功能及職能,建議將輸電網路保留為國有,以達安全、公平、效益之目的。
3.自由化電力市場中,確定輸電網路之主要功能為電力傳輸、電力調度、電力交易三者,而電力交易之主要機制是電價之訂價,亦為有效供電之首務。
4.首創從經濟學消費者剩餘理論之價量關係,以最佳化理論構建在電力市場競爭機制下社會福利最大之輸電網路最佳供需模式。

而本文之研究結果發現:
1.由於電力供需之特性及電業自由化後輸電網路任務之重要性,輸電網路必須成立一專責機構來執行電力輸送、安全調度、市場交易之控管。
2.輸電網路為一龐大、複雜之系統,具有自然獨占之排他性,台灣地區之輸電網路具有獨立完整性及唯一性,且為國營事業所有,為期能達到安全、公平、公開、經濟之穩定供電,應維持國有化,以達最高效益。
3.而所構建之輸電網路最佳電力供需模式,不僅可達到發電者、輸電者、用電者之整體社會福利最大,此模式亦可應用於公用事業,如自來水、電信鐵路等公共網路之構建自由化訂價時之參考。
英文摘要 Electricity is the motive power of economic development. An abundant power maintains the national welfare and people's livelihood. Electricity cannot be stored yet we need to be able to balance supply and demand instantly. The electricity industry is an enormous and complicated business, which is very capital intensive and has a huge impact on the economy, so it should be government regulated. After the liberalization of electricity industry, it can be functionally divided to operate. The power transmission system is responsible for power transmission, power loading forecasting, carrier flow planning, power dispatching, schedule arranging, network information, power price regulating, providing options for consumer purchase, power transmitting from private generation, maintaining reliability of the electricity system and regulating safety and timing. Therefore, it is necessary to establish an independent and fair institution in order to achieve a stable power transmission combining safety, equity, openness and economy.

The purpose of the liberalization of the electricity industry is to enhance the innovation of industry technology and to effect investment via introducing market competition. According to the trend of electricity liberalization and privatization, Taiwan’s government has started to modify the Electricity Act and to open up the operation of the electricity business. In the new framework of the electricity market, a transmission grid is not only responsible for the bridge between power generation and consumption but also for power dispatching and monitoring control of power trading with timing. This research presents the status of electricity liberalization in developed nations and theories of electricity pricing, then describes the status of Taiwan’s electricity environment and structure. Thus, we introduce an optimization model from a transmission grid perspective according to the economic theory of consumer and producer’s surplus.
Therefore, this research addresses the following:
1.We refer to past theories of electricity pricing to discuss the profits for power generation, consumption and transmission, and adaptation of competition in a liberal market.
2.We refer to the circumstances of electricity liberalization in developed nations to discuss the future framework of Taiwan’s electricity business. We suggest that the transmission grid is state-owned in order to achieve the purposes of safety, fairness and effectiveness according to the function of the transmission grid.
3.We define the electricity transmission grid as being responsible for power transmission, dispatching and trading. The major mechanism of power trading is electricity pricing.
4.We have pioneered this electricity optimization model with economic theory of consumer and producer’s surplus from a transmission grid perspective in order to achieve maximal social welfare.

According to our research, we conclude:
1.The electricity transmission grid should be under the charge of an independent institution to oversee power transmission, dispatching and trading according to the characteristics of electricity supply and demand after electricity liberalization.
2.The electricity transmission grid is a complicated, enormous system that is capital intensive. The current electricity transmission grid is under the control of a state-owned company and it is necessary to maintain this state-ownership in order to achieve stable power transmission with safety, fairness and effectiveness.
3.The optimal electricity supply and demand model we introduce can achieve the entire social welfare with power generation, transmission and consumption. Our model can also be applied to other public businesses such as water-supply, telecommunications and the railway system.
論文目次 目錄
目錄………………………………………………………………………一
圖目錄……………………………………………………………………四
表目錄……………………………………………………………………六
使用符號一覽表…………………………………………………………七
第一章 緒論………………………………………………………………1
1.1問題背景………………………………………………………………1
1.2研究動機與目的………………………………………………………3
1.3研究方法、流程與限制………………………………………………7
第二章 文獻探討………………………………………………………10
2.1國際電業制度之變革………………………………………………10
2.2電力事業自由化……………………………………………………28
2.3電價模型……………………………………………………………34
2.4資訊不對稱下電價管制模型………………………………………46
2.5 電力系統供給面之規劃模型………………………………………49
2.6 經濟學之消費者剩餘與生產者剩餘………………………………52
第三章 台灣電力事業自由化…………………………………………54
3.1公營事業之發展……………………………………………………54
3.2從國家經濟活動從事公營事業經營之目的………………………56
3.3經濟學者對新型態電力市場設計之看法…………………………58
3.4電力市場改革之共識………………………………………………60
3.5公營事業推動民營化之理由………………………………………62
3.6台灣電業之自由化…………………………………………………64
第四章 輸電網路之重要性與管理方式………………………………67
4.1輸電網路在電力系統中之重要性…………………………………67
4.2輸電網路可靠度之重要性…………………………………………70
4.3台灣地區電力產業之特性…………………………………………81
4.4台灣電業法修正之改革方向………………………………………85
4.5輸電網路之管理模式………………………………………………89
4.6輸電網路之最適定位………………………………………………101
第五章 輸電網路之最佳供需模式……………………………………110
5.1電力供需模式………………………………………………………110
5.2電力事業發、輸、配未分業經營之追求利潤最大化訂價模式檢討………………………………………………………………………114
5.3電業分業經營輸電網路訂價模式之模式假設與符號定義………116
5.4輸電網路管制機構輸電收入最大化模式…………………………121
5.5輸電網路在收入達一定水準下之消費者與生產者剩餘加權最大化模式……………………………………………………………………124
5.6最佳解之敏感度分析………………………………………………128
第六章 結論……………………………………………………………136
6.1主要研究成果………………………………………………………136
6.2結論與建議…………………………………………………………139
6.3未來研究方向………………………………………………………140
參考文獻………………………………………………………………141

圖目錄
圖1.1研究流程……………………………………………………………8
圖2.1英國電力市場之結構……………………………………………16
圖2.2德國電力市場結構………………………………………………18
圖2.3法國電業之自由化………………………………………………21
圖2.4美國加州電力市場之結構………………………………………23
圖2.5澳洲(維多利亞省)電力市場結構……………………………24
圖2.6日本電力市場之結構……………………………………………26
圖2.7獨占事業的三種訂價法…………………………………………35
圖2.8 Houthakker(1951)之電價模型………………………………39
圖2.9 Steiner(1957)之電價模型…………………………………40
圖2.10 Boiteux(1960)與Williamson(1966)之電價模型………40
圖2.11 Crew & Kleindorfer(1976)之電價模型…………………41
圖2.12 Boteux(1960)之電價模型…………………………………41
圖2.13 Williamson(1966)之不連續彈性供給電價模型…………42
圖2.14 Bailey & White(1974)之電價模型………………………42
圖2.15 Panzer(1976)之電價模型…………………………………43
圖2.16 Wenders(1976)之電價模型…………………………………43
圖2.17 Willlamson(1966)之尖峰電價模型………………………44
圖2.18 Wenders(1976)之尖峰電價模型……………………………45
圖3.1電力系統產銷關係之經營模式…………………………………65
圖4.1最適供電可靠度總成本法………………………………………78
圖4.2電業屬性之層級影響追蹤系統(HITS)分析結果……………79
圖4.3民國93年9月台電系統北、中、南供電能力及負載佔比………82
圖4.4台灣現行之電力市場架構………………………………………86
圖4.5電力自由化所擬之電力市場架構………………………………87
圖4.6台灣未來可能之電力市場結構…………………………………88
圖5.1市場需求與供給之關係…………………………………………110
圖5.2電力供需兩端之關係……………………………………………111
圖5.3電力市場供給與需求之關係……………………………………111
圖5.4各種平均成本之變化與其邊際成本關係………………………114
圖5.5消費者剩餘、生產者剩餘與輸電網路決策變數y之關係……118
圖5.6嚴格遞減函數……………………………………………………123
圖5.7為嚴格遞增凸函數………………………………………………126
圖5.8(5.6)式限制式函數之圖形…………………………………126
圖5.9 f增加成 對(5.3)式最佳解之影響效果……………………129
圖5.10用電需求函數f與邊際需求函數皆增加之影響效果…………130
圖5.11 f增加成 對(5.6)式最佳電量之影響效果………………131
圖5.12輸電網路成本下限A增加為 對 之影響………………………132
圖5.13 與 分別增加至 與 對 之影響……………………………133
圖5.14 增加至 對 之影響……………… …………………………133

表目錄
表2.1各國電力自由化運作方式之比較………………………………27
表4.1台灣地區北、中、南部發、用電量占比差異表……………… 82
表4.2 輸電部門之優點、缺點、機會點與威脅點…………………104
表4.3 台電公司現有輸電系統之設備概況及資產總值……………107
表5.1模式最佳解與各相關係數之對應性……………………………134
參考文獻 1.中華經濟研究院,1991,台灣地區分級電價之研究,台灣電力公司專案委託研究報告,台北。
2.中華經濟研究院,1993-1,我國電業法修正草案之研究,經濟部能源局委託研究計畫報告,台北。
3.中華經濟研究院,1993-2,台灣電力系統電力代輸之研究,台灣電力公司委託研究計畫報告,台北。
4.中華經濟研究院,1993-3,電力調度合理性之研究,經濟部能源局委託研究計畫報告,台北。
5.中華經濟研究院能源與環境研究中心,1999,供電成本與電價結構之研究,台灣電力公司專案委託研究報告,台北。
6.中華經濟研究院能源與環境研究中心,2000-1,電業自由化下電力交易制度規劃之研究,台灣電力公司專案委託研究報告,台北。
7.中華經濟研究院能源與環境研究中心,2000-2,輸電部門功能定位及業務範圍之研究,台電公司專案委託研究報告,台北。
8.王京明,1996,我國電業自由化之趨勢分析,能源季刊,26(3),頁76~89。
9.王京明、許志義、陳士麟等,1997,台灣電力系統代輸之研究,台電公司委託研究計畫,中華經濟研究院,台北。
10.王京明、郭婷瑋,2001,主要國家電業自由化之發展與經驗,經濟部研發會委託研究計畫,中華經濟研究院,台北。
11.王啟雲譯,1995,電力新紀元,電業自由化與民營化彙編,台灣電力公司企劃處,台北。
12.王健良,1999,電機技師月刊,從729大停電事故談提昇供電可靠性之策略,電機技師公會,台北。
13.台灣經濟研究院,2000,電業管理制度之研究,經濟部能源局委託研究計畫,台北。
14.行政院,2004,電業法修正案,台北。
15.巫和懋、霍德明、熊秉元、胡春田,2000,經濟學,雙業書廊,台北。
16.余長河,1997,台電輸配電網路電力代輸之研究,台灣電力公司,台北。
17.余振膜,1980,輸配電學,南台圖書公司,台北。
18.林章平、盧豐彰、陳士麟、楊宏澤、洪穎怡、黃義協,2002,電業自由化下台灣電力交易市場競價作業模擬,台電工程月刊,第646期,頁115-132。
19.席時濟,2000,七二九及九二一的省思與檢討-從電力系統穩定的重要性談起,台電月刊,第447期,頁4-5。
20.陳文華等,1999,因應電業法修正後經營分析模式改進研究,台電委託研究計畫報告,台北。
21.陳澤義,1991,台灣地區分級電價之研究,台灣電力公司委託研究報告,台北。
22.許志義、陳澤義,2003,電力經濟學理論與應用,華泰書局,台北。
23.張鴻章,1991,台灣地區電價合理化之研究,行政院經濟建設委員會台灣電力公司委託研究報告,台北。
24.楊維楨、王健良,2000,電業自由化下台灣電業發展策略之一研究,兩岸管理科學學術研討會論文集,台北。
25.臺灣大學管理學院會計系,1992,台灣地區電價合理化之研究,受委託研究計畫報告,台北。
26.劉維琪,1986,資訊不對稱情況下公用事業訂價模式,中國經濟企業研究所管理叢書,臺北。
27.劉幹博,1993,電業固定成本分攤法之探討,今日會計,經濟部會計處編印,第54期。
28.劉鎮乾譯,1997,美國加州電氣事業重組政策之架構,能源季刊,台北。
29.Robert, H.F. and Ben B.著,林建甫審閱,2004,經濟學導論,美商麥格羅希爾出版集團,台北。
30.Averch, H. and Johnson, L., 1962, Behavior of the Firm Under Regulation, American Economics Review, Vol.52 No.4, 1053-1069.
31.Bailey, E. and White, L.J., 1974, Reversales in Peak and Off-Peak Prices, Bell Journal of Economics, Vol.5, No.1, 75-92.
32.Baleriaux, E. Jamoulle, and Fr. Linard de Guertechin, 1967, Simulation de I’exploitation d’un parc de machines thennigues de production d’electricite couple a des station de pompage, Review of Economics Vol.5, No.7, 3-24.
33.Baumol, W and Bradford, D.F., 1970, Optimal Departuresfrom Marginal Cost Pricing, American Economic Review,265-283.
34.Baumol, W and Gregory, S., 1994, Toward Competition in Local Telephony.
35.Baumol, W. and Blinder, A. and Scarth, W.,1994, Economics Principles and Policies 4th Canadian Edition, Harcourt Brace, Toronto.
36.Billinton, R., and Allan, R.N., 1984, Power System Reliability in Perspective, IEE,Electron Power, Vol.30, 231-236.
37.Boiteux, M., 1960, Peak Load Pricing, Journal of Business, Vol. 34(2), 114-120.
38.Bonbright, J.C., 1964, Principle of Public Utility Rate, Columbia University Press, New York.
39.Booth, B.B., 1972, Optimal Generation Planning Considering Uncertainty, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 91(1), 70-77.
40.California Independent System Operator Corporation,1999,FERC Electric Tariff.
41.Christodoulopoulos, Th., 1995, Telecommunications in Greece: A study of production structure and natural monopoly issue, International Journal of Production Economics Vol.38(2/3), 147-157.
42.Clements, K.A., and Lam, B.P., and Lawrence, D.J., and Mikolinnas, T.A., Reppen A.D., and Ringlee, R.J., and Wolenberg, B.F., 1982, Transmission system reliability methods-mathematical models,computing methods and results, Power Technologie Inc.,Schenectady, NY,EPRIEL-2526.
43.Craven J., 1972, Space-time pricing for Public Utilities, Bell Journal of Economics, Vol.3, No.1, 187-195.
44.Crew, M.A., and Kleindorfer, P.R., 1976, Public Utility Pricing, St. Martin’s Press, New York.
45.Garfield, P.J. and Lovejoy, W.F., 1964, Public Utility Economics, Englewood Cliffs, Prentice-Hall, New York.
46.Georganta, Z., 1997, The effect of a free market price mechanism on total factor productivity: The case of the agricultural crop industry in Greece, International Journal of Production Economics Vol.52(1/2), 55-71.
47.Hartman, R. L., and Lincoln C., 1985, Two New Species of Cymopterus(Umbelliferae)form Wextern North America, Brittonia, Vol.37(1), 88-95.
48.Holmstrom, B., 1979, Moral Hazard and Observability, Bell Journal of Economics, Vol.10, 79-91.
49.Hotelling, H., 1938, The General Welfare in Relation to Problems of Railway and Utility Rates, Econometrica, Vol.6, 242-269.
50.Houthakker, H.S., 1951, Electricity Tariffs in Theory and Practice, The Economic Journal, Vol.61, 1-25.
51.Joskow, P.L., and Edward, K., 2002, A quantitative analysis of pricing behavior in California’s wholesale electricity market during summer 2000, The Energy Journal Vol.23(4), 1-35.
52.Lankford, C.B., and McCalley, J.D.,and Saini, N.K., 1996, Bibliography on Transmission Access Issues, A Report by The Bibliography Subcommitee of The IEEE Task Force on Transmission Access and No utility Generation,IEEE Transaction on Power Systems, February , Vol.11(1), 30-40.
53.Lindblom, T., and Andersson, B., 1998, Strategic moves at the prospect of a deregulated electricity market, International Journal of Production Economics ,423-432.
54.Nutek, 1991, Swedish National Board for Industrial and Technical Development, Elmarknad i forandring.
55.Panzer, J.C., 1976, A Neoclassical Approach to Peak-Load Pricing, Bell Journal of Economics, Vol.7, 521-530.
56.Patricio, D.S., 2002, Responses to electricity liberalization : The regional strategy of a Chilean generator, Energy Policy, Vol.301(5), 437.
57.Ramsey, F. 1927, A Contribution to the Theory of Taxation, Economic Journal, Vol.37, 47-61.
58.Roach, C.R., 2002, Measuring market power in the U.S electricity business, Energy Law Journal, Vol. 23(1), 51-62.
59.Saruar, A., 1995, Economic Valuation of Generation System Reliability Using Customer Outage Costs in India, The Indian Economic Journal, Vol.44(2), 59-77.
60.Smeers, Y., 1997, Computable equilibrium models and the restructuring of the European electricity and gas market, The Energy Journal, Vol. 18(4), 1-31.
61.Steiner, P. O., 1957, Peak Load and Efficient Pricing, Quarterly Journal of Economics, Vol.71, 585-610.
62.Tiago, F.M., 2002, The Portuguese renewable energy market, Energy Law Journal, 23(2), 495-504.
63.Vojdani, A.F., and Imparato, C.F., and Saini, N.K., and Wollenberg, B.F., and Happ, H.H., 1996 Transmission Access Issues, IEEE Transations on Power Systems, February, Vol.11(1), 41-51.
64.Wenders, J.T., 1976, Peak Load Pricing in the Electric Utility Industry, Bell Journal of Economics, Vol.7(1), 232-241.
65.Williamson, O.E., 1966, Peak Load Pricing and Optimal Capacity Under Indivisibility Constraints, American Economic Review, Vol.56(4), 810-827.
66.Woo, C.K., and Toyama N., 1986, Service Reliability and the Optimal Interruptible Rate Option in Residential Electricity Pricing, Energy Journal, Vol. 7(3), 123-136.
67.Woo, C.K., and Train, U., 1988, The cost of Electric Power Interruptions to commercial customers, Electricity Reliability special Issue, Energy Journal, Vol.9, 161-171.
68.Xing, W., and Wu, F.F., 2003, Economic evaluation of private power production under uncertainties, Electrical power and Energy Systems,Vol.25, 167-172.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2006-07-11公開。
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