基于邊際成本的跨流域調水水量交易價格研究
——以南水北調中線一期工程為例

孫 靜，申 碧 峰，趙 金 香

(1.北京市水利規劃設計研究院，北京 100048； 2.北京市潮白河管理處，北京 101300)

0 引 言

跨流域水利調水工程是解決水資源分配不均、提高水資源利用效率的基礎性和戰略性工程，具有投資規模大、調水線路長、受益省市多以及調度運行管理復雜等特點。目前，中國實施了南水北調工程、東深供水工程、引黃濟青工程、引灤入津工程等一些大型調水工程，有效地緩解了受水地區水資源緊缺的局面，在優化水資源配置、支撐中國社會經濟的穩定發展等方面發揮了舉足輕重的作用。

供水價格是滿足調水工程運行維護資金需求、保障工程良性運行的一個重要方面，同時也是促進水資源優化配置、提高資源利用效率的有效市場手段。為規范水利工程供水價格管理，2003年，國家發改委、水利部發布了《水利工程供水價格管理辦法》(國家發展和改革委、水利部令第4號)，明確了水利工程供水價格的核定原則。2007年，水利部發布了《水利工程供水價格核算規范(試行)》(水財經[2017]470號)，明確了采用平均成本法確定供水價格的具體計算方法和計算內容。2016年，水利部印發的《水權交易管理暫行辦法》(水政法[2016]156號)提出，交易價格根據補償節約水資源成本、合理收益的原則，綜合考慮節水投資、計量檢測設施費用等因素確定。目前，上述文件、規范中提出的水價計算方法，主要適用于在正常供水情況或計劃分配水量條件下的供水價格，但是對于省市間相機調水的水量交易價格測算則尚無指導性文件，缺乏定價依據，從而導致水量交易的價格一直備受爭議和關注[1]。

調水工程在通水初期，由于受當年降水情況、配套工程實際建設進度、城市發展速度等各方面因素的影響，調水工程受益省市可能會出現實際水量消納能力低于分配水量或高于分配水量的情況，若受益省市境內調蓄工程不足，就會造成水資源的浪費或低效消耗。因此，為了提高工程效益和水資源利用效率，國家規定水量可以在省市之間進行交易。其中，水量交易價格是轉讓水量的關鍵性因素，也是交易各方關注的焦點。水量轉讓方一般會要求價格最低應能夠彌補其成本，有的還要求有一定的利潤；水量受讓方一般會希望價格能夠盡可能公平、公正，并在其可承受范圍內，與本地區水價體系相協調。目前，國內外有關水量交易價格方面的研究，主要集中在以下幾個方面。

(1) 平均成本定價法。李雷鳴等[2]以水資源供需矛盾的協調為出發點，將水權交易成本分為庫存成本等5個部分；陳潔等[3]結合水權交易性質，將水權交易成本分為工程成本、生態補償成本等4個部分；潘聞聞等[4]結合水銀行制度，構建了基于ANP模型的水權交易綜合定價模型；高興佑[5]綜合完全成本法、兩部制定價和投資回報率機制，構建了綜合水價模型。

(2) 影子定價法。劉秀麗等[6]給出了省級以下行政區域生產用水的影子價格的計算方法，吳鳳平等[7]研究了基于買賣雙方影子價格的水權交易基礎定價模型。影子價格是反映社會經濟處于某種最優狀態下的資源稀缺程度和對最終產品的需求情況，由于其計算復雜、參數難以確定，限制了其廣泛應用。

(3) 損失補償法。趙璧奎等[8]開展了基于生態補償的用水戶水權交易價格研究，并建立了用水戶之間水權的生態補償價格模型。損失補償法主要在水量交易對出讓方造成明顯損失的情況下，具有明確的使用條件，比如，2008年河北三庫利用南水北調京石段工程向北京市應急調水，其水價主要采用損失補償法確定。

上述3種方法中，平均成本定價法的應用比較廣泛，比如，南水北調中線(東線)一期主體工程、引黃濟青工程、東深供水工程，以及2019年北京市永定河生態補水的供水價格等，均采用平均成本法確定。但是，平均成本法不能很好地體現水量交易計劃外的供水、非長期性的特性；同時，平均成本定價法在供水的消費方面存在著效率損失，不能反映資源配置中的經濟效率[9-10]。此外，都瑞豐[11]研究指出，南水北調中線工程水價應建立合理的水價形成機制，應當遵循價值規律和適應水價改革的方向。

邊際成本定價是市場經濟條件下商品定價所普遍遵循的準則，這樣有利于提高水資源開發利用過程中的效率；而且邊際成本定價不僅能夠保證轉讓方的合理利益，同時又能保證受水方獲得低價，是競爭市場上符合帕累托最優條件的一種定價方法[12-13]。段濤[14]通過研究，提出了城市再生水的邊際機會成本定價方法；陳祖海[15]則在邊際機會成本理論的基礎上，提出了水資源定價模型并進行了實證分析。

在水價制度方面，隨著《水利工程供水價格管理辦法》提出，水利工程應逐步推行基本水價和計量水價相結合的兩部制水價制度。其中，基本水價按照補償供水直接工資、管理費用和50%的折舊費以及修理費的原則核定，計量水價按照補償基本水價以外的水資源費、材料費等其他成本、費用以及計入規定利潤和稅金的原則核定。目前，南水北調中線一期主體工程、東線一期主體工程，以及河南省、河北省、山東省等南水北調配套工程的水量交易價格，均采用兩部制水價制度來確定。

鑒于以上情況，本文提出了基于邊際成本的水量交易價格計算模型，可為跨流域調水工程受水省市之間的水量交易提供參考。

1 水量交易價格模型

1.1 邊際定價理論

邊際成本分析作為運用邊際概念對經濟范疇進行數量分析的一種分析工具或分析方法，在商品定價研究中得到了比較廣泛的應用。邊際成本是指增加單位產量所引起的總成本費用的增加量[12]。水利供水工程邊際成本計算公式為

MC(Q)=ΔTC(Q)/ΔQ

(1)

式中：MC(Q)為工程供水的邊際成本，元/m3；ΔTC(Q)為當供水量增加ΔQ時引起的工程供水總成本費用的變化量，元；ΔQ為工程供水水量的變化量，m3。

邊際成本分為短期邊際成本和長期邊際成本。短期邊際成本是指供水工程存在額外容量時，或僅需修建部分供水支線或延長線時，額外生產每單位水量增加的成本投入；長期邊際成本是指現有供水能力不能滿足用水量的增加、需要投資興建新工程時，每增加單位供水量需增加的成本，同時資金還存在機會成本。短期邊際成本主要適合具體工程的定價，長期邊際成本適合某一區域供水價格的制定[16]。因此，本文主要將短期邊際價格理論用于對跨流域水利調水工程水量交易價格的計算中。

1.2 水量交易價格模型構建

根據《水利工程供水價格管理辦法》，水利工程供水價格由成本費用、利潤和稅金構成。其中，成本費用根據其發生的機理，又分為可變成本和固定成本。可變成本是指隨著供水量的變化而變化的成本，主要包括原水費、水資源費、動力費和藥劑費等；固定成本是指當供水量變化時不發生變化的成本，包括修理費、職工薪酬、管理費以及利息支出等。

跨地區或跨流域調水工程在可行性研究階段，應提出工程的水量分配方案，并制定工程沿線受益地區的分配定額。定額內用水水價的制定，根據受益省市供水水量來計算分攤工程投資，以此為基礎，再來計算分水口門水價。按照水量分配，從多年平均來看，各省市根據分配水量交付的費用從理論上應能夠覆蓋工程的成本、費用和稅金。從成本發生的機理，以及資金需求和使用的角度來看，在此基礎上多調水應交付的費用應為工程的邊際費用，亦即由于多調水而發生的成本費用。

綜上所述，省市之間發生水量交易，其交易水費應由以下3個部分組成。

(1) 水量轉讓省市應向跨流域工程管理單位繳納的水費，即國家規定的跨流域調水工程在多年平均供水量情況下的口門水費；

(2) 由于水量交易增加的工程邊際成本費用；

(3) 水量交易服務費。

考慮水量轉讓是互惠互利的行為，既解決了水量轉讓省市由于需水量不足而可能導致的水量浪費和資金浪費，又解決了水量受讓省市水量不足的情況，因此可不必考慮水量轉讓省市的利潤。

基于以上考慮，應用邊際成本理論，并統籌考慮水利工程成本的發生機理，構建了水利調水工程水量交易的價格模型。該模型主要適用于已運行的調水工程受益省市之間的水量交易，或通過新建部分支線工程實施水量交易的情況。與平均成本法相比，該模型具有符合成本費用發生機理、資金流向清晰、水費征收與使用明確等特點。計算公式如下：

P=(PCWC+MC+F+X)/WS

(2)

式中：P為受讓省市口門的水量交易價格，元/m3；WC為水量轉讓省市分水口門的實際供水量，萬m3；PC為國家規定的水量轉讓省市分水口門的水價(含建設資金成本、運行成本等)，若實行兩部制水價，則應為綜合水價，元/m3；MC為從水量轉讓省市至水量受讓省市工程段短期邊際成本費用，萬元；F為水量轉讓交易服務費，一般為水量交易第三方咨詢或服務機構費用，若省市間自行交易，則可不計本部分費用，萬元；X為稅金，包括增值稅及附加，萬元；WS為水量受讓省市的實際收水量，萬m3。

在上述各項參數中，WC和WS的差值為工程正常的輸水損失，對于因管理不善造成的非正常供水損失，應當協商解決，在供水協議中應明確合理的輸水損失率。在短期邊際成本中，MC主要考慮工程的可變成本，即因為多輸水而增加的工程成本費用，但如果需要投入資金修建部分工程，則MC應包括新建工程帶來的折舊費、職工薪酬、財務費用等，以及利用原有工程的邊際成本費用；如果不需要新建工程，則MC主要是指工程的可變成本。

1.3 水量交易價格模型適用性分析

與平均成本定價方法相比，水量交易價格模型更適合長距離調水工程中用戶間水權交易價格的確定。根據《水利工程供水價格管理辦法》的規定，平均成本法定價的計算公式為

Pa=(C+V+X)/W

(3)

式中：Pa為水利工程供水價格，元/m3；C為供水工程總成本費用，包括固定資產折舊費、工程修理費、職工薪酬、抽水電費、工程管理費等，萬元；V為利潤，按凈資產利潤率取值，萬元；X為稅金，包括增值稅及附加，萬元；W為工程多年平均供水量，萬m3。由于調水工程年調水量受上游來水量的影響較大，年際間水量過程不均勻，因此用多年平均供水量來測算供水價格。

若將長距離調水工程中沿線各省市和口門水量分配視為初始水權分配，那么不同省市之間的水量交易是基于初始水權分配的二次水權分配。平均成本定價適合初始水權分配時價格的制定，從多年平均來看，征收的水費能夠滿足工程正常運行的資金需求；水量交易模型主要適用于二次水權分配定價，重點關注因省市之間進行水量交易而新增的成本費用，若二次水權交易時采用平均成本法定價，將會造成利用的原有工程成本費用重復計算的問題，從而導致價格偏高且征收的水費總和高于工程成本費用、稅金和利潤之和。

2 實例應用

2.1 工程概況

南水北調中線一期主體工程于2003年開工建設，于2014年汛后通水。工程調水線路總長1 432 km。除北京市和天津市以外，河南省和河北省這2個省的受水區涉及18個地級市、118個縣級市和縣城、15個工業區，全線共97個取水口門，工程多年平均調水量為94.93億m3，扣除丹江口水庫原供河南省刁河灌區農業用水6.00億m3，出陶岔渠首新增的供水量為88.93億m3；扣除總干渠輸水損失后至各地區分水口門的供水量為79.49億m3，工程布局如圖1所示[17]。

圖1 南水北調中線一期總干渠主要控制斷面示意Fig.1 Sketch of Phase I of Middle Route of South-to-North Water Diversion Project control sections

根據國家發改委《關于南水北調中線一期主體工程運行初期供水價格政策的通知》(發改價格[2014]2959號)，南水北調中線一期干線工程河南省南陽段、河南省黃河南段(除南陽外)、河南省黃河北段、河北省、天津市、北京市各口門的綜合水價分別為0.18，0.34，0.58，0.97，2.16元/m3和2.33元/m3。

《南水北調工程供用水管理條例》(中華人民共和國國務院令第647號)提出，水量調度年度內南水北調工程受水區省、直轄市用水需求出現重大變化，需要轉讓年度水量調度計劃分配水量的，由有關省、直轄市人民政府授權的部門或者單位協商簽訂轉讓協議，確定轉讓價格。

根據近年來北京市從河北省調水的實際情況，以及目前工程的建設情況，河北省與北京市進行水量交易，主要通過以下2種方式進行：

(1) 利用南水北調中線一期干線工程北京段(北拒馬河至團城湖)從南水北調總干渠河北段調水入京，根據南水北調干線北京段的設計規模，在北京段按多年平均水量進行調水的情況下，具備從河北省沿線各口門多調水的能力。

(2) 在河北省境內新建南水北調固安支線工程(在建)，從河北省南水北調配套廊涿干渠(總干渠三岔溝分水口至廣陽水庫，新建分水口樁號37+190)取水，經過固安支線工程調水入京，與北京市南水北調配套大興支線工程相接，可向北京市新機場供水，并與南干渠互聯互通，詳細情況如圖2所示。

圖2 北京市從河北省廊涿干渠調水工程布局示意Fig.2 Sketch of water transfer project from Langzhuo to Beijing City

從南水北調中線工程通水以來的實際調水情況來看，北京市近年來的實際調水量超過了分配水量，但尚未與河北省等實際調水量不足分配水量的城市開展水量交易，北京市按照國家發改委公布的口門水價2.33元/m3繳納水費。

2.2 水量交易價格計算

根據2種不同的水量交易工程路徑，利用構建的水量交易價格模型，測算交易價格。

(1) 利用南水北調總干渠工程調水入京。對于利用南水北調總干渠工程調水入京，其調水價格PC是以國家發改委規定的南水北調中線一期干線工程作為河北省供水的綜合水價，為0.97元/m3。由于不需要新建工程，因此MC主要為南水北調中線一期干線工程北京段由于多調水而增加的邊際成本。

根據《南水北調中線一期主體工程運行初期供水價格政策安排意見》(國家發改委征求各省市意見稿)，中線一期干線工程北京段的供水成本包括：固定資產折舊費、工程維護費、人員工資福利費、工程管理費、利息凈支出、惠南莊泵站電費以及其他一些費用。從成本費用發生的機理來看，惠南莊泵站電費屬于可變成本，其耗電量與供水量直接相關，其他成本費用屬于固定成本，即使不供水也會發生的費用。而邊際成本則是指增加單位供水量而增加的成本費用，因此，將北京境內惠南莊泵站抽水電費作為工程供水的邊際成本MC。惠南莊泵站設計裝機流量為60 m3/s，設計揚程為58.20 m，總裝機容量為56 MW。根據惠南莊泵站設計參數和調度運行情況，計算出的單方水的抽水電費約為0.18元/m3。

假定北京市段干線輸水損失為2%(主要為PCCP管道和隧洞輸水，全長約80 km)，且無需支付第三方服務機構費用，則按式(2)進行計算，利用干線原有工程河北省與北京市的交易價格為1.18元/m3(按北京市收水計，下同)，其中，支付給河北省的水價為0.99元/m3，支付給工程管理單位——南水北調中線干線建設管理局的水價為0.19元/m3。利用南水北調總干渠工程調水入京的供水量與水費關系如圖3所示。

圖3 利用干渠供水量-水費關系Fig.3 Relationship of water supply quatity and cost(by main line)

上述交易價格低于北京市目前的口門水價2.33元/m3，主要原因是：由于南水北調中線干線北京市段的固定成本已經包含在口門水價2.33元/m3中，如果多調水，則只需支付可變成本即可，否則會造成費用的重復計算。

(2) 利用新建固安支線調水入京。河北省南水北調工程建設委員會辦公室批復的《河北省南水北調配套工程廊涿干渠固安支線工程初步設計報告》中，固安支線位于河北省固安縣，與北京市南水北調工程大興支線連接，全長12.63 km，工程總投資為40 810萬元(無債務資金)，向北京市年供水量1.00億～1.50億m3，管理人員5人，工程為自流供水。

根據《水利工程供水價格核算規范(試行)》(水財經[2017]470號)，按照要素匯總來測算固安支線供水成本。按照廊涿干渠向固安支線供水1.00億～1.50億m3、輸水損失1.3%進行計算，固安支線供水成本費用為3 365.7萬～4 365.7萬元。具體計算參數如表1所列。

表1 新建固安支線工程成本費用計算結果

注：原水費是根據所引文獻水價測算的結果，并根據三岔溝口至固安支線分水口工程長度、三岔溝口干線價格等條件推算得出。

確定了新建工程供水成本費用之后，根據式(2)測算出的利用新建工程進行水量交易的供水價格為1.40～1.45元/m3之間。其中，包括支付給河北省的干線口門水價0.98元/m3和支付給河北省新建固安支線的水價為0.42～0.47元/m3。利用新建的固安支線調水入京的供水量與水費關系如圖4所示。

圖4 新建固安支線供水量-水費關系Fig.4 Relationship of water supply quatity and cost(Gu′an branch line)

上述水價低于北京市現狀口門水價2.33元/m3。主要原因是：河北省口門水價運行初期采用的是運行還貸水價，而且固安支線工程管線長度較低。若后期河北省采用全成本水價，則按照本文提出的價格交易模型計算的交易價格會有所提高。

3 結論與展望

本文運用西方經濟學中的邊際成本理論，構建了水利調水工程水量交易價格的計算模型，并以南水北調中線一期工程沿線河北省與北京市水量交易為例進行了測算，從而得出以下結論。

(1) 基于邊際成本理論構建的水量交易模型，面向工程實際維護和運行對資金的需求，避免了采用口門水價繳納水費導致的固定成本重復計算的問題，尤其適合受益省市間的水量交易，可為南水北調工程東線二期、引漢濟渭、南水北調中線擴能等工程運行初期的水量交易機制的確定、水量交易對象的選擇等提供借鑒。

(2) 除工程正常供水情況下的口門水價外，由水量交易產生的邊際成本是交易價格的主要組成部分。其中，邊際成本的確定受調水路由、工程設計方案的影響較大，加壓輸水方案的邊際成本普遍高于自流方案。

(3) 當國家發改委對南水北調中線干線主體工程口門水價進行調整時，供水交易價格應隨之調整；同時，供水協議中可以明確水價調整的邊界條件，比如CPI指數變化條件、口門水價增長率或增長幅度等，當達到界定的邊界條件時，即啟動水價調整流程。

(4) 隨著供水交易市場的逐步完善，在實際交易水價協商過程中，還可能會增加交易服務費、調水對出讓方社會經濟造成的損失、出讓方要求的利潤等，應根據實際情況予以考慮。此外，實際交易價格的最終確定，還應考慮受讓方的水價承受能力和供水性質。

(5) 由于缺少南水北調中線一期主體工程供水成本費用變化的長期統計資料，因此模型中的短期邊際成本MC主要考慮了可變成本的影響。為此，建議在后續研究中，應通過分析工程供水成本費用長期統計資料來研究水量變化對成本費用的影響，在此基礎上，來確定工程的短期邊際成本MC。