6.2 智能電網(wǎng)下IL電價(jià)的制定

6.2.1 IL電價(jià)理論建模遵循原則

1.利益共享、風(fēng)險(xiǎn)平攤原則

IL電價(jià)政策是為了滿足需求側(cè)管理的需要，所以研究IL/電價(jià)政策的前提條件就是必須首先滿足需求側(cè)管理的總體目標(biāo)。也就是說，要滿足社會(huì)效益、電力部門和用戶三方的或幾方的利益不受損害，使積極采取措施實(shí)施IL電價(jià)體系的用戶和電力部門從中受益。這是制定IL電價(jià)時(shí)要遵循的最重要的準(zhǔn)則之一。其次，在電力市場(chǎng)環(huán)境下，IL電價(jià)政策要合理規(guī)避因發(fā)電側(cè)競(jìng)價(jià)、需求側(cè)博弈可能引起的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)前我國(guó)實(shí)行的是“廠網(wǎng)分離，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的政策，供電企業(yè)是自主經(jīng)營(yíng)、自主盈虧的獨(dú)立經(jīng)濟(jì)實(shí)體，所以在制定IL電價(jià)政策時(shí)要考慮供電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，盡可能地規(guī)避不確定的風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.用戶響應(yīng)曲線的確定原則

決定價(jià)格的因素不僅有成本，還要考慮供需狀況。采用邊際成本定價(jià)理論雖然可以使社會(huì)效益最大，但是實(shí)際操作中會(huì)面臨各種問題：

(1)市場(chǎng)的參與者多種多樣，無法事先準(zhǔn)確預(yù)測(cè)各參與者在市場(chǎng)中的博弈行為;

(2)無法狹取所有參與者的全部信息，無法事先對(duì)大量信息進(jìn)行正確采集和傳送;

(3)無法滿足電力系統(tǒng)大量實(shí)時(shí)計(jì)算的要求

計(jì)算電價(jià)首先要有確定的負(fù)荷曲線，同時(shí)電價(jià)對(duì)負(fù)荷又具有控制作用，負(fù)荷會(huì)隨著電價(jià)的變化而發(fā)生變化，也就是需求側(cè)響應(yīng)。若不考慮負(fù)荷曲線變化進(jìn)行電價(jià)的確定，那么只會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行方向偏離正軌。所以.在考慮如何制定可中斷電價(jià)的模型時(shí)，要考慮用戶響應(yīng)對(duì)其的影響。

3.斷電時(shí)段劃分原則

IL電價(jià)合同的重要內(nèi)容之一，是在滿足合同的規(guī)定條件下.在用電高峰期.對(duì)參與項(xiàng)目的企業(yè)拉閘限電，緩解用電高峰期的電網(wǎng)負(fù)荷，將其生產(chǎn)時(shí)間轉(zhuǎn)移至用電負(fù)荷低的時(shí)間段。所以，怎么劃分高峰段還是低峰段是T作的重心所在，要做到這一點(diǎn)，就要對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)的電力負(fù)荷要有數(shù)據(jù)的即時(shí)反饋.同時(shí)又要有一定的預(yù)測(cè)技術(shù).這樣才可以及時(shí)有效地進(jìn)行削峰填谷，保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全有效穩(wěn)定地運(yùn)行，并保證電網(wǎng)公司的利益不受到損害。

6.2.2基于失負(fù)荷價(jià)值的IL負(fù)荷定價(jià)研究

顯然，IL電價(jià)是實(shí)施可中斷負(fù)荷管理的關(guān)鍵。為了激勵(lì)用戶積極參與可中斷負(fù)荷管理.IL電價(jià)應(yīng)至少可以補(bǔ)償用戶負(fù)荷的中斷成本，因此，需要對(duì)影響用戶可中斷負(fù)荷成本的類型、負(fù)荷特性、中斷能力和停電損失等因素做大量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。

目前主要有宏觀經(jīng)濟(jì)方法和用戶調(diào)查方法。宏觀經(jīng)濟(jì)方法比較簡(jiǎn)單.不能對(duì)各因素、各產(chǎn)業(yè)和各用戶的實(shí)際影響程度詳細(xì)闡述;用戶調(diào)查法能夠真實(shí)地反映電力用戶的意愿，同時(shí)可以詳細(xì)獲得各行業(yè)的負(fù)荷信息及何種因素的影響，是現(xiàn)在國(guó)際上流行的一種方法。但是無論何種方法，都必須明確影響了IL成本的主要因素及其影響程度，在我國(guó)當(dāng)前的電力市場(chǎng)環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其工作量和工作難度部很大，想要建立準(zhǔn)確模型比較困難。

電力失負(fù)荷價(jià)值(Value of Iost Load.VOLL)是指由于停電而對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)等造成的損失，這也正是電力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。顯然.這也可以作為可中斷負(fù)荷定價(jià)的基本依據(jù)?？茖W(xué)地確定VOLL,可以為確定電網(wǎng)運(yùn)行階段與規(guī)劃階段的備用與可靠性水平、制定電價(jià)和需求側(cè)管理等提供決策依據(jù)。但是我國(guó)缺乏關(guān)于VOLL的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于我國(guó)國(guó)情開展的有關(guān)VOLL的系統(tǒng)研究較少。采用投入產(chǎn)出法計(jì)算大負(fù)荷價(jià)值(Value of Lost Load，VOLL。).這種方法考慮了不同類型用戶用電效益差別.但文中VOLL計(jì)算模型是以部門為個(gè)體的，并不能用來反映具體到某一IL用戶的切負(fù)荷損失。

下文將提出一種基于投入產(chǎn)出研究VOLI。的拓展方法①，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行IL定價(jià)。以投入產(chǎn)出法計(jì)算的電力經(jīng)濟(jì)價(jià)值反映部門差異，考慮每單位電力的邊際價(jià)值。基于此，結(jié)合消費(fèi)者剩余理論推導(dǎo)需求曲線線性化后具體到某一用戶的VOLL公式，提出了適應(yīng)我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)實(shí)際的實(shí)用IL定價(jià)模型。

1.電力需求與需求價(jià)格彈性系數(shù)

電力作為一種商品，其不同時(shí)刻的需求是隨電價(jià)變化而變化的。其變化規(guī)律是電價(jià)上升時(shí)，用電需求隨之下降，通常采用需求函數(shù)或曲線表示這種變化趨勢(shì)。

南經(jīng)濟(jì)學(xué)理論知，電力邊際價(jià)值曲線即電力需求曲線，由于電力的邊際價(jià)值曲線是遞減的，所以用戶用電需求曲線右下方傾斜。對(duì)于某一用戶而言，某一時(shí)刻電力是唯一可變的投入。假設(shè)企業(yè)以追求利潤(rùn)最大化為目標(biāo)，則最優(yōu)用電需求必然位于電力的邊際價(jià)值等于其邊際成本的點(diǎn)上，即用電平衡點(diǎn)(P。，Q。)。需求曲線與價(jià)格曲線之間的面積表示消費(fèi)者剩余，可以衡量該時(shí)刻的用電收益。

電力需求價(jià)格彈性表示用電需求量對(duì)電價(jià)變化的反應(yīng)裎度，其函數(shù)公式為：

式中，e為電力需求價(jià)格彈性系數(shù);P為電價(jià);Q為用電需求量;%△Q為電量變動(dòng)百分比;% △P為電價(jià)變動(dòng)百分比;△P為電價(jià)變化量;△Q為電價(jià)變化引起的電量變化量。

由于電力需求曲線一般是抽象的非線性函數(shù)，一般很難或不可能量化，研究時(shí)通常在某一平衡點(diǎn)作線性化處理，需求曲線表示為：

2.VOLL分析

(1)基于投入產(chǎn)出法的電力經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估。VOLL是指由于斷電而造成的經(jīng)濟(jì)損失，這也是電力的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，確定VOLL的常用方法有市場(chǎng)調(diào)查法統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)電比法等。前一種方法要調(diào)查和統(tǒng)計(jì)大量數(shù)據(jù)，難度很大;后一種方法只能從宏觀角度對(duì)停電損失作近似估計(jì)，不能反映不同部門用電效用的差異。投入產(chǎn)出法研究系統(tǒng)內(nèi)(如經(jīng)濟(jì)系統(tǒng))進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)的投入與產(chǎn)出之間的數(shù)量規(guī)律，投入產(chǎn)出表則以部門為界限，反映地區(qū)各個(gè)部門在產(chǎn)品生產(chǎn)和消耗之間的數(shù)量依存關(guān)系，表中增加值一項(xiàng)是某年度部門進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)所創(chuàng)造的價(jià)值。因此，可以用增加值項(xiàng)衡量斷電的機(jī)會(huì)成本，該方法能夠區(qū)分不同行業(yè)的用電效用差異。

以部門為劃分依據(jù)，假設(shè)同一部門用戶有相同電力需求價(jià)格彈性，且部門內(nèi)用戶面臨相同的電價(jià)。將各個(gè)用戶和該部門在平衡點(diǎn)處作線性化處理，則可以得到該部門的“需求曲線簇”，公式為：

式中，P。為該部門的電價(jià);e為部門電力價(jià)格彈性;(P。Qll)為某用戶用電平衡點(diǎn);(P。，Q。)為部門用電平衡點(diǎn)。

以部門增加值為N來衡量該收益，部門的全年電力消耗為G。則該部門每kW.h電量對(duì)增加值的貢獻(xiàn)為N/G元，即每kW.h電量的電力經(jīng)濟(jì)價(jià)值為V。=N/G元。應(yīng)當(dāng)指出，該電力經(jīng)濟(jì)價(jià)值VL是部門或用戶每kW.h電量的電力平均價(jià)值，且部門內(nèi)用戶有相同的VL。

(2)用戶中斷損失分析。顯然，用戶切負(fù)荷損失是制定IL電價(jià)的最好依據(jù)，該損失可以用用戶VOLL衡量。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，每一單位功率的價(jià)值是不同的，因?yàn)槿彪姇r(shí)用戶可以關(guān)閉掉次要的用電負(fù)荷，保留重要負(fù)荷，以減少缺電損失。對(duì)用戶的斷電賠償應(yīng)基于每一單位切除功率的邊際價(jià)值而不是完全斷電的平均價(jià)值VI.。由于邊際價(jià)值遞減規(guī)律，切除部分負(fù)荷時(shí)的電力平均價(jià)值要小于VL，如果依據(jù)IL補(bǔ)償用戶切除部分負(fù)荷時(shí)的損失，將產(chǎn)生很大的過補(bǔ)償(參見圖6-6)。

面積即消費(fèi)者剩余，表示用戶在當(dāng)前平衡點(diǎn)下的用電收益，即正常負(fù)荷下生產(chǎn)1h所創(chuàng)造的價(jià)值。用電緊張需要實(shí)施IL時(shí)，用戶會(huì)按照負(fù)荷的重要性大小切除負(fù)荷，假設(shè)用戶切除負(fù)荷功率g，則面積S表示切負(fù)荷損失，也是電網(wǎng)公司需要賠償?shù)牟糠郑杀硎緸槭ж?fù)荷價(jià)值V，.(g)，其公式如下：

此時(shí)，切除部分的平均失負(fù)荷價(jià)值為：

由分析可知，平均失負(fù)荷價(jià)值即賠償價(jià)格不是一個(gè)常量，由于邊際價(jià)值遞減，平均失負(fù)荷價(jià)值隨切負(fù)荷量增加而增加。對(duì)上述失負(fù)荷價(jià)值與平均失負(fù)荷價(jià)值通過增加值N用貨幣量化：

3.IL合同與優(yōu)化調(diào)度

(1)IL合同模型。IL管理的實(shí)施主要以合同形式實(shí)現(xiàn)，合同內(nèi)容包括影響用戶中斷損失的主要因素，如中斷提前通知時(shí)間、中斷發(fā)生時(shí)間、中斷持續(xù)時(shí)間以及中斷容量?；谖覈?guó)實(shí)際，采用標(biāo)準(zhǔn)化的IL合同，不對(duì)中斷容量和中斷持續(xù)時(shí)間做硬性規(guī)定，上述電價(jià)模型已將這兩種因素考慮在內(nèi);IL用于負(fù)荷平衡時(shí)，由于不同的用戶有不同的用電生產(chǎn)特性，故提前通知時(shí)間也應(yīng)不同，可分別采用提前1h、4h和24h的通知時(shí)間;IL也可以用來進(jìn)行頻率控制，秒級(jí)可中斷負(fù)荷(seconds level interruptible loads，SIL)可以對(duì)系統(tǒng)故障瞬時(shí)響應(yīng)，保持頻率穩(wěn)定，此時(shí)提前通知很短，一般安裝負(fù)荷調(diào)節(jié)控制裝置對(duì)系統(tǒng)調(diào)度信號(hào)作出響應(yīng);投入產(chǎn)出法計(jì)算的電力經(jīng)濟(jì)價(jià)值本身就是一種平均價(jià)值，且對(duì)于大型工業(yè)用戶而言一般是24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，負(fù)荷平穩(wěn)，所以不考慮中斷發(fā)生時(shí)間的影響;中斷持續(xù)時(shí)間南電網(wǎng)公司決定，這里設(shè)定為小時(shí)的整數(shù)倍，用戶可以決定中斷持續(xù)時(shí)間的上下限;此外，一些用戶的重要負(fù)荷不允許停電，否則可能造成較大的損失和生產(chǎn)過程的紊亂，所以應(yīng)避免對(duì)用戶完全斷電。負(fù)荷中斷比例也因行業(yè)和生產(chǎn)特性不同而不同，中斷容量的上限和下限可由用戶決定。

式(6-8)印為用戶中斷一定容量下的單位小時(shí)補(bǔ)償費(fèi)用，該模型考慮了用戶減少用電的生產(chǎn)性損失。如果將用戶因調(diào)整用電方式的成本或瞬時(shí)斷電帶來的損失也考慮在內(nèi)，可在式(6-8)的基礎(chǔ)上疊加附加補(bǔ)償費(fèi)用C，作為用戶響應(yīng)的額外激勵(lì)，該費(fèi)用可由電網(wǎng)公司決定。所以，對(duì)IL用戶中斷一定容量和一定時(shí)間下的補(bǔ)償費(fèi)用為：

綜上，設(shè)計(jì)的IL管理合同靈活性較強(qiáng)，方便電網(wǎng)公司在高峰負(fù)荷期及時(shí)中斷所需容量，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，且考慮用戶中斷損失，激勵(lì)用戶積極參與，合同簡(jiǎn)單易行適合我國(guó)實(shí)際。