《面向智能电网的需求响应及其电价研究》—可中断负荷定价及其应用（二）

6.2 智能电网下IL电价的制定

6.2.1 IL电价理论建模遵循原则

1.利益共享、风险平摊原则

IL电价政策是为了满足需求侧管理的需要，所以研究IL/电价政策的前提条件就是必须首先满足需求侧管理的总体目标。也就是说，要满足社会效益、电力部门和用户三方的或几方的利益不受损害，使积极采取措施实施IL电价体系的用户和电力部门从中受益。这是制定IL电价时要遵循的最重要的准则之一。其次，在电力市场环境下，IL电价政策要合理规避因发电侧竞价、需求侧博弈可能引起的电网运营企业的经营风险。

当前我国实行的是“厂网分离，竞价上网”的政策，供电企业是自主经营、自主盈亏的独立经济实体，所以在制定IL电价政策时要考虑供电企业的经营风险，尽可能地规避不确定的风险因素。

2.用户响应曲线的确定原则

决定价格的因素不仅有成本，还要考虑供需状况。采用边际成本定价理论虽然可以使社会效益最大，但是实际操作中会面临各种问题：

(1)市场的参与者多种多样，无法事先准确预测各参与者在市场中的博弈行为;

(2)无法狭取所有参与者的全部信息，无法事先对大量信息进行正确采集和传送;

(3)无法满足电力系统大量实时计算的要求

计算电价首先要有确定的负荷曲线，同时电价对负荷又具有控制作用，负荷会随着电价的变化而发生变化，也就是需求侧响应。若不考虑负荷曲线变化进行电价的确定，那么只会导致电力系统运行方向偏离正轨。所以.在考虑如何制定可中断电价的模型时，要考虑用户响应对其的影响。

3.断电时段划分原则

IL电价合同的重要内容之一，是在满足合同的规定条件下.在用电高峰期.对参与项目的企业拉闸限电，缓解用电高峰期的电网负荷，将其生产时间转移至用电负荷低的时间段。所以，怎么划分高峰段还是低峰段是T作的重心所在，要做到这一点，就要对电网实时的电力负荷要有数据的即时反馈.同时又要有一定的预测技术.这样才可以及时有效地进行削峰填谷，保证电网系统安全有效稳定地运行，并保证电网公司的利益不受到损害。

6.2.2基于失负荷价值的IL负荷定价研究

显然，IL电价是实施可中断负荷管理的关键。为了激励用户积极参与可中断负荷管理.IL电价应至少可以补偿用户负荷的中断成本，因此，需要对影响用户可中断负荷成本的类型、负荷特性、中断能力和停电损失等因素做大量的调查统计与数据分析。

目前主要有宏观经济方法和用户调查方法。宏观经济方法比较简单.不能对各因素、各产业和各用户的实际影响程度详细阐述;用户调查法能够真实地反映电力用户的意愿，同时可以详细获得各行业的负荷信息及何种因素的影响，是现在国际上流行的一种方法。但是无论何种方法，都必须明确影响了IL成本的主要因素及其影响程度，在我国当前的电力市场环境下，要实现这一点，其工作量和工作难度部很大，想要建立准确模型比较困难。

电力失负荷价值(Value of Iost Load.VOLL)是指由于停电而对国民经济等造成的损失，这也正是电力的经济价值。显然.这也可以作为可中断负荷定价的基本依据。科学地确定VOLL,可以为确定电网运行阶段与规划阶段的备用与可靠性水平、制定电价和需求侧管理等提供决策依据。但是我国缺乏关于VOLL的统计数据，基于我国国情开展的有关VOLL的系统研究较少。采用投入产出法计算大负荷价值(Value of Lost Load，VOLL。).这种方法考虑了不同类型用户用电效益差别.但文中VOLL计算模型是以部门为个体的，并不能用来反映具体到某一IL用户的切负荷损失。

下文将提出一种基于投入产出研究VOLI。的拓展方法①，并以此为基础进行IL定价。以投入产出法计算的电力经济价值反映部门差异，考虑每单位电力的边际价值。基于此，结合消费者剩余理论推导需求曲线线性化后具体到某一用户的VOLL公式，提出了适应我国当前电力市场实际的实用IL定价模型。

1.电力需求与需求价格弹性系数

电力作为一种商品，其不同时刻的需求是随电价变化而变化的。其变化规律是电价上升时，用电需求随之下降，通常采用需求函数或曲线表示这种变化趋势。

南经济学理论知，电力边际价值曲线即电力需求曲线，由于电力的边际价值曲线是递减的，所以用户用电需求曲线右下方倾斜。对于某一用户而言，某一时刻电力是唯一可变的投入。假设企业以追求利润最大化为目标，则最优用电需求必然位于电力的边际价值等于其边际成本的点上，即用电平衡点(P。，Q。)。需求曲线与价格曲线之间的面积表示消费者剩余，可以衡量该时刻的用电收益。

电力需求价格弹性表示用电需求量对电价变化的反应裎度，其函数公式为：

式中，e为电力需求价格弹性系数;P为电价;Q为用电需求量;%△Q为电量变动百分比;% △P为电价变动百分比;△P为电价变化量;△Q为电价变化引起的电量变化量。

由于电力需求曲线一般是抽象的非线性函数，一般很难或不可能量化，研究时通常在某一平衡点作线性化处理，需求曲线表示为：

2.VOLL分析

(1)基于投入产出法的电力经济价值评估。VOLL是指由于断电而造成的经济损失，这也是电力的经济价值。目前，确定VOLL的常用方法有市场调查法统计、产电比法等。前一种方法要调查和统计大量数据，难度很大;后一种方法只能从宏观角度对停电损失作近似估计，不能反映不同部门用电效用的差异。投入产出法研究系统内(如经济系统)进行各项活动的投入与产出之间的数量规律，投入产出表则以部门为界限，反映地区各个部门在产品生产和消耗之间的数量依存关系，表中增加值一项是某年度部门进行生产活动所创造的价值。因此，可以用增加值项衡量断电的机会成本，该方法能够区分不同行业的用电效用差异。

以部门为划分依据，假设同一部门用户有相同电力需求价格弹性，且部门内用户面临相同的电价。将各个用户和该部门在平衡点处作线性化处理，则可以得到该部门的“需求曲线簇”，公式为：

式中，P。为该部门的电价;e为部门电力价格弹性;(P。Qll)为某用户用电平衡点;(P。，Q。)为部门用电平衡点。

以部门增加值为N来衡量该收益，部门的全年电力消耗为G。则该部门每kW.h电量对增加值的贡献为N/G元，即每kW.h电量的电力经济价值为V。=N/G元。应当指出，该电力经济价值VL是部门或用户每kW.h电量的电力平均价值，且部门内用户有相同的VL。

(2)用户中断损失分析。显然，用户切负荷损失是制定IL电价的最好依据，该损失可以用用户VOLL衡量。根据经济学理论，每一单位功率的价值是不同的，因为缺电时用户可以关闭掉次要的用电负荷，保留重要负荷，以减少缺电损失。对用户的断电赔偿应基于每一单位切除功率的边际价值而不是完全断电的平均价值VI.。由于边际价值递减规律，切除部分负荷时的电力平均价值要小于VL，如果依据IL补偿用户切除部分负荷时的损失，将产生很大的过补偿(参见图6-6)。

面积即消费者剩余，表示用户在当前平衡点下的用电收益，即正常负荷下生产1h所创造的价值。用电紧张需要实施IL时，用户会按照负荷的重要性大小切除负荷，假设用户切除负荷功率g，则面积S表示切负荷损失，也是电网公司需要赔偿的部分，可表示为失负荷价值V，.(g)，其公式如下：

此时，切除部分的平均失负荷价值为：

由分析可知，平均失负荷价值即赔偿价格不是一个常量，由于边际价值递减，平均失负荷价值随切负荷量增加而增加。对上述失负荷价值与平均失负荷价值通过增加值N用货币量化：

3.IL合同与优化调度

(1)IL合同模型。IL管理的实施主要以合同形式实现，合同内容包括影响用户中断损失的主要因素，如中断提前通知时间、中断发生时间、中断持续时间以及中断容量。基于我国实际，采用标准化的IL合同，不对中断容量和中断持续时间做硬性规定，上述电价模型已将这两种因素考虑在内;IL用于负荷平衡时，由于不同的用户有不同的用电生产特性，故提前通知时间也应不同，可分别采用提前1h、4h和24h的通知时间;IL也可以用来进行频率控制，秒级可中断负荷(seconds level interruptible loads，SIL)可以对系统故障瞬时响应，保持频率稳定，此时提前通知很短，一般安装负荷调节控制装置对系统调度信号作出响应;投入产出法计算的电力经济价值本身就是一种平均价值，且对于大型工业用户而言一般是24小时连续生产，负荷平稳，所以不考虑中断发生时间的影响;中断持续时间南电网公司决定，这里设定为小时的整数倍，用户可以决定中断持续时间的上下限;此外，一些用户的重要负荷不允许停电，否则可能造成较大的损失和生产过程的紊乱，所以应避免对用户完全断电。负荷中断比例也因行业和生产特性不同而不同，中断容量的上限和下限可由用户决定。

式(6-8)印为用户中断一定容量下的单位小时补偿费用，该模型考虑了用户减少用电的生产性损失。如果将用户因调整用电方式的成本或瞬时断电带来的损失也考虑在内，可在式(6-8)的基础上叠加附加补偿费用C，作为用户响应的额外激励，该费用可由电网公司决定。所以，对IL用户中断一定容量和一定时间下的补偿费用为：

综上，设计的IL管理合同灵活性较强，方便电网公司在高峰负荷期及时中断所需容量，保证系统安全运行，且考虑用户中断损失，激励用户积极参与，合同简单易行适合我国实际。