《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）

(2)IL用户中断容量选择。由分析可知，补偿费用随IL用户类型和切负荷量不同而不同，用户的电力经济价值越大、中断容量越多，造成用户损失或补偿费用越多。因此，IL管理存在选择用户与中断容量的优化空间，这实际上是1个有约束的非线性规划问题，不考虑附加补偿C，建立数学模型：

式中，K为参与可中断负荷管理的用户数量：Qio为用户i初始用电量;￡i为用户i平衡点的需求弹性;gR为备用要求。

式(6 -11)表示电网公司选择合适的IL用户和中断容量使赔偿最小;式(6-12)表示实施IL中断容量总量约束;式(6-13)表示某IL用户对中断容量的限制。

参照有功功率在机组间的最优分配方法，可以利用“等耗量微增率准则”求解，建立拉格朗日函数.A为拉格朗日乘子：

由此可以分析结果的经济意义，在满足2类中断容量的约束下，每一IL用户切除负荷功率到相等的边际价值，此时引起的总中断损失最小。以上仅从负荷响应的用户侧成本进行分析，并没有考虑电力网络的物理性因素，实际系统中调用不同节点的IL将对网损和线路潮流产生不同影响，可以结合最优潮流(Optimal Power Low，OPF)理论求解最优凋度方案札同时该方案满足输电网络各项约束。

4.算例分析

以2006年的中国投入产出表②进行分析，由于用电量大、中断潜力大，IL管理主要针对大型工业用户。表6-1是对部分工业大用户计算电力经济价值得到的数据，并按照该价值由大到小的顺序排列。由表6 -1可以从经济角度定性分析电力对不同类用户的经济价值，从尽量降低缺电的损失来讲，电力资源应该得到合理的分配。显然，对电力经济价值大的用户中断供电必然带来较大的社会损失和赔偿费用，应该基于电力经济价值和用户特性合理的选择参与IL管理的用户。

假定有10个IL用户参与IL管理，为了说明结果的经济意义，假设用户不对中断容量进行限制，表6-2是这部分用户的负荷相关数据，电网公司将从中选择IL用户及对应中断容量，目标是使社会损失或赔偿费用最小。

高峰时系统容量缺额可以由发电系统停运表技术和负荷预测相综合得到，考虑备用容量由IL用户提供，假设为g。=10MW，经计算得到每一 IL用户的中断容量及补偿费用，参见表6-3。按本文提出的方法，总的补偿费用为12 876元，此时各IL中断到相等的边际价值点为2.58元/kW;若各IL在中断相同容量下依据部门电力经济价值补偿，则总补偿费用经计算为45 529元，故采用部门电力经济价值进行补偿，补偿费用是很大的。分析用户2和用户9知，电力经济价值大的用户，中断容量小;同一部门内用户，初始用电需求越大，中断容量越多。所以，IL管理应倾向于用电容量大、部门电力经济价值小的用户。

可以计算由IL提供不同数量备用下的中断损失，由图6-7可知，由IL用户提供相同备用容量，按电力经济价值补偿时补偿费用很大，文中提出的中断损失模型更加真实;随IL用户提供备用容量的增加，社会损失或补偿费用上升速度加快，并且最终将趋近于部门电力经济价值补偿，所以较大系统容量缺额不应该由需求侧完全提供，系统总备用容量可通过需求侧与发电侧备用的联合优化获取。

gR=10MW时，假定IL用户9数量增多，中断损失变化如图6-8所示，即中断损失随参与IL管理的用户数量增多而减少。从尽量降低缺电损失或补偿费用的角度，实施IL应对用户限电，避免断电，在限制用电户在数量上应尽量多，对每个用户限制的用电量尽量少。

5.结语

IL是削减高峰负荷保证电力系统安全稳定运行的有效方法，实施IL的关键是计算用户的VOLL。IL的主要实施对象是大型工业用户。基于此，笔者采用投人产出法计算了不同部门的电力经济价值，而对于IL用户个体，通过电力需求曲线计算了每单位用电功率的边际价值，进而计算了中断一定容量负荷的消费者剩余损失，以此作为对用户补偿的依据。笔者建立的IL电价模型和优化选择模型易于实施，适应我国目前电力市场发展的实际，并通过算例证明其有效性。电网公司作为开展IL的主体，要积极推行IL管理。为激励电网公司积极开展IL，应对IL进行成本效益分析，IL的各受益方可以作为补偿费用来源(如结合峰谷分时电价或IIf靠性电价的可中断负荷管理)，以使补偿费用公平合理地分摊。

6.2.3 智能电网下IL发展

电力市场环境下，IL可以作为需求侧资源提供系统备用容量，提高电力系统运行的可靠性和经济性。智能电网下的IL的作用将发生转变和扩展：实时电价(RTP)在智能电网下得以实施，IL作为备用的作用得到减弱。体现在传统电网下需求侧缺乏响直，可以通过“强制响应”即拉闸限电或IL来保证电力系统运行的安全性和可靠性，但智能电网提高了用电弹性，当充分考虑DR时甚至可以不再需要容量市场;从电网公司的角度，智能电网下的IL将结合期权合同变成风险管理的工具，有效应对电价波动带来的风险;从需求侧内部，IL演变为用电权利交易，满足不同可靠性用户的用电要求;智能电网的显著特点是允许DG的接入，为了避免或减少其并网和脱网时的冲击以及其间隙波动性，可以考虑利用DR兼容各类发电方式和新技术，如通过IL和用电激励响应风电出力变化。

当前实施IL的关键仍是制定公平合理的可中断电价，对用户的补偿应能反映断电损失。开展IL的主要目标是保证电力系统运行的安全性和可靠性，IL的实施也主要面向大工业用户，基于此，可以依据用户中断一定容量下的VOLL制定可中断电价;作为开展IL的主体，IL不应损害电网公司的利益，应该通过市场化的方式良性运转。如果将IL作为需求侧提供的一种资源，电网公司只是作为“中间人”，将这种资源调度到可靠性要求或使用价值更高的需求者手中，因此电网公司作为IL的管理主体，要建立公平合理的实施方案和电价机制。

电力市场的核心理论就是电价理论。随着我国国家电力产业体制的不断改革、打破垄断，将形成更加公正、公平的电力市场。在此形势下，拥有合理完善并且科学有效的电价制度就显得尤为重要。这是我们运用IL电价来调节市场，运用可中断负荷管理理论的指导思想，以此指导调节电网系统的运行，通过与客户制订合约来做到主动避峰，从而起到削峰填谷的作用，不但提高了系统的负荷率，还大大提高了系统运行的经济性和稳定性。

鉴于我国电力市场的垄断特性，电力销售市场受到国家的宏观调控，还未完全市场化，电力市场的改革还处于初级阶段，所以IL在制定过程中有着重重困难。

虽然对可中断负荷理论和IL电价进行了大量研究，但是还有一些问题有待进一步研究：当前是基于国家调控电价、全国统一用电价格的基础上来研究的，没有考虑如果电力市场开放，有需求侧决定电价时的变化趋势;在研究过程中不曾考虑电网输送过程中的网络损耗和输电限制等因素，只是从理想角度的层次去分析可中断负荷管理理论，在实际操作过程中肯定会存在诸多现实问题有待解决。

随着我国国民经济的快速增长，电网的发展也会越来越快，要满足人民日益增长的物质生活需求，电网就需要更加科学高效稳定地运行，同时需要更加开放的电力市场。而进行IL负荷管理正是解决电网峰谷差的必要手段，虽然现在技术还不够成熟，但是我们相信，随着更多专家学者的研究.IL电价理论一定会趋于成熟，满足中国电力市场需要。