電力市場中高可靠性電價及可靠性賠償研究范文

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摘要:

高可靠性電價和可靠性賠償是提高供電可靠性與增加電網收益的一個有效平衡手段，在對不同供電分區的供電可靠性評估指標和電力用戶的停電成本進行分析的基礎上，提出基于常用可靠性指標的高可靠性電價的定價方法和基于用戶停電成本的可靠性賠償機制模型，通過對貴州省某地區電網為算例的模擬測算和分析，驗證了該模型的可行性及有效性。

關鍵詞:

電力市場;高可靠性電價;可靠性賠償;停電成本

引言

為了能夠更加安全、可靠、經濟的對電力戶進行供電，電網公司從規劃、建設到改造、運行階段都要增加投資以提高電網的供電可靠性，這種對電網不斷的改造和建設都需要投入大量的資金，過高的投資就會導致電網的運營成本增高，利潤收入減少，如果不能將供電可靠性的提高與電網收益相結合，電網公司就會失去對電網建設和改造的積極性，這也是違背經濟規律的。而高可靠性電價是能兼顧兩者的一個有效手段，如果電力用戶因為自身的用電需求對電網公司提出改善供電可靠性的要求，電網公司為了滿足這個需求進行了相應的配電網改造，用戶理應分攤這部分的投資成本，即用戶可以選擇支付較高的電費獲取較高的供電可靠性，反之，如果用戶在分攤這部分成本之后，供電的可靠性水平未達到要求，電網公司就要承擔中斷供電對用戶帶來的停電損失，即電網公司要對用戶進行可靠性經濟賠償。文獻［1］介紹了目前我國上海、安徽、廣東等地實施高可靠性電價的情況，并分析了我國在實施高可靠性電價時的面臨的主要問題。文獻［2］從可靠性的角度，將事故備用費用分攤到了相應的發電側和輸電側可靠性電價中，并利用模糊聚類分析方法，將用戶進行歸一化處理后將可靠性電價再分攤到各個用戶。文獻［3］將熵值法引入到可靠性電價模型中，對多個可靠性指標進行了影響權重的計算。文獻［4－6］分別就可靠性電價的制定及可靠性交易、將可靠性電價引入到電網規劃中以及適應電力市場運營的可靠性電價進行了研究。上述文獻從不同方面對高可靠性電價的制定及應用進行了理論研究，本文在上述文獻的研究基礎上，設計了基于常用的可靠性指標的高可靠性電價及可靠性賠償機制模型，模型不僅在理論上可行，而且便于實際操作。通過應用此模型對實例進行測算和分析，結果證明了模型的有效性和可行性。

1基于可靠性指標的高可靠性電價和賠償機制

1.1機制原理

用戶可以通過選擇支付較高的電價來獲取供電可靠性較高的電能，也可以選擇供電可靠性較低的供電，支付較低的電價。當用戶選擇了一定的供電可靠性水平后，如果供電方承諾的供電可靠性水平達不到，依據電力市場的公平原則，供電方就應對用戶進行相應的經濟賠償。配電網的供電可靠性評估是通過配電網的可靠性指標定量體現的，所以可靠性指標不僅可以用來衡量配電網的可靠性等級，還可以用來作為高可靠性電價和相應賠償機制制定的參考依據，圖1所示。從圖1可見，當用戶的供電可靠性指標高于設定的臨界值時，用戶就要支付高可靠性電價，這個高可靠性電價將隨著可靠性指標的升高而增加，當到達設定的最高值時，電價也就增加到對應的飽和區，不再提升;反之當供電可靠性惡化，用戶的供電可靠性指標低于設定的臨界值時，電網公司就要對用戶進行相應的經濟賠償，賠償會隨著可靠性指標的惡化而線性增加至處封頂。不同的電網公司對配電網的供電可靠性都進行了要求，南網和國網都明確規定了配電網不同供電分區的劃分標準和不同供電分區應該達到供電可靠率(RS－3)和對應的用戶平均停電時間(AIHC－3)。這兩個指標在同樣制約條件下，是相互對應的，具有一致性。一般來說，對于電力用戶用AIHC-3來評價供電可靠性更為直接、直觀和易于接受，所以在制定高可靠性電價和相應的賠償機制時，可以采用AIHC－3進行參考計算。

1.2參數的確定

配電網的布局、結構，電網設備的選擇都將對供電可靠性產生影響，所以不同供電區的可靠性指標也是不同的。為了使處于低供電可靠性的配電網用戶獲得高的供電可靠率，電網的投資就大，反之，如果用戶本身就處在供電可靠性較高的配電網，電網需要追加的投資就小，所以獲取同一供電可靠性的用戶的高可靠性電價要依據于用戶所在的供電分區來確定，即不同供電分區的高可靠性電價的臨界值AIHC－3div的選取是不同的。同時，高可靠性電價的臨界值不能選取太高，否則將有損電網公司利益，但是如果選取過低，用戶又將支付過高的用電成本，同樣也會有損電力用戶的利益，所以需要折中進行考慮。南網和國網都根據城市定位、經濟發展水平、負荷性質和負荷密度等條件將配電網劃分成了不同的供電區，并且設定了不同供電分區的供電可靠性控制目標，可以將此控制目標作為計算高可靠性電價的參考標準。對于類型較高的供電分區，對應的可靠性控制目標本身就高，可以將此目標值作為高可靠性電價計算的臨界值，對于類型較低的供電分區，由于電網基礎較弱，供電可靠性的控制目標也相對較低，可以適當在控制目標的基礎上提高臨界值標準。用戶支付的高可靠性電價會隨著供電可靠性的提高而不斷增加，直至增加到飽和值。用戶的供電可靠率的最大值就是100%，所以無論用戶處在哪種供電分區，RS－3max都為100%，對應的AIHC－3max就為0h。電網公司在對用戶進行可靠性經濟賠償時，賠償量會隨著用戶供電可靠性的降低而增加，當低至最小值RS－3min和對應的AIHC－3min時，賠償值也將會增加到飽和值。同臨界值一樣，AIHC－3min的取值也是根據供電分區的不同而不同的。不同供電區域內的用戶應該享有和供電分區對應的供電可靠性服務，即應該得到電網公司根據供電分區劃分所設定的供電可靠性控制目標的保障，如果一個供電區域的可靠性指標高于下一級分區標準，但是又達不到規定的本級可靠性標準，說明這個供電分區的電網就不具備與之對應的支撐能力，電網還需要進一步完善。可以考慮將下一級的供電可靠性標準作為本級分區高可靠性電價模型參數的極小值AIHC－3min。

2高可靠性電價定價模型

2.1高可靠性電價收取方式

高可靠性電價的收取其實就是為了將提高供電可靠性的建設投入成本分攤到各個受益的電力用戶身上。分攤的方法主要由三大類:分攤到基本電價中、分攤到電度電價中、一部分分攤到基本電價中，一部分分攤到電度電價中。對于用戶來說，提高了可靠性并沒有使用戶增加用電量，只是供電的容量成本提高了［7］，所以將高可靠性電價分攤到基本電價的形式最易于用戶接受，而且計算和操作也簡單易行，目前我國已實施高可靠性電價的幾個省份也多采用這種分攤方式，所以宜考慮采用將高可靠性電價分攤至基本電價中。

2.2高可靠性電價計算方法

根據供電方承諾用戶的最高平均停電時間AIHC－3計算出電力用戶的高可靠性電價P：其中，P0為原始基礎電價，即為現行的基本電價;r為用戶平均停電時間AIHC－3，當AIHC－3＜AIHC－3div時，P＞P0，當AIHC－3=AIHC－3div時，P=P0。

3可靠性賠償模型

3.1可靠性賠償收取方式

當供電方承諾用戶的供電可靠性達不到規定要求時，應該進行相應的可靠性賠償。一旦發生停電，將會給用戶帶來影響，產生停電損失，對用戶進行停電損失的評估是進行可靠性賠償的前提和基礎。發生停電后，用戶得到的可靠性賠償要能補償用戶的停電損失，也即是能補償用戶的停電成本效益。用戶的停電成本效益既和用戶的類型、生產特性有關，又和停電的持續時間、是否提前通知用戶等因素有關，最直接影響用戶停電成本效益的是中斷的供電量，這個停電成本效益將隨著中斷電量的增加而增加，而中斷電量又將隨著用戶的停電時間變化而變化，由于用戶的停電時間比較直觀、容易精確計算，所以在對用戶進行可靠性經濟賠償時具體可以根據用戶的平均停電時間來進行計算，這種經濟賠償的方式也易于被用戶接受。當用戶停電時間也將大于臨界值AIHC－3div，用戶就應該得到可靠性經濟賠償。

3.2可靠性賠償計算方法

在進行用戶停電損失計算時可以考慮將這些用戶因為中斷電力供應而減少的產品產出帶來的利潤損失作為用戶的停電損失。不同類型用戶的單位電量停電損失函數的具體計算如下:其中，(元/kWh)為不同類型用戶的單位電量停電損失函數;(kWh/t)不同類型用戶的單位產品能耗值;(%)為不同類型產品的單位產品利潤率;為(元/t)為不同類型產品的單位產品售價。假設共有n種類型的用戶參與高可靠性電價方案，每類負荷的最大負荷為(kW)，則每類參加高可靠性電價的用戶的系數為:

4仿真算例

為驗證本文所述的高可靠性電價及可靠性賠償機制的有效性，采用貴州省某地區電網為例，分析實施高可靠性電價及可靠性賠償機制后參與各方的效益。

4.1高可靠性電價計算

對該地區電網重要供電用戶進行分析可知，煤礦負荷的供電容量占到了全網重要用戶供電容量的93%以上，是實施高可靠性電價的重點實施對象，本算例考慮將煤礦負荷作為高可靠性電價的實施對象。根據南網供電分區的劃分標準，這些煤礦負荷都處在F類供電區域，是所有配電網類型中可靠性指標最低的，所以此處將南網對F類供電分區的供電可靠性控制目標作為高可靠性電價計算模型的極小值。為了保證煤礦負荷的供電可靠性，這些煤礦用戶均采用雙回路專線供電的方式。設單回路時的用戶平均停電時間為AIHC－3，當并聯增加同樣一條供電可靠率的回路時，根據馬爾科夫過程理論，并聯系統的用戶平均停電時間將減半為0.5AIHC－3，將減半后的用戶平均停電時間作為高可靠性電價計算模型的臨界值，由此可得出高可靠性電價優化模型的計算參數如表1所示。根據文貴州電網的相關規定，對于采用專用架空線路(電纜)供電的客戶，以電源變電站的專線間隔與母線連接點為分界點，專線間隔工程及負荷側供電設施由客戶投資建設，所以考慮將煤礦負荷的高可靠性電價的計算標準將按照高可靠性電價模型增收部分的一半計算:

4.2可靠性賠償標準的計算

對煤礦用戶的可靠性賠償標準要依據煤礦用戶的單位電量停電損失進行計算。由文獻［8－10］，可得該地區煤礦用戶的單位電量等效停電損失函數的參數及結果如表3所示。從表2和表3的計算結果可知，對供電可靠性要求高的煤礦用戶，要支付超過基本電價36.99%的高可靠性電價，但同時它也將獲得每中斷1kWh的電能1.606元的賠償承諾，充分體現了“按質論價”的電力市場公平原則，保障了雙方的經濟利益。

5結論

(1)高可靠性電價和可靠性經濟賠償機制的共同實施在配電網高可靠性的供電可靠性和經濟性之間尋求到一個平衡，體現出了市場的公平原則，而以供電可靠性指標為參數的定價方案不僅計算方便，而且能有效兼顧電網公司和電力用戶的經濟利益，易于用戶接受。當電網公司承諾的供電可靠性得不到保障時，用戶還能獲得電網公司相應的可靠性經濟賠償，使實施的高可靠性電價能行之有效。(2)對于一個配電網系統來說都存在一個供電可靠性和經濟性的平衡點，在對可靠性不高的配電網增加投資來提高供電可靠性時，電力用戶由于停電損失的明顯減少獲得的效益是相當可觀的，但是當配電網的可靠性已經達到比較高的水平時，對配電網再進行投資改造時，雖然可以增加配電網的整體可靠性，但是供電可靠性的提升就不明顯了，對電力用戶來說就有可能出現因為可靠性提高很少而使得用戶的停電損失的減少不足以補償用戶多支付的電費，用戶就不愿意參與高可靠性電價方案的實施了。所以在實施高可靠性電價時不僅在定價時要區別供電分區的不同，在同一供電分區的臨界參數的選取時，有必要進行下一步的深入研究，使得這個參數在高可靠性定價計算時能協調解決可靠性成本－效益的這一優化問題。

參考文獻

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［8］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．GB29444－2012，煤炭井工開采單位產品能源消耗限額［S］．北京:中國標準出版社，2013．

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［10］《貴州省第三次經濟普查主要數據公報》(第二號)［EB/OL］．

作者：趙菁 劉敏 王宏亮 林成 歐陽可鳳 康鵬  王玉萍 張勇 單位：貴州大學電氣工程學院 貴州電網公司電力調度控制中心