電力市場下可中斷負荷管理與定價研究

1、【摘 要】可中斷負荷管理是電力市場環(huán)境下需求側管理的一項重要組成部分，可以刺激和鼓勵用戶改變消費行為和用電方式，達到削峰填谷改變負荷曲線的目的。本文首先收集整理了近幾年來國內外可中斷負荷管理研究領域的成果及經(jīng)驗，對可中斷負荷做了概述。然后對可中斷負荷成本效益進行了綜述，分析了提前通知時間、停電持續(xù)時間、停電發(fā)生時間、缺電比率等因素對可中斷負荷成本的影響，介紹了可中斷負荷對提高可靠性、消除價格尖峰和減少運行費用的貢獻。同時闡述了實施可中斷負荷對用戶、電力企業(yè)和社會帶來的經(jīng)濟效應并舉例說明。由于可中斷電價的確定是實施可中斷負荷管理的核心，最后在可中斷電價約束條件的基礎上，利用等微增率準則，重點分析

2、了可中斷電價設計模型，并通過對杭州市典型用戶調查數(shù)據(jù)的模擬運算，驗證了該模型的正確性和可操作性。關鍵詞：電力市場；可中斷負荷管理；可中斷電價【abstract】interruptible load management(ilm) is an important composition of demand-side management ,especially in power market.it can stimulate and encourage users to change their consumer behaviors and the way of electricity cons

3、umption in order to cut peak and fill valley and shift the load curve. firstly,this paper summarizes the results and experience of research field of ilm at home and abroad.and then, the effects of several important factors on interruption cost are summarized,including the advanced notification time,

4、the interruption duration,the interruption time and outage ratio. the contribution of interruptible load to system reliability,eliminating peak price and ,reducing operation expense are also described.the paper tells the the cost and benefit that ilm brings to user，power supply enterprise and societ

5、y ,and give examples.as interruptible price is the key of implementing ilm,on the foundatinn of constraint condition and equal incremental rate criterion,it mainly analyzes the designing model of interruptible price.we have studied the hangzhou ilm model.the computational simulation of a typical use

6、r survey data verified the correctness and feasibility of the model.key words: power market; interruptible load management(ilm) ; interruptible price 目錄第一章引言11.1選題的背景11.2選題的意義11.3研究現(xiàn)狀21.4本文研究的內容2第二章可中斷負荷管理概述32.1可中斷負荷概述32.1.1可中斷負荷介紹32.1.2實施可中斷負荷管理的意義42.2國際上研究和應用52.2.1美國52.2.2加拿大魁北克水電公司52.2.3意大利國家電力公司

7、62.3我國可中斷負荷應用62.3.1我國實施可中斷負荷的現(xiàn)狀62.3.2我國實施可中斷負荷有待解決的問題7第三章可中斷負荷成本效益評價研究93.1可中斷負荷的成本效益93.1.1可中斷負荷成本93.1.2可中斷負荷的效益123.2各方實施可中斷負荷的成本效益分析133.2.1用戶的成本效益分析133.2.2電力企業(yè)的成本效益分析143.2.3社會效益分析153.3算例15第四章可中斷電價的確定184.1可中斷電價概述184.1.1可中斷電價定義184.1.2可中斷電價的約束條件184.2可中斷電價設計194.2.1用戶缺電成本函數(shù)的確定194.2.2等微增率原理204.2.3用等微增率確定缺

8、電成本和可中斷負荷244.2.4補償支付與電價的確定254.2.5用戶負荷中斷方案的確定264.2.6仿真算例27第五章結論30致謝31參考文獻32附錄 可中斷電價編程33第一章引言1.1選題的背景在我國電力的發(fā)展道路上，絕大部分時間都是處于缺電狀態(tài)，電力企業(yè)特別是供電企業(yè)積累了豐富的負荷控制經(jīng)驗。在我國傳統(tǒng)的電力垂直壟斷經(jīng)營模式下，“切負荷”、“拉閘限電序列”等計劃經(jīng)濟的行政式負荷調控手段的實施也確實為緩解電力供應緊張起到過一定的作用，但以往的負荷控制更多的是行政性、指令性和單方面的，廣大電力用戶只能服從。顯然，這與建立社會主義市場經(jīng)濟的要求是不相適應的。在目前我國電力市場環(huán)境下，消費者逐漸

9、的成熟與理性，再沿襲過去的行政式的切負荷管理模式，必然導致停電帶來的大量的經(jīng)濟糾紛，因此，采用可中斷負荷等市場化的需求管理手段呼之欲出1。從2002年下半年開始，我國部分地區(qū)出現(xiàn)缺電情況，2003年缺電范圍進一步擴大，形勢也愈發(fā)嚴峻。經(jīng)國家電監(jiān)會供電監(jiān)管部核實，2003年夏季，我國共有18個省份(山西、河北南網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)、江蘇、浙江、上海、安徽、福建、河南、湖北、湖南、四川、重慶、廣東、云南、貴州、寧夏、青海)出現(xiàn)電力緊缺。但是，缺電的性質不盡相同，有些省區(qū)屬于“硬缺電”，即尖峰期缺電，非尖峰期也缺電；而有些省區(qū)則屬于季節(jié)性、時段性缺電，主要是尖峰期缺電。對于第二種情況，采用可中斷負荷是一種簡

10、單易行而又效果不錯的解決途徑。在2003年我國嚴重缺電時期，江蘇、河北兩省采取了有益的嘗試，在切負荷的基礎上給予被停電用戶一定的經(jīng)濟補償，但是對于客戶的停電意愿還考慮不夠充分?？芍袛嘭摵稍谖覈耐茝V和實施具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益，但是目前缺乏相關的理論指導和實行中的一些配套的條件和機制。從長期來看，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結構的調整，電力最高負荷增長很快，峰谷差逐年拉大，供電負荷率也呈下降的趨勢。對于不斷增長的尖峰負荷，傳統(tǒng)的解決方式為增加電源的建設，但這種方法不僅投資較大，而且見效慢，同時，負荷曲線中占高峰負荷95以上的部分年累計持續(xù)時間只有幾十個小時，專門建設發(fā)電機組對其進行調峰也

11、是非常不經(jīng)濟的。另外的方法就是電力需求側管理(dsm)，它是綜合資源規(guī)劃(irp)的重要內容，通過各種價格、技術手段，引導用電側的需求，以達到降低尖峰負荷、調節(jié)負荷曲線的目的，可中斷負荷即為一種較為可行的重要措施。1.2選題的意義實施可中斷負荷是需求側管理(dsm)的重要組成部分，電力需求側管理是資源合理開發(fā)和有效利用的重要手段，對促進經(jīng)濟、能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。由于全球范圍內的能源緊缺以及日益增強的環(huán)保壓力，越來越多的國家和能源組織開始重視dsm工作的開展。從各國電力工業(yè)發(fā)展的規(guī)律來看，隨著經(jīng)濟的發(fā)展及人民生活水平的提高，用電結構的變化，必將出現(xiàn)高峰電力負荷增長大于用電量增長

12、的狀況，從而導致電力負荷峰谷差加大、負荷率降低、發(fā)電設備利用小時數(shù)下降、發(fā)電煤耗增加、發(fā)電成本上升、電網(wǎng)調峰困難、供電可靠性下降、高峰時段拉閘限電等一系列問題。因此，加強電力需求側管理，實施可中斷負荷等措施就顯得尤為重要，利用價格機制，引導電力消費，緩解電網(wǎng)峰谷差矛盾是我國今后的一項重要工作。總結我國多個省(區(qū))市曾經(jīng)出現(xiàn)過的電力供應緊張情況，我國政府和電力部門應該將可中斷負荷列為今后電力發(fā)展的重要工作。在我國，可中斷負荷措施還處于探索階段，目前以江蘇省和河北省為試點所實施的可中斷負荷，仍然處于較低的水平，其主要目標停留在緩解電力供應矛盾和保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行上，管理手段多采取一些行政措施，不

13、符合市場運作規(guī)律。在電力市場環(huán)境下，作為消費者的用戶負荷的切除需要事先擬定的合約得到一定的補償，同時合理地應用可中斷負荷不僅有利于用戶和電力企業(yè)而且具有節(jié)能和環(huán)保的意義。因此，電力市場下可中斷負荷管理與定價研究對于指導我國可中斷負荷措施合理有效的實施具有重要的理論及現(xiàn)實意義。1.3研究現(xiàn)狀可中斷負荷管理及可中斷電價手段，在許多國家已經(jīng)得到了廣泛的應用，并取得了較為可觀的調荷效益，電力企業(yè)和用戶都可從中獲益。如韓國采用全國gdp總用電量和某產(chǎn)業(yè)gdp該產(chǎn)業(yè)用電量來估算停電損失，從而確定可中斷負荷電價的宏觀經(jīng)濟方法；香港地區(qū)利用已知信息，如以前的停電損失、通貨膨脹率、稅率等來預測以后停電損失，確定

14、可中斷電價；英格蘭-威爾士電力市場于1995年就率先采用需求側報價dsb(demand side bidding)形式，大的工業(yè)用戶可以在日前電力市場對削減的負荷容量進行報價2。在我國，可中斷負荷管理和可中斷電價研究工作剛剛起步，尚未見到相關成熟的研究資料及成果報道。我國工業(yè)用電一直占全社會用電量的70以上，全國性缺電局面尤其是缺峰荷電力現(xiàn)象更是在近幾年顯得非常突出，故我們更應該借鑒國外成功經(jīng)驗，研究和實施符合我國實際的可中斷負荷方式。1.4本文研究的內容可中斷負荷成本效益分析。成本效益分析是可中斷電價研究的一個重要組成部分，研究可中斷負荷對用戶、供電企業(yè)和社會的經(jīng)濟效益。同時對可中斷負荷定價

15、進行研究，建立的數(shù)學模型和可中斷管理模式。第二章可中斷負荷管理概述2.1可中斷負荷概述隨著市場觀點逐漸引入電力系統(tǒng)，系統(tǒng)對需求側的觀點也發(fā)生改變。用電方不再是物理意義上的負荷而是作為消費者的用戶，中止這樣的服務不是單純的拉閘限電而需要給予用戶一定的補償。系統(tǒng)運行對需要對用戶側的負荷特性、用電效益、停電意愿等加以考慮，這促使電力系統(tǒng)引入需求側管理。需求側管理的引入受到了世界各國政府和社會普遍關注，目前有30多個國家正在采取措施系統(tǒng)地開展此項工作。需求側管理基本類型包括削峰、填谷、負荷轉移、戰(zhàn)略性節(jié)電、戰(zhàn)略性負荷增長。從對負荷影響的角度，可以分為兩個基本類型：削峰和填谷?？芍袛嘭摵墒窍鞣宓闹饕侄?/p>

16、，對負荷側管理的實施有著重要的作用。統(tǒng)計表明，負荷曲線中占高峰負荷95以上的部分，其年累計持續(xù)時間只有幾十個小時，在當前用電負荷峰谷差逐年拉大的形勢下，削減這5的尖峰負荷，對緩解用電高峰時期電力供需矛盾、減緩發(fā)電裝機容量及提高機組利用率將起到極大的作用。在這里，提出通過對部分用戶采取可中斷負荷措施，削減尖峰負荷，起到推遲電源建設的作用。2.1.1可中斷負荷介紹可中斷負荷是用戶與電力公司簽訂可中斷負荷協(xié)議，在系統(tǒng)用電高峰時期的固定時間內或在電力公司要求的任何時間內，減少他們的用電需求，根據(jù)主動讓電期間所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失得到適當補償?？芍袛嘭摵墒切枨髠裙芾?dsm)技術手段、經(jīng)濟手段和政策手段的綜合

17、利用。從綜合資源規(guī)劃的角度看，也可以將可中斷負荷看作一種電力資源?？芍袛嘭摵纱胧┎坏梢越档碗娋W(wǎng)峰荷，還可以降低用戶變壓器的裝置容量。它特別適合可以放寬對供電可靠性苛刻要求的那些“塑性負荷，主要應用于工業(yè)、商業(yè)、服務業(yè)等，如有工序產(chǎn)品或最終產(chǎn)品儲存能力的用戶，可通過工序調整改變作業(yè)程序來實現(xiàn)避峰；有能量(主要是熱能)貯存能力的用戶，可以利用貯存的能量調節(jié)進行避峰；有燃氣供應的用戶，可以燃氣替代電力躲避電網(wǎng)尖峰；那些用電可靠性要求不高的用戶，可通過減少或停止部分用電避開電網(wǎng)尖峰，等等。顯而易見，可中斷負荷是一種有一定準備的停電措施，由于這種電價偏低或給予中斷補償，有些用戶愿意以較少的電費開支降低

18、有限的用電可靠程度。它的削峰能力和終端效益，取決于用戶負荷的可中斷程度和這種補償雙方不低于用戶為避峰所支出的費用。負荷需求的減少可以通過用戶自己安裝的需求限制器實現(xiàn)，或者電力公司發(fā)出控制信號來中斷用戶的部分用電設備。它是為電網(wǎng)的調峰及其它負荷曲線調節(jié)而提供的一種負荷管理措施，以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。電力公司與用戶之間事先簽訂可中斷合約，合約內容包括可中斷的負荷量、中斷時間、可中斷電價或補償、提前通知時間及違約懲罰等。其中可中斷電價的制定是實行可中斷負荷的關鍵。作為電力需求側管理(dsm)的重要組成部分，可中斷負荷管理利用用戶的用電靈活性，來緩解負荷高峰時的供電緊張情況，以避免或減少昂貴的旋

19、轉備用和滿足用電需求增長而需要的發(fā)電容量投資。2000年的美國加州電力危機使人們重新認識到可中斷負荷作為一種電力可靠性資源在市場環(huán)境下的巨大潛在價值，它正從傳統(tǒng)的管制型行為轉化為參與者在市場環(huán)境下的自愿行為，并且將成為供電公司改善競爭能力的有效工具。2.1.2實施可中斷負荷管理的意義實施可中斷負荷不僅是解決用電高峰期電力供需矛盾問題的重要途徑之一，而且可以促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，具有較強的現(xiàn)實意義和長遠意義。具體說來，推廣實施可中斷負荷的意義主要體現(xiàn)在以下方面：第一，可以在一定程度上緩解用電高峰期電力供需矛盾，減少電力緊缺所帶來的經(jīng)濟損失和社會影響?？芍袛嘭摵赏ㄟ^一種較為簡便、快捷、有

20、效的方式解決電力供應不足時所產(chǎn)生的負荷缺口，它不僅克服了建設發(fā)電機組周期較長的缺點，還可以靈活地控制中斷負荷量的大小，實施方便，效果明顯。在實施可中斷負荷的過程中，通過電網(wǎng)公司與中斷用戶的信息互動，可以最大程度的降低缺電損失。同時，可中斷負荷的實施對象主要集中在少數(shù)大工業(yè)用戶，從而保證了居民等大部分用戶的供電水平，因此，可以減少電力供應不足所帶來的社會影響。第二，可以實現(xiàn)電力資源以及社會資源的優(yōu)化配置，保證電力行業(yè)的長遠持續(xù)發(fā)展?？芍袛嘭摵墒切枨髠裙芾淼闹匾侄沃?，而需求側管理是綜合資源規(guī)劃的重要組成部分。實施可中斷負荷通過對用戶的用電方式進行合理的引導，減少或推遲了發(fā)電機組的投資，實現(xiàn)了整

21、個電力系統(tǒng)資源以及社會資源的優(yōu)化配置，從而保證了電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。第三，可以引導用戶側科學、合理用電，提高全社會的用電水平。可中斷負荷提供了一種使用戶對供電方式進行選擇的機制，即用戶可以選擇在用電高峰期繼續(xù)用電(輔以較高的電價)，也可選擇在高峰期按要求中斷用電，以獲得電費支出的降低。因此，這種機制可以引導用戶根據(jù)自己的生產(chǎn)特點和要求選擇用電方式，以更加科學、合理的用電。同時，可中斷負荷帶來電網(wǎng)高峰負荷的降低、負荷曲線的平穩(wěn)，提高了全社會的用電水平。第四，采用可中斷負荷的方法解決缺電問題，順應了電力工業(yè)市場化改革的要求，體現(xiàn)了電力體制的進步。過去在解決電力工業(yè)發(fā)展中的問題時，往往側重于采用行

22、政手段。例如，在電力供應不足時，對用戶進行指令性的拉閘限電，而用戶因缺電所造成的損失基本由自己承擔。實施可中斷負荷，考慮到用戶的可接受程度以及對其缺電損失的適當補償，體現(xiàn)了由行政手段向經(jīng)濟手段的轉變，是順應電力工業(yè)市場化改革的要求，并促進其發(fā)展的重要舉措。2.2國際上研究和應用可中斷負荷的研究在國外已經(jīng)進行了十幾年，可中斷負荷措施己廣泛應用于諸如冶金、水泥、造紙和紡織等工業(yè)用戶?？芍袛嘭摵珊贤莇sm的一項經(jīng)濟措施，它使電力公司和用戶均受益。電力公司通過可中斷負荷合同在電網(wǎng)高峰負荷時段，對用戶的部分負荷實施中斷，這樣，可減少調峰備用容量和運行成本。而用戶通過可中斷負荷合同可得到優(yōu)惠電價和優(yōu)惠服

23、務。下面來介紹一些國家（地區(qū))實施可中斷負荷措施的情況3。2.2.1美國美國加州電力市場改革時引入可中斷負荷合同，由獨立系統(tǒng)運行員(iso)和用戶按月簽訂負荷中斷協(xié)議，以實際的中斷電量和合同價格結算。美國紐約電力市場使用可中斷負荷管理更為靈活，用戶不僅可以與iso簽訂可中斷合同，還可以參與同前現(xiàn)貨市場或運行備用市場。2.2.2加拿大魁北克水電公司加拿大alberta電力庫采用拍賣的方法，能提供1mw和1mw以上負荷削減的用戶上報削減負荷和價格，電力庫和報價成功的用戶按月簽訂固定補償價格合同，并根據(jù)運行情況決定負荷削減方案。加拿大魁北克水電公司選擇可中斷計劃來轉移負荷高峰日的負荷。在這種計劃下，

24、一些大的工業(yè)用戶(5000kw及以上)根據(jù)魁北克水電公司的要求在負荷高峰時段應減少他們的負荷需求。這樣，魁北克水電公司就避免了新建機組和調峰操作，否則在這種情況下將需要使用燃氣輪機。作為回報，用戶獲得折扣。用戶可以在魁北克水電公司的可中斷供電計劃中選擇最適合他們的項目。用戶可以從一個“菜單”上選擇三項內容：頻度、持續(xù)時間和中斷次數(shù)。這項計劃的削峰量達到近1300mw。在兩種極端情況下，用戶可以選擇一年中的中斷時間的長短，或者選擇中斷次數(shù)多但每次中斷時間短的方式。通知時間是提前18小時。如果電力系統(tǒng)情況發(fā)生變化，那么在開始實施可中斷計劃的3小時前可以取消中斷通知。如果用戶違約，折扣將減少，減少量

25、與違約的數(shù)量和持續(xù)時間成正比。2.2.3意大利國家電力公司(1) 可中斷供電意大利國家電力公司通過與高、中壓用戶簽訂可中斷供電合同，以減少其電力需求。這項措施可用于需求超過3000kw，且至少可中斷1000kw的大工業(yè)用戶。每年的中斷供電時間總計不超過30天。完全中斷至少不超過15天，另外的15天只能中斷50%，每天最多中斷8小時，每次中斷之間相隔至少3小時，一般是4小時。參與這項措施的用戶享受年電費的25%折扣。中斷當天，再增加相當于月電量5%的折扣。必須參與的用戶是煉金，化工及水泥等行業(yè)。實施計劃結果顯示總計峰荷可中斷2221kw，其它時間可中斷2376mw。(2)“定時中斷供電”條款對大

26、工業(yè)用戶采取特殊電價，即“冬季定時中斷供電”，這樣可以有計劃地減少峰荷需求。這項基于自愿的措施要提前幾個月簽訂合同，最長可達3年。2.3我國可中斷負荷應用2.3.1我國實施可中斷負荷的現(xiàn)狀2004年5月，國家發(fā)改委、國家電監(jiān)會共同印發(fā)了加強電力需求側工作的指導意見(以下簡稱意見)的通知。意見指出，在進行負荷管理方面，各省(區(qū)、市)政府有關部門應制定積極的經(jīng)濟建設政策，引導用戶移峰填谷、合理用電，并明確指出把研究可中斷負荷作為一項經(jīng)濟政策實施。意見還指出，要按“先錯峰、后避峰、再限電、最后拉路”的原則，結合國家產(chǎn)業(yè)政策，做到錯峰、避峰負荷定企業(yè)、定設備、定容量、定時間，保證重要負荷和人民生活(負

27、荷管理的內容)用電的需要。當用電需求超過電網(wǎng)供電能力時，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)要按政府批準的拉限電序位表實施拉閘限電，并事先通知電力用戶。實踐證明，可中斷負荷管理能夠遵循以上原則，不僅有效實現(xiàn)錯峰、避峰，而且依照用戶與電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)事先簽訂的合同和電價優(yōu)惠政策，可以有計劃、有目的的進行中斷，同時避免了因中斷負荷引起的矛盾和法律糾紛4。在2003年開始的電力供應嚴重不足的情況下，我國許多省市通過實施電力需求側管理(dsm)，來緩解用電高峰的電力缺口。其中河北省和江蘇省采取了有益的嘗試，在切負荷的基礎上，給予被停電用戶一定的經(jīng)濟補償，但是對于用戶的停電意愿考慮還不夠充分。雖然可中斷負荷在我國的推廣和實施具有很

28、好的經(jīng)濟效益及社會效益，但是目前缺乏相關的理論指導和實行中的一些配套的條件和機制。為緩解電力供應緊張形勢，河北省充分發(fā)揮現(xiàn)有電力資源的潛力，于2003年出臺了河北省實施可中斷負荷補償辦法(試行)。該辦法規(guī)定，自2003年開始，在河北省南網(wǎng)夏季用電晚高峰季節(jié)，即7月1日至8月31日期間，根據(jù)電網(wǎng)調峰需要，實施可中斷負荷管理及補償辦法，鼓勵用電大戶結合企業(yè)生產(chǎn)實際，在對企業(yè)生產(chǎn)和效益影響不大的情況下，自愿中斷用電，對中斷負荷企業(yè)給予適當經(jīng)濟補償。參加可中斷負荷企業(yè)的條件是：本著自愿中斷的原則，可中斷負荷企業(yè)用電容量一般應在2萬千瓦及以上，必須在確定的時間段內按照要求中斷負荷。河北省參加可中斷負荷企

29、業(yè)的名單，將由省經(jīng)貿委會同省電力公司最終審定。可中斷負荷補償標準和辦法規(guī)定，凡經(jīng)審定參與可中斷負荷，并按要求實施了負荷中斷的企業(yè)，可以獲得適當補償：每1萬千瓦累計停l小時補貼1萬元。補償資金暫從省三電資金中列支?？芍袛嘭摵蓪嵤┖凸芾矸矫妫瑢⒂墒‰娏菊{度通信中心及各市電力調度通信中心至少在中斷負荷前1小時通知中斷負荷企業(yè)，并根據(jù)電網(wǎng)負荷情況滾動安排企業(yè)中斷負荷，并盡可能減少中斷負荷企業(yè)的中斷次數(shù)，把對企業(yè)的影響降到最低。違反中斷負荷規(guī)定，不執(zhí)行電力調度中斷命令的企業(yè)，按該企業(yè)違約rtli(負荷檢測記錄值)乘以3至5倍需量電價計算款額進行處罰。在實施可中斷負荷期間，若出現(xiàn)不符合條件的限電和供電

30、情況，不能給予補償。為了緩解用電高峰期的電力缺口，江蘇省采取了可中斷負荷、削峰填谷等多種措施。2003年全省最大錯峰限電達350萬千瓦，基本做到只限電不拉電，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和居民生活、重要生產(chǎn)用電。江蘇省經(jīng)貿委曾于1999年開始進行電力需求側管理課題研究，學習發(fā)達國家成功經(jīng)驗，根據(jù)江蘇省電力供求現(xiàn)狀、電網(wǎng)負荷特點、需求預測及環(huán)境狀況，提出電力需求側管理實施體系的構想和相關對策。2002年夏季在用電緊張的蘇州、無錫地區(qū)對5家鋼廠試行避峰方式，通過可中斷負荷等避峰措施，以較小的代價保證了全省供需的基本平衡。2.3.2我國實施可中斷負荷有待解決的問題綜上所述，我國在實施可中斷負荷的過程中，存在

31、的問題可以歸納為以下幾點：(1)實施可中斷負荷造成發(fā)電商減少發(fā)電量、供電商減少供電量，而投資者從獲得更多回報的角度考慮，往往希望增大發(fā)電量及增大供電量。(2)對大多數(shù)電力用戶而言，缺乏有效且可見的價格信號。許多用戶只在消費電力后收取賬單，而并未認真地把注意力放到用電的真正成本上。(3)電力工業(yè)解除管制后，發(fā)電側電價引入競爭，但需求側的價格相對固定，價格缺乏聯(lián)動造成供電商的風險大大增加，美國加州曾出現(xiàn)過工地上因為躉售電價波動過大、零售電價缺乏聯(lián)動而導致破產(chǎn)的現(xiàn)象。(4)節(jié)省的效益無法與所需成本相匹配。要實施復雜的負荷管理程序，需要升級大量的供用電基礎結構與設施，譬如要在用戶與配電中心之間建立可靠

32、的雙向交流，來實時傳遞信號并接收用戶相應。如果沒有合理的投資回報機制，實施可中斷負荷帶來的效益無法與這些投資成本相匹配。同時，需要再次強調指出的是，雖然可中斷負荷帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但是各種利益主體，主要是實施用戶、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、政府(代表社會)的相關效益分配機制不很健全，并由此帶來實施中的一系列困難。其中，最為突出的問題是，電網(wǎng)公司作為實施可中斷負荷的主體，成本支出較大，卻無法分享到合理利益，如在上述例子中，實施該方案的主要成本由電網(wǎng)企業(yè)支出，而主要收益為發(fā)電側所得，因此，電網(wǎng)企業(yè)缺乏實施的動力，這嚴重阻礙了可中斷負荷的進一步推廣以及更大經(jīng)濟效益和社會效益的取得。在本文的第三

33、部分，將會就這一問題進行重點研究。第三章可中斷負荷成本效益評價研究3.1可中斷負荷的成本效益可中斷負荷的成本效益分析是可中斷負荷管理研究的基礎。通過系統(tǒng)地了解用戶的停電成本組成和用電效益，可以制定合理的可中斷負荷管理方案。停電成本就是停電給用戶帶來的損失，這與用戶類型、提前通知時間、停電持續(xù)時間、停電發(fā)生時間、缺電比率等因素密切相關。相關數(shù)據(jù)通常可以通過用戶調查的方式獲得，調查結果已在一些系統(tǒng)中得到實際運用，比如英格蘭電力市場中采用的voll(valae of lost load)指標就是臨時停電造成的平均損失。而實施可中斷負荷可以等效為增加了備用機組，這有助于提高系統(tǒng)可靠性，削弱電力市場中市

34、場勢力的影響，抑制價格尖峰，使系統(tǒng)更經(jīng)濟安全運行。本小節(jié)對可中斷負荷的成本效益進行了綜述，分析了提前通知時間、停電持續(xù)時間、停電發(fā)生時間、缺電比率等因素對可中斷負荷成本的影響，并得到一些可供參考的結論。然后介紹了可中斷負荷對提高可靠性，消除價格尖峰和減少運行費用的貢獻5。3.1.1可中斷負荷成本可中斷負荷成本就是停電給用戶帶來的損失，即停電損失。停電損失的研究方法主要分為宏觀經(jīng)濟方法和用戶調查法6。宏觀經(jīng)濟方法比較粗糙，不能詳細描述停電對各產(chǎn)業(yè)和各用戶的實際影響程度，但在沒有進行用戶調查研究的國家和地區(qū)，該方法仍具有一定的指示意義。本文第一章曾提及韓國采用全國gdp/總用電量和某產(chǎn)業(yè)gdp/該

35、產(chǎn)業(yè)用電量，來估算停電損失，從而確定可中斷負荷電價的宏觀經(jīng)濟方法;香港地區(qū)利用已知信息，如以前的停電損失、通貨膨脹率、稅率等來預測以后停電損失確定可中斷負荷電價的方法。這些都是宏觀經(jīng)濟方法的實際應用。用戶調查法能夠較為真實地反應用戶的意愿，并能詳細的得到各行業(yè)的信息以及中斷時間等因素帶來的影響，是現(xiàn)在國際上流行的一種方法。對可中斷負荷成本影響較大的因素有7:用戶類型、提前通知時間、停電持續(xù)時間、停電發(fā)生時間及缺電比率等。現(xiàn)在很多國家和地區(qū)都進行了用戶調查，作為可中斷負荷管理的重要依據(jù)。1.提前通知時間提前通知時間對用戶的停電損失影響很大，可中斷負荷運營中常常將提前通知時間作為一個重要參數(shù)加以規(guī)

36、定。一般情況下，提前通知的時間越短，中斷負荷的補償就越高。表3-1給出1998年希臘和1993年加拿大有關調查結果。分析表3-1的數(shù)據(jù)可以看出，停電前通知時間在3天之內給用戶造成的損失變化明顯，通知時間越長，減少的停電損失越大。超過三天減少的停電損失趨于恒定。這是由于提前通知時間長，用戶可以預先安排和調整生產(chǎn)計劃，造成的損失小;提前通知時間短，用戶不能及時調整工作計劃，停電損失率會很大。特別是當提前通知時間為零時，表示臨時停電，停電損失達到最大值。表3-1有提前通知的停電損失的減少率(%)用戶提前通知時間1h1-4h5-16h17-24h1-2d3d希臘26.4831.4641.2152.24

37、62.0969.19加拿大工業(yè)25.7037.8048.9053.4057.7064.80加拿大商業(yè)26.8036.3047.3056.2062.8064.502.停電持續(xù)時間停電持續(xù)時間也是用戶停電損失的一個重要參數(shù)，可中斷負荷合同也常常需要對停電持續(xù)時間做出明確規(guī)定。這首先要對用戶進行分類調查，如對工業(yè)、商業(yè)和居民用戶分別進行停電持續(xù)時間對停電損失影響的調查，并把調查獲得的結果進行歸一化處理。損失的影響應與工業(yè)用戶類似。需要指出，以上的調查結果都是基于用戶事前不知道停電持續(xù)時間而得到的。而簽訂可中斷負荷合同時，合同中常常規(guī)定的是停電持續(xù)時間或持續(xù)時間的上限，所以已知持續(xù)時間的停電損失對合同

38、制定有更直接的指示意義，希臘調查結果見表3-2。表3-2 已知持續(xù)停電時間的停電損失減少率（%）停電持續(xù)時間20min1h4h8h1d損失減少率24.0437.3053.5169.4775.65因為可以根據(jù)已知的持續(xù)時間制定生產(chǎn)計劃、營業(yè)安排等，所以知道持續(xù)時間后可以進一步減少停電損失。3.停電發(fā)生時間研究停電發(fā)生的時間對停電損失的影響也具有一定的指導意義。從統(tǒng)計結果(見表3-3)來看，每個國家由于經(jīng)濟結構和氣候等因素不同，一年停電損失最大的月份(最壞月)各不一樣，但一周中，用戶最不愿意停電的天(最壞天)和一天中最不愿意停電的時段(最壞時段)基本相同。表3-3 發(fā)生停電的最壞時間國家最壞月最壞

39、天最壞時段加拿大商業(yè)11-3月周五、周六13:00-17:00加拿大工業(yè)12-2月周五09:00-12:00印度5-8月周六09:00-21:00從表3-3可以看出，一周中用戶最不愿意停電的日子是周五和周六;一天中最不愿意停電的時間是正常工作時間。不幸的是，用戶最不愿意停電的時間與系統(tǒng)最需要中斷負荷的峰荷時段重合，這將在一定程度上抬高可中斷負荷的補償費。4.缺電比率缺電比率對停電損失的影響常常被忽略，其實兩者密切相關。一般情況下，缺電比率越大，停電損失就越高。這是由于部分停電時，用戶可以關掉次要電器或部分工序，而全部缺電時，別無選擇，只能將全部用電負荷停止，因而停電損失較高。圖3-1是某水泥廠

40、缺電比率與停電損失的關系圖。(圖中:c為停電損失，為缺電比率)圖3-1缺電比例與停電損失關系圖從圖3-1可以看出，停電損失與缺電量不再是簡單的一次線性關系，實際研究中通常采用二次曲線來進行模擬。研究基礎就是架設停電損失與缺電量可以采用二次型模擬。公式如下: （3-1）3.1.2可中斷負荷的效益下面對可中斷負荷在可靠性貢獻、削減價格尖峰和減少系統(tǒng)成本3個方面進行闡述8。(1)可中斷負荷對可靠性的貢獻可中斷負荷的實施能削減系統(tǒng)峰荷，相當于給系統(tǒng)增加備用機組，可大大提高系統(tǒng)的可靠性?？煽啃缘奶岣呦喈斢谙到y(tǒng)向用戶提供了更優(yōu)質的電能，這使市場中用戶以不高于原來的電價享受更好的服務。(2)可中斷負荷對削減

41、價格尖峰的貢獻在電力市場中，實施可中斷負荷可大大增加需求側彈性，有利于市場運行，帶來長期和短期的經(jīng)濟效益。短期經(jīng)濟效益是降低了電力市場中的價格尖峰，這可以用圖3-2(圖中1為供給曲線，2為主要發(fā)電機故障時供給曲線，3為峰荷時需求曲線，4為有可中斷負荷的需求曲線，橫坐標q表示容量)說明。圖3-2 可中斷負荷消除價格尖峰原理從圖3-2可以看到，正常情況下峰荷電價是供需曲線交點a，對應的電價為p1。在主要發(fā)電機故障后，或者當一些發(fā)電廠商進行投機時，供給曲線將左移，此時，如果沒有可中斷負荷，價格將飛速上漲，價格達到p3，該情況對應圖中d點。如果市場預先購入可中斷負荷，則需求曲線彈性增大，如圖abc曲線

42、所示，此時市場出清價p2對應于c點。很明顯，即實施可中斷負荷后削減了價格尖峰。而價格尖峰的減弱，可以帶來長期的經(jīng)濟效益，體現(xiàn)在降低平均電價、減少價格波動上，其效益可以用平均電價的減少值與雙邊合同電量的乘積估計。(3)可中斷負荷對減少系統(tǒng)成本的貢獻可中斷負荷不僅可以直接節(jié)省運行費用，還可以減少發(fā)電機組和輸配電設備的容量投資。即實施可中斷負荷減少的成本既包括可避免運行費用，又包括可避免容量費用。從市場參與者的角度考慮實施可中斷負荷可以調動需求側參與市場的積極性，有利于市場中各類參與者。對獨立調度is0 (independent systemoperator)電能交易中心px(power excha

43、nge)，實施可中斷負荷可以削弱價格尖峰，減少市場中的投機行為；對售電商，可中斷負荷提供了在實時市場電價偏高時中斷部分負荷的機會，從而減少了市場風險；對發(fā)電商，與某些大用戶簽訂可中斷合同等效于新增裝機容量，增加了在市場報價中的靈活性；對用戶，不僅可以得到中斷負荷補償，而且可以從可中斷負荷實施后因提高系統(tǒng)可靠性而削弱價格尖峰中受益。3.2各方實施可中斷負荷的成本效益分析可中斷負荷帶來的經(jīng)濟效益和社會效益是巨大的。對于實施用戶來說，可以帶來缺電損失以及電費支出的減少；對于電力系統(tǒng)來說，可以減少或推遲新建電廠的投資，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，并有利于改善原來強行拉閘限電所造成的較差形象；對于社會

44、來說，可以帶來整體供電可靠性的提高、資源的節(jié)約，以及環(huán)境污染的減少。3.2.1用戶的成本效益分析可中斷負荷特別適合那些可以放寬可靠性要求的工業(yè)、商業(yè)、服務業(yè)等“塑性負荷”。許多國家已廣泛應用于冶金、水泥、造紙、紡織等工業(yè)用戶，取得了顯著的經(jīng)濟效益。用戶愿意以較少的電費開支，降低有限的用電可靠程度。用戶的效益是電費節(jié)約與費用支出的差值，可中斷負荷的潛力很大。通過可中斷負荷管理措施使用戶合理用電，降低單位用電成本。對一些工業(yè)負荷來說，可削減或轉移其在系統(tǒng)高峰時的用電負荷，同時低谷電價在某種程度上可減少用戶的費用支出?？芍袛嘭摵蓪嵤┯脩艚?jīng)濟效益的影響主要有兩方面：一是電費支出的減少；一是實施該方案

45、的成本費用。測算公式如下：實施用戶的經(jīng)濟效益=得到的電費折扣額-實施該方案的成本費用實施該方案的成本費用=在中斷時段的總的缺電損失+為實施該方案進行投資的折舊+調整生產(chǎn)的費用-調整生產(chǎn)后可以挽回的損失在中斷時段的總的缺電損失=單位時間缺電損失總的停電時間為實施可中斷負荷進行的投資包括購置所需設備的投資、改造生產(chǎn)線的投資等。調整生產(chǎn)的費用包括一些半成品的保存費用、工作人員的補貼等。從理論上講，用戶得到的電費折扣額至少能補償實施的成本費用，即用戶的成本費用即為實施該策略的最低折扣額，這也是在可中斷電價設計中進行最低電價折扣率測算的基礎。3.2.2電力企業(yè)的成本效益分析電力企業(yè)的成本效益主要體現(xiàn)在降

46、低電力生產(chǎn)成本、運行成本，移峰填谷，改變系統(tǒng)負荷曲線，提高電網(wǎng)負荷率，改善調峰形勢，促進電網(wǎng)安全，并減少或推遲調峰裝機容量的建設9。實施可中斷負荷可以提高系統(tǒng)可靠性，使電網(wǎng)和發(fā)電機組優(yōu)化運行，提高運行效益。電力企業(yè)的成本效益主要包括可避免運行成本和可避免投資成本?？杀苊膺\行成本的數(shù)學模型流程見圖3-4。圖3-4可避免運行成本估算計算可避免運行費用思路：比較有可中斷負荷和無可中斷負荷兩種情況下，系統(tǒng)經(jīng)濟運行費用的差值并計及總的能量收入的損失。計算可避免投資費用思路與計算可避免運行成本類似，主要是比較有可中斷負荷和無可中斷負荷兩種情況下，系統(tǒng)規(guī)劃運行費用的差值?？杀苊馔顿Y成本的數(shù)學模型，見圖3-5

47、。圖3-5可避免投資成本評估1、電網(wǎng)企業(yè)的成本效益分析電網(wǎng)企業(yè)的收益主要是高峰負荷的降低所帶來的電網(wǎng)運行成本的降低，即可免運行成本；成本支出為給予用戶的電費折扣額以及電網(wǎng)企業(yè)的其他成本投入(包括設備投資、管理費用等)。測算公式如下：電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益=可免運行成本-電費折扣額-其他成本費用可免運行成本=夏季時段的可免容量微增單位負荷運行成本+冬季時段的可免容量微增單位負荷運行成本在實施可中斷負荷時，主要的成本支出部分，即給予用戶的電費折扣額，由電網(wǎng)企業(yè)付出；而電網(wǎng)企業(yè)所得到的收益，即可免運行成本，數(shù)值較小。故電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益往往很小，甚至為負。這是造成電網(wǎng)企業(yè)主動實施可中斷負荷的積極性不高的

48、主要原因。因此，如何健全可中斷負荷的效益分配機制，并采取一定的措施給予電網(wǎng)企業(yè)適當?shù)募?，是目前所要重視和解決的問題。2、發(fā)電企業(yè)的成本效益分析由于目前實行廠網(wǎng)分開獨立運營核算，故將發(fā)電公司與電網(wǎng)公司的成本效益分開來計算。在實施可中斷負荷措施時，發(fā)電公司直接投入的設備成本本費用與電網(wǎng)公司相比可以忽略不計。發(fā)電企業(yè)將得到主要的收益，即可免投資成本。計算公式如下：可免投資成本=可免容量火電機組單位千瓦投資發(fā)電企業(yè)的成本支出部分基本為零，故實施可中斷負荷，發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益較大。但是，發(fā)電企業(yè)并非可中斷負荷的操作主體，因此，有必要將發(fā)電企業(yè)得到的經(jīng)濟效益分配一定的份額給電網(wǎng)企業(yè)，以激勵電網(wǎng)企業(yè)更好地

49、實施可中斷負荷，獲得整個電力系統(tǒng)經(jīng)濟效益的最佳。3.2.3社會效益分析將各主體的效益進行匯總，得到整體的社會效益。主要體現(xiàn)在減少發(fā)電機組建設所帶來的能源的節(jié)約、環(huán)境污染的降低等。我國的人均資源占有量水平較低，總的能源消費卻很大，應注意節(jié)約能源，并提高其使用效率。電力生產(chǎn)是我國能源消費的重要組成部分，并且是c02和s02的最大排放源，兩者的年排放量分別占全國的13左右。因此，可中斷負荷帶來發(fā)電機組建設的推遲或減少，在節(jié)約能源、減少環(huán)境污染方面具有重大的社會效益。3.3算例（1）杭州市于2004年6月1日至8月1日期間，強制錯峰記錄顯示兩個月共錯峰16天，累計錯峰420萬千瓦，最高錯峰負荷為55萬

50、千瓦。參照我國河北省、江蘇省可中斷負荷電價的實施經(jīng)驗，取補償標準為每1萬千瓦中斷1小時，補償1.25萬元。按平均中斷3小時計算賠償金額:1.25萬元/萬千瓦時420萬千瓦3小時=1575萬元.以火電機組單位千瓦投資5000元計,可免投資成本=500055=27.5億元以火電機組壽命25年, 折現(xiàn)率10%計,可免投資成本的年金=27.5(a/p,10%,25)=27.50.11017=3.0297億元因為可免運行成本及其他成本投入部分數(shù)值較小，這里不予考慮。這樣，該年電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益為:可免投資成本的年金-電費補償金額=30297-1575=28722萬元如果加上整個社會的效益,那么經(jīng)濟效益將

51、更大。（2）2002年江蘇省開展了可中斷負荷的試點工作，在夏季用電高峰期對5家鋼廠試行中斷負荷避峰措施。全年實際錯峰共10天、15次、28小時，錯峰負荷387萬千瓦。補償標準為每1萬千瓦中斷1小時，補償l萬元，全年補償支出共786萬元。以火電機組單位千瓦投資5000元計，可免投資成本=5000387=1935億元以火電機組壽命25年，折現(xiàn)率10計，可免投資成本的年金=1935(ap，10，25)=1935011017=213億元因為可免運行成本及其他成本投入部分數(shù)值較小，這里不予以考慮。那么，該年電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益為：可免投資成本的年金-電費補償金額=21300-786=20514萬元（3）以

52、2003年河北省實施可中斷負荷的情況為例，對相關效益進行評價根據(jù)國家電監(jiān)會供電監(jiān)管部提供的河北省迎峰渡夏開展電力需求側管理工作經(jīng)驗及措施，河北省在2003年的7、8兩月，對南網(wǎng)鋼鐵等負荷較大的企業(yè)，在晚高峰(8點至10點)期間中斷30萬千瓦，補償金額共2000萬元至3000萬元。以每千瓦火電機組建設投資5000元計，該項措施的可免投資成本為=500030=15億元以火電機組壽命25年，折現(xiàn)率10計，每年的可免投資成本=15(ap，10，25)=15011017=165億元考慮到可免運行成本、省電力公司及用戶設備的投入等部分，該措施的整體效益也在15億元以上。為了觀察清晰明確，表3-4表3-4

53、可中斷負荷效益表名稱公式算例1算例2算例3電費補償金額（萬元）-157578620003000單位千瓦投資（元）-500050005000錯峰負荷（萬千瓦）-5538.730可免投資成本（億元）27.519.3515可免投資成本年金（億元）(ap，10，25)3.02972.131.65經(jīng)濟效益（萬元）-28722205141350014500通過以上分析可知，可中斷負荷實施的效益是巨大的，這種效益主要體現(xiàn)在發(fā)電側裝機需求的減少、能源的節(jié)約和環(huán)境污染的降低上，而在目前的分配機制下，發(fā)電側的效益明顯、社會效益很顯著、用戶也能從電費折扣中得到一定的好處，只有電網(wǎng)公司無法得到應有的收益?？芍袛喾洗?/p>

54、施與電網(wǎng)公司、發(fā)電上和用戶的成本效益息息相關，能否成功實施的關鍵在于合理有效地分配各參與方的利益，因此需要通過政府進行宏觀調控并制定相應的法規(guī)及運行實施機制來實現(xiàn)。本論文下一步將著重研究以下問題：可中斷負荷措施的補償費用與電價的模型密切相關，因此找到合適的電價模型并對可中斷負荷的定價進行系統(tǒng)的理論及實證研究。第四章可中斷電價的確定4.1可中斷電價概述實施可中斷負荷的重要內容之一是設計可中斷電價。設計這樣的電價，要發(fā)揮價格杠桿作用，使得用戶認為執(zhí)行可中斷電價對他們有利，按合同要求削減或轉移其在系統(tǒng)高峰時的負荷，從而提高電能的社會效益。對于電網(wǎng)公司而言，可以改善調峰形式，降低運行成本并減少電網(wǎng)投資

55、建設成本10。4.1.1可中斷電價定義可中斷電價，就是通過與可中斷負荷的用戶簽訂合同、協(xié)議，規(guī)定將每日的高峰時段的用電轉移到低谷時段，作為激勵手段，給予客戶優(yōu)惠的電價。設計合理的優(yōu)惠幅度，達到價格杠桿的作用，使用戶在系統(tǒng)峰值時或緊急狀態(tài)下按合同要求中斷或削減負荷，從而以簡便、快捷、有效的方式解決在用電高峰期引起的電力供應不足時所產(chǎn)生的負荷缺口。它克服了建設發(fā)電機組周期較長的缺點，可以使高峰負荷通過合約的形式得到強制的削減，而且所控制的中斷負荷量，即需求的大小，有很大的靈活性，實施方便，效果明顯，從而有效地降低電力高峰需求時段的電力需求。因此無論是在缺電較為嚴重的情況下，還是鑒于用電峰谷差逐漸拉

56、大的趨勢下，都應該大力推廣可中斷電價。4.1.2可中斷電價的約束條件合理科學的可中斷電價，既要能夠使用戶感受到吸引力，主動參與，按合同(協(xié)議)要求削減或轉移其在系統(tǒng)高峰時的用電負荷，又要使電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)實現(xiàn)移峰填谷、提高電網(wǎng)負荷率、保證電網(wǎng)安全的目標。下面將從用戶和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)兩方面來分析可中斷電價的約束條件：（1）從用戶角度分析主要面向的是大工業(yè)用戶，考慮到行業(yè)特點，尤其是對冶金、水泥、塑料、纖維、紡織和造紙工業(yè)，實施可中斷電價將具有明顯的經(jīng)濟效益。參與實施的用戶將根據(jù)其對系統(tǒng)的貢獻不同、要求提前通知中斷的時間不同、最短供電時間及最長中斷時間不同等因素，享受不同程度的優(yōu)惠電價，反映為電價的折讓率的不同。用戶收益受費用開支和電費節(jié)約兩大方面的影響。參與實施的用戶需要支付包括設備費和各種調整費用在內的費用開支，同時獲得電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)以電價折讓產(chǎn)生的電費節(jié)約。電費節(jié)約和費用開支之間的差值為用戶收益，電價折讓率越大，用戶的收益越大。對于愿意接受可中斷電價的用戶而言，接受合約的前提條件是，用戶每年由實施可中斷電價獲得的電價優(yōu)惠大于其每年預期可能發(fā)生的缺電損失。這里的