優(yōu)質(zhì)電力市場中的特征定價方法研究

王俊 曹建軍

摘 要：隨著新一輪電力體制改革的持續(xù)推進，配電和售電成為新興的萬億級市場，在運營增量配電網(wǎng)的同時滿足供區(qū)高端用戶對高等級電能質(zhì)量供電的要求，并從中獲得合理收益是增量配網(wǎng)運營商發(fā)展增值服務的有效途徑。文章將影響用戶經(jīng)濟效益的優(yōu)質(zhì)供電指標劃分為平均電壓偏差、三相不平衡、諧波含量、短時掉電和電壓暫降五個種類，提煉了高電能質(zhì)量的重要特征參數(shù)集，并采用特征定價法的理念建立了優(yōu)質(zhì)電力特征與價格之間的數(shù)學關(guān)系模型，基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)并利用回歸擬合法求取了優(yōu)質(zhì)電力定價模型的參數(shù)。結(jié)果表明，該方法能根據(jù)電能質(zhì)量特征指標水平較好地實現(xiàn)差異化定價。

關(guān)鍵詞：電力市場;特征定價法;電能質(zhì)量;增量配電

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：1005-6432（2022）03-0014-03

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.03.014

1 引言

隨著配售電市場改革的持續(xù)推進，電能的商品屬性在競爭中逐步得到體現(xiàn)，[1]而將電能質(zhì)量治理作為增值服務實現(xiàn)電能“依質(zhì)定價”才是電能商品屬性的最終歸屬。因此，對增量配網(wǎng)園區(qū)高端用戶提供分等級的電能質(zhì)量定制服務，減少用戶經(jīng)濟損失的同時按照一定的定價標準獲取合理收益是可行的商業(yè)路徑。這就需要對優(yōu)質(zhì)電力匹配科學合理的定價方法。

國內(nèi)外已有不少學者對優(yōu)質(zhì)電力定價開展了相關(guān)研究，比較常用的有邊際條件定價法、差別定價法和風險管理定價法。邊際條件定價法[2-3]主要通過建立銷售模型和成本模型并對利潤函數(shù)求極值獲取定價的取值;差別定價法[4-5]將電能質(zhì)量服務分為若干連續(xù)或離散的等級，按照一定的目標函數(shù)取值確定各個等級對應的價格;風險管理定價法[6-7]則將優(yōu)質(zhì)電力附加電價分為治理成本加電能質(zhì)量事故保險費用兩部分，通過事故概率分布和損失函數(shù)確立保險費用。特征定價法[8-9]是經(jīng)濟學領(lǐng)域常用的商品定價法，它更專注于用戶在某一特征參數(shù)方面的需求，因此更具有定制化，但目前在優(yōu)質(zhì)電力定價方面還應用較少。根據(jù)對寧夏某增量配網(wǎng)開展定制電力的定價和投資收益進行了分析，并聲明按質(zhì)定價、按需定價將成為增量配電網(wǎng)各利益相關(guān)方必然的博弈結(jié)果。[10]

文章首先提煉了增量配電園區(qū)優(yōu)質(zhì)電力的特征量，其次建立各部分特征量定價價格與特征值的數(shù)學模型，最后基于某一園區(qū)的配網(wǎng)運營商和電力用戶實際的價格意愿協(xié)商結(jié)果，采用統(tǒng)計-回歸分析確定了特征定價數(shù)學模型的參數(shù)，從而確立該園區(qū)優(yōu)質(zhì)電力特征定價方法。

2 優(yōu)質(zhì)電力特征參數(shù)集

電能質(zhì)量的廣義范疇涉及供電電壓電流連續(xù)性、電壓電流波形正弦性、電壓電流頻率與幅值穩(wěn)定性等內(nèi)容，文章專注于對用戶造成經(jīng)濟損失較大的方面，主要包括以下五方面。

（1）電壓偏差。指供電電壓過小從而偏離額定電壓值，它可能會造成用戶部分負載不能正常工作，以及正常工作的負載工作電流過大引起損耗增加，從而造成經(jīng)濟損失。其治理方案主要是配置無功補償裝置，如靜止無功補償器SVC、調(diào)壓器等。

（2）三相不對稱。指三相電壓、電流不滿足均衡的幅值和相位的現(xiàn)象，在低壓配電網(wǎng)絡中較為普遍，它將造成零線電流過大、損耗增加、設(shè)備磁通畸變等不利影響，從而造成經(jīng)濟損失。其治理方案主要是配置三相不對稱平衡裝置。

（3）諧波。指供電的電壓和電流除了標準的50Hz能量波形以外，還包含其他頻次（以5、7次居多）的能量波形，它同樣會造成損耗增量、計量和保護裝置出錯，甚至損壞部分精密用電儀器。其治理方案主要是配置有源或帶通濾波器。

（4）電壓暫降。指電壓有效值在短時間內(nèi)下降到正常電壓的10%～90%，多數(shù)持續(xù)0.5～1.0秒且能主動恢復的現(xiàn)象。它可能導致生產(chǎn)過程受阻，產(chǎn)品報廢，是造成用戶損失最大的電能質(zhì)量擾動種類。其治理方案主要是通過配置動態(tài)電壓補償器（DVR），或采用不間斷電源（UPS）及快速切換開關(guān)。

（5）短時斷電。指電壓有效值快速降低至10%以下，持續(xù)3分鐘以內(nèi)且能主動恢復的現(xiàn)象。它是電壓暫降的更嚴重行為，可能導致的結(jié)果比電壓暫降更為嚴重但發(fā)生的頻率不及電壓暫降。其治理方案主要是通過配置不間斷電源（UPS）和快速切換開關(guān)。

此外，對其他電能質(zhì)量問題如頻率偏差、過電壓等，因其造成的直接經(jīng)濟損失較小，或可以通過簡單措施予以抑制（如標準避雷器配置也能防止過電壓危害），文章暫不考慮。根據(jù)以上五大方面內(nèi)容，確定優(yōu)質(zhì)電力的特征參數(shù)如表1所示，其中電壓暫降表征參數(shù)3個，短時斷電表征參數(shù)2個，其他電能質(zhì)量擾動的表征參數(shù)均為1個。

3 優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

盡管國家對供電質(zhì)量給出了標準，但一些高端用戶對電能質(zhì)量有著更高的定制化需求，愿意付費獲取比表1中各項指標的國標值更優(yōu)質(zhì)的供電服務，這就對優(yōu)質(zhì)電力的特征定價法提出了要求。優(yōu)質(zhì)電力特征價格中的“特征”是指用戶通過對優(yōu)質(zhì)電力產(chǎn)品或服務的消費而得到的效用或者滿足，而產(chǎn)品價格則是由產(chǎn)品各方面屬性提供給消費者的效用或滿足決定的。因此，可通過特征價格來表示產(chǎn)品屬性與產(chǎn)品價格之間的關(guān)系，函數(shù)形式為：

式中：P為產(chǎn)品價格;H為產(chǎn)品特征函數(shù)，是屬性特征c1、c2、…、cn的函數(shù)。典型的特征函數(shù)形式有線性形式、二次函數(shù)形式、對數(shù)函數(shù)形式等。

3.1 電壓偏差治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

為在供電電壓質(zhì)量國家標準之上進一步降低電壓偏差，可采用額外的治理裝置配置提供優(yōu)質(zhì)電力服務。隨著平均電壓偏差要求的提高，治理難度加大，降低相同電壓偏差幅度所需要的附加電價增幅越大，且治理后平均電壓偏差幅度與對應的附加治理成本（或電價）呈二次曲線特征，按照特征定價法（單位：分/度）可采用如下二次模型：

3.2 三相不平衡治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

同樣，隨著平均三相不平衡度在國標之上要求的進一步提高，治理難度加大，降低相同幅度所需要的附加電價增幅增大。治理后平均三相不對稱程度與對應的附加治理成本（或電價）亦呈二次曲線特征，按照特征定價法（單位：分/度）亦可采用如下二次模型：

3.3 諧波治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

同樣是隨著電能質(zhì)量要求的提高，治理難度加大，降低相同諧波電流幅度所需要的附加電價增幅越大。以諧波電流總畸變率為特征量，它與對應的治理附加電價呈現(xiàn)出對數(shù)曲線特征，其定價（單位：分/度）可采用如下公式：

3.4 電壓暫降治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

針對電壓暫降，特征量包括年均暫降次數(shù)λ、平均電持續(xù)時間τ和電壓跌落后平均幅值Usag。其中電壓暫降的次數(shù)特征指標λ和平均持續(xù)時間特征指標τ與對應的治理附加電價呈現(xiàn)出良好的對數(shù)曲線特征，電壓跌落后的平均幅值Usag與對應的治理附加電價呈現(xiàn)出良好的線性特征。據(jù)此，按照特征定價法（單位：分/度）可采用如下對數(shù)和線性混合模型：

3.5 短時斷電治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價模型

短時斷電的特征量包括年均事故次數(shù)n和平均短時掉電持續(xù)時間t。兩項特征指標與對應的治理附加電價均呈現(xiàn)出對數(shù)曲線特征。據(jù)此，按照特征定價法（單位：分/度）可采用如下對數(shù)模型：

3.6 優(yōu)質(zhì)電力特征定價綜合模型

對式（2）～式（6）進行求和，即可得到按照以上5個方面8個特征量確定的優(yōu)質(zhì)電力特征定價綜合模型，如式（7）所示。它包含的15個決定性參數(shù)a1～a15，可通過多個用戶與配網(wǎng)運營商在某個電能質(zhì)量需求領(lǐng)域（如諧波、暫降等）的定制服務提供和買家磋商的定價值進行統(tǒng)計回歸獲取。

可見，與其他定價法如差別定價法相比，特征定價法可以使得用戶就特定的電能質(zhì)量領(lǐng)域進行定制和付費，而非按照電能質(zhì)量等級所規(guī)定的全部電能質(zhì)量種類付費，更能體現(xiàn)定制化優(yōu)質(zhì)電力服務的特點。此外，對于增量配電園區(qū)，由于主要的電力用戶和主要基礎(chǔ)設(shè)施均為新建，無法獲取用戶此前2～5年內(nèi)的電能質(zhì)量損失數(shù)據(jù)，故通過風險管理定價的依據(jù)不足，而特征定價法能夠較好地適應供需雙方的需求。

4 定價案例分析

以我國北方某一增量配電優(yōu)質(zhì)供電示范園區(qū)擬開展的定制電力服務為例開展算例分析，該園區(qū)已經(jīng)擁有非居民供電用戶318個，未來5年內(nèi)擬新增各類非居民用戶423個。通過對現(xiàn)有和即將入駐的電力用戶進行電能質(zhì)量需求調(diào)研，統(tǒng)計得出采取治理措施后，配網(wǎng)運營商和用戶在平均電壓偏差、三相不平衡、諧波含量、短時掉電和電壓暫降五個種類方面意愿達成的供電指標和意愿達成的附加服務電價如表2至表6所示。

采用擬合回歸法，基于文章提出的特征定價模型，求解獲得優(yōu)質(zhì)電力特征定價綜合模型的15個決定性參數(shù)a1～a15，如表7所示。圖1至圖3為擬合的數(shù)學模型與表2至表4中意愿價格-指標值的比較，可見回歸曲線表征的數(shù)學模型較好地反映了意愿價格-指標值的數(shù)學關(guān)系。將各個電能質(zhì)量特征的函數(shù)綜合，可得定價函數(shù)：

據(jù)此，對某一采用定制電力提供高電能質(zhì)量附加服務的用戶，如果要求供電平均電壓偏差小于4%，平均三相不平衡度小于2.5%，諧波電流含量小于4%，年均短時掉次數(shù)小于15次，平均掉電持續(xù)時間小于80ms，年均暫降次數(shù)小于8次，平均暫降持續(xù)時間小于40ms，暫降電壓跌落后平均幅值大于60%，則可根據(jù)以上特征定價法計算該用戶定制電力的附加電能質(zhì)量費用為：2.93分/千瓦時。

5 結(jié)論

文章針對特征定價法在優(yōu)質(zhì)電力方面的應用，以增量配電優(yōu)質(zhì)供電為場景，給出了按照最能影響經(jīng)濟損失的五大方面、八大參數(shù)定價的數(shù)學模型，并以某增量配電園區(qū)為例，基于供需雙方協(xié)商意愿的定制電力服務價格進行回歸擬合確定特征定價模型參數(shù)。結(jié)論表明，該定價方法具有較好的實用性，可以避免風險定價法中歷史數(shù)據(jù)取值困難，差別定價法劃定電能質(zhì)量等級全面的不足。

參考文獻：

[1]MA Q， XIAO Y， WANG Y.Investment strategy andmulti–objective optimization scheme for premium power under thebackground of the opening of electric retail side[J]. Energies， 2018（11）：1-25.

[2]占勇，丁屹峰，程浩忠，等. 電力系統(tǒng)諧波邊際電價研究[J].電力系統(tǒng)自動化，2004（14）：14-17.

[3]TALACEK J， WATSON R. Marginal pricing of harmonic injec-tions[J].IEEE Transactions on Power Systems， 2002， 17（1）50-56.

[4]楊進，李庚銀，周明. 基于差別定價的電能質(zhì)量服務定價方法[J].電力系統(tǒng)自動化，2006（8）：41-46.

[5]孫靜. 基于博弈論的電能質(zhì)量差別定價方法研究[D].北京：華北電力大學，2009.

[6]LI Y， JIN H，ZHOU M. Quality insurance based electric energy pricing with multi-quality[C].Proceedings of 18th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution， Turin（Italy），2005：333-337.

[7]李長松，陳韻竹，肖先勇，等. 電壓暫降保險機制的量化分析[J].電力系統(tǒng)自動化， 2017， 41（14）：99-104， 207.

[8]周林林. 基于特征價格模型的城市住宅用地價格影響因素研究——以上海市為例[D].上海：華東師范大學，2015.

[9]栗向鑫，周明，李庚銀.特征價格模型在電能定價中的應用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008（19）：66-70.

[10]劉曉忠，楊鵬，楊哲，等. 基于用戶需求層級的增量配電網(wǎng)電能質(zhì)量定價方法[J].電氣工程學報，2020，15（3）：135-142.

[作者簡介]王俊（1980—），男，漢族，安徽合肥人，工學博士，高級工程師，研究方向：清潔發(fā)電、分布式能源、綜合能源服務等技術(shù)研究和項目開發(fā);曹建軍（1970—），男，漢族，北京人，本科學歷（工程碩士學位），高級工程師，研究方向：發(fā)電廠生產(chǎn)管理、基建項目、清潔發(fā)電、分布式能源、綜合能源、智慧運營等管理和研究工作。

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