电力市场中高可靠性电价及可靠性赔偿研究范文

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摘要:

高可靠性电价和可靠性赔偿是提高供电可靠性与增加电网收益的一个有效平衡手段，在对不同供电分区的供电可靠性评估指标和电力用户的停电成本进行分析的基础上，提出基于常用可靠性指标的高可靠性电价的定价方法和基于用户停电成本的可靠性赔偿机制模型，通过对贵州省某地区电网为算例的模拟测算和分析，验证了该模型的可行性及有效性。

关键词:

电力市场;高可靠性电价;可靠性赔偿;停电成本

引言

为了能够更加安全、可靠、经济的对电力户进行供电，电网公司从规划、建设到改造、运行阶段都要增加投资以提高电网的供电可靠性，这种对电网不断的改造和建设都需要投入大量的资金，过高的投资就会导致电网的运营成本增高，利润收入减少，如果不能将供电可靠性的提高与电网收益相结合，电网公司就会失去对电网建设和改造的积极性，这也是违背经济规律的。而高可靠性电价是能兼顾两者的一个有效手段，如果电力用户因为自身的用电需求对电网公司提出改善供电可靠性的要求，电网公司为了满足这个需求进行了相应的配电网改造，用户理应分摊这部分的投资成本，即用户可以选择支付较高的电费获取较高的供电可靠性，反之，如果用户在分摊这部分成本之后，供电的可靠性水平未达到要求，电网公司就要承担中断供电对用户带来的停电损失，即电网公司要对用户进行可靠性经济赔偿。文献［1］介绍了目前我国上海、安徽、广东等地实施高可靠性电价的情况，并分析了我国在实施高可靠性电价时的面临的主要问题。文献［2］从可靠性的角度，将事故备用费用分摊到了相应的发电侧和输电侧可靠性电价中，并利用模糊聚类分析方法，将用户进行归一化处理后将可靠性电价再分摊到各个用户。文献［3］将熵值法引入到可靠性电价模型中，对多个可靠性指标进行了影响权重的计算。文献［4－6］分别就可靠性电价的制定及可靠性交易、将可靠性电价引入到电网规划中以及适应电力市场运营的可靠性电价进行了研究。上述文献从不同方面对高可靠性电价的制定及应用进行了理论研究，本文在上述文献的研究基础上，设计了基于常用的可靠性指标的高可靠性电价及可靠性赔偿机制模型，模型不仅在理论上可行，而且便于实际操作。通过应用此模型对实例进行测算和分析，结果证明了模型的有效性和可行性。

1基于可靠性指标的高可靠性电价和赔偿机制

1.1机制原理

用户可以通过选择支付较高的电价来获取供电可靠性较高的电能，也可以选择供电可靠性较低的供电，支付较低的电价。当用户选择了一定的供电可靠性水平后，如果供电方承诺的供电可靠性水平达不到，依据电力市场的公平原则，供电方就应对用户进行相应的经济赔偿。配电网的供电可靠性评估是通过配电网的可靠性指标定量体现的，所以可靠性指标不仅可以用来衡量配电网的可靠性等级，还可以用来作为高可靠性电价和相应赔偿机制制定的参考依据，图1所示。从图1可见，当用户的供电可靠性指标高于设定的临界值时，用户就要支付高可靠性电价，这个高可靠性电价将随着可靠性指标的升高而增加，当到达设定的最高值时，电价也就增加到对应的饱和区，不再提升;反之当供电可靠性恶化，用户的供电可靠性指标低于设定的临界值时，电网公司就要对用户进行相应的经济赔偿，赔偿会随着可靠性指标的恶化而线性增加至处封顶。不同的电网公司对配电网的供电可靠性都进行了要求，南网和国网都明确规定了配电网不同供电分区的划分标准和不同供电分区应该达到供电可靠率(RS－3)和对应的用户平均停电时间(AIHC－3)。这两个指标在同样制约条件下，是相互对应的，具有一致性。一般来说，对于电力用户用AIHC-3来评价供电可靠性更为直接、直观和易于接受，所以在制定高可靠性电价和相应的赔偿机制时，可以采用AIHC－3进行参考计算。

1.2参数的确定

配电网的布局、结构，电网设备的选择都将对供电可靠性产生影响，所以不同供电区的可靠性指标也是不同的。为了使处于低供电可靠性的配电网用户获得高的供电可靠率，电网的投资就大，反之，如果用户本身就处在供电可靠性较高的配电网，电网需要追加的投资就小，所以获取同一供电可靠性的用户的高可靠性电价要依据于用户所在的供电分区来确定，即不同供电分区的高可靠性电价的临界值AIHC－3div的选取是不同的。同时，高可靠性电价的临界值不能选取太高，否则将有损电网公司利益，但是如果选取过低，用户又将支付过高的用电成本，同样也会有损电力用户的利益，所以需要折中进行考虑。南网和国网都根据城市定位、经济发展水平、负荷性质和负荷密度等条件将配电网划分成了不同的供电区，并且设定了不同供电分区的供电可靠性控制目标，可以将此控制目标作为计算高可靠性电价的参考标准。对于类型较高的供电分区，对应的可靠性控制目标本身就高，可以将此目标值作为高可靠性电价计算的临界值，对于类型较低的供电分区，由于电网基础较弱，供电可靠性的控制目标也相对较低，可以适当在控制目标的基础上提高临界值标准。用户支付的高可靠性电价会随着供电可靠性的提高而不断增加，直至增加到饱和值。用户的供电可靠率的最大值就是100%，所以无论用户处在哪种供电分区，RS－3max都为100%，对应的AIHC－3max就为0h。电网公司在对用户进行可靠性经济赔偿时，赔偿量会随着用户供电可靠性的降低而增加，当低至最小值RS－3min和对应的AIHC－3min时，赔偿值也将会增加到饱和值。同临界值一样，AIHC－3min的取值也是根据供电分区的不同而不同的。不同供电区域内的用户应该享有和供电分区对应的供电可靠性服务，即应该得到电网公司根据供电分区划分所设定的供电可靠性控制目标的保障，如果一个供电区域的可靠性指标高于下一级分区标准，但是又达不到规定的本级可靠性标准，说明这个供电分区的电网就不具备与之对应的支撑能力，电网还需要进一步完善。可以考虑将下一级的供电可靠性标准作为本级分区高可靠性电价模型参数的极小值AIHC－3min。

2高可靠性电价定价模型

2.1高可靠性电价收取方式

高可靠性电价的收取其实就是为了将提高供电可靠性的建设投入成本分摊到各个受益的电力用户身上。分摊的方法主要由三大类:分摊到基本电价中、分摊到电度电价中、一部分分摊到基本电价中，一部分分摊到电度电价中。对于用户来说，提高了可靠性并没有使用户增加用电量，只是供电的容量成本提高了［7］，所以将高可靠性电价分摊到基本电价的形式最易于用户接受，而且计算和操作也简单易行，目前我国已实施高可靠性电价的几个省份也多采用这种分摊方式，所以宜考虑采用将高可靠性电价分摊至基本电价中。

2.2高可靠性电价计算方法

根据供电方承诺用户的最高平均停电时间AIHC－3计算出电力用户的高可靠性电价P：其中，P0为原始基础电价，即为现行的基本电价;r为用户平均停电时间AIHC－3，当AIHC－3＜AIHC－3div时，P＞P0，当AIHC－3=AIHC－3div时，P=P0。

3可靠性赔偿模型

3.1可靠性赔偿收取方式

当供电方承诺用户的供电可靠性达不到规定要求时，应该进行相应的可靠性赔偿。一旦发生停电，将会给用户带来影响，产生停电损失，对用户进行停电损失的评估是进行可靠性赔偿的前提和基础。发生停电后，用户得到的可靠性赔偿要能补偿用户的停电损失，也即是能补偿用户的停电成本效益。用户的停电成本效益既和用户的类型、生产特性有关，又和停电的持续时间、是否提前通知用户等因素有关，最直接影响用户停电成本效益的是中断的供电量，这个停电成本效益将随着中断电量的增加而增加，而中断电量又将随着用户的停电时间变化而变化，由于用户的停电时间比较直观、容易精确计算，所以在对用户进行可靠性经济赔偿时具体可以根据用户的平均停电时间来进行计算，这种经济赔偿的方式也易于被用户接受。当用户停电时间也将大于临界值AIHC－3div，用户就应该得到可靠性经济赔偿。

3.2可靠性赔偿计算方法

在进行用户停电损失计算时可以考虑将这些用户因为中断电力供应而减少的产品产出带来的利润损失作为用户的停电损失。不同类型用户的单位电量停电损失函数的具体计算如下:其中，(元/kWh)为不同类型用户的单位电量停电损失函数;(kWh/t)不同类型用户的单位产品能耗值;(%)为不同类型产品的单位产品利润率;为(元/t)为不同类型产品的单位产品售价。假设共有n种类型的用户参与高可靠性电价方案，每类负荷的最大负荷为(kW)，则每类参加高可靠性电价的用户的系数为:

4仿真算例

为验证本文所述的高可靠性电价及可靠性赔偿机制的有效性，采用贵州省某地区电网为例，分析实施高可靠性电价及可靠性赔偿机制后参与各方的效益。

4.1高可靠性电价计算

对该地区电网重要供电用户进行分析可知，煤矿负荷的供电容量占到了全网重要用户供电容量的93%以上，是实施高可靠性电价的重点实施对象，本算例考虑将煤矿负荷作为高可靠性电价的实施对象。根据南网供电分区的划分标准，这些煤矿负荷都处在F类供电区域，是所有配电网类型中可靠性指标最低的，所以此处将南网对F类供电分区的供电可靠性控制目标作为高可靠性电价计算模型的极小值。为了保证煤矿负荷的供电可靠性，这些煤矿用户均采用双回路专线供电的方式。设单回路时的用户平均停电时间为AIHC－3，当并联增加同样一条供电可靠率的回路时，根据马尔科夫过程理论，并联系统的用户平均停电时间将减半为0.5AIHC－3，将减半后的用户平均停电时间作为高可靠性电价计算模型的临界值，由此可得出高可靠性电价优化模型的计算参数如表1所示。根据文贵州电网的相关规定，对于采用专用架空线路(电缆)供电的客户，以电源变电站的专线间隔与母线连接点为分界点，专线间隔工程及负荷侧供电设施由客户投资建设，所以考虑将煤矿负荷的高可靠性电价的计算标准将按照高可靠性电价模型增收部分的一半计算:

4.2可靠性赔偿标准的计算

对煤矿用户的可靠性赔偿标准要依据煤矿用户的单位电量停电损失进行计算。由文献［8－10］，可得该地区煤矿用户的单位电量等效停电损失函数的参数及结果如表3所示。从表2和表3的计算结果可知，对供电可靠性要求高的煤矿用户，要支付超过基本电价36.99%的高可靠性电价，但同时它也将获得每中断1kWh的电能1.606元的赔偿承诺，充分体现了“按质论价”的电力市场公平原则，保障了双方的经济利益。

5结论

(1)高可靠性电价和可靠性经济赔偿机制的共同实施在配电网高可靠性的供电可靠性和经济性之间寻求到一个平衡，体现出了市场的公平原则，而以供电可靠性指标为参数的定价方案不仅计算方便，而且能有效兼顾电网公司和电力用户的经济利益，易于用户接受。当电网公司承诺的供电可靠性得不到保障时，用户还能获得电网公司相应的可靠性经济赔偿，使实施的高可靠性电价能行之有效。(2)对于一个配电网系统来说都存在一个供电可靠性和经济性的平衡点，在对可靠性不高的配电网增加投资来提高供电可靠性时，电力用户由于停电损失的明显减少获得的效益是相当可观的，但是当配电网的可靠性已经达到比较高的水平时，对配电网再进行投资改造时，虽然可以增加配电网的整体可靠性，但是供电可靠性的提升就不明显了，对电力用户来说就有可能出现因为可靠性提高很少而使得用户的停电损失的减少不足以补偿用户多支付的电费，用户就不愿意参与高可靠性电价方案的实施了。所以在实施高可靠性电价时不仅在定价时要区别供电分区的不同，在同一供电分区的临界参数的选取时，有必要进行下一步的深入研究，使得这个参数在高可靠性定价计算时能协调解决可靠性成本－效益的这一优化问题。

参考文献

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［2］张钦，白建华，陈立斌．电力市场下基于分层可靠性服务的可靠性电价体系研究［J］．电网技术，2011，35(12):165－170．

［3］邓阅，田丽，高来鑫．基于熵值法的电力市场可靠性电价模型［J］．贵州师范大学学报，2012，30(5):80－83．

［4］吴政球，叶世顺，匡文凯．电力市场环境下的可靠性电价与可靠性交易［J］．电网技术，2006，30(4):74－77．

［5］迟峰，黄民翔．基于可靠性电价－赔偿机制的电网规划研究［J］．电力系统及其自动化学报，2007，19(1):87－91．

［6］王立永，张保会，王克球等．适应电力市场运营环境的可靠性电价研究［J］．西安交通大学学报，2006，40(8):969－973．

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［8］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．GB29444－2012，煤炭井工开采单位产品能源消耗限额［S］．北京:中国标准出版社，2013．

［9］国家发展和改革委员会能源研究所，中国标准化研究院．GB/T2589－2008，综合能耗计算通则［S］．北京:中国标准出版社，2008．

［10］《贵州省第三次经济普查主要数据公报》(第二号)［EB/OL］．

作者：赵菁 刘敏 王宏亮 林成 欧阳可凤 康鹏  王玉萍 张勇 单位：贵州大学电气工程学院 贵州电网公司电力调度控制中心