馬智遠(yuǎn), 莫文雄，許 中，周 凱

(廣州供電局有限公司電力試驗(yàn)研究院，廣東 廣州 510420)

0 引 言

供電質(zhì)量問題已經(jīng)成為用戶投訴和抱怨的主要原因[1]。以不間斷電源(uninterruptible power supply, UPS)、有源濾波器(active power filter, APF)、動態(tài)電壓恢復(fù)器(dynamic voltage restorer, DVR)等為代表的定制電力(custom power)技術(shù)已較為成熟[2]。供電企業(yè)通過優(yōu)化配置定制電力技術(shù)方案，為用戶提供差異化優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)，并由此創(chuàng)造利益增長點(diǎn)，已成為當(dāng)前售電市場的熱點(diǎn)問題。研究供用電雙方均滿意的低成本優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)策略，具有重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

針對優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)，國內(nèi)外已開展大量探索，但用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類識別和增值服務(wù)的成本-效益問題，是當(dāng)前尚未得到解決的兩個(gè)關(guān)鍵性問題。

在用戶分類識別方面，現(xiàn)有用戶分類主要是圍繞用電負(fù)荷特性、客戶價(jià)值評價(jià)等開展研究，提出了模糊k-means聚類[3]、模糊c-means(FCM)[4]、層次聚類(hierarchical clustering，HC)[5]和自組織映射(self organizing map，SOM)[6]等方法。針對用戶供電電壓等級、低谷用電率、用電負(fù)荷、功率因數(shù)、電耗占能耗比重、企業(yè)總資產(chǎn)、合同履約率等技術(shù)性和非技術(shù)指標(biāo)已分別開展了研究[7]，并提出了當(dāng)前價(jià)值、潛在價(jià)值和信用狀況等電力用戶分類指標(biāo)。歐盟試圖通過立法促使供電企業(yè)提供過去和現(xiàn)在的供電質(zhì)量等信息，包括負(fù)荷曲線、地理位置、當(dāng)前能耗、歷史同期能耗、標(biāo)準(zhǔn)化平均供電水平等[8]。利用這些信息提升用戶節(jié)能和優(yōu)質(zhì)供電意識，激勵(lì)用戶采取措施[9-10]。有學(xué)者對供電質(zhì)量引起的用戶用電風(fēng)險(xiǎn)開展了研究，把用電風(fēng)險(xiǎn)細(xì)分為運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、政策風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)等[11]。遺憾的是，現(xiàn)有用戶分類對用戶所需優(yōu)質(zhì)供電需求定量刻畫不足，難以解決實(shí)際問題。事實(shí)上，隨著高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各行業(yè)電力用戶對供電質(zhì)量要求越來越高且差異性越來越明顯。文獻(xiàn)[12]研究表明，供電質(zhì)量已經(jīng)給用戶造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。文獻(xiàn)[13]研究了諧波引起的損耗及其量化方法。可見，用戶對優(yōu)質(zhì)供電的理解和需求差異性很大，用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類和識別是解決優(yōu)質(zhì)供電問題的基礎(chǔ)。

通過優(yōu)質(zhì)供電為用戶提供增值服務(wù)，創(chuàng)造電力市場競爭條件下的供電企業(yè)新的效益增長點(diǎn)，必須解決不同增值服務(wù)策略下的優(yōu)質(zhì)供電成本-收益問題。針對不同優(yōu)質(zhì)供電需求，供電企業(yè)和用戶均希望建立雙方能接受的公平、公正、透明的有償服務(wù)。供電企業(yè)不可能也不必要為每個(gè)用戶提供專門的供電服務(wù)。通過用戶優(yōu)質(zhì)供電分類識別，按照不同類別用戶提供增值服務(wù)套餐是降低優(yōu)質(zhì)供電成本，達(dá)到供用電雙方均滿意的有效路徑。但是，采用優(yōu)質(zhì)供電套餐模式提供增值服務(wù)，同樣存在差異性問題。以電壓暫降敏感用戶為例，用戶設(shè)備類型、供電容量、供電接入點(diǎn)等不同，均會影響所采用的UPS、DVR等定制電力技術(shù)方案的成本和收益。推行優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)，急需一套同時(shí)考慮供用電雙方利益的增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)方案和成本-收益計(jì)算方法。

下面以用戶對優(yōu)質(zhì)供電的多樣化需求為切入點(diǎn)，引入用戶價(jià)值指標(biāo)和多電能質(zhì)量效用指標(biāo)，提出一套用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類指標(biāo)體系，并基于熵權(quán)法提出一種用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類方法。同時(shí)基于用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類，提出用戶優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐及其成本-收益量化方法，并進(jìn)行實(shí)例分析證明所提方法的有效性和可行性。

1 電能質(zhì)量需求分類指標(biāo)體系

優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)存在兩個(gè)層面的問題，一方面是電力公司愿意售賣相關(guān)服務(wù)給用戶，另一方面是用戶愿意購買相應(yīng)服務(wù)。電力公司為用戶提供增值服務(wù)，會選擇具有購買能力、信譽(yù)良好的用戶，這里提出用戶價(jià)值指標(biāo)來刻畫用戶的綜合素質(zhì)。不同用戶對不同的電能質(zhì)量指標(biāo)要求各異，但都可以量化為電能質(zhì)量效用，以電能質(zhì)量為用戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失或收益增長來刻畫用戶的電能質(zhì)量需求，這里提出電能質(zhì)量效用指標(biāo)來刻畫用戶電能質(zhì)量需求。

基于客戶價(jià)值理論[8]，將有關(guān)客戶終身價(jià)值(customer lifetime value, CLV)的電力客戶價(jià)值指標(biāo)與有關(guān)用戶優(yōu)質(zhì)供電需求的電能質(zhì)量指標(biāo)相結(jié)合，綜合考慮售電公司與用戶雙方的不同需求，提出電力用戶分類指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 電力用戶需求分類指標(biāo)體系

1.1 客戶價(jià)值指標(biāo)

客戶價(jià)值是指從企業(yè)角度看，客戶能夠帶給企業(yè)的價(jià)值。通常使用客戶為企業(yè)帶來收益的貨幣貢獻(xiàn)來定義客戶價(jià)值，這種意義下的客戶價(jià)值稱為客戶終身價(jià)值，即企業(yè)從客戶的整個(gè)生命周期內(nèi)獲得現(xiàn)金流的凈現(xiàn)值[8]。對現(xiàn)有客戶來說，傳統(tǒng)客戶終生價(jià)值可分成2個(gè)部分[14]：一是當(dāng)前價(jià)值，即如果客戶保持使用現(xiàn)在向電網(wǎng)公司購買的服務(wù)并持續(xù)購入，將來能夠給電網(wǎng)公司提供的價(jià)值；二是潛在價(jià)值，即如果電網(wǎng)公司通過有效的交叉銷售、調(diào)動客戶增量購買積極性或客戶向別人推薦產(chǎn)品和服務(wù)等，未來可能增加的客戶價(jià)值。然而，隨著能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，電網(wǎng)公司進(jìn)行客戶價(jià)值評估時(shí)不僅要考慮貨幣貢獻(xiàn)，還需考慮非貨幣貢獻(xiàn)，即用戶的節(jié)能環(huán)保效益和持續(xù)發(fā)展?jié)摿15]。

1.1.1 當(dāng)前價(jià)值

用戶當(dāng)前價(jià)值主要體現(xiàn)在收入貢獻(xiàn)、服務(wù)成本、信譽(yù)等級等方面。收入貢獻(xiàn)是度量用戶當(dāng)前價(jià)值的最基本標(biāo)準(zhǔn)，由用電量和平均電價(jià)共同決定。這里重新定義加權(quán)平均資本成本(weighted average cost of capital，WACC)以計(jì)算用戶未來能為電網(wǎng)公司帶來的收入貢獻(xiàn)的期望凈現(xiàn)值[16]。

(1)

式中：St為t時(shí)段內(nèi)用戶購電量與購電電價(jià)乘積，即用戶向電網(wǎng)公司繳納的購電費(fèi)用；Ct為電網(wǎng)公司買電費(fèi)用；d為折現(xiàn)率；t為時(shí)間單元(如月/季度/年)；T為時(shí)間單元總數(shù)，即預(yù)期的客戶生命周期。

服務(wù)成本是售電公司在不同用戶服務(wù)上的不同投入，可由電壓等級、用電負(fù)荷率、低谷用電率、峰谷負(fù)荷差共同表征。電壓等級可以體現(xiàn)電力用戶的用電規(guī)模，對高電壓等級的用戶，電網(wǎng)公司需提供的運(yùn)營成本越低，這標(biāo)志著電網(wǎng)公司供電變壓費(fèi)用的降低，從而增加了電網(wǎng)公司可獲得的利潤。用電負(fù)荷率指用戶本期的平均負(fù)荷與其歷史最大負(fù)荷的比值，可以反映用戶用電情況和負(fù)荷分布特征。低谷用電率指客戶在低谷時(shí)段的用電量占該月總用電量的比例，可以緩解高峰時(shí)段用電壓力，降低電網(wǎng)公司運(yùn)行成本。峰谷負(fù)荷差可以表征用戶是否需要改變用電模式與需求響應(yīng)。

(2)

(3)

(4)

式中：Lnow-ave為用戶本期平均負(fù)荷；Lhistory-max為用戶歷史最大負(fù)荷；QV為用戶本期低谷時(shí)段累計(jì)用電量；QP為峰時(shí)段累計(jì)用電量；Qtotal為用戶本期總用電量。

信譽(yù)等級使用拖欠率(delinquency rate，Dr)進(jìn)行評估，表示拖欠和應(yīng)收賬款的比例[17]。越新的拖欠率越能反映客戶的可信度，Dr越高，用戶風(fēng)險(xiǎn)等級就越高，可信度就越低。在此使用最近3個(gè)月、半年、一年和歷史同期的加權(quán)拖欠率累計(jì)，Dr的計(jì)算如式(5)所示。

(5)

式中：Dr3是最近3個(gè)月的拖欠率；Dr6是最近半年的拖欠率；Dr12是最近一年的拖欠率；Drhistory是歷史同期拖欠率。

1.1.2 潛在價(jià)值

用戶潛在價(jià)值是指用戶持續(xù)生產(chǎn)和盈利的能力。對于電力公司而言，為用戶進(jìn)行優(yōu)質(zhì)供電的服務(wù)，需要投入大量定制電力設(shè)備，如果購買優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)的用戶不能持續(xù)生產(chǎn)和盈利，就可能會出現(xiàn)用戶拖欠優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)費(fèi)用的情況。電力公司不僅會損失有償優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)的服務(wù)費(fèi)用，還會損失購置、運(yùn)輸、安裝、拆卸電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備的大量成本。相較于普通欠繳電費(fèi)的情況，電力公司可以直接選擇停電的方式止損；但是，優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)需要電力公司大量的前期投入，如果出現(xiàn)欠費(fèi)或用戶違背合同約定期限，要求停止服務(wù)的情況，電力公司損失巨大。所以，評價(jià)用戶持續(xù)生產(chǎn)和盈利，選擇潛在價(jià)值大的客戶，是電力公司選擇客戶時(shí)非常重要的指標(biāo)。

采用歷史同期用電增長率和歷史同期電費(fèi)增長率刻畫用戶潛在價(jià)值指標(biāo)，具體公式如式(6)、式(7)。

(6)

(7)

式中：Qnow為本期用電量；Qbefore為歷史同期用電量；Pnow為本期產(chǎn)生電費(fèi)；Pbefore為歷史同期產(chǎn)生電費(fèi)。

1.1.3 節(jié)能貢獻(xiàn)

節(jié)能貢獻(xiàn)是指用戶通過采取推行合同能源管理機(jī)制、更新設(shè)備、改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程、開展節(jié)能管理活動等一系列舉措，從而提高電能利用效率，減少能源損耗為供電企業(yè)帶來的社會收益，屬于非貨幣貢獻(xiàn)。具體指標(biāo)可選擇功率因數(shù)、電能消費(fèi)強(qiáng)度下降率、是否推行合同能源管理項(xiàng)目、是否設(shè)立節(jié)能管理部門、是否具有持續(xù)發(fā)展?jié)摿?。前兩點(diǎn)為數(shù)值型指標(biāo)，后兩點(diǎn)為二元(布爾)型指標(biāo)。

(8)

1.2 電能質(zhì)量效用指標(biāo)

效用是用戶對售電公司某種商品或服務(wù)的需求偏好程度[18]，一般由用戶感知獲得，可作為用戶價(jià)值評價(jià)、購買決策的依據(jù)。通常情況下，由于敏感用戶發(fā)生電能質(zhì)量擾動會產(chǎn)生大量損失，因此該類用戶對售電公司的要求不只包括可靠供電與合理電價(jià)，對電能質(zhì)量與優(yōu)質(zhì)供電的需求反而更強(qiáng)烈，因此，其對優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐是有偏好的。為了衡量用戶對差異化增值服務(wù)套餐的偏好程度，可以引入多電能質(zhì)量效用概念，統(tǒng)一刻畫電力用戶的多樣化優(yōu)質(zhì)電力需求。

1.2.1 考慮多種電能質(zhì)量問題的效用指標(biāo)

根據(jù)效用理論(utility theory)，用戶的多電能質(zhì)量效用可定義為：用戶使用的優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐能滿足其電壓暫降、諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量需求的程度，是對用戶電能質(zhì)量需求是否得到滿足以及滿足度的一種心理評價(jià)。用戶對多電能質(zhì)量效用的實(shí)際感知會受到用戶主觀想法的影響[19]。此外，多電能質(zhì)量效用還會受到優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐的競爭力、市場占有率等不確定或不可測因素的影響，因此，多電能質(zhì)量效用包括可量化和不可量化兩部分，如式(9)所示。

V=U+ε

(9)

式中：V為多電能質(zhì)量效用；U為其可量化部分；ε為不可量化部分。

根據(jù)學(xué)者Kahneman和Tversky提出的前景理論(prospect theory)[20]和累積前景理論(cumulative prospect theory)[21]，用戶關(guān)心優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐帶來的用電效用，同時(shí)，由于用戶存在損失厭惡心理，其在效用方面更重視損失而不是同等的收益。因此，式(9)中的U可寫為

(10)

式中：v(x)為優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐帶來的用戶感知效用；x為電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)(power quality economic loss index，PQELI)；α為反映用戶風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避心理的系數(shù)，取值為0<α<1；λ為反映損失厭惡的系數(shù)，取值為λ>1，具體取值可調(diào)查統(tǒng)計(jì)或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)確定。

式(10)中x以歐盟萊昂納多電能質(zhì)量工作組(LPQI)2007年的電能質(zhì)量損失調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，以多電能質(zhì)量擾動現(xiàn)象對用戶造成的年經(jīng)濟(jì)損失為指標(biāo)，包括電壓暫降與暫升、短時(shí)中斷、長時(shí)中斷、諧波、三相電壓不平衡、電壓波動與閃變等，如圖2(a)所示，x的取值如式(11)所示。

xt=St+Ct

(11)

式中：xt為是一段時(shí)間(一年)內(nèi)用戶因電能質(zhì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失；St為設(shè)備成本，即保護(hù)裝置在同一段時(shí)間內(nèi)的投資成本；Ct為與該段時(shí)間t內(nèi)相關(guān)電壓事件導(dǎo)致的工藝過程中斷相關(guān)的直接成本，可計(jì)算為

Ct=c·n

(12)

式中：c為單次中斷的平均成本，包括人工成本、廢品損失、停工損失、生產(chǎn)利潤損失、重啟動成本、其他成本、節(jié)約成本；n為t時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)。

用戶多電能質(zhì)量感知效用v(x)受風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避心理影響，同時(shí)由于用戶感知損失x表示為負(fù)值，可用凸函數(shù)表示[21]，如圖2(b)所示。

圖2 用戶多電能質(zhì)量效用函數(shù)

1.2.2 電能質(zhì)量效用指標(biāo)評估

根據(jù)式(10)至式(12)，用戶多電能質(zhì)量效用評估方法為：

1)以LPQI電能質(zhì)量損失調(diào)查方法及其得到的非居民用電電能質(zhì)量損失數(shù)據(jù)為依據(jù)，統(tǒng)計(jì)實(shí)測電能質(zhì)量事件，通常以年周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

2)根據(jù)式(11)與式(12)確定用戶所經(jīng)受電能質(zhì)量擾動事件造成的經(jīng)濟(jì)損失，得電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)x；

3)根據(jù)式(10)確定用戶多電能質(zhì)量感知效用U。

2 用戶電能質(zhì)量需求分類

在建立電力用戶分類指標(biāo)體系后，需要對電力用戶指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分類，并對不同指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定，從而得到用戶最終分值，建立電力用戶等級劃分模型。

2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理

由于用戶的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)具有較大的差異性，在比較不同用戶的指標(biāo)特征時(shí)，數(shù)值的大小會影響相似度計(jì)算。為了縮小和統(tǒng)一量綱，更明顯地體現(xiàn)用戶終身價(jià)值及電能質(zhì)量特性差異，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理。

評價(jià)指標(biāo)通常包括效益型和成本型兩種，效益型指標(biāo)是指屬性值越高對評價(jià)結(jié)果越好的指標(biāo)，成本型指標(biāo)是指屬性值越低對評價(jià)結(jié)果越好的指標(biāo)。可按式(13)、式(14)將屬性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為規(guī)范型指標(biāo)。

(13)

(14)

除了節(jié)能貢獻(xiàn)指標(biāo)中的是否推行合同能源管理項(xiàng)目、是否設(shè)立節(jié)能管理部門與持續(xù)發(fā)展?jié)摿χ笜?biāo)，其余都為效益型和成本型指標(biāo)。對這類非數(shù)值型指標(biāo)，可以采用附加值的形式。

(15)

式中：z為非數(shù)值型指標(biāo)可附加的值，“是”時(shí)為“+”，“否”時(shí)為“-”；n為總指標(biāo)數(shù)。

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

指標(biāo)權(quán)重計(jì)算使用熵權(quán)法，計(jì)算步驟如下[22]：

1)計(jì)算特征比重；

2)計(jì)算熵值；

3)計(jì)算差異性系數(shù)；

4)確定權(quán)重。

2.3 用戶電能質(zhì)量需求分級

在確定指標(biāo)權(quán)重后，根據(jù)電力用戶分類指標(biāo)體系和分類結(jié)果，由于綜合指標(biāo)分值處于[0,1]之間，因此可將電力用戶劃分為3個(gè)等級，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級電力用戶，建立電力用戶等級劃分模型，如表1所示。

表1 用戶電能質(zhì)量需求等級劃分

針對各級優(yōu)質(zhì)供電的需求，具體分析如下：

1)Ⅰ級——需求非常強(qiáng)烈

Ⅰ級電力用戶具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會影響力，用電量與可信度較高，具有較高的節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，對電能質(zhì)量極其敏感，發(fā)生輕微電能質(zhì)量問題將造成重大損失，如造成重要設(shè)備損壞或大量產(chǎn)品報(bào)廢，恢復(fù)生產(chǎn)需要較長時(shí)間。這種級別的用戶主要包括在社會、政治、經(jīng)濟(jì)生活中占有重要地位，中斷供電可能造成人身傷亡、重大環(huán)境巧染、重大政治影響、重大經(jīng)濟(jì)損失、社會公共秩序嚴(yán)重混亂以及對供電可靠性有特殊要求的重要用電客戶與重點(diǎn)關(guān)注客戶等，例如高端制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)療中心等。

2)Ⅱ級——需求強(qiáng)烈

Ⅱ級電力用戶具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會影響力，用電量與可信度中等，具有一定的節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，對電能質(zhì)量敏感，發(fā)生電能質(zhì)量問題將造成較大損失，或?qū)⒂绊懼匾秒妴挝坏恼９ぷ饕约霸斐扇藛T集中的公共場所秩序混亂。

3)Ⅲ級——無強(qiáng)烈需求

Ⅲ級電力用戶具有較低的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會影響力，用電量與可信度較低，節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿^低，遭受電壓暫降等電能質(zhì)量擾動現(xiàn)象后造成的經(jīng)濟(jì)損失較低。這種級別的用戶要求各種電能質(zhì)量指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)即可，只有在發(fā)生持續(xù)斷電或電壓波動幅度過大，持續(xù)時(shí)間較長才會受到影響。除了Ⅰ、Ⅱ級用戶以外的電力用戶均為Ⅲ級電力用戶。

3 優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)

3.1 增值服務(wù)套餐內(nèi)容設(shè)計(jì)

優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)是售電側(cè)改革下售電公司競爭的必然結(jié)果[23]。對不同級別的電力用戶，售電公司可提供的差異化增值服務(wù)套餐中應(yīng)包含信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)、預(yù)測診斷服務(wù)、治理方案服務(wù)、節(jié)能服務(wù)、需求側(cè)管理服務(wù)等[24]。其中，信息服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)應(yīng)為用戶可無償享受的基礎(chǔ)增值服務(wù)，具體內(nèi)容如下：

1)信息服務(wù)：為用戶提供用電安全知識普及服務(wù)、行業(yè)資訊與用電信息發(fā)布服務(wù)、停電信息發(fā)布服務(wù)；及時(shí)通知停電信息，確保通知到位。

2)網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)：提供網(wǎng)絡(luò)商店服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支付服務(wù)，用戶可根據(jù)自身需求直接在網(wǎng)上繳納電費(fèi)或購買相應(yīng)優(yōu)質(zhì)供電差異化服務(wù)。

3.1.1 Ⅰ級電力用戶增值服務(wù)套餐

1)預(yù)測診斷服務(wù)：針對Ⅰ級用戶對電能質(zhì)量極其敏感的特點(diǎn)，提供用戶所在配電網(wǎng)的系統(tǒng)元件故障與電能質(zhì)量狀態(tài)的監(jiān)測、預(yù)測診斷等服務(wù)。

2)治理方案服務(wù)：針對Ⅰ級用戶易因電能質(zhì)量問題造成重大損失的特點(diǎn)，采集并分析用戶的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、電能質(zhì)量免疫力等信息，基于電能質(zhì)量監(jiān)測，對用戶設(shè)備實(shí)際耐受水平與供電質(zhì)量等級之間的兼容水平進(jìn)行評估，為用戶提供最佳用電設(shè)備咨詢服務(wù)，同時(shí)為用戶提供治理方案設(shè)計(jì)與定制電力設(shè)備配置服務(wù)，如在關(guān)鍵敏感設(shè)備側(cè)安裝APF、DSTATCOM和DVR等設(shè)備，增配備用電源與不間斷電源(UPS)等儲能設(shè)備，以使敏感設(shè)備免受電壓暫降、短時(shí)中斷、諧波等電能質(zhì)量擾動的影響。另一方面，提供設(shè)備維護(hù)指導(dǎo)服務(wù)，為大型電力用戶提供內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的更新、改造等業(yè)務(wù)。

3)節(jié)能服務(wù)：售電公司根據(jù)業(yè)務(wù)范圍，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)研發(fā)，優(yōu)先提供節(jié)能改造、節(jié)能項(xiàng)目咨詢、新技術(shù)新設(shè)備應(yīng)用等服務(wù)，為用戶提供合同能源管理服務(wù)。對于多能源供能的用戶，售電公司還可為其提供綜合低碳能源解決方案。

4)需求側(cè)管理服務(wù)：為用戶提供能效提升服務(wù)。例如，結(jié)合現(xiàn)行電價(jià)政策和節(jié)能重點(diǎn)，電力企業(yè)可以每年定期或不定期地進(jìn)行電力需求側(cè)技術(shù)培訓(xùn)，以引導(dǎo)用戶提升能效管理水平，幫助用戶實(shí)現(xiàn)削峰填谷并調(diào)節(jié)負(fù)荷特性，減少設(shè)備所需能耗與電費(fèi)。

3.1.2 Ⅱ級電力用戶增值服務(wù)套餐

1)預(yù)測診斷服務(wù)(同3.1.1)。

2)治理方案服務(wù)(同3.1.1)。

3)節(jié)能服務(wù)(同3.1.1)。

3.1.3 Ⅲ級電力用戶增值服務(wù)套餐

1)治理方案服務(wù)：采集并分析用戶的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、電能質(zhì)量免疫力等信息，對用戶設(shè)備實(shí)際耐受水平與供電質(zhì)量等級之間的兼容水平進(jìn)行評估，并為用戶提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)購買咨詢服務(wù)、定制電力設(shè)備維護(hù)或更換服務(wù)。

2)節(jié)能服務(wù)：為用戶提供節(jié)能電器設(shè)備供應(yīng)服務(wù)、分布式電源設(shè)備銷售服務(wù)、使用培訓(xùn)及維修咨詢服務(wù)，例如可以為農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)用戶銷售風(fēng)力照明燈、屋頂發(fā)電等分布式電源設(shè)備。

3.2 增值服務(wù)套餐成本-收益模型

3.2.1 成本模型

1)投資建設(shè)費(fèi)用

投資建設(shè)費(fèi)用為套餐內(nèi)各項(xiàng)服務(wù)的投資之和，各項(xiàng)服務(wù)投資費(fèi)用包括設(shè)備投資、技術(shù)投資等費(fèi)用。投資建設(shè)費(fèi)用的模型為

(20)

式中：I為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐投資費(fèi)用；Ci為套餐內(nèi)第i項(xiàng)增值服務(wù)的投資費(fèi)用；n為套餐內(nèi)所包含服務(wù)數(shù)目。

對Ⅰ級和Ⅱ級用戶來說，投資建設(shè)費(fèi)用為

(21)

對Ⅲ級用戶來說，投資建設(shè)費(fèi)用為

(22)

式中：ρmon為用戶需安裝的監(jiān)測設(shè)備單價(jià)；ρi為電能質(zhì)量治理設(shè)備單價(jià)，元/kVA；S1為監(jiān)測設(shè)備容量；S2i為電能質(zhì)量治理設(shè)備容量；F為節(jié)能服務(wù)合同年支付費(fèi)用。

2)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用主要包括設(shè)備和線路的運(yùn)行成本、檢修費(fèi)用、人工維護(hù)費(fèi)用等。具體模型為

M=IRm

(23)

式中：M為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐的年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；Rm為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐的年運(yùn)行維護(hù)率。

3.2.2 收益模型

目前進(jìn)行的電力體制改革中，售電公司還沒有真正的建立起增值服務(wù)盈利機(jī)制，其提供的增值服務(wù)還無法與購售電合同分開，按不同比例分別收取增值稅。因此增值服務(wù)套餐成本及其為售電公司帶來的價(jià)值主要表現(xiàn)為用戶購電電價(jià)的增加。無增值服務(wù)時(shí)，用戶購電電價(jià)由上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)和售電公司利潤組成；加入增值服務(wù)后，用戶購電電價(jià)由上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)、政府性基金及電費(fèi)附加、售電公司利潤和增值服務(wù)費(fèi)用構(gòu)成。其中，輸配電價(jià)和政府性基金及電費(fèi)附加是“不變成本”，售電公司利潤是上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)從發(fā)電側(cè)得到的利潤。

無增值服務(wù)時(shí)，電力用戶購電電價(jià)計(jì)算公式為

pu0=pg+pt+pv=pg+pt+ktΔp

(24)

式中：pg為上網(wǎng)電價(jià)；pt為輸配電價(jià)；pv為反映售電公司利潤的電價(jià)，認(rèn)為其與售電公司交易的發(fā)電側(cè)降價(jià)Δp成比例，kt為比例系數(shù)。

有增值服務(wù)時(shí)，不同等級電力用戶購電電價(jià)計(jì)算公式分別為

(25)

(26)

4 案例分析

4.1 用戶數(shù)據(jù)構(gòu)造及分類結(jié)果

通過走訪中國南部某省的多家電力用戶，其中6家用戶能提供較詳細(xì)的信息，用以驗(yàn)證所提方法。對6位用戶的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸一化處理，均值如表2所示。

表2 各指標(biāo)分布平均值

這里所用的電力用戶分類指標(biāo)為終身價(jià)值和電能質(zhì)量效用，采用熵權(quán)法對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行兩次計(jì)算，得到用戶的客戶價(jià)值與綜合分值，如表3所示。α和λ分別取0.88和2.25[20-21]。

表3 電力用戶綜合分值

因此，根據(jù)第2節(jié)中給出的不同類別電力用戶對應(yīng)分值，可以判定C用戶屬于Ⅰ級電力用戶，A用戶屬于Ⅱ級電力用戶，B、D、E、F用戶屬于Ⅲ級電力用戶，并可為之配備對應(yīng)優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐。

4.2 增值服務(wù)套餐收益分析

應(yīng)用所提分類方法，對國內(nèi)某晶圓制造廠[25]進(jìn)行分類，判定其為Ⅰ類用戶。根據(jù)3.1.1節(jié)為該用戶設(shè)計(jì)增值服務(wù)套餐并進(jìn)行收益分析[26]。已知該用戶有6臺電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備安裝于高壓進(jìn)線，已有電能質(zhì)量治理設(shè)備為UPS，年治理成本為478.7萬元；某年因電壓暫降造成的經(jīng)濟(jì)損失為2 464.3萬元，治理后經(jīng)濟(jì)損失減少346.2萬元。負(fù)載容量為40 000 kVA，年均用電量為200 GWh。

該用戶原有UPS治理方案無法覆蓋全部用電負(fù)荷。使用所推薦的增值服務(wù)套餐后，在原有治理方案基礎(chǔ)上加裝大容量DVR進(jìn)行集中治理。目前DVR單價(jià)約為0.18萬元/kVA，加裝容量為20 000 kVA，年運(yùn)維成本按設(shè)備購置成本的5%考慮，kt取50%，α取70%。利用式(24)、式(25)，對用戶與售電公司所簽訂合同的用電電價(jià)與合同年限之間關(guān)系進(jìn)行分析，如圖3所示。

圖3 用戶購電電價(jià)與合同年限關(guān)系曲線

由圖3可以看出，隨著合同年限不斷增加，用戶的購電電價(jià)呈現(xiàn)下降趨勢，同時(shí)購電電價(jià)的下降速度越來越緩慢。這是因?yàn)殡妰r(jià)公式中售電電價(jià)與合同年限成反比例關(guān)系，并且合同年限越長，DVR治理方案的投資回收期越長，售電公司的年均投資回收金額就越低。對圖3進(jìn)一步分析可以得到，合同年限大于等于6年時(shí)，電價(jià)下降速度變得較為緩慢，因此綜合考慮售電公司與用戶的需求后，可以選擇6年為用戶所簽訂合同年限，如表4所示。

表4 增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)

假設(shè)DVR均能可靠動作且補(bǔ)償能力為50%額定電壓，根據(jù)某年電壓暫降監(jiān)測數(shù)據(jù)，有一次暫降處于DVR補(bǔ)償范圍之外，可得出用戶使用套餐后年經(jīng)濟(jì)損失為22.5萬元，比無增值服務(wù)套餐情況下減少了2 441.8萬元。因此，對無增值服務(wù)套餐和有增值服務(wù)套餐情況下用戶年經(jīng)濟(jì)支出進(jìn)行分析，如表5所示，可以得出有增值服務(wù)套餐情況下，用戶每年所支付的電費(fèi)雖然增加了1440萬元，但遭受電壓暫降所造成的經(jīng)濟(jì)損失卻大大降低，使得用戶年總經(jīng)濟(jì)支出與無增值服務(wù)套餐情況相比降低了26.17%。因此所設(shè)計(jì)的增值服務(wù)套餐可以給用戶帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，也可以明顯改善其電能質(zhì)量。同時(shí)，對售電公司來說，增值服務(wù)套餐可以為自身帶來收益，也可以增強(qiáng)自身優(yōu)勢降低電能質(zhì)量擾動對客戶造成的經(jīng)濟(jì)損失，吸引并留住客戶。

表5 不同套餐下用戶年經(jīng)濟(jì)支出

5 結(jié) 語

面向電力市場激烈競爭的現(xiàn)狀，前面以優(yōu)質(zhì)供電為切入點(diǎn)，提出了用戶供電質(zhì)量需求識別及優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)策略。并基于中國南方某省的用戶數(shù)據(jù)驗(yàn)證所提方法，得到以下結(jié)論：

1)考慮客戶當(dāng)前價(jià)值、潛在價(jià)值和節(jié)能貢獻(xiàn)，提出客戶價(jià)值指標(biāo)，為電力公司選擇優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)對象提出量化指標(biāo)；提出電能質(zhì)量效用指標(biāo)來刻畫因電能質(zhì)量導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，描述用戶對使用優(yōu)質(zhì)電力的愿望。

2)基于熵權(quán)法，提出一種用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類方法。根據(jù)所提方法，把用戶需求分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，提出每類需求的主要增值服務(wù)內(nèi)容。

3)針對用戶的優(yōu)質(zhì)供電需求的個(gè)體差異，提出用戶優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐及其成本-收益量化方法，并進(jìn)行實(shí)例分析，結(jié)果證明了所提方法的有效性和可行性。

4)所提方法可促進(jìn)電力公司優(yōu)質(zhì)供電的服務(wù)進(jìn)程。以優(yōu)質(zhì)供電差異化增值服務(wù)套餐的方式推廣有償優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)，可為電力公司降低差異化增值服務(wù)成本，同時(shí)對售電公司掌握競爭優(yōu)勢、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固發(fā)展有重要意義。