王俊 曹建軍

摘 要：隨著新一輪電力體制改革的持續(xù)推進(jìn)，配電和售電成為新興的萬億級(jí)市場(chǎng)，在運(yùn)營(yíng)增量配電網(wǎng)的同時(shí)滿足供區(qū)高端用戶對(duì)高等級(jí)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(yùn)營(yíng)商發(fā)展增值服務(wù)的有效途徑。文章將影響用戶經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)質(zhì)供電指標(biāo)劃分為平均電壓偏差、三相不平衡、諧波含量、短時(shí)掉電和電壓暫降五個(gè)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(jià)法的理念建立了優(yōu)質(zhì)電力特征與價(jià)格之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并利用回歸擬合法求取了優(yōu)質(zhì)電力定價(jià)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(biāo)水平較好地實(shí)現(xiàn)差異化定價(jià)。

關(guān)鍵詞：電力市場(chǎng);特征定價(jià)法;電能質(zhì)量;增量配電

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(chǎng)改革的持續(xù)推進(jìn)，電能的商品屬性在競(jìng)爭(zhēng)中逐步得到體現(xiàn)，[1]而將電能質(zhì)量治理作為增值服務(wù)實(shí)現(xiàn)電能“依質(zhì)定價(jià)”才是電能商品屬性的最終歸屬。因此，對(duì)增量配網(wǎng)園區(qū)高端用戶提供分等級(jí)的電能質(zhì)量定制服務(wù)，減少用戶經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)按照一定的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)獲取合理收益是可行的商業(yè)路徑。這就需要對(duì)優(yōu)質(zhì)電力匹配科學(xué)合理的定價(jià)方法。

國(guó)內(nèi)外已有不少學(xué)者對(duì)優(yōu)質(zhì)電力定價(jià)開展了相關(guān)研究，比較常用的有邊際條件定價(jià)法、差別定價(jià)法和風(fēng)險(xiǎn)管理定價(jià)法。邊際條件定價(jià)法[2-3]主要通過建立銷售模型和成本模型并對(duì)利潤(rùn)函數(shù)求極值獲取定價(jià)的取值;差別定價(jià)法[4-5]將電能質(zhì)量服務(wù)分為若干連續(xù)或離散的等級(jí)，按照一定的目標(biāo)函數(shù)取值確定各個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的價(jià)格;風(fēng)險(xiǎn)管理定價(jià)法[6-7]則將優(yōu)質(zhì)電力附加電價(jià)分為治理成本加電能質(zhì)量事故保險(xiǎn)費(fèi)用兩部分，通過事故概率分布和損失函數(shù)確立保險(xiǎn)費(fèi)用。特征定價(jià)法[8-9]是經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域常用的商品定價(jià)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(jià)方面還應(yīng)用較少。根據(jù)對(duì)寧夏某增量配網(wǎng)開展定制電力的定價(jià)和投資收益進(jìn)行了分析，并聲明按質(zhì)定價(jià)、按需定價(jià)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(jià)價(jià)格與特征值的數(shù)學(xué)模型，最后基于某一園區(qū)的配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和電力用戶實(shí)際的價(jià)格意愿協(xié)商結(jié)果，采用統(tǒng)計(jì)-回歸分析確定了特征定價(jià)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)，從而確立該園區(qū)優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)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(duì)用戶造成經(jīng)濟(jì)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(huì)造成用戶部分負(fù)載不能正常工作，以及正常工作的負(fù)載工作電流過大引起損耗增加，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。其治理方案主要是配置無功補(bǔ)償裝置，如靜止無功補(bǔ)償器SVC、調(diào)壓器等。

（2）三相不對(duì)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(luò)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(jì)損失。其治理方案主要是配置三相不對(duì)稱平衡裝置。

（3）諧波。指供電的電壓和電流除了標(biāo)準(zhǔn)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(huì)造成損耗增量、計(jì)量和保護(hù)裝置出錯(cuò)，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(shí)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(dòng)恢復(fù)的現(xiàn)象。它可能導(dǎo)致生產(chǎn)過程受阻，產(chǎn)品報(bào)廢，是造成用戶損失最大的電能質(zhì)量擾動(dòng)種類。其治理方案主要是通過配置動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器（DVR），或采用不間斷電源（UPS）及快速切換開關(guān)。

（5）短時(shí)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(dòng)恢復(fù)的現(xiàn)象。它是電壓暫降的更嚴(yán)重行為，可能導(dǎo)致的結(jié)果比電壓暫降更為嚴(yán)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(duì)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(jì)損失較小，或可以通過簡(jiǎn)單措施予以抑制（如標(biāo)準(zhǔn)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(gè)，短時(shí)斷電表征參數(shù)2個(gè)，其他電能質(zhì)量擾動(dòng)的表征參數(shù)均為1個(gè)。

3 優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)模型

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

式中：P為產(chǎn)品價(jià)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(duì)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(jià)模型

為在供電電壓質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之上進(jìn)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(wù)。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(jià)增幅越大，且治理后平均電壓偏差幅度與對(duì)應(yīng)的附加治理成本（或電價(jià)）呈二次曲線特征，按照特征定價(jià)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(jià)模型

同樣，隨著平均三相不平衡度在國(guó)標(biāo)之上要求的進(jìn)一步提高，治理難度加大，降低相同幅度所需要的附加電價(jià)增幅增大。治理后平均三相不對(duì)稱程度與對(duì)應(yīng)的附加治理成本（或電價(jià)）亦呈二次曲線特征，按照特征定價(jià)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(jià)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(jià)增幅越大。以諧波電流總畸變率為特征量，它與對(duì)應(yīng)的治理附加電價(jià)呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)曲線特征，其定價(jià)（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(jià)模型

針對(duì)電壓暫降，特征量包括年均暫降次數(shù)λ、平均電持續(xù)時(shí)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(biāo)λ和平均持續(xù)時(shí)間特征指標(biāo)τ與對(duì)應(yīng)的治理附加電價(jià)呈現(xiàn)出良好的對(duì)數(shù)曲線特征，電壓跌落后的平均幅值Usag與對(duì)應(yīng)的治理附加電價(jià)呈現(xiàn)出良好的線性特征。據(jù)此，按照特征定價(jià)法（單位：分/度）可采用如下對(duì)數(shù)和線性混合模型：

3.5 短時(shí)斷電治理的優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)模型

短時(shí)斷電的特征量包括年均事故次數(shù)n和平均短時(shí)掉電持續(xù)時(shí)間t。兩項(xiàng)特征指標(biāo)與對(duì)應(yīng)的治理附加電價(jià)均呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)曲線特征。據(jù)此，按照特征定價(jià)法（單位：分/度）可采用如下對(duì)數(shù)模型：

3.6 優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)綜合模型

對(duì)式（2）～式（6）進(jìn)行求和，即可得到按照以上5個(gè)方面8個(gè)特征量確定的優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)綜合模型，如式（7）所示。它包含的15個(gè)決定性參數(shù)a1～a15，可通過多個(gè)用戶與配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在某個(gè)電能質(zhì)量需求領(lǐng)域（如諧波、暫降等）的定制服務(wù)提供和買家磋商的定價(jià)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸獲取。

可見，與其他定價(jià)法如差別定價(jià)法相比，特征定價(jià)法可以使得用戶就特定的電能質(zhì)量領(lǐng)域進(jìn)行定制和付費(fèi)，而非按照電能質(zhì)量等級(jí)所規(guī)定的全部電能質(zhì)量種類付費(fèi)，更能體現(xiàn)定制化優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)的特點(diǎn)。此外，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)管理定價(jià)的依據(jù)不足，而特征定價(jià)法能夠較好地適應(yīng)供需雙方的需求。

4 定價(jià)案例分析

以我國(guó)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(wù)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(gè)，未來5年內(nèi)擬新增各類非居民用戶423個(gè)。通過對(duì)現(xiàn)有和即將入駐的電力用戶進(jìn)行電能質(zhì)量需求調(diào)研，統(tǒng)計(jì)得出采取治理措施后，配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶在平均電壓偏差、三相不平衡、諧波含量、短時(shí)掉電和電壓暫降五個(gè)種類方面意愿達(dá)成的供電指標(biāo)和意愿達(dá)成的附加服務(wù)電價(jià)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(jià)模型，求解獲得優(yōu)質(zhì)電力特征定價(jià)綜合模型的15個(gè)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(xué)模型與表2至表4中意愿價(jià)格-指標(biāo)值的比較，可見回歸曲線表征的數(shù)學(xué)模型較好地反映了意愿價(jià)格-指標(biāo)值的數(shù)學(xué)關(guān)系。將各個(gè)電能質(zhì)量特征的函數(shù)綜合，可得定價(jià)函數(shù)：

據(jù)此，對(duì)某一采用定制電力提供高電能質(zhì)量附加服務(wù)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(shí)掉次數(shù)小于15次，平均掉電持續(xù)時(shí)間小于80ms，年均暫降次數(shù)小于8次，平均暫降持續(xù)時(shí)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(jià)法計(jì)算該用戶定制電力的附加電能質(zhì)量費(fèi)用為：2.93分/千瓦時(shí)。

5 結(jié)論

文章針對(duì)特征定價(jià)法在優(yōu)質(zhì)電力方面的應(yīng)用，以增量配電優(yōu)質(zhì)供電為場(chǎng)景，給出了按照最能影響經(jīng)濟(jì)損失的五大方面、八大參數(shù)定價(jià)的數(shù)學(xué)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(wù)價(jià)格進(jìn)行回歸擬合確定特征定價(jià)模型參數(shù)。結(jié)論表明，該定價(jià)方法具有較好的實(shí)用性，可以避免風(fēng)險(xiǎn)定價(jià)法中歷史數(shù)據(jù)取值困難，差別定價(jià)法劃定電能質(zhì)量等級(jí)全面的不足。

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[作者簡(jiǎn)介]王?。?980—），男，漢族，安徽合肥人，工學(xué)博士，高級(jí)工程師，研究方向：清潔發(fā)電、分布式能源、綜合能源服務(wù)等技術(shù)研究和項(xiàng)目開發(fā);曹建軍（1970—），男，漢族，北京人，本科學(xué)歷（工程碩士學(xué)位），高級(jí)工程師，研究方向：發(fā)電廠生產(chǎn)管理、基建項(xiàng)目、清潔發(fā)電、分布式能源、綜合能源、智慧運(yùn)營(yíng)等管理和研究工作。

3783501908236