企业用电峰谷分时电价的成本效益优化分析模型

摘要:介绍实施峰谷分时电价是一项有效的DSM措施。从电力市场运行规则、峰谷分时电价的成本效益分析模型及峰谷分时电价成本效益分析与计算流程几方面进行了浅析。

关键词:峰谷分时电价;成本效益分析;需求侧管理(DSM);用电企业

一、引言

随着企业的不断发展，用电需求也越来越高，而电力需求侧管理(demand side management，DSM)作为一种有效的负荷管理手段也越来越受到重视。DSM是指电力公司为了影响(改变)用户的电力消费，使其产生电力公司希望的负荷曲线形状(即改善负荷时间特性及数量)而计划和实施的措施。国内外的研究表明，峰谷分时电价的确是一项有效的DSM措施。它通过价格信号引导用户采取合理的用电结构和方式，从而减小电网高峰时段的负荷需求，提高系统负荷率和设备利用率，增强系统运行的可靠性和经济性，不仅有利于节约能源和电网资源的优化配置，还有助于企业的可持续发展。一项可行的峰谷分时电价方案应确保企业从中受益，也就是保证获得的利润不低于实施峰谷分时电价之前的状况。因此，对峰谷分时电价方案进行合理、有效的成本效益分析，也是DSM措施成功实施的前提与基础，是引导企业积极参与DSM的重要依据。

国内外对DSM措施成本效益分析的研究已取得了一些成果，并提出了DSM措施的评价指标体系，给出了相应指标的计算模型。就社会而言，指出了各参与方利益的合理分配，这对DSM措施的成功实施非常重要。同时必须选用能使各参与方的益本比(benefit cost ratio，BCR)均大于或等于1的方案。有的对三方成本效益进行分析，并给出了最优效益模型及计算机仿真模型，研究成果都是在发、供、用电一体的前提下，对DSM各参与方的成本效益进行分析和合理分配。企业通过DSM措施的实施者，可有效较低成本，提高经济效益。

二、电力市场运行规则

国内电力市场现行的峰谷分时电价方案，主要是针对需求侧实施的，其意义在于\"削峰填谷\"，即降低电网高峰负荷和峰谷差，优化负荷曲线，从而减少高峰备用装机容量，提高发电机组运行效率和降低发电成本，因此发电公司是实施峰谷分时电价的主要受益者。然而电网公司却承担了实施峰谷分时电价的大部分成本(如相关设备投入、宣传推广、技术开发费用等)。此外，实施峰谷分时电价还有可能造成电网公司的售电收入有所减少，这是由于为了增强电力用户参与\"削峰填谷\"的积极性，应确保实施峰谷分时电价后的用户电费支出不得大于其在实施前的电费支出。由此实施峰谷分时电价也造成了电网公司和发电公司之间利益的不平衡，限制了电网公司参与的积极性。所以对发电侧上网电价结构进行调整很必要，并实行相应的峰谷上网电价，以均衡电网公司与发电公司的利益。

总之，对需求侧峰谷分时电价成本效益分析的研究也就是要基于以下市场规则进行：1、对发电侧实行峰谷上网电价，对电力市场需求侧实行峰谷分时电价。2、实行峰谷分时电价前后电网的用电总量基本保持不变。3、实行峰谷分时电价前后由于网损变化而减少的电网公司购电费用，为了简化模型可忽略。

三、峰谷分时电价的成本效益分析模型

对于用户与实施峰谷分时电价相关的效益，包括用户减少的电费支出，其成本包括用户承担的设备投资成本和项目管理费用，而项目管理费用又包括用户增加的运行、维护费用，以及由于用电方式调整而给予工人的加班补贴费用等等。因此，企业用电成本、效益分析模型便分别为：Cu、Bu分别为企业实施峰谷分时电价的总成本和总效益;Cui、Bui分别为企业第i年的成本和效益;Ei′、Mi′分别为用户第i年的设备投资成本和项目管理费用。在这里：Ei′与Ei分别为企业和电网公司各自承担的设备投资成本，它们之和为实施峰谷分时电价的相关设备投资总成本。

四、峰谷分时电价成本效益分析与计算流程

华南理工大学与广东电网公司合作开发的\"广东省电力需求侧管理决策支持系统\"的\"峰谷分时电价成本效益分析\"子系统中，应用这些模型的计算流程，得出的结果较好。

该分析系统的实现原理是针对峰谷分时电价方案实施期内的每一年单独进行成本效益分析，目标旨在计算出确保各参与方在实施期内每一年的益本比均大于或等于1的\"削峰填谷\"电量临界值∆Qic(i=1, 2,…,M)。即对于某一峰谷分时电价方案，当企业自觉改变用电方式使得在实施期内第i年的用电高峰时段削减的电量能达到或超过∆Qic时，此方案即可通过\"无受损者测试\"。其处理的意义在于：1、可确保在第i年获得的利润均大于或等于其在实施峰谷分时电价前的利润，即保证第i年实施峰谷分时电价的净利润大于或等于0，从而消除了企业响应受年度盈利情况波动过大的影响。2、可求得方案实施期内每一年的∆Qic，克服了由于M≥1造成的未知数∆Qi(i=1，2,…,M)过多以致无法求解的问题。

应该指出：不合理的峰谷分时电价方案，有可能引起企业用电响应过度，并导致负荷曲线\"峰谷倒置\"现象的发生，这就严重危害电力系统运行的可靠性和经济性。因此，在对峰谷分时电价方案进行成本效益分析之前，应事先限定一个合适的\"削峰填谷\"电量最大值∆Qim，它可取为第i年用电总量预测值的一个百分比(一般取5%-10%)，又可根据负荷预测结果确定。

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