欒開寧1，薛溟楓2，劉  歡3，陳  楚1，李  博4

　　（1．國網(wǎng)江蘇省電力公司，江蘇 南京 210028；2．國網(wǎng)無錫市電力公司，江蘇 無錫 214000；3．中國電力科學(xué)研究院，北京 100192；4．北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京 100000）

　　摘  要： 電力用戶參與有序用電的價值評估是編制、完善有序用電方案的重要參考。為了科學(xué)全面地對電力用戶有序用電價值進(jìn)行評價，建立了包括靜態(tài)指標(biāo)、特征指標(biāo)、價值指標(biāo)等多指標(biāo)多層次的評價體系，評價體系層層遞進(jìn)，最終得到準(zhǔn)確全面的用戶有序用電價值評價結(jié)果。

　　關(guān)鍵詞： 有序用電；評價體系；靜態(tài)指標(biāo)；特征指標(biāo)；價值指標(biāo)

0 引言

　　隨著近幾十年我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力行業(yè)作為關(guān)鍵的能源支撐也取得了長足發(fā)展，但即使在目前的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期內(nèi)，雖然我國電力供需的總體狀況平衡，我們也應(yīng)當(dāng)注意到，國內(nèi)尤其是某些地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性、季節(jié)性、時段性、結(jié)構(gòu)性缺電的現(xiàn)象仍然會長期存在，在每年的迎峰度夏（冬）期間電力供需矛盾往往會表現(xiàn)得更為突出。

　　在此背景下，有序用電成為必需的調(diào)控措施。有序用電工作主要是指在電力供需偏緊，電力供應(yīng)出現(xiàn)缺口的現(xiàn)實(shí)條件下，通過行政措施、經(jīng)濟(jì)手段、技術(shù)方法依法控制部分用電需求以確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的管理工作。

　　目前我國已對有序用電進(jìn)行了大量研究，而有序用電的關(guān)鍵問題在于實(shí)施效果的評價，只有通過對實(shí)施效果進(jìn)行全面、科學(xué)的評價，才能促進(jìn)有序用電的不斷完善，配合經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展。文獻(xiàn)[1]提出將層次分析法（AHP）和模糊綜合評價法相結(jié)合，對有序用電方案進(jìn)行綜合評價分析；文獻(xiàn)[2]從經(jīng)濟(jì)效果、能源效率、環(huán)境價值、用戶信用4個方面建立了工業(yè)用戶用電序位評價指標(biāo)體系，利用序關(guān)系法和熵值法進(jìn)行賦權(quán)，之后利用灰色關(guān)聯(lián)理想點(diǎn)法對工業(yè)用戶用電序位進(jìn)行綜合分析。文獻(xiàn)[3]首先分析了影響用戶錯避峰能力的關(guān)鍵因素和敏感因素，構(gòu)建了行業(yè)客戶錯避峰能力綜合評價的3級指標(biāo)體系，并利用層次分析法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，再結(jié)合模糊綜合評判法計算評判的數(shù)據(jù)。

　　雖然目前已有不少學(xué)者對有序用電評價方法進(jìn)行了研究，但研究各有測重，還未能全面考慮有序用電的各種影響因素，未建立一個科學(xué)的、行之有效的指標(biāo)評價體系。本文針對上述問題，旨在研究建立用戶有序用電價值指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)對有序用電方案有效性、合理性、有序用電執(zhí)行能力、執(zhí)行效果、綜合效益等進(jìn)行評價，從而指導(dǎo)工作，實(shí)現(xiàn)有序用電管理工作的有序化、精細(xì)化、智能化。

1 綜述

　　用戶的有序用電價值指標(biāo)評價體系就是通過建立一系列的指標(biāo)來評估用戶避峰、調(diào)休、錯時、檢修的適合程度和潛力大小，即價值。這個體系的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　整個體系指標(biāo)呈現(xiàn)“金字塔”式的架構(gòu)，由客戶基本的靜態(tài)指標(biāo)和特征指標(biāo)得到用戶的價值指標(biāo)，最終得到用戶有序用電評價價值。用戶價值體系共分為3個層次，共4個部分：

　　1.1 靜態(tài)指標(biāo)和特征指標(biāo)層次

　　本層次分為2個部分，包括靜態(tài)指標(biāo)和特征指標(biāo)，其具體明細(xì)如圖2和3所示。

　　1.2  價值指標(biāo)層次

　　分析用戶在緊急避峰、輪休、設(shè)備檢修、錯時生產(chǎn)這些避錯峰方式的適合程度并量化。具體包括的指標(biāo)見圖4所示。

　　1.3用戶價值層次

　　用戶可能適合幾種避錯峰方式，因此緊急避峰、輪休、設(shè)備檢修、錯時生產(chǎn)的指標(biāo)值就構(gòu)成了用戶的整體價值。

2 靜態(tài)指標(biāo)

　　靜態(tài)指標(biāo)指用戶固有的屬性或特征，可以預(yù)見在將來一段時間內(nèi)，是相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　2.1 行業(yè)特征指標(biāo)

　　行業(yè)特征指標(biāo)是指依據(jù)具體行業(yè)的生產(chǎn)特征分析出其參與有序用電的適合度狀況，進(jìn)而量化出每個行業(yè)具體的有序用電價值指標(biāo)系數(shù)。行業(yè)特征指標(biāo)值用[0,1]之間的一個具體值表示，用戶所屬行業(yè)的特征指標(biāo)數(shù)值越大，表示該用戶參與避峰的價值越大，值為0表示不適合參與避峰。根據(jù)對各行業(yè)的調(diào)研可得其相應(yīng)得特征值。

　　2.2 容量指標(biāo)

　　容量指用戶的裝接容量。在負(fù)荷缺口一定的情況下，容量越大，需要的用戶數(shù)量越少，操作難度和管理成本越低，假設(shè)其他影響因子相同的條件下，容量大的用戶越適合避峰。

　　2.3 典型負(fù)荷指標(biāo)

　　典型負(fù)荷曲線能直觀地體現(xiàn)出用電客戶的用電規(guī)模、變化趨勢、用電行為特征、偏好及用電模式，能全面具體地反映了用電客戶所特有的負(fù)荷特性。其中典型負(fù)荷曲線算法如式（1）。

　　式中，l表示典型負(fù)荷曲線；T1,T2,…,T96代表將1天24小時平均劃分為96個時間段；PMTi為Ti時刻的平均值；PTi為Ti時刻的負(fù)荷值；N為樣本數(shù)。

　　3 特征指標(biāo)

　　特征指標(biāo)指基于用戶的運(yùn)行數(shù)據(jù)等計算得出的用戶用電特征，處于相對不穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　3.1 負(fù)荷波動指標(biāo)

　　負(fù)荷波動率（Load Fluctuation）：單位平均負(fù)荷時的負(fù)荷分散程度。負(fù)荷的均值表示負(fù)荷平均水平，反映了負(fù)荷的集中程度；負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差反映了負(fù)荷的分散程度；負(fù)荷波動率是指負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差與均值之比，反映出負(fù)荷分散程度的相對大小。負(fù)荷波動率大適合避峰。其中負(fù)荷波動率算法如式（2）。

　　式中，Pi為第i個時刻的負(fù)荷值；為負(fù)荷均值；為負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差；N為確定時間段內(nèi)負(fù)荷時刻點(diǎn)的個數(shù)。

　　3.2 安全保障負(fù)荷指標(biāo)

　　安全保障負(fù)荷（Safety Load）：保障用電場所人身與財產(chǎn)安全所需的電力負(fù)荷。安全保障負(fù)荷適用于調(diào)休、錯峰指數(shù)計算，其中算法如式（3）。

　　Psl=sort(P[X],k,desc)（3）

　　式中，Psl表示安全保障負(fù)荷；X為樣本數(shù)，P[X]表示全部負(fù)荷數(shù)據(jù)；k表示取第k個負(fù)荷；desc表示按從小到大順序排列。

　　k的確定依據(jù)：通過采樣客戶的負(fù)荷數(shù)據(jù)，統(tǒng)計采樣客戶中僅使用安全保障負(fù)荷時段占全部時段的比例，在誤差允許的范圍內(nèi)對整體客戶僅使用安全保障負(fù)荷時段比例進(jìn)行估計。實(shí)際計算得到的比例在30%左右，最終結(jié)合采樣客戶的總數(shù)，按負(fù)荷數(shù)據(jù)從小到大排序后，取前30%處的位置確定k的取值。

　　3.3 經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)保障負(fù)荷指標(biāo)

　　經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)保障負(fù)荷（Economic Production Safety Load）：在保障用電場所人身與財產(chǎn)安全之外，滿足一部分生產(chǎn)能力所需的電力負(fù)荷。經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)保障負(fù)荷適用于緊急避峰計算，其中算法如式（4）。

　　Pesl=Min(pT16,…,pT44)  （4）

　　式中，將1天24小時均分為48個時間段，分別為T1,T2,…,T48；T16表示8:00時刻；T44表示22:00時刻；表示相應(yīng)時刻的負(fù)荷值。

　　3.4 最大可限負(fù)荷指標(biāo)

　　最大可限負(fù)荷（Max Limited Load）：在高峰時段時，用戶僅保留保障負(fù)荷，關(guān)停設(shè)備“降低了”的負(fù)荷。是評判客戶有序用電價值的重要指標(biāo)，其中算法如公式（5）。

　　式中，Pll-mor，Pll-mid，Pll-eve分別表示早峰、腰峰、晚峰時段的可限負(fù)荷；Psl為安全保障負(fù)荷；Ppl-mor，Ppl-mid，Ppl-eve分別表示早峰、腰峰、晚峰時段的高峰負(fù)荷；δp表示同時率。

　　δp的確定依據(jù)：對客戶負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣計算，得到樣本數(shù)據(jù)中的同時率，根據(jù)統(tǒng)計抽樣理論在一定的誤差條件對整體的同時率進(jìn)行估計計算，通過計算確定同時率取值為0.8。

　　3.5 緊急可限負(fù)荷指標(biāo)

　　最大可限負(fù)荷（Emergent Limited Load）表示在高峰時段時，用戶僅保留經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)保障負(fù)荷，關(guān)停設(shè)備“降低了”的負(fù)荷。緊急可限負(fù)荷反映了客戶在緊急避峰情況下的可限能力，其中算法如公式（6）。

　　式中，Pell-mor，Pell-mid，Pell-eve分別表示早峰、腰峰、晚峰時段的緊急可限負(fù)荷；Pesl為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)保障負(fù)荷；Ppl-mor，Ppl-mid，Ppl-eve分別表示早峰、腰峰、晚峰時段的高峰負(fù)荷。

　　3.6 可調(diào)負(fù)荷指標(biāo)

　　可調(diào)負(fù)荷（Adjustment Load）表示在電網(wǎng)高峰時段時，通過錯時上下班等措施，提前或延遲規(guī)定時間內(nèi)釋放客戶高峰負(fù)荷，用戶設(shè)備相較實(shí)施措施之前“降低了”的負(fù)荷?？烧{(diào)負(fù)荷反映了客戶實(shí)施錯時方式的有序用電方式的潛力大小，其中算法如公式（7）。

　　Ped=Ppe-Min(Pel-Pdl)（7）

　　式中，Ppe為早、中、晚高峰時刻的客戶的負(fù)荷；Pel為以全省高峰時刻為中心提前K個小時的客戶的負(fù)荷；Pdl為以全省高峰時刻為中心推遲K個小時的客戶的負(fù)荷。

　　3.7 周末負(fù)荷下降指標(biāo)

　　周休負(fù)荷下降率（Weekend Load Decrease Rate）：周六、日負(fù)荷相對于工作日負(fù)荷的下降比率。周休負(fù)荷下降率是評判客戶是是否具有調(diào)休潛力的重要考慮因素。

　　3.8 生產(chǎn)連續(xù)性指標(biāo)

　　客戶生產(chǎn)連續(xù)性表示用戶一般為三班制連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)非連續(xù)性表示用戶一般為白班制非連續(xù)性作業(yè)?？蛻羯a(chǎn)連續(xù)性參數(shù)是評估客戶是否適合設(shè)備檢修的重要參數(shù)之一，其中判斷方法流程圖如圖5。

　　流程說明：1）根據(jù)樣本庫數(shù)據(jù)對客戶負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加平均計算，擬合為一天客戶典型負(fù)荷曲線；2）以典型負(fù)荷曲線最大負(fù)荷的20%數(shù)值為一級，將負(fù)荷曲線劃分為5級區(qū)間，最低一級為最大負(fù)荷的20%；3）統(tǒng)計典型負(fù)荷曲線內(nèi)負(fù)荷值小于最低一級區(qū)間負(fù)荷的點(diǎn)數(shù)。判斷該負(fù)荷點(diǎn)數(shù)量占總點(diǎn)數(shù)（T1,T2,…,T48）的比例是否小于閾值p0，如果小于p0，則客戶生產(chǎn)連續(xù)，否則為生產(chǎn)非連續(xù)。

　　p0的確定依據(jù)：對連續(xù)生產(chǎn)的客戶采樣分析，統(tǒng)計分析負(fù)荷的分布情況，計算負(fù)荷值小于最低一級區(qū)間負(fù)荷的點(diǎn)數(shù)比例，在誤差允許范圍內(nèi)對整體客戶的p0估計計算，通過計算得p0為10%。

　　3.9  檢修指標(biāo)

　　檢修概率（Overhaul Probability）：指一個無廠休用戶可能檢修的概率。檢修概率是評估客戶是否適合通過設(shè)備檢修參與有序用電的重要指標(biāo)之一，其中算法如公式（8）。

　　式中，ROP為檢修概率；Drest為最大連續(xù)廠休日天數(shù)；X為取樣天數(shù)；ATC（around the clock）為有無廠休判別指數(shù)，計算方法為：

　　其中，Y表示休息比率。

　　Y確定方法：依據(jù)一個月中周六日的天數(shù)為8天，如果實(shí)際休息的天數(shù)低于3天，則視為無廠休，據(jù)此計算得到Y(jié)取值為0.3。

　　ATC確定方法：如果某用戶上一年低負(fù)荷日天數(shù)除以總天數(shù)小于Y，則判斷該用戶連續(xù)生產(chǎn)（ATC=1），否則ATC=0。

　　3.10 單位電量產(chǎn)出指標(biāo)

　　單位電量產(chǎn)出：指每千瓦時電量產(chǎn)生的銷售收入。單位電量產(chǎn)出=年銷售收入/年用電量。單位電量產(chǎn)出指標(biāo)是考慮用戶避峰潛力的主要參數(shù)之一，低產(chǎn)出客戶優(yōu)先參與避峰限電。其中算法如公式（9）。

　　式中，Iq為單位電量產(chǎn)生的銷售收入；Ii為客戶年銷售收入；Qi為客戶年消費(fèi)電量；k為時間單位：年或月。

4 價值指標(biāo)

　　在靜態(tài)指標(biāo)和特征指標(biāo)的基礎(chǔ)上，計算用戶有序用電緊急避峰、輪休、設(shè)備檢修、錯時生產(chǎn)的潛力大小。根據(jù)指標(biāo)值，一方面能比較某地區(qū)所有用戶之間，哪些用戶更適合參與某個方式的錯避峰；另一方面能比較某個用戶，哪種錯避峰方式更為適合。

　　一個用戶可有幾種合適方式，因此緊急避峰、輪休、設(shè)備檢修、錯時生產(chǎn)的價值指標(biāo)是分開計算，沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系。

　　4.1 調(diào)休價值指標(biāo)

　　調(diào)休價值指標(biāo)（Shift Work Exponent）：指用戶實(shí)施調(diào)休錯峰措施的價值潛力。

　　計算模型：首先計算調(diào)休指數(shù)初值，然后運(yùn)用K-means聚類分析法將避峰指數(shù)初值劃分為5檔，分別為優(yōu)、良、適中、一般、差；由特征指標(biāo)中對周休下降率的統(tǒng)計分析得到的參數(shù)1和2可知，周休下降率大于等于2的客戶一般休兩天，為非常適合調(diào)休的客戶，調(diào)休指數(shù)初值不變；周休下降率大于1且小于2的客戶一般休一天，適合調(diào)休的潛力較弱，調(diào)休指數(shù)初值降一檔處理；周休下降率小于等于1的客戶一般不休息，不適合進(jìn)行調(diào)休，調(diào)休指數(shù)降兩檔處理。

　　（1）調(diào)休指數(shù)初值計算

　　選取客戶的早、腰、晚高峰可限負(fù)荷的平均值作為調(diào)休指數(shù)的初值（Initial Value of Shift Rest Index）。計算模型如公式（10）。

　　式中，Isr表示調(diào)休指數(shù)初值。

　?。?）聚類分檔

　　根據(jù)聚類分析結(jié)果，將客戶的調(diào)休指數(shù)初值Isr劃分為5檔，分別為優(yōu)、良、適中、一般、差，檔級劃分見表1。

　?。?）判斷用電客戶周休下降率范圍

　?。?）降檔計算。

　　4.2  檢修價值指標(biāo)

　　檢修指數(shù)（Overhaul Exponent）：反映了用戶實(shí)施設(shè)備檢修措施的潛力大小?？蛻魴z修潛力與可限負(fù)荷、連續(xù)生產(chǎn)性、設(shè)備檢修天數(shù)多種因素相關(guān)，檢修價值指標(biāo)就是通過數(shù)學(xué)模型建立一種綜合的指標(biāo)來評估客戶的檢修潛力。

　　計算模型：取用戶的年度典型負(fù)荷曲線（每個用戶每周一條典型負(fù)荷曲線）；計算平均的典型負(fù)荷曲線；平均典型負(fù)荷曲線減去安全保障負(fù)荷，得到可限負(fù)荷曲線；取出早峰、腰荷、晚峰時刻的可限負(fù)荷，計算平均值；可限負(fù)荷平均值*檢修概率，得到檢修指數(shù)。計算模型如公式（11）。

　　式中，Eoh表示檢修指數(shù)；PMLL-Tmor為早峰時刻的最大可限負(fù)荷；PMLL-Tmid為腰荷時刻的最大可限負(fù)荷；PMLL-Teve為晚峰時刻的最大可限負(fù)荷；ROP為檢修概率。

　　4.3  錯時價值指標(biāo)

　　錯時指數(shù)（Stagger Hours Exponent）：反映了客戶實(shí)施錯時生產(chǎn)措施的效果大小。錯時價值指標(biāo)就是通過數(shù)學(xué)模型建立一種綜合的指標(biāo)來評估客戶的錯時潛力。

　　計算模型：選取客戶的早、腰、晚高峰可調(diào)負(fù)荷的平均值作為錯時指數(shù)，計算模型如公式（12）。

　　式中，Pal-mor，Pal-mid，Pal-eve分別表示早、腰、晚峰時段的可調(diào)負(fù)荷。

　　4.4 避峰價值指標(biāo)

　　避峰指數(shù)（Avoid Peek Exponent）：反映了用戶實(shí)施避峰措施的潛力大小?？蛻舻谋芊鍍r值與可限負(fù)荷、行業(yè)、負(fù)荷波動率、經(jīng)濟(jì)效益等多種因素相關(guān)，避峰價值指標(biāo)就是通過數(shù)據(jù)模型考慮多種子指標(biāo)建立一種綜合指標(biāo)來刻畫客戶避峰潛力和價值。

　　計算模型：取客戶年度的典型負(fù)荷曲線；計算客戶早峰、腰荷、晚峰的最大可限負(fù)荷；計算平均值，得到可限負(fù)荷；行業(yè)影響因子指營銷系統(tǒng)的國民行業(yè)對避峰的適合程度，數(shù)值在[0,1]之間，最適合的用1表示，不適合的用0表示。行業(yè)越適合避峰，指數(shù)越大；計算GIq，具體得分如表2；計算客戶的負(fù)荷波動率；用可限負(fù)荷行業(yè)GIq負(fù)荷波動率，得到客戶的避峰指數(shù)，如公式（13）。

　　式中，Eap表示避峰指數(shù)；GTRADE表示行業(yè)影響；GIq為單位電量產(chǎn)出的得分，通過運(yùn)用K-means聚類分析法將所有客戶的Iq劃分成5檔；RLF負(fù)荷波動率。

5 結(jié)束語

　　在電力供需平衡條件下，有序用電工作則是錯峰填谷、改善負(fù)荷特性、節(jié)能降耗提升電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要手段，是智能用電和電力需求側(cè)管理的重要組成部分。面對當(dāng)前有序用電方案編制模式過于粗放，精細(xì)化程度不高，未對各有序用電方案進(jìn)行全面價值量化考量等問題，本文根據(jù)文獻(xiàn)[4-7]建立了一套評價用戶有序用電價值的指標(biāo)體系，使用戶的錯峰、避峰價值得到量化，編制方案能夠準(zhǔn)確、快速定位用戶，提高了有序用電方案的科學(xué)性、公平性，完善了有序用電工作質(zhì)量，促進(jìn)電力行業(yè)精細(xì)化管理。

參考文獻(xiàn)

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　　[5]國家發(fā)展和改革委員會.有序用電管理辦法[Z].2011.

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　　[7]DL/T 1330—2014.電力需求側(cè)管理項目效果評估導(dǎo)則[S].2014.