欒開寧1，薛溟楓2，劉  歡3，陳  楚1，李  博4

　　（1．國網江蘇省電力公司，江蘇 南京 210028；2．國網無錫市電力公司，江蘇 無錫 214000；3．中國電力科學研究院，北京 100192；4．北京國電通網絡技術有限公司，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。為了科學全面地對電力用戶有序用電價值進行評價，建立了包括靜態指標、特征指標、價值指標等多指標多層次的評價體系，評價體系層層遞進，最終得到準確全面的用戶有序用電價值評價結果。

　　關鍵詞： 有序用電；評價體系；靜態指標；特征指標；價值指標

0 引言

　　隨著近幾十年我國經濟的快速發展，電力行業作為關鍵的能源支撐也取得了長足發展，但即使在目前的經濟轉型期內，雖然我國電力供需的總體狀況平衡，我們也應當注意到，國內尤其是某些地區出現區域性、季節性、時段性、結構性缺電的現象仍然會長期存在，在每年的迎峰度夏（冬）期間電力供需矛盾往往會表現得更為突出。

　　在此背景下，有序用電成為必需的調控措施。有序用電工作主要是指在電力供需偏緊，電力供應出現缺口的現實條件下，通過行政措施、經濟手段、技術方法依法控制部分用電需求以確保電網安全運行的管理工作。

　　目前我國已對有序用電進行了大量研究，而有序用電的關鍵問題在于實施效果的評價，只有通過對實施效果進行全面、科學的評價，才能促進有序用電的不斷完善，配合經濟的健康穩定發展。文獻[1]提出將層次分析法（AHP）和模糊綜合評價法相結合，對有序用電方案進行綜合評價分析；文獻[2]從經濟效果、能源效率、環境價值、用戶信用4個方面建立了工業用戶用電序位評價指標體系，利用序關系法和熵值法進行賦權，之后利用灰色關聯理想點法對工業用戶用電序位進行綜合分析。文獻[3]首先分析了影響用戶錯避峰能力的關鍵因素和敏感因素，構建了行業客戶錯避峰能力綜合評價的3級指標體系，并利用層次分析法確定評價指標的權重，再結合模糊綜合評判法計算評判的數據。

　　雖然目前已有不少學者對有序用電評價方法進行了研究，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，未建立一個科學的、行之有效的指標評價體系。本文針對上述問題，旨在研究建立用戶有序用電價值指標體系，實現對有序用電方案有效性、合理性、有序用電執行能力、執行效果、綜合效益等進行評價，從而指導工作，實現有序用電管理工作的有序化、精細化、智能化。

1 綜述

　　用戶的有序用電價值指標評價體系就是通過建立一系列的指標來評估用戶避峰、調休、錯時、檢修的適合程度和潛力大小，即價值。這個體系的結構如圖1所示。

　　整個體系指標呈現“金字塔”式的架構，由客戶基本的靜態指標和特征指標得到用戶的價值指標，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 靜態指標和特征指標層次

　　本層次分為2個部分，包括靜態指標和特征指標，其具體明細如圖2和3所示。

　　1.2  價值指標層次

　　分析用戶在緊急避峰、輪休、設備檢修、錯時生產這些避錯峰方式的適合程度并量化。具體包括的指標見圖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、設備檢修、錯時生產的指標值就構成了用戶的整體價值。

2 靜態指標

　　靜態指標指用戶固有的屬性或特征，可以預見在將來一段時間內，是相對穩定的狀態。

　　2.1 行業特征指標

　　行業特征指標是指依據具體行業的生產特征分析出其參與有序用電的適合度狀況，進而量化出每個行業具體的有序用電價值指標系數。行業特征指標值用[0,1]之間的一個具體值表示，用戶所屬行業的特征指標數值越大，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。根據對各行業的調研可得其相應得特征值。

　　2.2 容量指標

　　容量指用戶的裝接容量。在負荷缺口一定的情況下，容量越大，需要的用戶數量越少，操作難度和管理成本越低，假設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 典型負荷指標

　　典型負荷曲線能直觀地體現出用電客戶的用電規模、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荷特性。其中典型負荷曲線算法如式（1）。

　　式中，l表示典型負荷曲線；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時刻的負荷值；N為樣本數。

　　3 特征指標

　　特征指標指基于用戶的運行數據等計算得出的用戶用電特征，處于相對不穩定的狀態。

　　3.1 負荷波動指標

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

　　式中，Pi為第i個時刻的負荷值；為負荷均值；為負荷標準差；N為確定時間段內負荷時刻點的個數。

　　3.2 安全保障負荷指標

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

　　Psl=sort(P[X],k,desc)（3）

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

　　k的確定依據：通過采樣客戶的負荷數據，統計采樣客戶中僅使用安全保障負荷時段占全部時段的比例，在誤差允許的范圍內對整體客戶僅使用安全保障負荷時段比例進行估計。實際計算得到的比例在30%左右，最終結合采樣客戶的總數，按負荷數據從小到大排序后，取前30%處的位置確定k的取值。

　　3.3 經濟生產保障負荷指標

　　經濟生產保障負荷（Economic Production Safety Load）：在保障用電場所人身與財產安全之外，滿足一部分生產能力所需的電力負荷。經濟生產保障負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；表示相應時刻的負荷值。

　　3.4 最大可限負荷指標

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

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

　　δp的確定依據：對客戶負荷數據進行抽樣計算，得到樣本數據中的同時率，根據統計抽樣理論在一定的誤差條件對整體的同時率進行估計計算，通過計算確定同時率取值為0.8。

　　3.5 緊急可限負荷指標

　　最大可限負荷（Emergent Limited Load）表示在高峰時段時，用戶僅保留經濟生產保障負荷，關停設備“降低了”的負荷。緊急可限負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荷；Pesl為經濟生產保障負荷；Ppl-mor，Ppl-mid，Ppl-eve分別表示早峰、腰峰、晚峰時段的高峰負荷。

　　3.6 可調負荷指標

　　可調負荷（Adjustment Load）表示在電網高峰時段時，通過錯時上下班等措施，提前或延遲規定時間內釋放客戶高峰負荷，用戶設備相較實施措施之前“降低了”的負荷。可調負荷反映了客戶實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荷；Pel為以全省高峰時刻為中心提前K個小時的客戶的負荷；Pdl為以全省高峰時刻為中心推遲K個小時的客戶的負荷。

　　3.7 周末負荷下降指標

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

　　3.8 生產連續性指標

　　客戶生產連續性表示用戶一般為三班制連續作業，生產非連續性表示用戶一般為白班制非連續性作業。客戶生產連續性參數是評估客戶是否適合設備檢修的重要參數之一，其中判斷方法流程圖如圖5。

　　流程說明：1）根據樣本庫數據對客戶負荷數據進行疊加平均計算，擬合為一天客戶典型負荷曲線；2）以典型負荷曲線最大負荷的20%數值為一級，將負荷曲線劃分為5級區間，最低一級為最大負荷的20%；3）統計典型負荷曲線內負荷值小于最低一級區間負荷的點數。判斷該負荷點數量占總點數（T1,T2,…,T48）的比例是否小于閾值p0，如果小于p0，則客戶生產連續，否則為生產非連續。

　　p0的確定依據：對連續生產的客戶采樣分析，統計分析負荷的分布情況，計算負荷值小于最低一級區間負荷的點數比例，在誤差允許范圍內對整體客戶的p0估計計算，通過計算得p0為10%。

　　3.9  檢修指標

　　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備檢修參與有序用電的重要指標之一，其中算法如公式（8）。

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

　　其中，Y表示休息比率。

　　Y確定方法：依據一個月中周六日的天數為8天，如果實際休息的天數低于3天，則視為無廠休，據此計算得到Y取值為0.3。

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

　　3.10 單位電量產出指標

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

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

4 價值指標

　　在靜態指標和特征指標的基礎上，計算用戶有序用電緊急避峰、輪休、設備檢修、錯時生產的潛力大小。根據指標值，一方面能比較某地區所有用戶之間，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、設備檢修、錯時生產的價值指標是分開計算，沒有關聯關系。

　　4.1 調休價值指標

　　調休價值指標（Shift Work Exponent）：指用戶實施調休錯峰措施的價值潛力。

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

　　（1）調休指數初值計算

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

　　式中，Isr表示調休指數初值。

　　（2）聚類分檔

　　根據聚類分析結果，將客戶的調休指數初值Isr劃分為5檔，分別為優、良、適中、一般、差，檔級劃分見表1。

　　（3）判斷用電客戶周休下降率范圍

　　（4）降檔計算。

　　4.2  檢修價值指標

　　檢修指數（Overhaul Exponent）：反映了用戶實施設備檢修措施的潛力大小。客戶檢修潛力與可限負荷、連續生產性、設備檢修天數多種因素相關，檢修價值指標就是通過數學模型建立一種綜合的指標來評估客戶的檢修潛力。

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

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

　　4.3  錯時價值指標

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

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

　　式中，Pal-mor，Pal-mid，Pal-eve分別表示早、腰、晚峰時段的可調負荷。

　　4.4 避峰價值指標

　　避峰指數（Avoid Peek Exponent）：反映了用戶實施避峰措施的潛力大小。客戶的避峰價值與可限負荷、行業、負荷波動率、經濟效益等多種因素相關，避峰價值指標就是通過數據模型考慮多種子指標建立一種綜合指標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荷曲線；計算客戶早峰、腰荷、晚峰的最大可限負荷；計算平均值，得到可限負荷；行業影響因子指營銷系統的國民行業對避峰的適合程度，數值在[0,1]之間，最適合的用1表示，不適合的用0表示。行業越適合避峰，指數越大；計算GIq，具體得分如表2；計算客戶的負荷波動率；用可限負荷行業GIq負荷波動率，得到客戶的避峰指數，如公式（13）。

　　式中，Eap表示避峰指數；GTRADE表示行業影響；GIq為單位電量產出的得分，通過運用K-means聚類分析法將所有客戶的Iq劃分成5檔；RLF負荷波動率。

5 結束語

　　在電力供需平衡條件下，有序用電工作則是錯峰填谷、改善負荷特性、節能降耗提升電網運行經濟性的重要手段，是智能用電和電力需求側管理的重要組成部分。面對當前有序用電方案編制模式過于粗放，精細化程度不高，未對各有序用電方案進行全面價值量化考量等問題，本文根據文獻[4-7]建立了一套評價用戶有序用電價值的指標體系，使用戶的錯峰、避峰價值得到量化，編制方案能夠準確、快速定位用戶，提高了有序用電方案的科學性、公平性，完善了有序用電工作質量，促進電力行業精細化管理。

參考文獻

　　[1]李正明, 張紀華, 陳敏潔. 基于層次分析法的企業有序用電模糊綜合評估[J]. 電力系統保護與控制, 2013, 41(7): 136-141.

　　[2]董安有, 邢通, 陳夢影, 等. 尖峰時段工業用戶用電序位評價指標體系與模型[J]. 現代電力, 2013, 30(6): 73-79.

　　[3]李揚, 李享. 基于 AHP-模糊綜合評價法的行業客戶錯避峰能力評估[J]. 華東電力, 2013(10):44.

　　[4]國家發展和改革委員會.電力需求側管理辦法[Z].2010.

　　[5]國家發展和改革委員會.有序用電管理辦法[Z].2011.

　　[6]GB/T 15148-2008.電力負荷管理系統技術規范[S].2008.

　　[7]DL/T 1330—2014.電力需求側管理項目效果評估導則[S].2014.