第6章 可中斷負荷定價及其應用

在整個電價體制中，有多種電價類型，其中，可中斷負荷(Interruptible Load.1L)電價是屬于可靠性電價的一種。IL電價的具體內(nèi)容可以是售電企業(yè)與客戶預先簽訂協(xié)議，當電力系統(tǒng)m現(xiàn)高峰負荷供電不足或運行事故時，售電企業(yè)可以按照協(xié)議內(nèi)容，預先通知用戶，同時減少或者中斷對崩戶的供電，以此來保障系統(tǒng)的安全運行。因此，實行IL電價來促使電力用戶改變或調(diào)節(jié)自身用電時間和用電方式，以此來提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和安全性。近年來，IL電價的研究越來越受到廣大學者的關(guān)往與重視，IL電價也以其高效的調(diào)控能力成為電力需求側(cè)管理的重要經(jīng)濟手段。

6.1 IL主要定價模型

IL管理是實行電力需求側(cè)管理的重要手段，它不但可以提高電力系統(tǒng)負荷率，降低電力系統(tǒng)的運行成本，實現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行，同時對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行也具有非常重要的作用。

日前，IL管理主要通過電力部門與用戶之間簽訂負荷中斷合同，利用電價激勵機制，要求用戶按照合同的規(guī)定，削減或者中斷負荷，故下文對各種IL電價模型進行比較與分析。

6.1.1基于可避免成本理論的IL管理模型

IL實施可以延緩或減少部分調(diào)峰裝機容量的建設(shè)、線路擴容投資以及部分輸電費用，以此帶來的成本節(jié)省往往被看作供電公司用來支付給予用戶補償?shù)膩碓础Ｔ摮杀痉譃榭杀苊馔顿Y成本和可避免運行成本，分別對應于正常供電時所增加的同定投資和運行費用。

IL電價計算公式為：

可避免成本法是基于電力公司節(jié)省成本的定價方法，一方面保證了電力公司的利益，但補償電價不是基于參與者的斷電損失確定，不能鼓勵需求側(cè)的積極參與;另一方面，實施電力體制改革、廠網(wǎng)分開以后，電網(wǎng)公司往往并不擁有發(fā)電廠.而成本的節(jié)省涉及發(fā)電側(cè)和輸電側(cè)，這時面臨誰來回收實施可中斷負荷管理帶來的可避免運行成本與可避免投資成本及如何回收的問題。為此，需要協(xié)調(diào)發(fā)電商與供電商之間的利益，因此在實施中有一定因難。

6.1.2 基于激勵機制下的IL管理模型

顯然，用戶擁有的關(guān)于自身中斷成本信息要多于電力公司，即雙方的信息足不對稱的，用戶可能夸大自身損失。基于機制設(shè)計的方法關(guān)鍵是電網(wǎng)公司給出適當?shù)募钍褂脩?ldquo;說真話”即上報真實缺電成本。這要求滿足兩個約束：個人理性約束，用戶通過可中斷合同獲得的收益必須大于其用電收益，即用戶參與可中斷合同的利潤必須大于零;激勵相容約束，用戶參與IL合同后真實揭露其中斷成本時的利潤大于其策略性報價時的利潤。

基于委托代理理論的一種IL定價方法的數(shù)學描述如式(6-2)。

式中，目標函數(shù)表示電力公司中斷收益最大，A表示單位容量輸配電成本和運行費用，x，為用戶負荷削減量，P為批發(fā)市場上購電價格，yt為對用戶補償費用，該補償費用包括兩部分即成本補償和信息補償(激勵補償)，信息補償即作為激勵用戶因上報真實信息或者供電公司因不能準確掌握用戶信息而付出的成本;Pt表示用戶屬于用戶類型的概率;約束1表示個人理性約束，C為真實中斷成本;約束2表示激勵相容約束。

由于這種建模方法存在博弈規(guī)則，用戶為了追求自身的利益最大化也存在一定的博弈行為，因此機制設(shè)計就非常重要。這種方法要求供電公司對用戶信息有一定程度的了解，否則無法準確制定合理的激勵政策來保護供電公司及用戶的利益，很容易導致合約失敗。

6.1.3 IL的金融期權(quán)定價模型

電力市場環(huán)境下，可中斷負荷定價可以基于實時電價來實施，實時電價可以反映電力供給與需求的變化，較高的實時電價意味著負荷很高甚至危及系統(tǒng)安全，這時可以選擇當實時電價高于某一臨界電價時中斷部分負荷以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，這個臨界電價即為中斷電價。不同于遠期合同和期貨，期權(quán)則是一種權(quán)利而非義務，只有在有利可圖時期權(quán)的買者才會選擇執(zhí)行該期權(quán)，期權(quán)的買方為了獲得行使期權(quán)的權(quán)利需要付一定的期權(quán)費即期權(quán)價格。期權(quán)可以分為看漲期權(quán)和看跌期權(quán)。看漲期權(quán)的持有者有權(quán)按敲定價格購買某商品(在電力市場內(nèi)，交易商品可以是電能、電力期貨合約等);相反，看跌期權(quán)持有者有權(quán)按敲定價格出售某商品。根據(jù)以上原理，供電公司可以購買負荷的中斷權(quán)利，實施方法如圖6 -3所示：

電力市場中電力交易通常通過簽訂雙邊合同進行，結(jié)合期權(quán)的IL合同可以看作電力公司賣出遠期合同的同時買入看漲期權(quán)，遠期合同確定合同電價即正常交割時的電力價格;看漲期權(quán)確定一個中斷電價，當實時電價高于該價格時.電力公司可按事先規(guī)定中斷用戶部分用電，并以中斷電價給予用戶補償;當實時電價低于中斷電價時，則按合同電價進行電力交割。與普通期權(quán)不同的是.該期權(quán)可以多次執(zhí)行，其執(zhí)行次數(shù)不定，在合同有效期內(nèi)依賴于電價變化，因此可中斷合同所結(jié)合的期權(quán)與傳統(tǒng)期權(quán)有本質(zhì)的不同，是一種新型的復合電力期權(quán)。對于看漲期權(quán)來說，中斷價格越高，相應期權(quán)價格越低;中斷價格越低，相應期權(quán)價格越高。^文期權(quán)定價的結(jié)果間接反映中斷價格，即IL電價可由期權(quán)定價的結(jié)果反推，文獻'i'rli對中斷電價的優(yōu)化選擇做了詳盡研究。

IL合同中的期權(quán)是基于現(xiàn)貨價格的電力期權(quán)，因此準確的電力現(xiàn)貨價格模擬是其估價的基礎(chǔ)，首先結(jié)合電價特性建立實時電價模到，然后利用蒙特卡羅模擬法求解期權(quán)價格。

智能電網(wǎng)為實時電價實施提供技術(shù)支持，電價也因此可以實時反映系統(tǒng)運行狀態(tài)。由此可見，IL的金融期權(quán)定價是智能電網(wǎng)下的一種較理想定價方式。

6.1.4基于需求側(cè)競價下的IL管理模型

這種方法的IL管理模型是基于Pool市場模式，用戶要根據(jù)自身的負荷特·陀和自身擁有的負荷中斷能力，根據(jù)需求側(cè)競價( Demand Sicle t3idding，DSP)原理建立。

電力用戶為降低自己的用電成本，會對電力市場中的電價做出一定的響應，而DSB就是電力市場下的一種需求響應。用戶可以在日前市場或?qū)崟r市場中提交負荷中斷容量和對應電價，電網(wǎng)公司則可以優(yōu)化調(diào)度可中斷負荷和發(fā)電側(cè)容量以應對負荷高峰或?qū)崿F(xiàn)自身利益最大化。

DSB參與發(fā)電側(cè)競價的競爭力體現(xiàn)在其不受最低發(fā)電出力以及機組啟停這部分固定費用的限制。在確保參與DSB用戶削減的負荷在其他時段能夠得到盡快恢復的前提下，DSB可以降低系統(tǒng)的邊際電價。DSB用戶停電的持續(xù)時間越短，其單位成本也越低，Pool更愿意將DSI3用戶納入發(fā)電計劃中，取代發(fā)電成本較高的邊際機組。但是，對比DSB用戶與系統(tǒng)調(diào)峰機組的總調(diào)峰成本之間的關(guān)系可以看到，IL通過競價參與發(fā)電計劃后，對系統(tǒng)邊際電價的影響取決于用戶削減的負荷在其他時段得到恢復的程度。如果用戶削減的負荷在其他時段能夠盡快恢復，DSB可以降低系統(tǒng)邊際電價;反之，在電網(wǎng)的高峰負荷期間，很容易由于DSB用戶的參與使得電網(wǎng)出現(xiàn)極高的尖峰價格。所以，在安排用戶參與發(fā)電競價過程的同時，合理安排好用戶在其他時段的用電計劃非常重要。在用這種方法建立IL管理模型時，要求供電部門必須能準確地進行負荷預測和運行分配。