第6章 可中斷負(fù)荷定價及其應(yīng)用

在整個電價體制中，有多種電價類型，其中，可中斷負(fù)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(yù)先簽訂協(xié)議，當(dāng)電力系統(tǒng)m現(xiàn)高峰負(fù)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(yù)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(jì)性和安全性。近年來，IL電價的研究越來越受到廣大學(xué)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(jì)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(fù)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(jì)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(fù)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(fù)荷，故下文對各種IL電價模型進(jìn)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(kuò)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(yīng)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(fù)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(dāng)?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(xué)描述如式(6-2)。

式中，目標(biāo)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(fù)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(zhǔn)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(zhǔn)確制定合理的激勵政策來保護(hù)供電公司及用戶的利益，很容易導(dǎo)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(fù)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(fù)荷很高甚至危及系統(tǒng)安全，這時可以選擇當(dāng)實時電價高于某一臨界電價時中斷部分負(fù)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(yuǎn)期合同和期貨，期權(quán)則是一種權(quán)利而非義務(wù)，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(fù)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(jìn)行，結(jié)合期權(quán)的IL合同可以看作電力公司賣出遠(yuǎn)期合同的同時買入看漲期權(quán)，遠(yuǎn)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(dāng)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(dāng)實時電價低于中斷電價時，則按合同電價進(jìn)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(fù)合電力期權(quán)。對于看漲期權(quán)來說，中斷價格越高，相應(yīng)期權(quán)價格越低;中斷價格越低，相應(yīng)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(xiàn)'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(zhǔn)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(fù)荷特·陀和自身擁有的負(fù)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(yīng)，而DSB就是電力市場下的一種需求響應(yīng)。用戶可以在日前市場或?qū)崟r市場中提交負(fù)荷中斷容量和對應(yīng)電價，電網(wǎng)公司則可以優(yōu)化調(diào)度可中斷負(fù)荷和發(fā)電側(cè)容量以應(yīng)對負(fù)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(fù)荷在其他時段能夠得到盡快恢復(fù)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(fù)荷在其他時段得到恢復(fù)的程度。如果用戶削減的負(fù)荷在其他時段能夠盡快恢復(fù)，DSB可以降低系統(tǒng)邊際電價;反之，在電網(wǎng)的高峰負(fù)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(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測和運行分配。