优质电力市场中的特征定价方法研究

王俊 曹建军

摘 要：随着新一轮电力体制改革的持续推进，配电和售电成为新兴的万亿级市场，在运营增量配电网的同时满足供区高端用户对高等级电能质量供电的要求，并从中获得合理收益是增量配网运营商发展增值服务的有效途径。文章将影响用户经济效益的优质供电指标划分为平均电压偏差、三相不平衡、谐波含量、短时掉电和电压暂降五个种类，提炼了高电能质量的重要特征参数集，并采用特征定价法的理念建立了优质电力特征与价格之间的数学关系模型，基于统计数据并利用回归拟合法求取了优质电力定价模型的参数。结果表明，该方法能根据电能质量特征指标水平较好地实现差异化定价。

关键词：电力市场;特征定价法;电能质量;增量配电

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1005-6432（2022）03-0014-03

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.03.014

1 引言

随着配售电市场改革的持续推进，电能的商品属性在竞争中逐步得到体现，[1]而将电能质量治理作为增值服务实现电能“依质定价”才是电能商品属性的最终归属。因此，对增量配网园区高端用户提供分等级的电能质量定制服务，减少用户经济损失的同时按照一定的定价标准获取合理收益是可行的商业路径。这就需要对优质电力匹配科学合理的定价方法。

国内外已有不少学者对优质电力定价开展了相关研究，比较常用的有边际条件定价法、差别定价法和风险管理定价法。边际条件定价法[2-3]主要通过建立销售模型和成本模型并对利润函数求极值获取定价的取值;差别定价法[4-5]将电能质量服务分为若干连续或离散的等级，按照一定的目标函数取值确定各个等级对应的价格;风险管理定价法[6-7]则将优质电力附加电价分为治理成本加电能质量事故保险费用两部分，通过事故概率分布和损失函数确立保险费用。特征定价法[8-9]是经济学领域常用的商品定价法，它更专注于用户在某一特征参数方面的需求，因此更具有定制化，但目前在优质电力定价方面还应用较少。根据对宁夏某增量配网开展定制电力的定价和投资收益进行了分析，并声明按质定价、按需定价将成为增量配电网各利益相关方必然的博弈结果。[10]

文章首先提炼了增量配电园区优质电力的特征量，其次建立各部分特征量定价价格与特征值的数学模型，最后基于某一园区的配网运营商和电力用户实际的价格意愿协商结果，采用统计-回归分析确定了特征定价数学模型的参数，从而确立该园区优质电力特征定价方法。

2 优质电力特征参数集

电能质量的广义范畴涉及供电电压电流连续性、电压电流波形正弦性、电压电流频率与幅值稳定性等内容，文章专注于对用户造成经济损失较大的方面，主要包括以下五方面。

（1）电压偏差。指供电电压过小从而偏离额定电压值，它可能会造成用户部分负载不能正常工作，以及正常工作的负载工作电流过大引起损耗增加，从而造成经济损失。其治理方案主要是配置无功补偿装置，如静止无功补偿器SVC、调压器等。

（2）三相不对称。指三相电压、电流不满足均衡的幅值和相位的现象，在低压配电网络中较为普遍，它将造成零线电流过大、损耗增加、设备磁通畸变等不利影响，从而造成经济损失。其治理方案主要是配置三相不对称平衡装置。

（3）谐波。指供电的电压和电流除了标准的50Hz能量波形以外，还包含其他频次（以5、7次居多）的能量波形，它同样会造成损耗增量、计量和保护装置出错，甚至损坏部分精密用电仪器。其治理方案主要是配置有源或带通滤波器。

（4）电压暂降。指电压有效值在短时间内下降到正常电压的10%～90%，多数持续0.5～1.0秒且能主动恢复的现象。它可能导致生产过程受阻，产品报废，是造成用户损失最大的电能质量扰动种类。其治理方案主要是通过配置动态电压补偿器（DVR），或采用不间断电源（UPS）及快速切换开关。

（5）短时断电。指电压有效值快速降低至10%以下，持续3分钟以内且能主动恢复的现象。它是电压暂降的更严重行为，可能导致的结果比电压暂降更为严重但发生的频率不及电压暂降。其治理方案主要是通过配置不间断电源（UPS）和快速切换开关。

此外，对其他电能质量问题如频率偏差、过电压等，因其造成的直接经济损失较小，或可以通过简单措施予以抑制（如标准避雷器配置也能防止过电压危害），文章暂不考虑。根据以上五大方面内容，确定优质电力的特征参数如表1所示，其中电压暂降表征参数3个，短时断电表征参数2个，其他电能质量扰动的表征参数均为1个。

3 优质电力特征定价模型

尽管国家对供电质量给出了标准，但一些高端用户对电能质量有着更高的定制化需求，愿意付费获取比表1中各项指标的国标值更优质的供电服务，这就对优质电力的特征定价法提出了要求。优质电力特征价格中的“特征”是指用户通过对优质电力产品或服务的消费而得到的效用或者满足，而产品价格则是由产品各方面属性提供给消费者的效用或满足决定的。因此，可通过特征价格来表示产品属性与产品价格之间的关系，函数形式为：

式中：P为产品价格;H为产品特征函数，是属性特征c1、c2、…、cn的函数。典型的特征函数形式有线性形式、二次函数形式、對数函数形式等。

3.1 电压偏差治理的优质电力特征定价模型

为在供电电压质量国家标准之上进一步降低电压偏差，可采用额外的治理装置配置提供优质电力服务。随着平均电压偏差要求的提高，治理难度加大，降低相同电压偏差幅度所需要的附加电价增幅越大，且治理后平均电压偏差幅度与对应的附加治理成本（或电价）呈二次曲线特征，按照特征定价法（单位：分/度）可采用如下二次模型：

3.2 三相不平衡治理的优质电力特征定价模型

同样，随着平均三相不平衡度在国标之上要求的进一步提高，治理难度加大，降低相同幅度所需要的附加电价增幅增大。治理后平均三相不对称程度与对应的附加治理成本（或电价）亦呈二次曲线特征，按照特征定价法（单位：分/度）亦可采用如下二次模型：

3.3 谐波治理的优质电力特征定价模型

同样是随着电能质量要求的提高，治理难度加大，降低相同谐波电流幅度所需要的附加电价增幅越大。以谐波电流总畸变率为特征量，它与对应的治理附加电价呈现出对数曲线特征，其定价（单位：分/度）可采用如下公式：

3.4 电压暂降治理的优质电力特征定价模型

针对电压暂降，特征量包括年均暂降次数λ、平均电持续时间τ和电压跌落后平均幅值Usag。其中电压暂降的次数特征指标λ和平均持续时间特征指标τ与对应的治理附加电价呈现出良好的对数曲线特征，电压跌落后的平均幅值Usag与对应的治理附加电价呈现出良好的线性特征。据此，按照特征定价法（单位：分/度）可采用如下对数和线性混合模型：

3.5 短时断电治理的优质电力特征定价模型

短时断电的特征量包括年均事故次数n和平均短时掉电持续时间t。两项特征指标与对应的治理附加电价均呈现出对数曲线特征。据此，按照特征定价法（单位：分/度）可采用如下对数模型：

3.6 优质电力特征定价综合模型

对式（2）～式（6）进行求和，即可得到按照以上5个方面8个特征量确定的优质电力特征定价综合模型，如式（7）所示。它包含的15个决定性参数a1～a15，可通过多个用户与配网运营商在某个电能质量需求领域（如谐波、暂降等）的定制服务提供和买家磋商的定价值进行统计回归获取。

可见，与其他定价法如差别定价法相比，特征定价法可以使得用户就特定的电能质量领域进行定制和付费，而非按照电能质量等级所规定的全部电能质量种类付费，更能体现定制化优质电力服务的特点。此外，对于增量配电园区，由于主要的电力用户和主要基础设施均为新建，无法获取用户此前2～5年内的电能质量损失数据，故通过风险管理定价的依据不足，而特征定价法能够较好地适应供需双方的需求。

4 定价案例分析

以我国北方某一增量配电优质供电示范园区拟开展的定制电力服务为例开展算例分析，该园区已经拥有非居民供电用户318个，未来5年内拟新增各类非居民用户423个。通过对现有和即将入驻的电力用户进行电能质量需求调研，统计得出采取治理措施后，配网运营商和用户在平均电压偏差、三相不平衡、谐波含量、短时掉电和电压暂降五个种类方面意愿达成的供电指标和意愿达成的附加服务电价如表2至表6所示。

采用拟合回归法，基于文章提出的特征定价模型，求解获得优质电力特征定价综合模型的15个决定性参数a1～a15，如表7所示。图1至图3为拟合的数学模型与表2至表4中意愿价格-指标值的比较，可见回归曲线表征的数学模型较好地反映了意愿价格-指标值的数学关系。将各个电能质量特征的函数综合，可得定价函数：

据此，对某一采用定制电力提供高电能质量附加服务的用户，如果要求供电平均电压偏差小于4%，平均三相不平衡度小于2.5%，谐波电流含量小于4%，年均短时掉次数小于15次，平均掉电持续时间小于80ms，年均暂降次数小于8次，平均暂降持续时间小于40ms，暂降电压跌落后平均幅值大于60%，则可根据以上特征定价法计算该用户定制电力的附加电能质量费用为：2.93分/千瓦时。

5 结论

文章針对特征定价法在优质电力方面的应用，以增量配电优质供电为场景，给出了按照最能影响经济损失的五大方面、八大参数定价的数学模型，并以某增量配电园区为例，基于供需双方协商意愿的定制电力服务价格进行回归拟合确定特征定价模型参数。结论表明，该定价方法具有较好的实用性，可以避免风险定价法中历史数据取值困难，差别定价法划定电能质量等级全面的不足。

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[作者简介]王俊（1980—），男，汉族，安徽合肥人，工学博士，高级工程师，研究方向：清洁发电、分布式能源、综合能源服务等技术研究和项目开发;曹建军（1970—），男，汉族，北京人，本科学历（工程硕士学位），高级工程师，研究方向：发电厂生产管理、基建项目、清洁发电、分布式能源、综合能源、智慧运营等管理和研究工作。

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