栾开宁1，薛溟枫2，刘  欢3，陈  楚1，李  博4

　　（1．国网江苏省电力公司，江苏 南京 210028；2．国网无锡市电力公司，江苏 无锡 214000；3．中国电力科学研究院，北京 100192；4．北京国电通网络技术有限公司，北京 100000）

　　摘  要： 电力用户参与有序用电的价值评估是编制、完善有序用电方案的重要参考。为了科学全面地对电力用户有序用电价值进行评价，建立了包括静态指标、特征指标、价值指标等多指标多层次的评价体系，评价体系层层递进，最终得到准确全面的用户有序用电价值评价结果。

　　关键词： 有序用电；评价体系；静态指标；特征指标；价值指标

0 引言

　　随着近几十年我国经济的快速发展，电力行业作为关键的能源支撑也取得了长足发展，但即使在目前的经济转型期内，虽然我国电力供需的总体状况平衡，我们也应当注意到，国内尤其是某些地区出现区域性、季节性、时段性、结构性缺电的现象仍然会长期存在，在每年的迎峰度夏（冬）期间电力供需矛盾往往会表现得更为突出。

　　在此背景下，有序用电成为必需的调控措施。有序用电工作主要是指在电力供需偏紧，电力供应出现缺口的现实条件下，通过行政措施、经济手段、技术方法依法控制部分用电需求以确保电网安全运行的管理工作。

　　目前我国已对有序用电进行了大量研究，而有序用电的关键问题在于实施效果的评价，只有通过对实施效果进行全面、科学的评价，才能促进有序用电的不断完善，配合经济的健康稳定发展。文献[1]提出将层次分析法（AHP）和模糊综合评价法相结合，对有序用电方案进行综合评价分析；文献[2]从经济效果、能源效率、环境价值、用户信用4个方面建立了工业用户用电序位评价指标体系，利用序关系法和熵值法进行赋权，之后利用灰色关联理想点法对工业用户用电序位进行综合分析。文献[3]首先分析了影响用户错避峰能力的关键因素和敏感因素，构建了行业客户错避峰能力综合评价的3级指标体系，并利用层次分析法确定评价指标的权重，再结合模糊综合评判法计算评判的数据。

　　虽然目前已有不少学者对有序用电评价方法进行了研究，但研究各有测重，还未能全面考虑有序用电的各种影响因素，未建立一个科学的、行之有效的指标评价体系。本文针对上述问题，旨在研究建立用户有序用电价值指标体系，实现对有序用电方案有效性、合理性、有序用电执行能力、执行效果、综合效益等进行评价，从而指导工作，实现有序用电管理工作的有序化、精细化、智能化。

1 综述

　　用户的有序用电价值指标评价体系就是通过建立一系列的指标来评估用户避峰、调休、错时、检修的适合程度和潜力大小，即价值。这个体系的结构如图1所示。

　　整个体系指标呈现“金字塔”式的架构，由客户基本的静态指标和特征指标得到用户的价值指标，最终得到用户有序用电评价价值。用户价值体系共分为3个层次，共4个部分：

　　1.1 静态指标和特征指标层次

　　本层次分为2个部分，包括静态指标和特征指标，其具体明细如图2和3所示。

　　1.2  价值指标层次

　　分析用户在紧急避峰、轮休、设备检修、错时生产这些避错峰方式的适合程度并量化。具体包括的指标见图4所示。

　　1.3用户价值层次

　　用户可能适合几种避错峰方式，因此紧急避峰、轮休、设备检修、错时生产的指标值就构成了用户的整体价值。

2 静态指标

　　静态指标指用户固有的属性或特征，可以预见在将来一段时间内，是相对稳定的状态。

　　2.1 行业特征指标

　　行业特征指标是指依据具体行业的生产特征分析出其参与有序用电的适合度状况，进而量化出每个行业具体的有序用电价值指标系数。行业特征指标值用[0,1]之间的一个具体值表示，用户所属行业的特征指标数值越大，表示该用户参与避峰的价值越大，值为0表示不适合参与避峰。根据对各行业的调研可得其相应得特征值。

　　2.2 容量指标

　　容量指用户的装接容量。在负荷缺口一定的情况下，容量越大，需要的用户数量越少，操作难度和管理成本越低，假设其他影响因子相同的条件下，容量大的用户越适合避峰。

　　2.3 典型负荷指标

　　典型负荷曲线能直观地体现出用电客户的用电规模、变化趋势、用电行为特征、偏好及用电模式，能全面具体地反映了用电客户所特有的负荷特性。其中典型负荷曲线算法如式（1）。

　　式中，l表示典型负荷曲线；T1,T2,…,T96代表将1天24小时平均划分为96个时间段；PMTi为Ti时刻的平均值；PTi为Ti时刻的负荷值；N为样本数。

　　3 特征指标

　　特征指标指基于用户的运行数据等计算得出的用户用电特征，处于相对不稳定的状态。

　　3.1 负荷波动指标

　　负荷波动率（Load Fluctuation）：单位平均负荷时的负荷分散程度。负荷的均值表示负荷平均水平，反映了负荷的集中程度；负荷的标准差反映了负荷的分散程度；负荷波动率是指负荷标准差与均值之比，反映出负荷分散程度的相对大小。负荷波动率大适合避峰。其中负荷波动率算法如式（2）。

　　式中，Pi为第i个时刻的负荷值；为负荷均值；为负荷标准差；N为确定时间段内负荷时刻点的个数。

　　3.2 安全保障负荷指标

　　安全保障负荷（Safety Load）：保障用电场所人身与财产安全所需的电力负荷。安全保障负荷适用于调休、错峰指数计算，其中算法如式（3）。

　　Psl=sort(P[X],k,desc)（3）

　　式中，Psl表示安全保障负荷；X为样本数，P[X]表示全部负荷数据；k表示取第k个负荷；desc表示按从小到大顺序排列。

　　k的确定依据：通过采样客户的负荷数据，统计采样客户中仅使用安全保障负荷时段占全部时段的比例，在误差允许的范围内对整体客户仅使用安全保障负荷时段比例进行估计。实际计算得到的比例在30%左右，最终结合采样客户的总数，按负荷数据从小到大排序后，取前30%处的位置确定k的取值。

　　3.3 经济生产保障负荷指标

　　经济生产保障负荷（Economic Production Safety Load）：在保障用电场所人身与财产安全之外，满足一部分生产能力所需的电力负荷。经济生产保障负荷适用于紧急避峰计算，其中算法如式（4）。

　　Pesl=Min(pT16,…,pT44)  （4）

　　式中，将1天24小时均分为48个时间段，分别为T1,T2,…,T48；T16表示8:00时刻；T44表示22:00时刻；表示相应时刻的负荷值。

　　3.4 最大可限负荷指标

　　最大可限负荷（Max Limited Load）：在高峰时段时，用户仅保留保障负荷，关停设备“降低了”的负荷。是评判客户有序用电价值的重要指标，其中算法如公式（5）。

　　式中，Pll-mor，Pll-mid，Pll-eve分别表示早峰、腰峰、晚峰时段的可限负荷；Psl为安全保障负荷；Ppl-mor，Ppl-mid，Ppl-eve分别表示早峰、腰峰、晚峰时段的高峰负荷；δp表示同时率。

　　δp的确定依据：对客户负荷数据进行抽样计算，得到样本数据中的同时率，根据统计抽样理论在一定的误差条件对整体的同时率进行估计计算，通过计算确定同时率取值为0.8。

　　3.5 紧急可限负荷指标

　　最大可限负荷（Emergent Limited Load）表示在高峰时段时，用户仅保留经济生产保障负荷，关停设备“降低了”的负荷。紧急可限负荷反映了客户在紧急避峰情况下的可限能力，其中算法如公式（6）。

　　式中，Pell-mor，Pell-mid，Pell-eve分别表示早峰、腰峰、晚峰时段的紧急可限负荷；Pesl为经济生产保障负荷；Ppl-mor，Ppl-mid，Ppl-eve分别表示早峰、腰峰、晚峰时段的高峰负荷。

　　3.6 可调负荷指标

　　可调负荷（Adjustment Load）表示在电网高峰时段时，通过错时上下班等措施，提前或延迟规定时间内释放客户高峰负荷，用户设备相较实施措施之前“降低了”的负荷。可调负荷反映了客户实施错时方式的有序用电方式的潜力大小，其中算法如公式（7）。

　　Ped=Ppe-Min(Pel-Pdl)（7）

　　式中，Ppe为早、中、晚高峰时刻的客户的负荷；Pel为以全省高峰时刻为中心提前K个小时的客户的负荷；Pdl为以全省高峰时刻为中心推迟K个小时的客户的负荷。

　　3.7 周末负荷下降指标

　　周休负荷下降率（Weekend Load Decrease Rate）：周六、日负荷相对于工作日负荷的下降比率。周休负荷下降率是评判客户是是否具有调休潜力的重要考虑因素。

　　3.8 生产连续性指标

　　客户生产连续性表示用户一般为三班制连续作业，生产非连续性表示用户一般为白班制非连续性作业。客户生产连续性参数是评估客户是否适合设备检修的重要参数之一，其中判断方法流程图如图5。

　　流程说明：1）根据样本库数据对客户负荷数据进行叠加平均计算，拟合为一天客户典型负荷曲线；2）以典型负荷曲线最大负荷的20%数值为一级，将负荷曲线划分为5级区间，最低一级为最大负荷的20%；3）统计典型负荷曲线内负荷值小于最低一级区间负荷的点数。判断该负荷点数量占总点数（T1,T2,…,T48）的比例是否小于阈值p0，如果小于p0，则客户生产连续，否则为生产非连续。

　　p0的确定依据：对连续生产的客户采样分析，统计分析负荷的分布情况，计算负荷值小于最低一级区间负荷的点数比例，在误差允许范围内对整体客户的p0估计计算，通过计算得p0为10%。

　　3.9  检修指标

　　检修概率（Overhaul Probability）：指一个无厂休用户可能检修的概率。检修概率是评估客户是否适合通过设备检修参与有序用电的重要指标之一，其中算法如公式（8）。

　　式中，ROP为检修概率；Drest为最大连续厂休日天数；X为取样天数；ATC（around the clock）为有无厂休判别指数，计算方法为：

　　其中，Y表示休息比率。

　　Y确定方法：依据一个月中周六日的天数为8天，如果实际休息的天数低于3天，则视为无厂休，据此计算得到Y取值为0.3。

　　ATC确定方法：如果某用户上一年低负荷日天数除以总天数小于Y，则判断该用户连续生产（ATC=1），否则ATC=0。

　　3.10 单位电量产出指标

　　单位电量产出：指每千瓦时电量产生的销售收入。单位电量产出=年销售收入/年用电量。单位电量产出指标是考虑用户避峰潜力的主要参数之一，低产出客户优先参与避峰限电。其中算法如公式（9）。

　　式中，Iq为单位电量产生的销售收入；Ii为客户年销售收入；Qi为客户年消费电量；k为时间单位：年或月。

4 价值指标

　　在静态指标和特征指标的基础上，计算用户有序用电紧急避峰、轮休、设备检修、错时生产的潜力大小。根据指标值，一方面能比较某地区所有用户之间，哪些用户更适合参与某个方式的错避峰；另一方面能比较某个用户，哪种错避峰方式更为适合。

　　一个用户可有几种合适方式，因此紧急避峰、轮休、设备检修、错时生产的价值指标是分开计算，没有关联关系。

　　4.1 调休价值指标

　　调休价值指标（Shift Work Exponent）：指用户实施调休错峰措施的价值潜力。

　　计算模型：首先计算调休指数初值，然后运用K-means聚类分析法将避峰指数初值划分为5档，分别为优、良、适中、一般、差；由特征指标中对周休下降率的统计分析得到的参数1和2可知，周休下降率大于等于2的客户一般休两天，为非常适合调休的客户，调休指数初值不变；周休下降率大于1且小于2的客户一般休一天，适合调休的潜力较弱，调休指数初值降一档处理；周休下降率小于等于1的客户一般不休息，不适合进行调休，调休指数降两档处理。

　　（1）调休指数初值计算

　　选取客户的早、腰、晚高峰可限负荷的平均值作为调休指数的初值（Initial Value of Shift Rest Index）。计算模型如公式（10）。

　　式中，Isr表示调休指数初值。

　　（2）聚类分档

　　根据聚类分析结果，将客户的调休指数初值Isr划分为5档，分别为优、良、适中、一般、差，档级划分见表1。

　　（3）判断用电客户周休下降率范围

　　（4）降档计算。

　　4.2  检修价值指标

　　检修指数（Overhaul Exponent）：反映了用户实施设备检修措施的潜力大小。客户检修潜力与可限负荷、连续生产性、设备检修天数多种因素相关，检修价值指标就是通过数学模型建立一种综合的指标来评估客户的检修潜力。

　　计算模型：取用户的年度典型负荷曲线（每个用户每周一条典型负荷曲线）；计算平均的典型负荷曲线；平均典型负荷曲线减去安全保障负荷，得到可限负荷曲线；取出早峰、腰荷、晚峰时刻的可限负荷，计算平均值；可限负荷平均值*检修概率，得到检修指数。计算模型如公式（11）。

　　式中，Eoh表示检修指数；PMLL-Tmor为早峰时刻的最大可限负荷；PMLL-Tmid为腰荷时刻的最大可限负荷；PMLL-Teve为晚峰时刻的最大可限负荷；ROP为检修概率。

　　4.3  错时价值指标

　　错时指数（Stagger Hours Exponent）：反映了客户实施错时生产措施的效果大小。错时价值指标就是通过数学模型建立一种综合的指标来评估客户的错时潜力。

　　计算模型：选取客户的早、腰、晚高峰可调负荷的平均值作为错时指数，计算模型如公式（12）。

　　式中，Pal-mor，Pal-mid，Pal-eve分别表示早、腰、晚峰时段的可调负荷。

　　4.4 避峰价值指标

　　避峰指数（Avoid Peek Exponent）：反映了用户实施避峰措施的潜力大小。客户的避峰价值与可限负荷、行业、负荷波动率、经济效益等多种因素相关，避峰价值指标就是通过数据模型考虑多种子指标建立一种综合指标来刻画客户避峰潜力和价值。

　　计算模型：取客户年度的典型负荷曲线；计算客户早峰、腰荷、晚峰的最大可限负荷；计算平均值，得到可限负荷；行业影响因子指营销系统的国民行业对避峰的适合程度，数值在[0,1]之间，最适合的用1表示，不适合的用0表示。行业越适合避峰，指数越大；计算GIq，具体得分如表2；计算客户的负荷波动率；用可限负荷行业GIq负荷波动率，得到客户的避峰指数，如公式（13）。

　　式中，Eap表示避峰指数；GTRADE表示行业影响；GIq为单位电量产出的得分，通过运用K-means聚类分析法将所有客户的Iq划分成5档；RLF负荷波动率。

5 结束语

　　在电力供需平衡条件下，有序用电工作则是错峰填谷、改善负荷特性、节能降耗提升电网运行经济性的重要手段，是智能用电和电力需求侧管理的重要组成部分。面对当前有序用电方案编制模式过于粗放，精细化程度不高，未对各有序用电方案进行全面价值量化考量等问题，本文根据文献[4-7]建立了一套评价用户有序用电价值的指标体系，使用户的错峰、避峰价值得到量化，编制方案能够准确、快速定位用户，提高了有序用电方案的科学性、公平性，完善了有序用电工作质量，促进电力行业精细化管理。

参考文献

　　[1]李正明, 张纪华, 陈敏洁. 基于层次分析法的企业有序用电模糊综合评估[J]. 电力系统保护与控制, 2013, 41(7): 136-141.

　　[2]董安有, 邢通, 陈梦影, 等. 尖峰时段工业用户用电序位评价指标体系与模型[J]. 现代电力, 2013, 30(6): 73-79.

　　[3]李扬, 李享. 基于 AHP-模糊综合评价法的行业客户错避峰能力评估[J]. 华东电力, 2013(10):44.

　　[4]国家发展和改革委员会.电力需求侧管理办法[Z].2010.

　　[5]国家发展和改革委员会.有序用电管理办法[Z].2011.

　　[6]GB/T 15148-2008.电力负荷管理系统技术规范[S].2008.

　　[7]DL/T 1330—2014.电力需求侧管理项目效果评估导则[S].2014.