（计算机软件与理论专业论文）地区供电市场电价风险分析及其决策支持系统研究开发.pdf

华北电力大学硕十学位论文 摘要 本文主要工作是对目前供电市场电价风险进行分析研究，并在其基础上研制开 发了电价风险决策支持系统。本文的重点是电价风险的理论分析，其中主要是分时 电价风险、分类电价风险、大用户直供电价风险、可中断电价风险。 在深入分析和研究国内外电价风险的理论发展状况的基础上，结合实地调研数 据，设计和开发了电价风险分析决策支持系统。系统基于数据仓库及联机分析处理 技术、s t r u t s 技术等。结合风险理论的数学模型，对电价方面的风险逐一进行风险 识别，风险分析，风险控制的处理。目前该系统运行良好，具有很高的使用价值。 关键词：电价，风险管理，数据仓库，s t r u t s t h i sa r t i c l er e s e a r c h e st h ep r e s e n tp r i c eo fe l e c t r i c i t yd e c i s i o n m a k i n gi n p o w e rs u p p l ym a r k e ta n dr e a l i z e sa ne l e c t r i c i t yp r i c ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( d s s ) t h e o r yo fe l e c t r i c i t yd e c i s i o n m a k i n gw a sa n a l y e di nd e t a i li n c l u d i n gt i m e - s h a r i n g e l e c t r i c i t yp r i c ed e c i s i o n - m a k i n g ，c l a s s i f i c a t i o ne l e c t r i c i t yp r i c ed e c i s i o n - m a k i n g ， i m p o r t a n tc o n s u m e r d i r e c t p o w e rs u p p l yp r i c ed e c i s i o n m a k i n g ，i n t e r r u p t a b l e e l e c t r i c i t yp r i c ed e c i s i o n - m a k i n g o nt h ef o u n d a t i o no ft h r o u g ha n a l y s i n ga n dr e s e a r c h i n gt h e o r yo fe l e c t r i c i t y p r i c ed e c i s i o n m a k i n gi na n da b o r a d ，c o m b i n e dw i t hi n v e s t i g a t i o n ，o p e r a t i o n r i s k a n a l y z i n gd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mw a si m p l e m e n t e d d a t aw a r e h o u s ea n do n l i n e a n a l y t i c a lp r o c e s s i n g ，s t r u t s a r ei m p l o y e di n t h i ss y s t e mw h i c hc a np r o c e s s d e c i s i o nm a k i n gr e c o g n i t i o n ，a n a l y s i sa n dc o n t r o l l i n g a tp r e s e n t ，t h es y s t e mi s w o r k i n gw e l la n do fh i g hv a l u e w ux u e h n i ( t h et h e o r yo fc o m p u t e rs o f t w a r e ) d i r e c t e db yp r o l s h e nx i a o l i u k e yw o r d s ：e l e c t r i c i t yp r i c e ，d e c i s i o n - m a k i n g ，d a t aw a r e h o u s e ，s t r u t s 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文地区供电市场电价风险分析及其决策 支持系统研究开发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导f 进行的 研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：叠冱垄氢日期：二亚 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅：学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 勉 问：三 导师签名： 日期：三吁7 、 华北电力人学硕i ：学位论文 1 1 背景和意义 第一章概述 我国电力企业正在进行市场化改革，发电企业与电网经营企业的“厂网分 开”、产权重组已经基本完成。发电侧分为五大发电集团，部分地区的部分电量 也开始“竟价上网”。电网经营企业重组为“国家电网公司”和“南方电网公司”， 输配分离成为未来市场化改革的趋势。随着电力体制改革的进一步深化，供电 企业正逐渐转变为独立的经营实体一供电公司，这也给他们带来各种经营风险。 因此，对供电公司所面临的各种供电风险进行分析研究，建立各种风险规避模 型，并开发决策支持系统已经成为一个新的研究课题。 当前，随着电力市场化改革步伐的加快，供电企业所处的运营环境发生了 根本性的变化，“打破垄断，引入竞争”已经成为不可避免的趋势，供电企业正 逐步转变为独立的经营实体供电公司。如何实现其自身的收益最大化是供 电企业现在和即将面临的问题。作为电力产、供、销重要一环的供电企业，原 有的产、供、销格局被打破，其所面临的风险已经从多方面显现出来：一方面， 在政企分开和厂网分开之后，供电企业的行政职能丧失，一切本应完全按照企 业的模式和市场的要求来运作，但是由于供电企业直接面向用户，对用户进行 供电，所承受的社会责任比其它企业大得多，也决定了供电企业的运作不可能 完全按照市场规则来运行。随着厂网分开的逐步深入，一些新问题和新矛盾逐 渐暴露。另一方面，实行厂网分开的主要目的就在于打破垄断，引入竞争。这 样当厂网分开实施后，不仅厂与厂之间将开始出现竞争与较量，网与厂之间、 网与网之间也将因为各自利益的重新调整而无可回避的面临着新的竞争和挑 战。供电企业与发电企业已由原来的“捆绑式”经营，转变为独立的市场主体 和商业伙伴关系，竞争加剧，经营风险也随之增加。 随着电力市场经济制度的完善和发展，电力市场的多元化，供电企业风险 也不断增大。对于地区级供电企业，结合国内外风险管理的理论和实践，经过 实地调研以及分析综合，出现的各种风险可以归纳如表1 - 1 所示。 华北电力大学硕i ：学位论文 表卜1 供电企业风险 风险名称风险内容备注 企业峰谷分时电价实 峰谷时段的划分带来的风险，分时电价确定带来的风 旋风险险，导致不能削峰平谷，导致企业利润下降。 电力用户电价性质分各类电价和各类用户用电量的变化对平均电价有影 类所带来的风险响，导致供电企业利润减少，带来经营风险。 供电企业电费回收风电费回收不及时，电费回收不准确带来供电企业利润 险减少带来的风险。 供电企业趸售风险经济发展使趸售电量增加，所占比例逐渐增大；趸售 电价偏低，导致鹤岗电业局收益减少。 收购地方电网企业的电网老化、稳定性不强。需增加维护费； 风险须对电网进行改造，但改造投资额大、建设周期长， 存在许多不确定性风险因素。 供电企业与企业自备自备电厂和电业局之间供需分配上存在矛盾，经济利 电厂的利益协调风险益分配上存在不合理之处；自备电厂给供电公司售电 量和售电收入带来很大的经营风险。 供电企业与大用户直大用户直供的实施，导致供电收入减少；过网费定价 供的定价风险不准确，导致供电企业利润减少。 配电网改造投资风险电嘲建设与改造的投资额大、周期长，存在用户用电 量、购电电价、平均售电电价、线损等不确定性因素， 会给电业局带来一定经营风险。 输配分离带来的风险负荷预测误差带来的风险；输电阻塞预测不准确带来 的风险。 可中断电价风险如果供电可靠性不足，不仅减少了供电量。而且还必 须对用户进行补偿，从而给供电公司带来的一定的经 营风险。 2 华北电力人学硕士学位论文 1 2 国内外研究动态 1 2 1 国外发展状况 企业风险管理是2 0 世纪9 0 年代初由美国提出，在体系成熟之后迅速转入 电力企业范畴，国外电力市场化机制引得电力行业中充满了许多不确定因素， 这些不确定性导致了电力市场风险的产生。发生风险即意味着电力企业出现损 失，市场环境下电力企业的损失完全由企业本身承担。因此，国外电力企业积 极开展电力市场的风险管理研究，并研究形成了多种风险管理的理论，开发了 多个成功的风险管理软件，提高运营效率，提高企业抵御风险能力。风险管理 国外发展状况如表卜2 所示。 表1 - 2 风险管理国外发展状况 国家 措施 美国 在美国有很多电力公司或从事电力交易的公司是非常成功的：如 克拉公司( c o r a l ) 、安特吉( e n t e r g y ) 、塞姆帕( s e m p r a ) 、亚里桑纳 西峰电力公司( a p s ) 、埃克斯隆( e x c e l o n ) 、佛州电力和照明公司( f p l ) 以及瑞银华宝( u b s ) 等。这些成功企业的管理理念。总结起来如下： ( 1 ) 具有完善的风险管理制度。 ( 2 ) 有效的现货和远期对冲的交易。 ( 3 ) 后院管理和前庭扩张的优势战略。 日本 通过电力修正法案，对年用电量2 0 0 0 k w 以上的用户实行电力自 由销售。促使各电力公司为留住大用户，纷纷出台优惠政策，提高自 身的经营管理效率，实施各种风险管理策略。 挪威 。 对配电公司管理的两种方法：投资收益率准则和收入封顶制度， 通过对两种方法的比较，说明封顶管制比投资收益率管制电网公司所 面临的风险更大，说明电网公司必须制定好风险策略，以便处理鼓励 基础上的管制带来的义不容辞。 澳大利亚 容量在5 0 0 0 k w 1 0 0 0 0 k w 之间的用户，可以直接与发电商交易， 交易过程自主性很大，电量、定价、电费收取完全市场化，政府无权 干涉。 3 华北电力大学硕i ：学位论文 1 2 2 国内发展状况 电力市场环境下电网经营企业所面临的一系列不确定性因素，而这些不确 定性因素会带来的诸如电网的调度运行和安全控制、电网的规划、电网与电厂 的协调、发电商的市场力、用户欠费、负荷预测的偏差、大用户直供、意识的 落后、法律的不完善及市场规则等风险。 目前，我国已经开始重视项目的风险管理，但是在电力企业的风险管理尚 未真正开始。有些学术机构和电网公司已经开始风险管理方面的研究，但是作 为全面的风险管理的理论和系统，尚未成熟，没有全面推广。风险管理国内发展 状况如表卜3 所示。 表卜3 风险管理国内发展状况 研发单位研究的领域或方向内容 华北电力大学电力企业风险管理 系统的介绍了风险管理的基础理论、电网企业的 工商管理学院理论与方法 风险管理、发电企业的风险管理。 华北电力大学风险管理机制在电将风险管理机制引入电能质量市场。采用基本电 电气工程学院能质量市场中的应价叠加电能质量保险费的价格形成机制，将电能 用 质量市场中最困难的经济评估问题转化为参与者 的赔偿选择，解决了不同质量等级的电能的定价 问题。 华北电网有限电网公司风险管理 区域性电嘲公司，将在电网安全运行，经营管理 公司与电力市场化改革 和其他方面面l 腻皎多的风险。文章对其进行分析， 并提出了一致或者防范防线的建设性措施”1 。 东南大学基于风险的电力系 基于风险评估理论，论文重点分析一种新的暂态 统安全评估、决策和稳定指标，该指标综合了暂态失稳发生概率和后 市场运作 果两方面，以获得技术和经济间的平衡，从而能 保证最有效利用输电线路乃至网络。 华北电网有限电力企业改革中电将企业风险管理的理论和中国电力体制改革的进 公司 网公司风险管理程相结合，通过对改革过程中电网经营企业的经 营环境分折，进一步识别和评估电网公司的经营 风险，初步探讨建立电网公司风险管理体系“。 但是，国内开发软件系统的尚无报导。 4 华北电力大学硕f j 学位论文 1 3 论文主要从事的工作 在论文工作期间，主要从事以下几个方面的工作： 研究现代企业中风险管理的原理概念和基本业务操作。 通过和电力企业的业务人员的交流、沟通，获取需求，了解电力企业的 风险管理基本概况，归纳整理电力企业经营风险的现实情况及主要问题。研究 关于电价书籍资料，会议资料，了解电力电价的国内外状况，研究电价的各种 原理。 确定整个系统的数据模型设计和数据库设计。研究数据仓库的概念，研 究使用o r a c l e 数据库的o l a p 工具。 确定整个经营风险管理决策系统的软件技术及软件架构。研究s t r u t s 技术的主要原理，研究其配置，组件，以及各种标签的使用。 系统的编码、测试、实施以及维护。完成对供电市场电价风险分析决策 支持系统的开发。 5 华北电力大学硕l ：学位论文 2 1 风险理论 第二章供电市场电价风险分析 2 1 1 企业风险管理概念 企业风险是指企业在其进行生产经营活动过程中，由于不确定因素和工作 失误的影响，而遭受损失的程度与可能性。企业生产经营过程中面临的多种不 确定因素以及可能产生的各种决策失误，构成了企业风险空间的全部。为防范 风险损失，获取风险受益，企业应该全面、系统的分析企业风险空间，明确风 险范围、分析风险事件，找出风险因素和风险源，确定风险点，同时还要分析 测定相关的风险指标。 风险管理是在对风险的不确定性及其可能性等因素进行排查、预测、收集 分析的基础上制订出包括识别风险、衡量风险积极管理风险、有效处理风险及 妥善处理风险所致损失等一套系统而科学的管理方法。 一般的企业风险管理系统主要包括以下3 个部分，即风险识别系统、风险 评估系统和风险控制系统0 1 ，其框架如图2 - 1 所示。 风险防范与处理 图2 - 1 风险管理系统框架图 6 华北电力人学硕f ：学位论文 2 1 0 企业风险管理的原则m 预防性原则：即企业要经常列出生产经营管理营销服务、财务管理等各方 面可能发生的风险、危机因素，未雨绸缪。 系统性原则：根据供电企业的特点，对企业管理的各个环节，进行全面地、 系统地整合分析，保证预警管理的准确性和科学性。 指标化原则：定期进行有关经济技术指标、财务指标的分析，分层次确定 必要的警戒线。具体工作中我们把全国一流标准作为各项经济技术指标的预警 线，定期进行分析。 制度化原则：建立良好的预警管理机制和必要的规章制度，定期开展工作， 并实行有效的考核。 动态化原则：根据变化着的、不确定的各种不利因素，适时调整预警方案 实行预警动态管理。 营救性原则：根据了解和掌握的预测情报和不可避免的风险、危机，精心 制订各种应急预警方案。如企业经营战略、营销方式、内部管理、资金管理等 有关营救措施等。 2 1 3 电价风险介绍 在供电企业营销的过程中，电量、电价、电费是重要的组成部分，而电价 的管理又是其中的核心内容。在整个电力市场中，电价作为重要的经济杠杆， 在建立和培育电力市场，优化配置电力资源，调整各种利益关系方面具有不可 替代的作用。因此，对供电企业的电价风险分析有其重要的意义，在论文阶段， 主要对分时电价风险、分类电价风险、大用户直供电价风险、可中断电价风险 进行分析。 2 2 分时电价风险分析 2 2 1 分时电价风险分析概述 峰谷时段的划分和分时电价的确定在电力行业有着重要的意义。但是目前 在峰谷时段划分和分时电价确定方面，存在着粗线条，缺乏科学依据，季节一 7 华北电力大学硕十= 学位论文 刀切，用户一刀切，长期不变等缺点。因此进行科学的、有效的、可验证的计 算机软件实现时段划分和电价确定，有其重要的意义。 目前，分时电价风险主要存在于时段的划分和电价的确定两个方面，而这 两方面也是可操作的。因为时段的划分一般确定下来就不会经常变动，因此， 在此，先确定一个较为合理的时段划分。在此基础上，对电价的确定进行风险 分析，确定出各种电价方案，每个方案都是存在一定的风险的，对每个方案的 预定指标进行分析，对风险进行熬体评估，最后得出每个方案的风险控制值， 在这指最后的综合熵。根据熵的大小，得出一个风险控制方案。分时电价风险业 务如图2 - 2 所示。 风险识别 风险评估风险控制 峰谷时段 分时电价 风险存在 的划分 的确定 控制方案 1 、时段的划分 根据隶属函数计 l ，用户弹性矩阵 1 、时段的划分 2 、电价的确定 算峰谷时段的隶 2 、销售收入模型2 、电价的确定 属度3 、风险评估指标 2 2 2 峰谷时段的划分 图2 - 2 分时电价风险业务图示 峰谷时段划分没有确切的数学含义，以前的峰谷时段的划分大多是根据当 地日负荷曲线的变化趋势再加上个人主观经验得到一个大概估计的时段划分 结果。这个结果不一定合理，没有充分的科学依据。但是制定合理的峰谷分时 电价是要以合理的峰谷时段划分为基础的，所以我们需要提出有科学依据的方 法来进行峰谷时段划分，首要的因素就是应该体现在所考虑对象的日负荷曲线 的特征之中，针对负荷曲线的峰点和谷点进行讨论，根据一定的标准来划分峰 谷时段的分界点，同时遵循峰谷时段要尽量集中以便于应用的原则，得到具体 的峰谷时段划分结果。 峰谷时段的划分是分时电价的主要基础。影响用户每一时刻用电量的因素 很多，比如此时的电价、天气情况、生产状况、班制、经济政策等因素。但是， 8 华北电力大学硕f ：学位论文 从实际可操作性和d s m ( p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ，电力需求侧管理) 的角 度出发，电价是较好的控制对象。d s m 实施的目的之一就是通过价格信号，促 进用户自觉调整其每时刻的用电负荷。峰谷分时电价的时段划分是合理制定 峰谷电价的重要一部分，只有适当的峰谷时段划分才能有相应的适当的分时电 价，才能起到较好的削峰填谷的效果，才能有合适的、完整的分时电价。 1 、针对不同季节划分峰谷时段 我们对不同季节的典型日负荷进行分析，发现不同季节的负荷趋势是不同 的，其负荷的高峰和低谷出现的时间也不一致，持续长度也不相同，如图2 - 3 和图2 - 4 所示。 图2 - 32 0 0 3 年夏、冬季典型日负荷曲线图2 42 0 0 4 年夏、冬季典型日负荷曲线 而对于不同年份的相同季节，其发展趋势，峰谷出现时间和持续长度，都 有一定的规则性。如图2 5 和图2 - 6 所示。 图2 5 夏季典型日负荷曲线图2 - 6 冬季典型日负荷曲线 因此，对于峰谷时段的划分，应该针对不同季节采取不同的标准。 9 华北电力大学颂l 学位论文 2 、数学模型 选取某一典型日负荷曲线。根据模糊隶属函数的方法，可以确定各负荷值对于 峰、谷点的隶属度。 根据偏大型隶属函数u ( x ) = ( x - a ) ( b - a ) 以及偏小型隶属函数u ( x ) - ( b - x ) ( e - a ) 计算 峰谷隶属度。其中，b 为典型日最高负荷值，a 为典型日最低负荷，偏大隶属函数 u ( x ) 为高峰隶属度，偏小隶属函数u ( x ) 为低谷隶属度。 下面是针对0 5 年夏某典型日负荷计算出的隶属度，如表2 1 所示。 表2 - 12 0 0 5 年夏典型日负荷值及峰谷时段隶属度 时问 负荷值( m 、) l ，) 高峰时段隶属度 低谷时段隶属度 11 5 80 2 90 7 1 21 9 0o 5 60 4 4 31 8 70 5 40 4 6 41 9 60 6 10 3 9 51 9 4o 6 00 4 0 62 2 4o 8 5o 1 5 71 8 9o 5 5o 4 5 81 9 6o 6 lo 3 9 92 0 70 7 1o 2 9 1 01 8 30 5 00 5 0 1 l1 9 1o 5 7o 4 3 1 21 8 90 5 5o 4 5 1 3 1 9 4 0 6 00 4 0 1 4 2 1 0o 7 3 0 2 7 1 51 9 10 5 70 4 3 1 61 9 1o 5 7o 4 3 1 71 9 40 6 00 4 0 1 81 9 70 6 2 o 3 8 1 0 华北电力人学颂 ：学位论文 1 92 3 3o 9 2o 0 8 2 02 4 21 加0 0 0 2 12 3 1o 9 1o 0 9 2 22 0 2o 6 6o 3 4 2 31 2 3o 1 0 0 2 4 1 7 70 4 5o 5 5 2 2 3 分时电价的确定 峰谷分时电价方法的一个主要原则是保持总电价水平不变，峰段电价的上 浮幅度、谷段电价的下浮幅度，随着峰、谷电量的变化而定期调整，求得动态 的平衡。而峰谷电价比是决定调峰效果的主要因素，合理的价格比应该同时满 足调峰的目的和经济效益的约束，因此要适当拉大峰谷电价差。充分考虑到主 要用户，针对不同用户采用不同的电价。要针对市场，不能丧失灵活性，定期 对电价进行适当的修正。 峰谷分时电价的确定主要目的，是利用峰谷价格差来驱动峰谷间电量的转 移。比如在实际实施的情况下，采取一下电价标准。 峰段电价= 基础电价车( 1 + k ) 谷段电价= 基础电价 ( 1 一k ) 平段电价= 基础电价 但是，峰谷电量正好均衡相等的情况是很少见的，而较多的情况是峰谷电 量不平衡，且呈现峰电量先高后低、谷电量先低后高的趋势发展。同时，随着 k 的大小变化，会有新的电量的转移。所以，构建数学模型和计算机平台，以 期对电价制订较合适的标准，有重要意义。 l 、基于弹性矩阵的用电需求一分时电价模型 需求价格弹性是指价格的相对变动引起的需求量的相对变动，即在一定的 时间段内，需求量变化的百分率与相应的价格变化的百分率之比。由经济学原 理知，典型的需求曲线如图2 - 7 所示： 1 1 华北电力人学硕i ：学t i ) = 论文 图2 - 7 典型需求曲线 其中，p 表示价格，q 表示需求量。 由于该曲线的确定很困难，所以在经济学中通常都把它进行线性化处理， 于是定义了如下的需求价格弹性系数： a q l q 印| p 式中，印、幻分别表示价格p 和需求量q 的相对增量。 在此基础上，由公式推出了自弹性系数和交叉弹性系数的公式， 别表示如下： ( 2 - 1 ) 它们可分 “业 ”蛾p t ( 2 2 ) “。业 ”印j i p j ( 2 3 ) 式中，i ，j 表示不同的时间段。偏导符号的运用是为了表明i 时刻的电量不仅 是f 时刻电价的函数，而且也是蓦它时刻电价的函数。 在项目中以r 。 r l ，r 2 ，r f ， 代表峰谷分时定价的决策方案集，其中包含的 方案总数为删，定义p r c 譬表示某类用户的基准电价，印三代表第f 个决 策方案中所规定的该类用户的蜂谷电价调整百分比，则其分时电价可表示为： p 嚣一p r c 署( 1 + 卸2 ) p 嚣一p r c 2 p 2 一p r c 2 ( 1 - a 以2 ) 其中，p 2 、p 忠、p 船分别表示该类用户的峰、平、谷电价。 1 2 ( 2 - 4 ) ( 2 5 ) ( 2 - 6 ) 华北电力人学硕i ：学位论文 f a p ： ：) 础1f a p 嚣p 搭1 la p ( ，b ) 掣l e ( i 印恕p 嬲i la 础础li 劬2 ，p 2 i 可以将各 ( 2 - 7 ) 其中，耽、础、础分别代表某类用户的峰、平、谷时间段的用电负荷； 瞄一昱神0 川1 e ( = ls 碧一s 墨神e 笔神i 为该类用户的弹性矩阵。 旧ps 墨一s 芰卅i f1 ，v f 为峰时间段 定义函数f o ) - jo ，v f 为平时间段，其中t = l 一2 ，t 为一天中的某一时段，则 f 1 ，v 沩谷时间段 某类用户在一天中每一时段的电价可以表示为： p r 0 ，- p r c 2 【1 + f ( f ) 卸篡】，y m 一1 , 2 ，m ，t - 1 ，2 ，t ( 2 8 ) r 1 ，v f 为峰时间段 定义函数嘶) - 2 ，v f 为平时间段，则某类用户在实行峰谷分时电价后各时段 【3 ，为谷时间段 的用电负荷可以表示为： 础盘t b + s 嬲肇0 + e 端( 一卸2 ) 蟛k ，船_ ， ( 2 9 ) 其中，碟2 ，是某类用户在实行第i 种峰谷分时电价方案后各时段的用电负荷，而 最：k 、船_ ，则代表该类用户在自然状态下的年最大用电负荷和年典型用电曲线。 2 、分时电价下的销售收入分析模型 在实行分时电价的情况下，需要对电量电费收入分析这一部分进行相应的 修改和扩充。 定义函数茏。，。0 1 6 ，谠：，则各类用户的实际用电负荷可以表示为： 碟_ 一。呓皇一一九( 荟善磁盘，础) + j r ： ( 2 - 1 0 ) 其中，础代表地区电网的最大供电能力，j r 警代表各类用户的限电负荷分配 系数，碟_ 一代表各类用户在不同时段的实际用电负荷。 综e 所述。可以得出各类用户的电量电费分析公式： 华北电力人学硕f ：学位论文 础。羔i 。n u m ”沙c + ( 2 4 t ) ) 其中，i n c 。( o ，) 代表各类用户的电量电费，p r c 然，和磷_ ，分别代表该类用户在各 时段的电量电价和实际用电负荷，公式( 2 - 8 ) 和( 2 1 0 ) 分别给出了它们的定 义。删w 表示各类典型日的天数。m 表示典型日的类别。 3 、峰谷分时定价决策中的分析指标 在峰谷分时定价决策方案集r 中，对应于每个分时定价方案1 ，存在着经 济性、供电质量和地区负荷特性这三方面的指标，下面将分别予以说明： 经济性指标 经济性指标主要以年净利润指标9 t p 来反映，它们是计算机平台的标准输 出数据。 供电质量指标 用年缺电时间碳、缺电时间百分比碳和年限电电量q 2 ，年限电电量百分 比q 2 这四个指标来反映地区电网的供电质量。 负荷特性指标 负荷特性指标主要以地区年最大负荷p 。u a x o ) 和地区年最大日峰谷差踹，。来反 映。 4 、基于广义熵的分时电价综合评价体系 峰谷分时定价决策属于一种多目标决策，它是指对于给定的有限个数的分 时定价方案，决策者根据仿真计算所求出的各个方案的分析指标值，按照某种 准则进行多方案排序并最终获得决策结果的过程。在多目标决策中，需要确定 各个目标的相对重要程度，而重要程度往往用各个目标的权系数来反映，权系 数越大则其对应的目标越重要。 该系统中采用基于广义信息熵的综合评价模型来确定各个方案的权系数， 它的显著特点是根据信息论中熵的思想，建立起了一套客观的赋权标准，通过 计算得出指标的权重系数。基于广义信息熵的综合评价模型一般包含了获得决 策矩阵、指标归一处理、确定指标权重和方案综合评价这几个过程。 第一步：获得决策矩阵 设待评价的方案集合r = r i ，r2 ，r - ) ，评价指标集t = t t ，t 2 ，t 7 。设 某个分时方案ri 所对应的第j 个指标( t j ) 的仿真计算值可表示为“，于是可得 华北电力大学硕f ：学位论文 决策矩阵a ：( 口k 一。 第二步：指标归一处理 在峰谷分时定价决策中，其评价指标可分为“效益型指标”和“成本型指 标”两类。 对于效益型指标，令- 等等，其中矿= 峄a t j + o , a 产一叩旷“ 口为一极小的正数； 对于成本型指标，则令t 司a 磊严孑- a i j ； 无量纲化处理后的决策矩阵极为b 一) 。，总是越大越好。 第三步：确定指标权重 根据各项指标的指标值变异程度，利用信息熵这个工具，计算出各类指标 的权重。 指标l 的熵为e j 一i l i 善mp 。l n p 口，( i = 1 ，2 ，7 ) ，其中，弓- ，薹为方案 e 在指标t j 下指标值的比重。指标值t j 的差异性系数为1 一e j ，于是指标t j 的权重 为 。，善 驴。”，( j ：1 ，2 ，7 ) 第四步：方案综合评价 记曰一) 。中第j 列的最大值为6 ；t m a x b ，它是指标i 的理想值，方案l 在 。 下的评价目标d ；- b ；一+ 盯，其中口为一极小的正数。记如- d ；吐，为方案l 在 l 下的理想评价目标，则方案r j 的广义熵可以定义为：h i 一，其中， - e z 笾篙2 啪n 方案e 的评价值舭觚舭默的 顺序，即可把峰谷分时定价方案集按优劣次序进行排序。供电公司可以根据实际情 华北电力大学硕f ：学位论文 况，选择排名最靠前的方案作为优选方案，从而获得最终的决策结果。 2 3 分类电价风险分析 2 3 1 分类电价风险概述 目前电力企业在电价上实行用户分类电价，主要是根据用户的用电性质、 用电容量、行业分类的特点进行划分。大体分为以下几种：居民生活电价、非 居民照明电价、商业电价、非工业、普通工业电价、大工业电价、农业生产电 价和趸售电价等。 分类电价风险主要存在于用电结构中各类用户的用电比例构成对平均电价 的影响。因为各类用户的用电比例构成不同，其影响程度也不同，因此，对于 各类用户的用电比例构成进行敏感度分析，最终针对供电公司的盈亏平衡点确 定的平均电价，对每类用户得出一个出现风险的阀值。当电量的变化在此阀值 之内时，我们便可以认为风险不存在或者风险影响可以忽略不计，如图2 8 所 不。 风险识别风险评估风险控制 风险存在 影响系数 控制方案 用电构成对平均 对用电构成对平 1 、用电构成影响 电价的影响 均电价的影响进 2 、预警捌值 行敏感度分析 2 3 2 敏感性分析介绍 图2 - 8 分类电价风险业务图示 所谓敏感性分析，是通过测定一个或多个不确定因素的变化所导致的决策 评价指标的变化幅度。了解各种因素的变化对实现预期目标的影响成服，从而 对外部条件发生不利变化时投资方案的承受能力做出判断。敏感性分析是经济 1 6 华北电力人学硕 j 学位论文 决策中常用的一种不确定性分析方法。它包括两部分：单因素敏感性分析和多 因素敏感性分析。下面主要介绍一下用电构成采用的单因素敏感性分析。 单因素敏感性分析是就单个不确定因素的变动对平均电价的影响所作的分 析。在分析方法上类似于数学上多元函数的偏微分，即在计算某个因素的变动 对平均电价的影响时，假定其它因素均不变。 单因素敏感性分析的步骤与内容如下： 选择需要分析的不确定因素，并设定这些因素的变动范围。 影响平均电价的不确定因素有很多，严格说来，凡是影响平均电价的因素 都在某种程度上带有不确定性。但事实上没有必要对所有的不确定因素都进行 敏感性分析，可以根据一下原则选择主要的不确定因素加以分析：第一，预计 在可能的变动范围内，该因素的变动将会比较强烈地影响平均电价：第二，对 在确定性经济分析中采用的该因素的数据的准确性把握不大。 确定分析指标 由于敏感性分析是在确定性经济分析的基础上进行的，就一般情况而言， 敏感性分析的指标应与确定经济分析所使用的指标相一致，不应超出确定性分 析所用指标的范围另立指标。当确定性经济分析中使用的指标比较多时，敏感 性分析可围绕其中一个或若干个最重要的指标进行。 计算各不确定因素在可能的变动范围内发生不同幅度变动所导致的平 均电价这一确定分析指标的变动结果，建立起对应的数量关系，以便更好的研 究彼此之间的影响。 2 3 3 用电构成对平均电价的敏感性分析 从平均电价的定义来看，平均电价可以用公式表示为： p 。t q ( 2 1 2 ) 假设p 为平均电价；r 为输电总收入；q 为供电总量。其中输电总收入t = 居 民牛活用电收入工，+ 非居民用电收入工：+ 大工业用电收入屯+ 普通工业用电收入 9 4 + 非工业用电收入毛+ 商业用电收入+ 农业生产用电收a x ，+ 趸售用电收入 毛= ，( 基本电本b ，蜂谷效益f ，功率因数调整电费g ) ；供电总量q = 实际售电量q ( 卜线损率口) 。 下面使用平均电价这一分析指标分别就各分类用户的用电量等八个不确定 1 7 华北电力人学硕f ：学位论文 因素作敏感性分析，则由题设有： p 兰兰! 兰21 兰! 兰! ! 兰! ! 三z ：苎 q o 一口) ( 2 - 1 3 ) 利用公式( 2 一1 3 ) 计算，其计算数据均按照2 0 0 5 年的相关数据计算，各因素 的变动率均按照1 来计算，各用户的分类电价按照用电量为“l 一1 0 千伏”来 计算它们对平均电价的影响。 由已经得到的数据和题设可以得到：p = 3 8 2 7 4 元千千瓦时；a = 2 8 5 ： t 。q i p ；( f 一1 , 2 , 3 ，8 ) ，其中吼，p 。分别指第f 类用户的用电量和售电电价且假设售 电电价或者用户的用电量其中一个量保持不变。 设各分类用户用电量或售电电价的变动百分比均为1 ，则有： 居民生活用电收入对平均电价影响的计算公式可由( 2 - 1 3 ) 转化成： 只。(1+1)x14 - x 24 - x 34-x4 4 - x 54 - x 64 - x 7 + 8 窜( 1 一a ) ( 1 + 1 ) q l p l + 工2 + 工3 + 工44 - x 5 + k + x 7 + 黾 q ，( 1 一口) 工l4 - x 2 + 茗，+ x 4 + 毛+ 工6 + x 7 + 1 + q 1 p l 鼋( 1 一口)q ( 1 一口) 。扯只一p - 塾 11 q o 一口) ( 2 1 4 ) 代入数据求得a p i = 0 6 7 元千千瓦时； 若是其中，售电量变化则必然引起总的供电量的变化， 化量应变为： 鹆- 万丽1 q 丽, p t 两 则平均电价的变 ( 2 - 1 5 ) 代入数据即可求得：a p l 。= 0 6 6 9 ；a p z 。= 0 1 3 9 ；a p a = 2 8 0 8 ；a p 4 = 0 3 3 5 ；a p s = 0 1 1 9 ：a p 6 = 0 1 9 4 ；a p t = 0 0 0 5 ；a p s = 0 7 3 9 ，其单位均为元千千瓦时。 假设对各用户的售电电价不变，由上面已经求得的数据计算其售电量变 化对平均电价的影响的弹性系数。设此系数为毛，利用公式( 2 - 1 6 ) ： 纰， ；# 。生坦。_ 垒l 坦。l 垒亟吼 p 1 吼 p1 p 吼 ( 2 1 6 ) 华北电力人学硕 j 学位论文 再假设各用户的售电量不变，计算其售电电价变化对平均电价的影响的 弹性系数。设此系数为5 i ，利用公式( 2 - 1 7 ) ： 4 只 岛”善。旦，盟旦 玺l 锄p 1 叩 a ( 2 1 7 ) 根据以上不同用户的售电价格及售电量变化分别对平均电价的影响程度， 利用综合分析法，可以计算出不同用户对平均电价的影响程度。具体如下： 由于从已知的电价表中发现在从1 9 9 2 年到2 0 0 5 年这1 4 年之间，电价的变 化共发生了4 次，因此在这里假设对用户的售电价格的变化对用户综合指数的 影响权重为4 1 4 即2 7 ：而对用户的售电量来说几乎每年都是变化的，所以假 设售电量变化对用户综合指数的影响权重为1 ；且假设在经过综合分析之后各用 户的变化对平均电价的影响敏感系数为。i ，利用公式( 2 - 1 8 ) ： 岛。1 + - 2 白- 岛+ 了。毛 ( 2 1 8 ) 将上述所得数据代入上式，可以求得c 1 = o 0 5 ；e 2 = o 0 1 8 ；e 3 - o 1 7 3 ： c 4 = o 0 3 4 ；e 5 - o 0 1 7 ；c e = o 0 2 0 ；e 7 ：o 0 0 5 ；铂= o 0 4 6 。可以看出用户对平均电 价的影响程度大小依次为：大工业用户、居民用户、趸售用户、普通工业用户、 商业用户、非居民用户、非工业用户、农业生产用户。 2 4 大用户直供电价风险分析 2 4 1 大用户直供电价风险概述 对于大用户直供的方式大致可以分为两种：一、发电企业与大用户直接架 网直供。二、发电企业经过电网企业给大用户间接供电。目前，普遍采用第二 种方式。第二种方式更好的克服了电网重复建设的问题而且还可以获得发电企 业，电网企业和大用户三者之间的共赢局面。 要想获得这种效果其中的关键是如何协调他们三者之问的定价问题。所以 说合理的定价可以减少电网企业的风险。也就是电网企业如何来定价使得自己 的利润不因大用户直供而减少。我们根据最后的利润对大用户直供方案进行评 估，得出能将风险控制到最小的电价方案，如图2 9 所示。 1 9 华北电力人学颂l ：学位论文 风险识别 风险评估风险控制 乎 风险存在 厂i 而一 大用户直供 控制方案 大用厂i 赢供方案 一i竺望竺兰兰i 成本 大用，j 直供电价 的定价 的确定 厂1 再丌 一i ! 兰! 竺苎竺竺兰i 图2 - 9 大用户直供电价风险业务图示 电网企业对大用户直供的售电价主要由买入电价，过网费，网损，为大用 户提供的备用容量费用( 执行现行国家容量费收取标准即可) 以及合理的利润 组成。其中关键的是过网费和网损。具体过网费用的确定有好多定价模型。比 如合同路径法，网嵌入的边际成本输电定价( g e m p ) 模型和方法，成本分解输电 定价方法的模型采用边际成本定价方法的模型邮票法，分区邮票法，依据距离 的m w * m i l e 法改进的功率距离定价法。有关网损的计算也有好多模型如：可以 计算节点“网损因子”乘以合同电量得到大用户要承担的网损电量。潮流跟踪 法；平均网损分摊法等等。 2 a 2 过网费的定价机制 考虑不同的分摊方法将输电过网费用划分为不周的表现形式，在大用户直 购模式下，鉴于电力市场初期输电过网费透明性、可行性要求，现将大用户直 购中对大用户收取过网费时按不同的费用组合方式分类，有如下四种定价制定 方法： 电网输电服务费+ 网损； 容量输电转运费+ 电量输电转运费； 接网费+ 电网输电服务费； 输电网使用费+ 容量备用费。 在上述四种大用户输电方法中，都用到了传统的基于成本定价的参与式输 电计算模型，有邮票法、合同路径法、改进的距离公里法。由于参与定价模式 2 0 华北电力人学硕f ：学位论文 概念清楚，易于实现，能保证电网收支平衡，被广泛应用于输电费用分摊计算 中。在电力市场初期，大用户计算过网费中也建议使用这种传统的方法。当大 用户与发电公司同属于一个电网时，建议用合同路径法或分区邮票法计算输电 费用较合适；当用户是跨区交易方式，就需要经过几个电网传输，则大用户或 发电公司除了要付给网内输电费外，还要付给参与转运业务的电网公司转运费， 建议用改进的功率距离定价方法。这种方法的优点在于既考虑了维护电网正常 运行所需各种费用，又包括了电网固定投资的回收。 2 4 3 解决方案 分区邮票法来计算供电公司的过网费。这个方法的成功应用也就意味着规 避了相应的风险。 l 、过网费的计算 计算整个地区输电网内的总输电容量的月固定成本c z p ： c 。，一c 。 上式中：i 为地区输电网所含的所有支路的序号，即月总输电固定成本等于各支 路月输电固定成本之和。变压器等输配电设备可并入相应的支路计算。 计算地区的计划内的月输电功率p - ： p 一p w t 式中：k 为第k 个用户的月输电功率 计算总的月变动成本c z 0 计算平均单位输电功率的月输电成本 r ( c ：。p + c ；。) 一瓦一一 然后根据以上四项计算出某个大用户( 比如第k 个大用户) 的月输电过 网费用 r _ k - p _ ，kxr w 上式中的p w ，k 表示第k 项输配电业务的潮流峰值；r w ，k 表示第k 个大用户 的月输电费用。 2 、网损的计算 华匕电力人学硕 ：学位论文 计算电网网络潮流。 计算潮流然后得知系统的总网损及各支路的功率损耗as i j 。 考虑如何把网损分摊到各个大用户负荷中去。 首先将线损功率表达为线路的直购电转运网损与线路基本网损之和，再得 到转运网损的数学模型。这里是以复功率为基础来分摊网损的( 也可根据实际 情况用有功功率为基础来分摊网损。) 线损功率：在某线路上实际消耗的总功率( 包括有功、无功) 。其表达为： s 埘) 。s o + s 月( 离开节点为正，流入节点为负) 线路转运网损：电网公司的某项大用户直购电转运业务在某条线路中产生 的网损，即：第霄个转运业务产生的网损表示为： 岱枷一- u ，) f 枷 线路基本网损：电网公司的基本输电业务在某条线路中产生的网损，表示 为： a s 西- ( u i u ，) x l 和 线损功率可表达为线路转运网损与线路基本网损之和，即： a s 埘) 。丛抄+ 雠咖 大用户直购电转运业务w 应承担的网损成本为： c h ，- p 荟丛脚 其中，l 表示转运业务w 所经过的全部合同路径集合，p 表大用户的购电单 价，丛一表第w 个转运业务在线路i j 上产生的网损。 最后，结合实际情况，确定每个大用户直供的电价。 2 5 可中断电价风险分析 2 5