关键词：电力市场；可中断负荷；可避免成本；用户响应模型Customer response analysis of interruptible load managementZHONG Qing1,REN hen2,HU Ran2 （1.Guangdong GuangDian Power Grid Group Co,Ltd,Guangzhou 50600,China;2.Electric Power College,South China Univ.of echnology,Guangzhou 50640,China） Abstract：Interruptible load management （ILM）is used to induce the electricity consumers to hle rationally the problem of load interruption during spiking periods, could help to reduce suspend building extra peakshaving generating unitshe mechanism the mathematic model of ILM are analyzedAiming at solving the problems in implementing ILM,the customers’ responses are analyzed the relevant models are built up in this paper Key wds：electricity market; interruptible load; avoidable cost; customer response model 可中断负荷管理是电力负荷管理的一项重要措施，它以供电商和用户的合同形式确定下来，通过对用户进行电价刺激，使用户在系统峰值时或者紧急状态下按合同要求中断或削减负荷。实施可中断负荷管理的一项重要工作是设计一种使得供电商和用户双方都可以接受的可中断负荷电价结构。合适的电价结构，可以使用户认为执行可中断合同电价对他们有利，从而按合同要求削减或转移其在系统高峰时的负荷。对供电商而言，可以实现削峰，改善调峰形势并降低运行成本，并且进一步减少或者推迟调峰装机容量的建设。 本文针对可中断负荷管理实施过程中存在的问题进行分析，着眼于用户对可中断负荷管理的响应建立了用户响应模型，利用解相应的用户响应模型来解决可中断负荷管理中的存在问题。 1 可中断负荷合同模型 对于供电商而言，在电力紧缺时，无法满足所有用户需求，必须中断部分负荷，在传统的电力工业里，中断负荷的做法往往并不与经济激励挂钩，而在电力市场环境下，供电商必须考虑给出合理的激励，诱使用户在峰期时段自觉退出；对于用户而言，在电力市场的环境下，电价是实时变化的，电力紧缺时，电价也许会比用户缺电成本高，这时，用户可通过可中断负荷合同自觉选择中断用电，并因此而获得一定的经济补偿。 可中断负荷管理要求用户与供电商先签定可中断负荷合同，可中断负荷合同参数的计算模型可以表示为如下形式[1]： 式中：s——电力公司将来时段t的发电边际成本； Qs（x）——s的概率分布函数； D——用户将来时段t的用电量需求； QD（x）——D的概率分布函数； k——付给用户的中断电价； P——合同电价； E——用户单位电量期望报酬； M——合同电量； V——用户在时段t的用电单位效益。2可中断负荷管理中存在的问题 可中断负荷合同的实施可以减少部分调峰装机容量的建设，因此可避免运行成本和可避免投资成本的回收往往被看作是用来支付供电商给予用户的可中断负荷补偿的来源，根据可避免运行成本和年可避免投资成本来定的用户电价计算公式［2］： 式中：PICENi——电力公司给用户i的每千瓦时电力的优惠价格； CAO——可避免运行成本； CAIAC——年可避免投资成本； Ei——用户i实际中断负荷与协议中断负荷之比的效用因子； h——中断小时数。 但这种根据可避免投资成本和可避免运行成本来确定的可中断负荷合同方案在实施中会碰到相当大的问题和阻力。因为一方面难以确定可避免投资成本和可避免运行成本，另一方面，实施电力体制改革、厂网分开以后，供电商往往并不拥有发电厂，这时面临着谁来回收实施可中断负荷管理带来的可避免运行成本与可避免投资成本、如何回收的问题，以可避免成本为基础设计的可中断负荷管理方案在实施起来会遇到相当大的阻力。 在可中断负荷合同的实施中，收益在供电商与用户之间、用户与用户之间的转移，决定了可中断负荷合同实施是否可行。事实上，在可中断负荷管理中，用户之间也存在着收益的转移，实时化的电价反映了各时段电力供应的供需状况，峰期电价会比平均电价高出许多，用户响应是联系在供电侧与需求侧之间的关系链，在峰期继续使用电力的用户将付出额外的费用，而这部分额外的费用在用户支付给供电商之后，恰恰可以被供电商用来作为自觉选择峰期被中断用电的用户的电价补偿。 在实施可中断负荷管理的过程中，存在着这样的矛盾： a）实施可中断负荷管理造成发电商减少发电量、供电商减少供电量，而投资者从获得更多回报的角度考虑，往往希望增大发电量及增大供电量。 b）对大多数电力用户而言，缺乏有效且可见的价格信号。许多用户只在消费电力后收取帐单，而并未认真地把注意力放到用电的真正成本上。 c）电力工业解除管制后，发电侧电价引入竞争，但需求侧的价格相对固定，价格缺乏联动造成供电商的风险大大增加，美国加州曾出现过供电商因为趸售电价波动过大、零售电价缺乏联动而导致破产的现象。 d）节省的效益无法与所需成本相匹配。要实施复杂的负荷管理程序，需要升级大量的供用电基础结构与设施，譬如要在用户与配电中心之间建立可靠的双向交流，来实时传递价格信号并接收用户响应。如果没有合理的投资回收机制，实施可中断负荷管理带来的效益无法与这些投资成本相匹配。3可中断负荷管理中用户响应的分析3.1 影响用户选择可中断负荷的因素 供电商考虑的是设计合理的可中断负荷合同来诱使用户自觉参与可中断负荷管理，而对于用户而言，则面临是否选择可中断负荷的问题。用户选择可中断负荷往往基于以下三个因素： a）用户的中断成本。用户的中断成本取决于用户的类型、负荷中断的时段与持续时间、负荷中断的预告时间等因素。峰期时，中断成本过高的用户会选择继续用电，而中断成本较低的用户选择被中断用电。 b）用户用电量的不确定性。用户需求的电量与负荷预测之间总存在着偏差，用户需求不确定性越大，用户越倾向于选择接受可中断负荷合同来减小风险。 c）用户负荷中断所得到的补偿。当用户选择可中断负荷后，所得到的补偿越多，用户越倾向于选择可中断负荷管理。3.2用户参与可中断负荷管理的响应形式 用户对可中断负荷管理的响应程度不同，响应的形式也不同。较为敏感的用户可以接受可中断负荷管理，通过转移或者削减峰期的用电负荷来获得补偿；不敏感的用户的用电量基本上不会受电价及可中断负荷管理的影响。用户参与可中断负荷管理的响应形式可以分为以下两种： a）用户直接参与辅助服务市场，将可中断负荷以非旋转备用、替代备用或者补充能源的形式参与竞标，其中非旋转备用与替代备用服务只能参与日前和小时前的辅助服务市场，补充能源服务只能参加实时平衡市场。 b）用户可以参与负荷削减计划，在缺电时响应电网运行调度（ISO）的负荷削减安排，可以采取竞标的方式来选择参与负荷削减的用户，而用户将按月获得补偿以奖励其在用电紧缺时退出运行或减少用电负荷。4可中断负荷管理中的用户响应模型 参与可中断负荷管理的用户，按其用电特性可分为两类：一类是可以转移其用电负荷的用户，即可以将峰期被中断的电力转移到别的时段消费；另一类是无法转移用电负荷的用户。对于两类负荷而言，均可以选择直接参与辅助服务市场将可中断负荷作为非旋转备用等形式竞价，或者参与负荷削减计划，接受ISO的安排及补偿。 对于可转移负荷的用户而言，当其选择参与辅助服务市场进行竞标时，则可中断负荷对该用户的效益可表示为： 式中：Bt——用户在时段t的用电效益，与现货电价P0及用电量M有关； k′——用户在辅助服务市场所竞得的电价； Ctran——用户转移负荷的成本函数，与所转移负荷的电量M以及转移时段t有关。 当其直接参与负荷削减计划时，则可中断负荷，对该用户的效益可表示为： 对于无法转移负荷的用户，其参与辅助服务市场的效益可表示为： 式中：Coutage——用户的停电损失。 参与负荷削减计划的效益可表示为： 根据激励相容的原理，只有当选择可中断负荷后的效益为正时，用户才愿意接受可中断负荷管理，因此无论对于何类用户采取何种形式参与可中断负荷管理，前提条件都是（6）～（9）式所表示的用户响应的效益为正。 用户在选择可中断负荷管理方案时，除了需要最大化其效益之外，还希望可以降低其用电量的不确定性，因此用户响应的模型可以表示如下： 其中θ为用户类型，θ取值范围为1，2，3，4，当θ分别取～4中的整数值时，V（θ）的具体形式对应（6）～（9）式的形式，表示用户希望电量的方差最小，n是代表用户选择的可中断负荷管理方案的周期为n天。5结束语 用户对可中断负荷管理的响应是可中断负荷管理实施中的关键因素，建立合理的用户响应模型才能正确地设计可中断负荷管理方案。基于此，本文论述并分析了可中断负荷管理中用户响应的若干问题，今后仍需继续对用户响应这一问题进行深入研究，细化对用户的分类及响应的类型。参考文献［1］张少华.电力市场远期合同的风险建模理论研究［M］.上海：上海大学出版社，2001.［2］CHEN C S，LEU J .Interruptible load control f aiwan Power Company［J］.IEEE rans.on Power System，1990，5（2）：460-465.［3］方勇，张少华，李渝曾.一种激励相容的电力市场可中断负荷管理合同模型.电力系统自动化，2003，27（4）：23—26.［4］SRAC G，FARMER E，CORY.B J.Framewk f the incpation of demside in a competitive electricity market［J］.IEEE.Proc.Generation ransmission istribution，1996，143（3）：14-17. ［5］王治华，李博，李扬.电力市场下的可中断负荷管理及其方法［J］.中国电力，2003，36（8）：1—17. ［6］SIOSHANSI F，VOJANI A.What could possibly be better than realtime pricing? Dem response［J］.The Electricity Journal，2001（6）：39-50.［7］UAN L A，HAACHARYA .Interruptible load management within secondary reserve ancillary service market［C］.2001 IEEE Pto Power Tech Conference，Pto，2001.
