第6章 可中斷負(fù)荷定價(jià)及其應(yīng)用

在整個(gè)電價(jià)體制中，有多種電價(jià)類型，其中，可中斷負(fù)荷(Interruptible Load.1L)電價(jià)是屬于可靠性電價(jià)的一種。IL電價(jià)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(yùn)行事故時(shí)，售電企業(yè)可以按照協(xié)議內(nèi)容，預(yù)先通知用戶，同時(shí)減少或者中斷對(duì)崩戶的供電，以此來保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，實(shí)行IL電價(jià)來促使電力用戶改變或調(diào)節(jié)自身用電時(shí)間和用電方式，以此來提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。近年來，IL電價(jià)的研究越來越受到廣大學(xué)者的關(guān)往與重視，IL電價(jià)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(jià)模型

IL管理是實(shí)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(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jià)激勵(lì)機(jī)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(duì)各種IL電價(jià)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(shí)施可以延緩或減少部分調(diào)峰裝機(jī)容量的建設(shè)、線路擴(kuò)容投資以及部分輸電費(fèi)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(bǔ)償?shù)膩碓?。該成本分為可避免投資成本和可避免運(yùn)行成本，分別對(duì)應(yīng)于正常供電時(shí)所增加的同定投資和運(yùn)行費(fèi)用。

IL電價(jià)計(jì)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(jià)方法，一方面保證了電力公司的利益，但補(bǔ)償電價(jià)不是基于參與者的斷電損失確定，不能鼓勵(lì)需求側(cè)的積極參與;另一方面，實(shí)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(shí)面臨誰來回收實(shí)施可中斷負(fù)荷管理帶來的可避免運(yùn)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(shí)施中有一定因難。

6.1.2 基于激勵(lì)機(jī)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(duì)稱的，用戶可能夸大自身損失?；跈C(jī)制設(shè)計(jì)的方法關(guān)鍵是電網(wǎng)公司給出適當(dāng)?shù)募?lì)使用戶“說真話”即上報(bào)真實(shí)缺電成本。這要求滿足兩個(gè)約束：個(gè)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(rùn)必須大于零;激勵(lì)相容約束，用戶參與IL合同后真實(shí)揭露其中斷成本時(shí)的利潤(rùn)大于其策略性報(bào)價(jià)時(shí)的利潤(rùn)。

基于委托代理理論的一種IL定價(jià)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(yùn)行費(fèi)用，x，為用戶負(fù)荷削減量，P為批發(fā)市場(chǎng)上購(gòu)電價(jià)格，yt為對(duì)用戶補(bǔ)償費(fèi)用，該補(bǔ)償費(fèi)用包括兩部分即成本補(bǔ)償和信息補(bǔ)償(激勵(lì)補(bǔ)償)，信息補(bǔ)償即作為激勵(lì)用戶因上報(bào)真實(shí)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(gè)人理性約束，C為真實(shí)中斷成本;約束2表示激勵(lì)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(jī)制設(shè)計(jì)就非常重要。這種方法要求供電公司對(duì)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(lì)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(jià)模型

電力市場(chǎng)環(huán)境下，可中斷負(fù)荷定價(jià)可以基于實(shí)時(shí)電價(jià)來實(shí)施，實(shí)時(shí)電價(jià)可以反映電力供給與需求的變化，較高的實(shí)時(shí)電價(jià)意味著負(fù)荷很高甚至危及系統(tǒng)安全，這時(shí)可以選擇當(dāng)實(shí)時(shí)電價(jià)高于某一臨界電價(jià)時(shí)中斷部分負(fù)荷以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，這個(gè)臨界電價(jià)即為中斷電價(jià)。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(shí)期權(quán)的買者才會(huì)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(fèi)即期權(quán)價(jià)格。期權(quán)可以分為看漲期權(quán)和看跌期權(quán)?？礉q期權(quán)的持有者有權(quán)按敲定價(jià)格購(gòu)買某商品(在電力市場(chǎng)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(jià)格出售某商品。根據(jù)以上原理，供電公司可以購(gòu)買負(fù)荷的中斷權(quán)利，實(shí)施方法如圖6 -3所示：

電力市場(chǎng)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(shí)買入看漲期權(quán)，遠(yuǎn)期合同確定合同電價(jià)即正常交割時(shí)的電力價(jià)格;看漲期權(quán)確定一個(gè)中斷電價(jià)，當(dāng)實(shí)時(shí)電價(jià)高于該價(jià)格時(shí).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(jià)給予用戶補(bǔ)償;當(dāng)實(shí)時(shí)電價(jià)低于中斷電價(jià)時(shí)，則按合同電價(jià)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(jià)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(duì)于看漲期權(quán)來說，中斷價(jià)格越高，相應(yīng)期權(quán)價(jià)格越低;中斷價(jià)格越低，相應(yīng)期權(quán)價(jià)格越高。^文期權(quán)定價(jià)的結(jié)果間接反映中斷價(jià)格，即IL電價(jià)可由期權(quán)定價(jià)的結(jié)果反推，文獻(xiàn)'i'rli對(duì)中斷電價(jià)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(jià)格的電力期權(quán)，因此準(zhǔn)確的電力現(xiàn)貨價(jià)格模擬是其估價(jià)的基礎(chǔ)，首先結(jié)合電價(jià)特性建立實(shí)時(shí)電價(jià)模到，然后利用蒙特卡羅模擬法求解期權(quán)價(jià)格。

智能電網(wǎng)為實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)施提供技術(shù)支持，電價(jià)也因此可以實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。由此可見，IL的金融期權(quán)定價(jià)是智能電網(wǎng)下的一種較理想定價(jià)方式。

6.1.4基于需求側(cè)競(jìng)價(jià)下的IL管理模型

這種方法的IL管理模型是基于Pool市場(chǎng)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(jìng)價(jià)( Demand Sicle t3idding，DSP)原理建立。

電力用戶為降低自己的用電成本，會(huì)對(duì)電力市場(chǎng)中的電價(jià)做出一定的響應(yīng)，而DSB就是電力市場(chǎng)下的一種需求響應(yīng)。用戶可以在日前市場(chǎng)或?qū)崟r(shí)市場(chǎng)中提交負(fù)荷中斷容量和對(duì)應(yīng)電價(jià)，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(duì)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(jìng)價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在其不受最低發(fā)電出力以及機(jī)組啟停這部分固定費(fèi)用的限制。在確保參與DSB用戶削減的負(fù)荷在其他時(shí)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(jià)。DSB用戶停電的持續(xù)時(shí)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(jì)劃中，取代發(fā)電成本較高的邊際機(jī)組。但是，對(duì)比DSB用戶與系統(tǒng)調(diào)峰機(jī)組的總調(diào)峰成本之間的關(guān)系可以看到，IL通過競(jìng)價(jià)參與發(fā)電計(jì)劃后，對(duì)系統(tǒng)邊際電價(jià)的影響取決于用戶削減的負(fù)荷在其他時(shí)段得到恢復(fù)的程度。如果用戶削減的負(fù)荷在其他時(shí)段能夠盡快恢復(fù)，DSB可以降低系統(tǒng)邊際電價(jià);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(jià)格。所以，在安排用戶參與發(fā)電競(jìng)價(jià)過程的同時(shí)，合理安排好用戶在其他時(shí)段的用電計(jì)劃非常重要。在用這種方法建立IL管理模型時(shí)，要求供電部門必須能準(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)和運(yùn)行分配。