峰谷電價(jià)對(duì)典型大用戶影響的分析

熊長(zhǎng)虹，馬 體

（唐山供電公司，河北 唐山 063000）

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與用電需求的不斷攀升，電力供需不平衡日益凸顯，特別是多地出現(xiàn)淡季用電短缺，電力供需矛盾已成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。在當(dāng)前土地、水源、環(huán)境等資源約束加劇的背景下，如何通過(guò)電力需求側(cè)管理實(shí)現(xiàn)有效的資源配置，提高能源利用效率，改善供需不平衡成為不可回避的問(wèn)題。

眾所周知，電價(jià)是電力市場(chǎng)最有效的經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)杠桿，電價(jià)的制定是電力工業(yè)改革與發(fā)展的關(guān)鍵，分時(shí)電價(jià)作為電力需求側(cè)管理的重要手段之一，在世界各國(guó)電力工業(yè)經(jīng)濟(jì)管理中正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用[1]。運(yùn)用峰谷電價(jià)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低用戶電能成本，有效地減少電網(wǎng)備用容量，減少和延緩電源及電網(wǎng)投資，對(duì)于提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)唐山地區(qū)不同用電性質(zhì)的典型大用戶峰谷電價(jià)執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，闡述了政策實(shí)施過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并對(duì)峰谷電價(jià)政策調(diào)整提出了建設(shè)性意見(jiàn)。

1 典型大用戶峰谷電價(jià)響應(yīng)特性分析

業(yè)、煤炭行業(yè)和建材行業(yè)等幾類典型用戶，著重分析峰谷電價(jià)對(duì)大工業(yè)用電影響。

1.1 大用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)采集和歸一化處理

為獲得足夠的數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)負(fù)荷控制系統(tǒng)連續(xù)采集典型大用戶每日24個(gè)時(shí)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)，以月為時(shí)間窗口，處理得到各用電企業(yè)的各月平均負(fù)荷曲線，據(jù)此進(jìn)行分析評(píng)估。

為了將不同企業(yè)的負(fù)荷進(jìn)行橫向比較，以便分析大用戶在一天中的負(fù)荷變化特性和響應(yīng)行為，凸現(xiàn)用戶的負(fù)荷變化特性，首現(xiàn)將負(fù)荷曲線中去除各日的平均負(fù)荷，擬對(duì)各時(shí)點(diǎn)的負(fù)荷按照公式（1）進(jìn)行歸一化處理

式中：X實(shí)測(cè)為實(shí)測(cè)負(fù)荷；Xave為平均負(fù)荷；Xmax為最大負(fù)荷。式（1）計(jì)算結(jié)果在（-1,+1）之間，即可清晰表示出一天中的負(fù)荷變動(dòng)趨勢(shì)。以唐山國(guó)豐鋼鐵有限公司（簡(jiǎn)稱“唐山國(guó)豐”）為例，其2011年4月20日最高時(shí)點(diǎn)負(fù)荷為251 753 kW，最低時(shí)點(diǎn)負(fù)荷為231 655 kW，1：00的負(fù)荷為237 780 kW，做歸一化處理，得到結(jié)果為0.304 8；2：00的負(fù)荷為237 573 kW，歸一化結(jié)果為0.294 5，依此類推。

取2011年4月1日至5月31日連續(xù)2個(gè)月的負(fù)荷數(shù)據(jù)，對(duì)于不同時(shí)點(diǎn)、不同企業(yè)的負(fù)荷數(shù)據(jù)做歸一化處理，構(gòu)成平均日用電負(fù)荷特性曲線，結(jié)果如圖1、圖2所示。

經(jīng)過(guò)歸一化處理后可以清晰地比較不同企業(yè)的用電特性，其中4家鋼鐵企業(yè)的用電特性大致相同，在0：00～9：00之間負(fù)荷較高，10：00～16：00之間

根據(jù)價(jià)格部門(mén)文件，目前全國(guó)除去北京、浙江、上海、四川、江蘇等地對(duì)居民生活用電執(zhí)行峰谷電價(jià)外，大部分地區(qū)主要對(duì)除居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電以外的用電類別執(zhí)行峰谷電價(jià)。研究大用戶對(duì)峰谷電價(jià)機(jī)制的響應(yīng)特性，可以深入研究峰谷電價(jià)機(jī)制的實(shí)施效果，對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)峰谷電價(jià)機(jī)制有重要的指導(dǎo)意義。

圖1 唐山地區(qū)典型鋼鐵企業(yè)日均用電特性

圖2 唐山地區(qū)其他典型企業(yè)日均用電特性

本文分別選取唐山地區(qū)具有代表性的鋼鐵行負(fù)荷較低，17：00～24：00之間負(fù)荷較高，與峰谷電價(jià)時(shí)段劃分基本相符，負(fù)荷峰值均發(fā)生在低谷時(shí)段。但由于企業(yè)生產(chǎn)調(diào)節(jié)與峰谷電價(jià)時(shí)段劃分不能完全一致，企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中不能夠完全響應(yīng)價(jià)格政策，顯示企業(yè)負(fù)荷調(diào)節(jié)有一定局限性和滯后性。

對(duì)于水泥企業(yè)和煤炭企業(yè)而言，其用電特性與鋼鐵企業(yè)有別，唐山冀東水泥股份有限公司（簡(jiǎn)稱“冀東水泥”）在 12：00～22：00 之間負(fù)荷較低，22：00～8：00之間負(fù)荷高，開(kāi)灤集團(tuán)（煤炭行業(yè)）在 23：00～7：00、12：00～15：00 之間負(fù)荷高，7：00～12：00、17：00～23：00、15：00～17：00之間負(fù)荷低，2類用戶負(fù)荷峰值都較好躲避了電網(wǎng)高峰時(shí)段，并在低谷時(shí)段呈現(xiàn)逐步走高態(tài)勢(shì)。

1.2 典型用戶峰谷電價(jià)政策響應(yīng)情況

表1所示為唐山地區(qū)鋼鐵、煤炭、建材3類典型用戶全天時(shí)段負(fù)荷情況分析，顯示不同類型用戶用電特性的區(qū)別。雖然不同企業(yè)在響應(yīng)峰谷電價(jià)政策上有一定差異，調(diào)峰力度各不相同，但在谷時(shí)段都達(dá)到了負(fù)荷的峰值，顯示較好的響應(yīng)效果，實(shí)現(xiàn)了有效地將高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移至低谷時(shí)段，享受低谷電價(jià)帶來(lái)的調(diào)峰收益。

表2顯示唐山地區(qū)6個(gè)大用戶2011年度平均峰平谷用電量比例依次為32.55%、33.30%、34.16%，谷段電量比例已經(jīng)超過(guò)峰段和平段的比例，反映出各類用戶不僅有效地響應(yīng)峰谷電價(jià)政策，轉(zhuǎn)移了高峰負(fù)荷，而且達(dá)到反峰谷效果，在一定程度上有利于調(diào)節(jié)其他用戶以及整個(gè)地區(qū)的電力供需關(guān)系，為跨區(qū)供電提供了可能。

表1 唐山地區(qū)典型用戶用電峰谷時(shí)段

表2 典型大用戶2011年用電比例及平均電度電價(jià)

1.3 典型大用戶響應(yīng)分析

對(duì)于典型大用戶，不考慮與設(shè)備利用水平緊密相關(guān)的基本電價(jià)及尖峰電量電價(jià)影響，采用平均電度電價(jià)這一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估分析，如式（2）

該指標(biāo)體現(xiàn)用戶某一結(jié)算周期平均電度電價(jià)水平，是反映用戶實(shí)施峰谷電價(jià)效果的重要指標(biāo)。

選擇的6個(gè)大用戶全部為110 kV電壓等級(jí)用戶，計(jì)算典型大用戶的平均電度電價(jià)在上述表2中所示，按平均電度電價(jià)從高到低的順序排序。

由式（2）可知，在電價(jià)確定的條件下，用戶平均電度電價(jià)水平取決于峰平谷電量分布。在營(yíng)銷工作中，供用電雙方最關(guān)心的是在峰平谷電量比例達(dá)到什么水平時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)峰谷電價(jià)的盈虧平衡。在這一盈虧平衡點(diǎn)上，電網(wǎng)企業(yè)較不執(zhí)行峰谷電價(jià)，并不會(huì)增減電費(fèi)收入，對(duì)于用戶，同樣也不會(huì)增減電費(fèi)支出。因此，峰谷平衡點(diǎn)應(yīng)滿足式（3）條件

式中各代數(shù)式含義同式（2）。

以唐山地區(qū)110 kV大工業(yè)非優(yōu)待用戶為例，計(jì)算峰谷電量平衡點(diǎn)，即在該平衡點(diǎn)用戶執(zhí)行峰谷電價(jià)的平均電度電價(jià)與平段電價(jià)持平，根據(jù)110 kV各時(shí)段電價(jià)，即

計(jì)算得：Q1/Q2=0.930 6。即在峰電量與谷電量之比達(dá)到0.930 6時(shí)，用戶執(zhí)行峰谷電價(jià)的平均電度電價(jià)與平段電價(jià)持平，既不增加電費(fèi)也不會(huì)減少電費(fèi)。當(dāng)峰谷電量比小于0.930 6時(shí)，用戶執(zhí)行峰谷電價(jià)的平均電度電價(jià)小于平段電價(jià)，相應(yīng)減少電費(fèi)，反之則增加電費(fèi)。

同時(shí)說(shuō)明，對(duì)于用戶只有呈現(xiàn)峰谷倒置（峰電量小于等于谷電量的0.930 6倍），才能實(shí)現(xiàn)執(zhí)行峰谷電價(jià)的盈虧平衡。按照現(xiàn)行電價(jià)，不同電壓等級(jí)、不同用電性質(zhì)的用戶有不同的峰谷平衡點(diǎn)，但所有行業(yè)都是在谷段電量高出峰段電量時(shí)才能達(dá)到峰谷電價(jià)的盈虧平衡。詳見(jiàn)表3。

表3 不同用電類別執(zhí)行峰谷電價(jià)的電量平衡點(diǎn)

（1）對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)、負(fù)荷平穩(wěn)的用戶，按照每日峰平谷各8 h時(shí)間計(jì)算，峰平谷電量比例應(yīng)為33.33∶33.33∶33.33，即峰平谷時(shí)間段發(fā)生的電量相當(dāng)。但從選取的典型大用戶2011年度峰平谷電量比例完成看，所有大用戶峰段和平段電量比例都低于33.33%，谷段比例則高于33.33%，反映出用戶都進(jìn)行了生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整，都對(duì)峰谷電價(jià)作出了積極響應(yīng)，谷段電量比例均高出平段和峰段電量比例。

（2）開(kāi)灤集團(tuán)和唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“唐鋼”）峰谷比分別為0.579 71和0.931 51（見(jiàn)表2），低于電量平衡點(diǎn)比例，因此平均電度電價(jià)低于平段電價(jià)，其中開(kāi)灤集團(tuán)谷段電量比例達(dá)到了41.92%，峰段電量比例只有24.30%，該戶平均電度電價(jià)僅為0.491 76元/kWh，遠(yuǎn)低于0.525 7元/kWh的平段電價(jià)水平，反映出用戶轉(zhuǎn)移負(fù)荷的較大力度，因此響應(yīng)峰谷電價(jià)的效果最為明顯。

（3）河北首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“遷安鋼鐵”）等3個(gè)鋼鐵企業(yè)用戶的平均電度電價(jià)高出平段電價(jià)。其中，遷安鋼鐵調(diào)峰效果好于津西鋼鐵和唐山國(guó)豐，雖同屬鋼鐵企業(yè)，由于企業(yè)產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝的區(qū)別，不同企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)能力不同，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)調(diào)峰效果有別。

由此可以看出，對(duì)于同一類企業(yè)，調(diào)峰效果也有區(qū)別。除去生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品工藝對(duì)于調(diào)峰的制約，不同的鋼鐵企業(yè)對(duì)峰谷電價(jià)機(jī)制的重視程度、以及改進(jìn)生產(chǎn)管理以調(diào)控負(fù)荷等方面采取的措施都影響峰谷電價(jià)執(zhí)行效果。此外峰谷電價(jià)價(jià)差的大小，節(jié)約的電費(fèi)能否足額補(bǔ)償用戶轉(zhuǎn)移用電時(shí)間耗費(fèi)的綜合成本，都直接影響用戶避峰填谷的積極性。針對(duì)不同行業(yè)、不同類型的企業(yè)，電網(wǎng)企業(yè)加強(qiáng)政策宣傳的同時(shí)，應(yīng)定期發(fā)布該行業(yè)大用戶的用電響應(yīng)信息，給企業(yè)管理者提供參考建議，從而引導(dǎo)大用戶合理用電，進(jìn)一步挖掘需求側(cè)管理空間。

2 峰谷電價(jià)實(shí)施中存在的主要問(wèn)題及建議

峰谷電價(jià)的實(shí)施為削峰填谷、緩解高峰時(shí)段用電緊張局面，提高用電負(fù)荷率，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電能的社會(huì)效益起到了很大的作用，成為實(shí)施需求側(cè)管理的重要政策支持，但在長(zhǎng)期執(zhí)行過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 峰谷電價(jià)時(shí)段調(diào)整機(jī)制有待建立

當(dāng)前全國(guó)大部分地區(qū)峰谷時(shí)段分為高峰、非峰谷和低谷3個(gè)時(shí)段，部分地區(qū)實(shí)行時(shí)段性尖峰電價(jià)，但峰谷時(shí)間段確定后保持固定，沒(méi)有調(diào)整，對(duì)所有行業(yè)類別所有執(zhí)行范圍內(nèi)的用戶時(shí)段的劃分是統(tǒng)一的。在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，不同行業(yè)、不同用電性質(zhì)的用戶既受到生產(chǎn)流程、工作環(huán)節(jié)影響，也受到諸如經(jīng)濟(jì)運(yùn)行環(huán)境、季節(jié)特點(diǎn)、氣候等外部因素影響，因而表現(xiàn)出多維、時(shí)變性。

固化單一的峰谷時(shí)段劃分，靈活性不足，不能真實(shí)反映電網(wǎng)負(fù)荷特點(diǎn)和供電成本變化情況，在一定程度上影響了峰谷電價(jià)的實(shí)施效果。為保證峰谷電價(jià)政策對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的控制效果，綜合平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及用戶對(duì)電價(jià)政策的響應(yīng)程度，有必要對(duì)已執(zhí)行的峰谷電價(jià)時(shí)段建立調(diào)整機(jī)制，以便及時(shí)跟蹤反映不同行業(yè)間、不同性質(zhì)用戶的行業(yè)特點(diǎn)，更為精細(xì)的調(diào)節(jié)電力負(fù)荷，更好地發(fā)揮峰谷電價(jià)需求側(cè)管理作用。隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，數(shù)字化、信息化、智能化的高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，友好的、具備雙向互動(dòng)的計(jì)量表計(jì)為峰谷電價(jià)時(shí)段的及時(shí)調(diào)整提供了硬件支撐。

2.2 價(jià)格策略引導(dǎo)與實(shí)際不能完全吻合

峰谷電價(jià)時(shí)段策略是以歷史年度負(fù)荷曲線的加權(quán)平均來(lái)劃分形成的。一般情況下，峰谷電價(jià)在時(shí)段劃分策略上是適用的，可是在加權(quán)情況下的平均曲線很難做到精細(xì)化調(diào)整，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)價(jià)格策略引導(dǎo)與實(shí)際情況相背離的情況[2]。

以唐山地區(qū)為例，唐山電網(wǎng)峰谷電價(jià)時(shí)段劃分為：峰時(shí)段 8：00～11：00、18：00～23：00；谷時(shí)段 23：00～7：00；平段7：00～8：00、11：00～18：00。2011年12月4日17：22唐山電網(wǎng)瞬時(shí)最大負(fù)荷達(dá)到9 072.5 MW。按照時(shí)段劃分，此時(shí)對(duì)用戶實(shí)施的為平段電價(jià)。換言之，在日負(fù)荷需求達(dá)到最高極值的時(shí)候，執(zhí)行的電價(jià)卻為平段價(jià)格，價(jià)格策略引導(dǎo)與實(shí)際情況不能吻合。

2.3 峰谷價(jià)差偏小，用戶響應(yīng)不充分

峰谷電價(jià)作為鼓勵(lì)電價(jià)的一種有效方式，其通過(guò)價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)電力消費(fèi)者采取合理的用電結(jié)構(gòu)和用電方式，從而有效緩解峰期用電緊張局面[3]。價(jià)格激勵(lì)是用戶積極響應(yīng)峰谷電價(jià)政策的基礎(chǔ)，合理的峰谷價(jià)差能夠有效調(diào)動(dòng)用戶調(diào)峰積極性。

合理的峰谷電價(jià)比是獲得用戶響應(yīng)的關(guān)鍵，由于地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度和用電結(jié)構(gòu)差異很大，不同性質(zhì)用戶對(duì)峰谷電價(jià)的響應(yīng)程度不同。從目前看，我國(guó)一般地區(qū)峰谷價(jià)差（峰價(jià)/谷價(jià)）在2～3倍之間，河北北網(wǎng)大工業(yè)保持在2.36～2.51倍之間[4]，河北南網(wǎng)為3倍[5]。在以高耗能行業(yè)為支撐的唐山地區(qū)，由于電能成本占據(jù)成本比重較高，用戶調(diào)峰顯著，峰谷電價(jià)的執(zhí)行呈現(xiàn)出反峰谷的特點(diǎn)，即峰段負(fù)荷向谷段漂移，形成峰谷倒置現(xiàn)象。而在一些地區(qū)價(jià)差信號(hào)引導(dǎo)用戶削峰填谷的效果并不明顯，用戶削峰填谷的積極性還沒(méi)有完全釋放，峰谷價(jià)差還不能夠激勵(lì)用戶根據(jù)價(jià)格改變自己的用電方式[6]。參照國(guó)外做法，將峰谷電價(jià)差拉大到8～10倍，充分運(yùn)用價(jià)格杠桿調(diào)動(dòng)用戶調(diào)峰積極性，合理引導(dǎo)用戶峰谷電價(jià)響應(yīng)程度。

2.4 峰谷電價(jià)執(zhí)行仍有提升潛力

目前大部分地區(qū)居民生活以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電都未納入峰谷電價(jià)執(zhí)行范圍。盡管在重工業(yè)化過(guò)程中，居民和農(nóng)業(yè)負(fù)荷水平不居主導(dǎo)，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，以及國(guó)家一系列農(nóng)業(yè)扶持政策延伸擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用電發(fā)展前景可期，已經(jīng)成為電網(wǎng)峰荷不可忽視的因素之一。針對(duì)居民及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活用電集中于高峰時(shí)段特性，將其逐步納入峰谷電價(jià)的實(shí)施范圍，一方面借助于智能家電的推廣應(yīng)用，使部分家用電器負(fù)荷具備調(diào)整至低谷時(shí)段的條件，從而實(shí)現(xiàn)高峰負(fù)荷的有效轉(zhuǎn)移；另一方面改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有用電方式，實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移，繼而進(jìn)一步拓展峰谷電價(jià)空間。

3 結(jié)束語(yǔ)

在以相同成本和供電條件向用戶供電的情況下，節(jié)約1 kWh的電力要比通過(guò)發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)供應(yīng)1 kWh的電力合算得多[7]。雖然我國(guó)在執(zhí)行峰谷電價(jià)以來(lái)在優(yōu)化資源配置、降低電源投資、緩解供需失衡等方面獲得一定收益，但是時(shí)段劃分調(diào)整機(jī)制的缺失以及幅度偏小的峰谷價(jià)差，不能完全體現(xiàn)不同用戶用電特點(diǎn)，加之有限的執(zhí)行范圍都在一定程度上制約了該項(xiàng)政策的作用發(fā)揮。

從電力市場(chǎng)發(fā)展看，完善峰谷電價(jià)運(yùn)行機(jī)制，需要綜合考慮用戶電力需求的價(jià)格彈性，峰谷時(shí)段劃分必須正確反映實(shí)際負(fù)荷曲線的峰谷特性，并與電力需求有效銜接，合理制定價(jià)差，充分調(diào)動(dòng)各類用戶削峰填谷的用電積極性，加大峰谷電價(jià)實(shí)施的靈活度，以快速應(yīng)對(duì)發(fā)供電成本變化的市場(chǎng)需求，達(dá)到靈活有效調(diào)節(jié)的目的[8]，最終實(shí)現(xiàn)改善供需平衡，提高資源效率，推動(dòng)節(jié)能減排工作的不斷深入。

［1］ 孫琳，劉俊勇.基于博弈均衡購(gòu)電電價(jià)的分時(shí)電價(jià)[J].四川電力技術(shù)，2009，32（4）：52-56.

［2］ 殷樹(shù)剛，苗文靜.準(zhǔn)實(shí)時(shí)電價(jià)策略探析[J].電力需求側(cè)管理，2011，13（1）：20-23.

［3］ 劉昌，姚建剛.基于DSM的分時(shí)電價(jià)的確定與分析[J].繼電器，2005（15）：57-60.

［4］ 熊長(zhǎng)虹.唐山地區(qū)執(zhí)行峰谷電價(jià)效益分析[J].電力需求側(cè)管理，2011，13（2）：44-47.

［5］ 馮喜春.河北南部電網(wǎng)電力需求側(cè)管理實(shí)證研究[J].中國(guó)電力教育，2007(S4)：277-279.

［6］ 趙娟，譚忠富.我國(guó)峰谷分時(shí)電價(jià)的狀況分析[J].現(xiàn)代電力，2005，22（4）：82-85.

［7］ 莊學(xué)斌.再談峰谷分時(shí)電價(jià)[J].中國(guó)電力企業(yè)管理，2006（11）：50-52.

［8］ 吳運(yùn)生，鐘文.分時(shí)電價(jià)的改進(jìn)與完善[J].中國(guó)電力企業(yè)管理，2004（9）：35.