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需求侧管理在减少和减缓电力建设投资、改善电网运行的经济性和可靠性、控制电价上升幅度、减少电力用户电费开支、降低能源消耗、改善环境质量等方面都具有重大价值和成效。大力开展需求侧管理,对于提高我国能源效率、缓解电力短缺和减轻环境压力有着重要的意义。
可靠性电价是需求侧管理的一项有效措施。目前,我国对于同类用户不管可靠性水平的高低均征收相同水平的电价,那些供电可靠性低的用户自然会觉得自己付出了相同的资金却没有享受到相同质量的服务,利益受到损害。为此,本文首先针对可靠性电价的定价机制展开研究。根据价值工程理论,通过对供电系统可靠性评估指标进行深入分析,建立了基于可靠性功能弹性系数的可靠性电价设计模型,提出了一种考虑了用户供电可靠率的可靠性电价设计方法,有效地体现了“高质高价、低质低价、同质同价”的电力市场公平原则。
可中断负荷是另外一项有效的需求侧管理手段,可中断负荷定价问题则是实施可中断负荷管理的关键和核心。目前,可中断负荷定价研究方法主要有可避免成本理论法、博弈机制下的定价方法和金融期权的定价方法。中国电力市场尚处于初级阶段,电网公司与用户之间存在信息不对称,电网公司和用户成本难以准确确定,可避免成本理论的定价机制过于复杂与繁琐。同时中国缺乏有效的期权市场,推行金融期权的定价方法尚不成熟。为此,本文对基于博弈机制下的可中断负荷定价问题进行了研究。通过对博弈理论在电力市场中应用的研究与分析,建立电网公司与用户合作分配模型,提出了基于Shapley值的可中断负荷定价的设计方法。通过参与者对合作联盟的贡献大小分配所得利益,体现了该设计方法具有一定的公平公正性。
可中断负荷合同是实施可中断负荷管理的基础,因此可中断负荷合同的制定是需要重点研究的内容。本文通过对总缺电成本和中断补偿费用的目标函数进行优化,分别建立了两种可操作的可中断负荷合同数学模型。该模型切实可行,研究成果有利于降低高峰时段的用电负荷,避免或减少昂贵的旋转备用容量,提高系统运行可靠性和经济性,实现资源的优化配置和电力工业的可持续发展。
为了使可中断负荷成为一种有效的手段,必须通过合理的保险机制来增强用户的需求侧响应。本文从信誉度和风险两方面设计了可中断负荷合同的保险机制。基于信誉度水平的保险机制中,电力公司付给用户保险金,用户将其信誉度水平提高到一定值,当用户违约时赔付电力公司相应的赔偿金;基于风险的保险机制中,用户没有按可中断合同中断负荷而造成对系统风险的增大,这部分额外的风险将部分由用户来承担,而用户若按照合同要求中断负荷,则电力公司奖励用户一定比例的奖金。分析表明,这两种保险机制都很好的实现了保险机制的激励和保障作用,促进可中断用户积极响应,使可中断负荷成为一种可靠的备用容量资源参与电力市场。
本文所提出的模型和方法经过不同的算例分析验证,是实用和有效的。本文的研究成果对于推动我国电力需求侧管理以及可中断负荷工作的发展具有重要的理论意义和工程实用价值。