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        用戶供電質(zhì)量需求識(shí)別與優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)策略

        2020-07-06 01:16:46馬智遠(yuǎn)莫文雄
        四川電力技術(shù) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:套餐電能優(yōu)質(zhì)

        馬智遠(yuǎn), 莫文雄,許 中,周 凱

        (廣州供電局有限公司電力試驗(yàn)研究院,廣東 廣州 510420)

        0 引 言

        供電質(zhì)量問題已經(jīng)成為用戶投訴和抱怨的主要原因[1]。以不間斷電源(uninterruptible power supply, UPS)、有源濾波器(active power filter, APF)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(dynamic voltage restorer, DVR)等為代表的定制電力(custom power)技術(shù)已較為成熟[2]。供電企業(yè)通過優(yōu)化配置定制電力技術(shù)方案,為用戶提供差異化優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù),并由此創(chuàng)造利益增長點(diǎn),已成為當(dāng)前售電市場的熱點(diǎn)問題。研究供用電雙方均滿意的低成本優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)策略,具有重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

        針對(duì)優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù),國內(nèi)外已開展大量探索,但用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類識(shí)別和增值服務(wù)的成本-效益問題,是當(dāng)前尚未得到解決的兩個(gè)關(guān)鍵性問題。

        在用戶分類識(shí)別方面,現(xiàn)有用戶分類主要是圍繞用電負(fù)荷特性、客戶價(jià)值評(píng)價(jià)等開展研究,提出了模糊k-means聚類[3]、模糊c-means(FCM)[4]、層次聚類(hierarchical clustering,HC)[5]和自組織映射(self organizing map,SOM)[6]等方法。針對(duì)用戶供電電壓等級(jí)、低谷用電率、用電負(fù)荷、功率因數(shù)、電耗占能耗比重、企業(yè)總資產(chǎn)、合同履約率等技術(shù)性和非技術(shù)指標(biāo)已分別開展了研究[7],并提出了當(dāng)前價(jià)值、潛在價(jià)值和信用狀況等電力用戶分類指標(biāo)。歐盟試圖通過立法促使供電企業(yè)提供過去和現(xiàn)在的供電質(zhì)量等信息,包括負(fù)荷曲線、地理位置、當(dāng)前能耗、歷史同期能耗、標(biāo)準(zhǔn)化平均供電水平等[8]。利用這些信息提升用戶節(jié)能和優(yōu)質(zhì)供電意識(shí),激勵(lì)用戶采取措施[9-10]。有學(xué)者對(duì)供電質(zhì)量引起的用戶用電風(fēng)險(xiǎn)開展了研究,把用電風(fēng)險(xiǎn)細(xì)分為運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、政策風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)等[11]。遺憾的是,現(xiàn)有用戶分類對(duì)用戶所需優(yōu)質(zhì)供電需求定量刻畫不足,難以解決實(shí)際問題。事實(shí)上,隨著高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,各行業(yè)電力用戶對(duì)供電質(zhì)量要求越來越高且差異性越來越明顯。文獻(xiàn)[12]研究表明,供電質(zhì)量已經(jīng)給用戶造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。文獻(xiàn)[13]研究了諧波引起的損耗及其量化方法??梢姡脩魧?duì)優(yōu)質(zhì)供電的理解和需求差異性很大,用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類和識(shí)別是解決優(yōu)質(zhì)供電問題的基礎(chǔ)。

        通過優(yōu)質(zhì)供電為用戶提供增值服務(wù),創(chuàng)造電力市場競爭條件下的供電企業(yè)新的效益增長點(diǎn),必須解決不同增值服務(wù)策略下的優(yōu)質(zhì)供電成本-收益問題。針對(duì)不同優(yōu)質(zhì)供電需求,供電企業(yè)和用戶均希望建立雙方能接受的公平、公正、透明的有償服務(wù)。供電企業(yè)不可能也不必要為每個(gè)用戶提供專門的供電服務(wù)。通過用戶優(yōu)質(zhì)供電分類識(shí)別,按照不同類別用戶提供增值服務(wù)套餐是降低優(yōu)質(zhì)供電成本,達(dá)到供用電雙方均滿意的有效路徑。但是,采用優(yōu)質(zhì)供電套餐模式提供增值服務(wù),同樣存在差異性問題。以電壓暫降敏感用戶為例,用戶設(shè)備類型、供電容量、供電接入點(diǎn)等不同,均會(huì)影響所采用的UPS、DVR等定制電力技術(shù)方案的成本和收益。推行優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù),急需一套同時(shí)考慮供用電雙方利益的增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)方案和成本-收益計(jì)算方法。

        下面以用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)供電的多樣化需求為切入點(diǎn),引入用戶價(jià)值指標(biāo)和多電能質(zhì)量效用指標(biāo),提出一套用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類指標(biāo)體系,并基于熵權(quán)法提出一種用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類方法。同時(shí)基于用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類,提出用戶優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐及其成本-收益量化方法,并進(jìn)行實(shí)例分析證明所提方法的有效性和可行性。

        1 電能質(zhì)量需求分類指標(biāo)體系

        優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)存在兩個(gè)層面的問題,一方面是電力公司愿意售賣相關(guān)服務(wù)給用戶,另一方面是用戶愿意購買相應(yīng)服務(wù)。電力公司為用戶提供增值服務(wù),會(huì)選擇具有購買能力、信譽(yù)良好的用戶,這里提出用戶價(jià)值指標(biāo)來刻畫用戶的綜合素質(zhì)。不同用戶對(duì)不同的電能質(zhì)量指標(biāo)要求各異,但都可以量化為電能質(zhì)量效用,以電能質(zhì)量為用戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失或收益增長來刻畫用戶的電能質(zhì)量需求,這里提出電能質(zhì)量效用指標(biāo)來刻畫用戶電能質(zhì)量需求。

        基于客戶價(jià)值理論[8],將有關(guān)客戶終身價(jià)值(customer lifetime value, CLV)的電力客戶價(jià)值指標(biāo)與有關(guān)用戶優(yōu)質(zhì)供電需求的電能質(zhì)量指標(biāo)相結(jié)合,綜合考慮售電公司與用戶雙方的不同需求,提出電力用戶分類指標(biāo)體系,如圖1所示。

        圖1 電力用戶需求分類指標(biāo)體系

        1.1 客戶價(jià)值指標(biāo)

        客戶價(jià)值是指從企業(yè)角度看,客戶能夠帶給企業(yè)的價(jià)值。通常使用客戶為企業(yè)帶來收益的貨幣貢獻(xiàn)來定義客戶價(jià)值,這種意義下的客戶價(jià)值稱為客戶終身價(jià)值,即企業(yè)從客戶的整個(gè)生命周期內(nèi)獲得現(xiàn)金流的凈現(xiàn)值[8]。對(duì)現(xiàn)有客戶來說,傳統(tǒng)客戶終生價(jià)值可分成2個(gè)部分[14]:一是當(dāng)前價(jià)值,即如果客戶保持使用現(xiàn)在向電網(wǎng)公司購買的服務(wù)并持續(xù)購入,將來能夠給電網(wǎng)公司提供的價(jià)值;二是潛在價(jià)值,即如果電網(wǎng)公司通過有效的交叉銷售、調(diào)動(dòng)客戶增量購買積極性或客戶向別人推薦產(chǎn)品和服務(wù)等,未來可能增加的客戶價(jià)值。然而,隨著能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,電網(wǎng)公司進(jìn)行客戶價(jià)值評(píng)估時(shí)不僅要考慮貨幣貢獻(xiàn),還需考慮非貨幣貢獻(xiàn),即用戶的節(jié)能環(huán)保效益和持續(xù)發(fā)展?jié)摿15]。

        1.1.1 當(dāng)前價(jià)值

        用戶當(dāng)前價(jià)值主要體現(xiàn)在收入貢獻(xiàn)、服務(wù)成本、信譽(yù)等級(jí)等方面。收入貢獻(xiàn)是度量用戶當(dāng)前價(jià)值的最基本標(biāo)準(zhǔn),由用電量和平均電價(jià)共同決定。這里重新定義加權(quán)平均資本成本(weighted average cost of capital,WACC)以計(jì)算用戶未來能為電網(wǎng)公司帶來的收入貢獻(xiàn)的期望凈現(xiàn)值[16]。

        (1)

        式中:St為t時(shí)段內(nèi)用戶購電量與購電電價(jià)乘積,即用戶向電網(wǎng)公司繳納的購電費(fèi)用;Ct為電網(wǎng)公司買電費(fèi)用;d為折現(xiàn)率;t為時(shí)間單元(如月/季度/年);T為時(shí)間單元總數(shù),即預(yù)期的客戶生命周期。

        服務(wù)成本是售電公司在不同用戶服務(wù)上的不同投入,可由電壓等級(jí)、用電負(fù)荷率、低谷用電率、峰谷負(fù)荷差共同表征。電壓等級(jí)可以體現(xiàn)電力用戶的用電規(guī)模,對(duì)高電壓等級(jí)的用戶,電網(wǎng)公司需提供的運(yùn)營成本越低,這標(biāo)志著電網(wǎng)公司供電變壓費(fèi)用的降低,從而增加了電網(wǎng)公司可獲得的利潤。用電負(fù)荷率指用戶本期的平均負(fù)荷與其歷史最大負(fù)荷的比值,可以反映用戶用電情況和負(fù)荷分布特征。低谷用電率指客戶在低谷時(shí)段的用電量占該月總用電量的比例,可以緩解高峰時(shí)段用電壓力,降低電網(wǎng)公司運(yùn)行成本。峰谷負(fù)荷差可以表征用戶是否需要改變用電模式與需求響應(yīng)。

        (2)

        (3)

        (4)

        式中:Lnow-ave為用戶本期平均負(fù)荷;Lhistory-max為用戶歷史最大負(fù)荷;QV為用戶本期低谷時(shí)段累計(jì)用電量;QP為峰時(shí)段累計(jì)用電量;Qtotal為用戶本期總用電量。

        信譽(yù)等級(jí)使用拖欠率(delinquency rate,Dr)進(jìn)行評(píng)估,表示拖欠和應(yīng)收賬款的比例[17]。越新的拖欠率越能反映客戶的可信度,Dr越高,用戶風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)就越高,可信度就越低。在此使用最近3個(gè)月、半年、一年和歷史同期的加權(quán)拖欠率累計(jì),Dr的計(jì)算如式(5)所示。

        (5)

        式中:Dr3是最近3個(gè)月的拖欠率;Dr6是最近半年的拖欠率;Dr12是最近一年的拖欠率;Drhistory是歷史同期拖欠率。

        1.1.2 潛在價(jià)值

        用戶潛在價(jià)值是指用戶持續(xù)生產(chǎn)和盈利的能力。對(duì)于電力公司而言,為用戶進(jìn)行優(yōu)質(zhì)供電的服務(wù),需要投入大量定制電力設(shè)備,如果購買優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)的用戶不能持續(xù)生產(chǎn)和盈利,就可能會(huì)出現(xiàn)用戶拖欠優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)費(fèi)用的情況。電力公司不僅會(huì)損失有償優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)的服務(wù)費(fèi)用,還會(huì)損失購置、運(yùn)輸、安裝、拆卸電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備的大量成本。相較于普通欠繳電費(fèi)的情況,電力公司可以直接選擇停電的方式止損;但是,優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)需要電力公司大量的前期投入,如果出現(xiàn)欠費(fèi)或用戶違背合同約定期限,要求停止服務(wù)的情況,電力公司損失巨大。所以,評(píng)價(jià)用戶持續(xù)生產(chǎn)和盈利,選擇潛在價(jià)值大的客戶,是電力公司選擇客戶時(shí)非常重要的指標(biāo)。

        采用歷史同期用電增長率和歷史同期電費(fèi)增長率刻畫用戶潛在價(jià)值指標(biāo),具體公式如式(6)、式(7)。

        (6)

        (7)

        式中:Qnow為本期用電量;Qbefore為歷史同期用電量;Pnow為本期產(chǎn)生電費(fèi);Pbefore為歷史同期產(chǎn)生電費(fèi)。

        1.1.3 節(jié)能貢獻(xiàn)

        節(jié)能貢獻(xiàn)是指用戶通過采取推行合同能源管理機(jī)制、更新設(shè)備、改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程、開展節(jié)能管理活動(dòng)等一系列舉措,從而提高電能利用效率,減少能源損耗為供電企業(yè)帶來的社會(huì)收益,屬于非貨幣貢獻(xiàn)。具體指標(biāo)可選擇功率因數(shù)、電能消費(fèi)強(qiáng)度下降率、是否推行合同能源管理項(xiàng)目、是否設(shè)立節(jié)能管理部門、是否具有持續(xù)發(fā)展?jié)摿ΑG皟牲c(diǎn)為數(shù)值型指標(biāo),后兩點(diǎn)為二元(布爾)型指標(biāo)。

        (8)

        1.2 電能質(zhì)量效用指標(biāo)

        效用是用戶對(duì)售電公司某種商品或服務(wù)的需求偏好程度[18],一般由用戶感知獲得,可作為用戶價(jià)值評(píng)價(jià)、購買決策的依據(jù)。通常情況下,由于敏感用戶發(fā)生電能質(zhì)量擾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量損失,因此該類用戶對(duì)售電公司的要求不只包括可靠供電與合理電價(jià),對(duì)電能質(zhì)量與優(yōu)質(zhì)供電的需求反而更強(qiáng)烈,因此,其對(duì)優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐是有偏好的。為了衡量用戶對(duì)差異化增值服務(wù)套餐的偏好程度,可以引入多電能質(zhì)量效用概念,統(tǒng)一刻畫電力用戶的多樣化優(yōu)質(zhì)電力需求。

        1.2.1 考慮多種電能質(zhì)量問題的效用指標(biāo)

        根據(jù)效用理論(utility theory),用戶的多電能質(zhì)量效用可定義為:用戶使用的優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐能滿足其電壓暫降、諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量需求的程度,是對(duì)用戶電能質(zhì)量需求是否得到滿足以及滿足度的一種心理評(píng)價(jià)。用戶對(duì)多電能質(zhì)量效用的實(shí)際感知會(huì)受到用戶主觀想法的影響[19]。此外,多電能質(zhì)量效用還會(huì)受到優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐的競爭力、市場占有率等不確定或不可測(cè)因素的影響,因此,多電能質(zhì)量效用包括可量化和不可量化兩部分,如式(9)所示。

        V=U+ε

        (9)

        式中:V為多電能質(zhì)量效用;U為其可量化部分;ε為不可量化部分。

        根據(jù)學(xué)者Kahneman和Tversky提出的前景理論(prospect theory)[20]和累積前景理論(cumulative prospect theory)[21],用戶關(guān)心優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐帶來的用電效用,同時(shí),由于用戶存在損失厭惡心理,其在效用方面更重視損失而不是同等的收益。因此,式(9)中的U可寫為

        (10)

        式中:v(x)為優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐帶來的用戶感知效用;x為電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)(power quality economic loss index,PQELI);α為反映用戶風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避心理的系數(shù),取值為0<α<1;λ為反映損失厭惡的系數(shù),取值為λ>1,具體取值可調(diào)查統(tǒng)計(jì)或?qū)<医?jīng)驗(yàn)確定。

        式(10)中x以歐盟萊昂納多電能質(zhì)量工作組(LPQI)2007年的電能質(zhì)量損失調(diào)查結(jié)果為依據(jù),以多電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象對(duì)用戶造成的年經(jīng)濟(jì)損失為指標(biāo),包括電壓暫降與暫升、短時(shí)中斷、長時(shí)中斷、諧波、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)與閃變等,如圖2(a)所示,x的取值如式(11)所示。

        xt=St+Ct

        (11)

        式中:xt為是一段時(shí)間(一年)內(nèi)用戶因電能質(zhì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失;St為設(shè)備成本,即保護(hù)裝置在同一段時(shí)間內(nèi)的投資成本;Ct為與該段時(shí)間t內(nèi)相關(guān)電壓事件導(dǎo)致的工藝過程中斷相關(guān)的直接成本,可計(jì)算為

        Ct=c·n

        (12)

        式中:c為單次中斷的平均成本,包括人工成本、廢品損失、停工損失、生產(chǎn)利潤損失、重啟動(dòng)成本、其他成本、節(jié)約成本;n為t時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)。

        用戶多電能質(zhì)量感知效用v(x)受風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避心理影響,同時(shí)由于用戶感知損失x表示為負(fù)值,可用凸函數(shù)表示[21],如圖2(b)所示。

        圖2 用戶多電能質(zhì)量效用函數(shù)

        1.2.2 電能質(zhì)量效用指標(biāo)評(píng)估

        根據(jù)式(10)至式(12),用戶多電能質(zhì)量效用評(píng)估方法為:

        1)以LPQI電能質(zhì)量損失調(diào)查方法及其得到的非居民用電電能質(zhì)量損失數(shù)據(jù)為依據(jù),統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)電能質(zhì)量事件,通常以年周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì);

        2)根據(jù)式(11)與式(12)確定用戶所經(jīng)受電能質(zhì)量擾動(dòng)事件造成的經(jīng)濟(jì)損失,得電能質(zhì)量經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)x;

        3)根據(jù)式(10)確定用戶多電能質(zhì)量感知效用U。

        2 用戶電能質(zhì)量需求分類

        在建立電力用戶分類指標(biāo)體系后,需要對(duì)電力用戶指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分類,并對(duì)不同指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定,從而得到用戶最終分值,建立電力用戶等級(jí)劃分模型。

        2.1 數(shù)據(jù)歸一化處理

        由于用戶的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)具有較大的差異性,在比較不同用戶的指標(biāo)特征時(shí),數(shù)值的大小會(huì)影響相似度計(jì)算。為了縮小和統(tǒng)一量綱,更明顯地體現(xiàn)用戶終身價(jià)值及電能質(zhì)量特性差異,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理。

        評(píng)價(jià)指標(biāo)通常包括效益型和成本型兩種,效益型指標(biāo)是指屬性值越高對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果越好的指標(biāo),成本型指標(biāo)是指屬性值越低對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果越好的指標(biāo)??砂词?13)、式(14)將屬性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為規(guī)范型指標(biāo)。

        (13)

        (14)

        除了節(jié)能貢獻(xiàn)指標(biāo)中的是否推行合同能源管理項(xiàng)目、是否設(shè)立節(jié)能管理部門與持續(xù)發(fā)展?jié)摿χ笜?biāo),其余都為效益型和成本型指標(biāo)。對(duì)這類非數(shù)值型指標(biāo),可以采用附加值的形式。

        (15)

        式中:z為非數(shù)值型指標(biāo)可附加的值,“是”時(shí)為“+”,“否”時(shí)為“-”;n為總指標(biāo)數(shù)。

        2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

        指標(biāo)權(quán)重計(jì)算使用熵權(quán)法,計(jì)算步驟如下[22]:

        1)計(jì)算特征比重;

        2)計(jì)算熵值;

        3)計(jì)算差異性系數(shù);

        4)確定權(quán)重。

        2.3 用戶電能質(zhì)量需求分級(jí)

        在確定指標(biāo)權(quán)重后,根據(jù)電力用戶分類指標(biāo)體系和分類結(jié)果,由于綜合指標(biāo)分值處于[0,1]之間,因此可將電力用戶劃分為3個(gè)等級(jí),分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)電力用戶,建立電力用戶等級(jí)劃分模型,如表1所示。

        表1 用戶電能質(zhì)量需求等級(jí)劃分

        針對(duì)各級(jí)優(yōu)質(zhì)供電的需求,具體分析如下:

        1)Ⅰ級(jí)——需求非常強(qiáng)烈

        Ⅰ級(jí)電力用戶具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)影響力,用電量與可信度較高,具有較高的節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿?,?duì)電能質(zhì)量極其敏感,發(fā)生輕微電能質(zhì)量問題將造成重大損失,如造成重要設(shè)備損壞或大量產(chǎn)品報(bào)廢,恢復(fù)生產(chǎn)需要較長時(shí)間。這種級(jí)別的用戶主要包括在社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)生活中占有重要地位,中斷供電可能造成人身傷亡、重大環(huán)境巧染、重大政治影響、重大經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)公共秩序嚴(yán)重混亂以及對(duì)供電可靠性有特殊要求的重要用電客戶與重點(diǎn)關(guān)注客戶等,例如高端制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)療中心等。

        2)Ⅱ級(jí)——需求強(qiáng)烈

        Ⅱ級(jí)電力用戶具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)影響力,用電量與可信度中等,具有一定的節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿Γ瑢?duì)電能質(zhì)量敏感,發(fā)生電能質(zhì)量問題將造成較大損失,或?qū)⒂绊懼匾秒妴挝坏恼9ぷ饕约霸斐扇藛T集中的公共場所秩序混亂。

        3)Ⅲ級(jí)——無強(qiáng)烈需求

        Ⅲ級(jí)電力用戶具有較低的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)影響力,用電量與可信度較低,節(jié)能貢獻(xiàn)與持續(xù)發(fā)展?jié)摿^低,遭受電壓暫降等電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象后造成的經(jīng)濟(jì)損失較低。這種級(jí)別的用戶要求各種電能質(zhì)量指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)即可,只有在發(fā)生持續(xù)斷電或電壓波動(dòng)幅度過大,持續(xù)時(shí)間較長才會(huì)受到影響。除了Ⅰ、Ⅱ級(jí)用戶以外的電力用戶均為Ⅲ級(jí)電力用戶。

        3 優(yōu)質(zhì)電力增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)

        3.1 增值服務(wù)套餐內(nèi)容設(shè)計(jì)

        優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)是售電側(cè)改革下售電公司競爭的必然結(jié)果[23]。對(duì)不同級(jí)別的電力用戶,售電公司可提供的差異化增值服務(wù)套餐中應(yīng)包含信息服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)、預(yù)測(cè)診斷服務(wù)、治理方案服務(wù)、節(jié)能服務(wù)、需求側(cè)管理服務(wù)等[24]。其中,信息服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)應(yīng)為用戶可無償享受的基礎(chǔ)增值服務(wù),具體內(nèi)容如下:

        1)信息服務(wù):為用戶提供用電安全知識(shí)普及服務(wù)、行業(yè)資訊與用電信息發(fā)布服務(wù)、停電信息發(fā)布服務(wù);及時(shí)通知停電信息,確保通知到位。

        2)網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù):提供網(wǎng)絡(luò)商店服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支付服務(wù),用戶可根據(jù)自身需求直接在網(wǎng)上繳納電費(fèi)或購買相應(yīng)優(yōu)質(zhì)供電差異化服務(wù)。

        3.1.1 Ⅰ級(jí)電力用戶增值服務(wù)套餐

        1)預(yù)測(cè)診斷服務(wù):針對(duì)Ⅰ級(jí)用戶對(duì)電能質(zhì)量極其敏感的特點(diǎn),提供用戶所在配電網(wǎng)的系統(tǒng)元件故障與電能質(zhì)量狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)診斷等服務(wù)。

        2)治理方案服務(wù):針對(duì)Ⅰ級(jí)用戶易因電能質(zhì)量問題造成重大損失的特點(diǎn),采集并分析用戶的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、電能質(zhì)量免疫力等信息,基于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè),對(duì)用戶設(shè)備實(shí)際耐受水平與供電質(zhì)量等級(jí)之間的兼容水平進(jìn)行評(píng)估,為用戶提供最佳用電設(shè)備咨詢服務(wù),同時(shí)為用戶提供治理方案設(shè)計(jì)與定制電力設(shè)備配置服務(wù),如在關(guān)鍵敏感設(shè)備側(cè)安裝APF、DSTATCOM和DVR等設(shè)備,增配備用電源與不間斷電源(UPS)等儲(chǔ)能設(shè)備,以使敏感設(shè)備免受電壓暫降、短時(shí)中斷、諧波等電能質(zhì)量擾動(dòng)的影響。另一方面,提供設(shè)備維護(hù)指導(dǎo)服務(wù),為大型電力用戶提供內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的更新、改造等業(yè)務(wù)。

        3)節(jié)能服務(wù):售電公司根據(jù)業(yè)務(wù)范圍,加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)研發(fā),優(yōu)先提供節(jié)能改造、節(jié)能項(xiàng)目咨詢、新技術(shù)新設(shè)備應(yīng)用等服務(wù),為用戶提供合同能源管理服務(wù)。對(duì)于多能源供能的用戶,售電公司還可為其提供綜合低碳能源解決方案。

        4)需求側(cè)管理服務(wù):為用戶提供能效提升服務(wù)。例如,結(jié)合現(xiàn)行電價(jià)政策和節(jié)能重點(diǎn),電力企業(yè)可以每年定期或不定期地進(jìn)行電力需求側(cè)技術(shù)培訓(xùn),以引導(dǎo)用戶提升能效管理水平,幫助用戶實(shí)現(xiàn)削峰填谷并調(diào)節(jié)負(fù)荷特性,減少設(shè)備所需能耗與電費(fèi)。

        3.1.2 Ⅱ級(jí)電力用戶增值服務(wù)套餐

        1)預(yù)測(cè)診斷服務(wù)(同3.1.1)。

        2)治理方案服務(wù)(同3.1.1)。

        3)節(jié)能服務(wù)(同3.1.1)。

        3.1.3 Ⅲ級(jí)電力用戶增值服務(wù)套餐

        1)治理方案服務(wù):采集并分析用戶的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、電能質(zhì)量免疫力等信息,對(duì)用戶設(shè)備實(shí)際耐受水平與供電質(zhì)量等級(jí)之間的兼容水平進(jìn)行評(píng)估,并為用戶提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)購買咨詢服務(wù)、定制電力設(shè)備維護(hù)或更換服務(wù)。

        2)節(jié)能服務(wù):為用戶提供節(jié)能電器設(shè)備供應(yīng)服務(wù)、分布式電源設(shè)備銷售服務(wù)、使用培訓(xùn)及維修咨詢服務(wù),例如可以為農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)用戶銷售風(fēng)力照明燈、屋頂發(fā)電等分布式電源設(shè)備。

        3.2 增值服務(wù)套餐成本-收益模型

        3.2.1 成本模型

        1)投資建設(shè)費(fèi)用

        投資建設(shè)費(fèi)用為套餐內(nèi)各項(xiàng)服務(wù)的投資之和,各項(xiàng)服務(wù)投資費(fèi)用包括設(shè)備投資、技術(shù)投資等費(fèi)用。投資建設(shè)費(fèi)用的模型為

        (20)

        式中:I為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐投資費(fèi)用;Ci為套餐內(nèi)第i項(xiàng)增值服務(wù)的投資費(fèi)用;n為套餐內(nèi)所包含服務(wù)數(shù)目。

        對(duì)Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)用戶來說,投資建設(shè)費(fèi)用為

        (21)

        對(duì)Ⅲ級(jí)用戶來說,投資建設(shè)費(fèi)用為

        (22)

        式中:ρmon為用戶需安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備單價(jià);ρi為電能質(zhì)量治理設(shè)備單價(jià),元/kVA;S1為監(jiān)測(cè)設(shè)備容量;S2i為電能質(zhì)量治理設(shè)備容量;F為節(jié)能服務(wù)合同年支付費(fèi)用。

        2)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

        運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用主要包括設(shè)備和線路的運(yùn)行成本、檢修費(fèi)用、人工維護(hù)費(fèi)用等。具體模型為

        M=IRm

        (23)

        式中:M為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐的年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用;Rm為優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐的年運(yùn)行維護(hù)率。

        3.2.2 收益模型

        目前進(jìn)行的電力體制改革中,售電公司還沒有真正的建立起增值服務(wù)盈利機(jī)制,其提供的增值服務(wù)還無法與購售電合同分開,按不同比例分別收取增值稅。因此增值服務(wù)套餐成本及其為售電公司帶來的價(jià)值主要表現(xiàn)為用戶購電電價(jià)的增加。無增值服務(wù)時(shí),用戶購電電價(jià)由上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)和售電公司利潤組成;加入增值服務(wù)后,用戶購電電價(jià)由上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)、政府性基金及電費(fèi)附加、售電公司利潤和增值服務(wù)費(fèi)用構(gòu)成。其中,輸配電價(jià)和政府性基金及電費(fèi)附加是“不變成本”,售電公司利潤是上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)從發(fā)電側(cè)得到的利潤。

        無增值服務(wù)時(shí),電力用戶購電電價(jià)計(jì)算公式為

        pu0=pg+pt+pv=pg+pt+ktΔp

        (24)

        式中:pg為上網(wǎng)電價(jià);pt為輸配電價(jià);pv為反映售電公司利潤的電價(jià),認(rèn)為其與售電公司交易的發(fā)電側(cè)降價(jià)Δp成比例,kt為比例系數(shù)。

        有增值服務(wù)時(shí),不同等級(jí)電力用戶購電電價(jià)計(jì)算公式分別為

        (25)

        (26)

        4 案例分析

        4.1 用戶數(shù)據(jù)構(gòu)造及分類結(jié)果

        通過走訪中國南部某省的多家電力用戶,其中6家用戶能提供較詳細(xì)的信息,用以驗(yàn)證所提方法。對(duì)6位用戶的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù),進(jìn)行歸一化處理,均值如表2所示。

        表2 各指標(biāo)分布平均值

        這里所用的電力用戶分類指標(biāo)為終身價(jià)值和電能質(zhì)量效用,采用熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行兩次計(jì)算,得到用戶的客戶價(jià)值與綜合分值,如表3所示。α和λ分別取0.88和2.25[20-21]。

        表3 電力用戶綜合分值

        因此,根據(jù)第2節(jié)中給出的不同類別電力用戶對(duì)應(yīng)分值,可以判定C用戶屬于Ⅰ級(jí)電力用戶,A用戶屬于Ⅱ級(jí)電力用戶,B、D、E、F用戶屬于Ⅲ級(jí)電力用戶,并可為之配備對(duì)應(yīng)優(yōu)質(zhì)供電差異化套餐。

        4.2 增值服務(wù)套餐收益分析

        應(yīng)用所提分類方法,對(duì)國內(nèi)某晶圓制造廠[25]進(jìn)行分類,判定其為Ⅰ類用戶。根據(jù)3.1.1節(jié)為該用戶設(shè)計(jì)增值服務(wù)套餐并進(jìn)行收益分析[26]。已知該用戶有6臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝于高壓進(jìn)線,已有電能質(zhì)量治理設(shè)備為UPS,年治理成本為478.7萬元;某年因電壓暫降造成的經(jīng)濟(jì)損失為2 464.3萬元,治理后經(jīng)濟(jì)損失減少346.2萬元。負(fù)載容量為40 000 kVA,年均用電量為200 GWh。

        該用戶原有UPS治理方案無法覆蓋全部用電負(fù)荷。使用所推薦的增值服務(wù)套餐后,在原有治理方案基礎(chǔ)上加裝大容量DVR進(jìn)行集中治理。目前DVR單價(jià)約為0.18萬元/kVA,加裝容量為20 000 kVA,年運(yùn)維成本按設(shè)備購置成本的5%考慮,kt取50%,α取70%。利用式(24)、式(25),對(duì)用戶與售電公司所簽訂合同的用電電價(jià)與合同年限之間關(guān)系進(jìn)行分析,如圖3所示。

        圖3 用戶購電電價(jià)與合同年限關(guān)系曲線

        由圖3可以看出,隨著合同年限不斷增加,用戶的購電電價(jià)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),同時(shí)購電電價(jià)的下降速度越來越緩慢。這是因?yàn)殡妰r(jià)公式中售電電價(jià)與合同年限成反比例關(guān)系,并且合同年限越長,DVR治理方案的投資回收期越長,售電公司的年均投資回收金額就越低。對(duì)圖3進(jìn)一步分析可以得到,合同年限大于等于6年時(shí),電價(jià)下降速度變得較為緩慢,因此綜合考慮售電公司與用戶的需求后,可以選擇6年為用戶所簽訂合同年限,如表4所示。

        表4 增值服務(wù)套餐設(shè)計(jì)

        假設(shè)DVR均能可靠動(dòng)作且補(bǔ)償能力為50%額定電壓,根據(jù)某年電壓暫降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),有一次暫降處于DVR補(bǔ)償范圍之外,可得出用戶使用套餐后年經(jīng)濟(jì)損失為22.5萬元,比無增值服務(wù)套餐情況下減少了2 441.8萬元。因此,對(duì)無增值服務(wù)套餐和有增值服務(wù)套餐情況下用戶年經(jīng)濟(jì)支出進(jìn)行分析,如表5所示,可以得出有增值服務(wù)套餐情況下,用戶每年所支付的電費(fèi)雖然增加了1440萬元,但遭受電壓暫降所造成的經(jīng)濟(jì)損失卻大大降低,使得用戶年總經(jīng)濟(jì)支出與無增值服務(wù)套餐情況相比降低了26.17%。因此所設(shè)計(jì)的增值服務(wù)套餐可以給用戶帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益,也可以明顯改善其電能質(zhì)量。同時(shí),對(duì)售電公司來說,增值服務(wù)套餐可以為自身帶來收益,也可以增強(qiáng)自身優(yōu)勢(shì)降低電能質(zhì)量擾動(dòng)對(duì)客戶造成的經(jīng)濟(jì)損失,吸引并留住客戶。

        表5 不同套餐下用戶年經(jīng)濟(jì)支出

        5 結(jié) 語

        面向電力市場激烈競爭的現(xiàn)狀,前面以優(yōu)質(zhì)供電為切入點(diǎn),提出了用戶供電質(zhì)量需求識(shí)別及優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)策略。并基于中國南方某省的用戶數(shù)據(jù)驗(yàn)證所提方法,得到以下結(jié)論:

        1)考慮客戶當(dāng)前價(jià)值、潛在價(jià)值和節(jié)能貢獻(xiàn),提出客戶價(jià)值指標(biāo),為電力公司選擇優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)對(duì)象提出量化指標(biāo);提出電能質(zhì)量效用指標(biāo)來刻畫因電能質(zhì)量導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失,描述用戶對(duì)使用優(yōu)質(zhì)電力的愿望。

        2)基于熵權(quán)法,提出一種用戶優(yōu)質(zhì)供電需求分類方法。根據(jù)所提方法,把用戶需求分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類,提出每類需求的主要增值服務(wù)內(nèi)容。

        3)針對(duì)用戶的優(yōu)質(zhì)供電需求的個(gè)體差異,提出用戶優(yōu)質(zhì)供電增值服務(wù)套餐及其成本-收益量化方法,并進(jìn)行實(shí)例分析,結(jié)果證明了所提方法的有效性和可行性。

        4)所提方法可促進(jìn)電力公司優(yōu)質(zhì)供電的服務(wù)進(jìn)程。以優(yōu)質(zhì)供電差異化增值服務(wù)套餐的方式推廣有償優(yōu)質(zhì)供電服務(wù),可為電力公司降低差異化增值服務(wù)成本,同時(shí)對(duì)售電公司掌握競爭優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固發(fā)展有重要意義。

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