李 丹 喻 樂 施 磊 張 放 謝 旭 曹孟濤 李志達 張義志

(1. 國家電網(wǎng)公司華北分部 北京 100053；2. 北京煜邦電力技術(shù)股份有限公司 北京 100029；3. 北京交通大學電氣工程學院 北京 100044)

1 引言

2018年，國家電網(wǎng)公司為主動適應輸配電價改革，滿足政府監(jiān)管監(jiān)督新要求；主動支撐業(yè)務創(chuàng)新發(fā)展新需求，推動業(yè)財共建共享；加快財務管理轉(zhuǎn)型，服務公司新戰(zhàn)略，提出多維精益管理變革。購售電業(yè)務是多維精益管理變革中的重點內(nèi)容之一。

目前，國內(nèi)購售電策略優(yōu)化分析方面的理論研究，主要針對供電公司或者售電公司[1-5]，少有專門針對電網(wǎng)企業(yè)的。在國內(nèi)電力市場中，由于電網(wǎng)企業(yè)在市場地位、經(jīng)營模式、購電及售電范圍有別于售電公司，若將對售電公司的理論結(jié)果套用到電網(wǎng)企業(yè)顯然不合適。國外同樣是針對售電公司研究較多[6-8]，但由于各國電力市場不同，以及國外研究主要針對本國售電公司，可借鑒之處也是少之又少。結(jié)合多維精益管理體系變革，這些研究對國內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)購售電業(yè)務并不適用。

本文結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)實際情況，開展購售電策略研究。主要講述如何基于購售電的量價結(jié)構(gòu)對購售電策略進行研究。詳細介紹了如何調(diào)配各購電成分之間電能量的分配，達到提高電網(wǎng)企業(yè)總體收益和經(jīng)營水平的目的。該研究適用范圍包括統(tǒng)調(diào)電源購電、跨區(qū)跨省購電、特高壓配套電源購電[9]和售電等。

本文提供了設(shè)置固定量、優(yōu)化系數(shù)等方法，可形成不同的購售電方案，在使電網(wǎng)企業(yè)獲得更高收益的同時，亦可實現(xiàn)電力資源大范圍優(yōu)化配置，對國內(nèi)電力市場健康[10]發(fā)展意義重大。

2 量價結(jié)構(gòu)介紹

從不同的賣家以不同的價格購買不同數(shù)量的商品(同一種商品)，所有費用之和除以所有商品數(shù)量之和就是所有商品的總體均價，這些商品的不同價格和不同數(shù)量就構(gòu)成了本次購買活動的量價結(jié)構(gòu)。量價結(jié)構(gòu)的核心公式為

式中， Qi代表的是從某賣家購買的商品數(shù)量； Pi為對應的價格；P為總體均價。從式中可以看出，量價結(jié)構(gòu)的變化可以引起總體均價的變化。

3 購電均價分析

電網(wǎng)企業(yè)主要的購電方式有統(tǒng)調(diào)電源購電、跨區(qū)跨省購電、特高壓配套電源購電等。這三種購電方式都會有多個賣家，電網(wǎng)企業(yè)這種多處購電的方式符合量價結(jié)構(gòu)特征，下面基于量價結(jié)構(gòu)對電網(wǎng)企業(yè)購電均價進行推導分析。以統(tǒng)調(diào)電源購電為例，其他類似。

3.1 購電均價的計算方式

整體的購電均價計算方式是所有購電費之和與所有購電量之和的商。計算公式如下

式中，P為當月購電均價；Fsum為當月總的購電費；Qsum為當月總的購電量；Qi為當月每個購電成分的購電量； Pi為當月單個購電成分的購電價格。

3.2 量價結(jié)構(gòu)對同期購電均價變化的影響

本月購電均價和前一年同期量進行相比會有一些變化，引起這些變化的原因是從各個購電成分購電的結(jié)構(gòu)和購電的價格發(fā)生了一些變化。由有兩種變化方式，先結(jié)構(gòu)變化后價格變化和先價格變化后結(jié)構(gòu)變化。設(shè)PΔstruc為結(jié)構(gòu)變動因素導致的均價變動，PΔprice為價格變動因素導致的均價變動。

(1) 先結(jié)構(gòu)變化，后價格變化。

(2) 先價格變化，后結(jié)構(gòu)變化。

根據(jù)先結(jié)構(gòu)變動還是先價格變動，得到的strucPΔ和pricePΔ的值可能不同，但二者之和始終相同。

3.3 量價結(jié)構(gòu)對當月購電均價的影響

每個月計算購電均價時，每個購電成分的購電量和購電價格都可能不同，也就造成了各購電成分對購電均價的影響有拉高或拉低的效果。在量價結(jié)構(gòu)對同期購電均價變化的影響中，利用先價格變動再結(jié)構(gòu)變動得到的strucPΔ計算公式，進一步推導，由于

在此基礎(chǔ)上，如果只考慮當月購電中各成分對購電均價的影響，那么得出購電中各成分對當月購電均價的影響(稱之為“權(quán)重”)為

同理可得，售電中各成分對當月售電均價的影響為

根據(jù)量價結(jié)構(gòu)進行了推導，得到了各購電成分和售電成分對購電均價和售電均價影響的計算公式，這對購電和售電策略優(yōu)化提供了理論的基礎(chǔ)。下面以式 (7)～(8)為基礎(chǔ)，展開具體的購電策略分析。

4 購電優(yōu)化方法

在實際電網(wǎng)企業(yè)購售電活動中，需要考慮諸多因素，如電廠最大出力、分電要求等，這些因素限制了某些購電成分提供電能量的最大最小值?？紤]到必須穩(wěn)定電力市場，購電量在購電成分之間的分布，需要在以往購電基礎(chǔ)上進行調(diào)節(jié)，所以增加了優(yōu)化系數(shù)的概念。下面以式(7)～(8)為依據(jù)，結(jié)合實際經(jīng)驗展開具體的購電策略優(yōu)化分析。

(1) 列出次月各購電成分的購電價格。

列出次月各購電成分的購電單價，并按照單價由低到高將購電成分進行排序。

注：以下所有公式下標中的數(shù)字與式(9)中各成分排序相同。

(2) 極值。

由于各購電成分本身物理因素的限制，單月供電的最大值是基本固定的，最小值取決于分電要求或者之前簽訂的協(xié)議等等，這些數(shù)據(jù)可以從本單位或者購電成分機構(gòu)獲取。

(3) 優(yōu)化范圍系數(shù)。

向下波動，則

(4) 調(diào)整范圍。

(5) 設(shè)置固定購電量。

在購電優(yōu)化過程中，可以根據(jù)實際情況設(shè)定某些購電成分的購電量為某一個具體固定值，比如設(shè)置第m個購電成分的購電量為 Qm_fixed，設(shè)置第m+1個購電成分的購電量為 Qm+1_fixed。

(6) 計算優(yōu)化結(jié)果。

① 計算總剩余待分配電能量

② 分配電能量 Qt′otal_surplus到剩余購電成分中去。每個購電成分先按式(16)中的值進行分配，得到剩余電量為

除購電成分m和m+1外，其他各購電成分最多提供電能量的值為依次填滿，順序為 1～n(跳過 m、m+1等固定電能量的項)，直到在給q項分配完電能量后，不再有剩余電能量，最后各購電成分分配的購電量如下所示，此處假設(shè)q＜m(q＞m與此類似)

剩余電能量優(yōu)先分配給單價較低的購電成分，顯然可以拉低整體購電均價，也就達到了優(yōu)化的目的。

售電策略優(yōu)化方式與購電策略優(yōu)化方式道理相同，式(9)中對應的電價為售電價，需要注意，電價排序由高到低，剩余電能量優(yōu)先分配給單價較高的售電成分，以提高售電均價，進而提高收益，提高電網(wǎng)企業(yè)總體收益和經(jīng)營水平。具體的此處不再贅述。

5 算例驗證

以某電網(wǎng)企業(yè)統(tǒng)調(diào)電源購電為例進行算例驗證。統(tǒng)調(diào)電源購電的購電成分有甲電廠、乙電廠、丙電廠、丁電廠等?，F(xiàn)計劃今年12月統(tǒng)調(diào)電源購電的電能量分配情況(為了表述方便，假設(shè)只有這四個購電成分)，假設(shè)如下。

① 去年 12月統(tǒng)調(diào)電源購電量總數(shù)為 25 000 MW·h，其中甲電廠、乙電廠、丙電廠、丁電廠的購電量分別是5 000 MW·h，5 000 MW·h，8 000 MW·h和7 000 MW·h。

② 今年 12月統(tǒng)調(diào)電源購電量總數(shù)為 30 000 MW·h，四家電廠購電價格分別是350元/MW·h、355元/MW·h、360元/MW·h和365元/MW·h。

③ 甲電廠最小最大極值分別為5 000 MW·h、18 000 MW·h，乙電廠最小最大極值分別為4 000 MW·h、40 000 MW·h，丙電廠最小最大極值分別為2 500 MW·h、10 000 MW·h，丁電廠最小最大極值分別為3 500 MW·h、20 000 MW·h。

(1) 使用基于量價結(jié)構(gòu)的購電優(yōu)化方法計算電量分部。

由式(9)得到

順序為甲電廠、乙電廠、丙電廠、丁電廠。

由式(10)～(11)得到

設(shè)定乙電廠購電量為固定值8 000 MW·h，其他按規(guī)則進行計算，由式(18)得到

(2) 如果依然按照去年12月各電廠購電量比例進行分配，則甲、乙、丙、丁各電廠購電量依次為6 000 MW·h、6 000 MW·h、9 600 MW·h，8 400 MW·h，需要購電費為10 752 000元。

本例使用基于量價結(jié)構(gòu)的購電優(yōu)化策略，可以提高收益約 6‰。結(jié)合實際需求，調(diào)高優(yōu)化系數(shù)，會對應提收益。對于電網(wǎng)企業(yè)每年動輒幾百億的售電額，提高的收益也會比較可觀。

6 可視化工具開發(fā)

基于上述購售電優(yōu)化方法，形成可視化工具，用于制定購售電優(yōu)化方案。實際的購售電數(shù)據(jù)可以通過從其他系統(tǒng)同步而來，或者手動錄入。

購售電優(yōu)化主要包含統(tǒng)調(diào)電源購電優(yōu)化、跨區(qū)跨省購電優(yōu)化、特高壓配套電源購電優(yōu)化、售電優(yōu)化四個模塊。可視化工具界面如圖1所示，形成一個連續(xù)的操作步驟。以統(tǒng)調(diào)電源購電為例，主要包含輸入統(tǒng)調(diào)電源總的購電量、月份、調(diào)整極值、設(shè)置優(yōu)化系數(shù)、為某些購電成分設(shè)定固定的購電量，生成分配電量，保存優(yōu)化方案。

7 結(jié)論

(1) 本文說明了電網(wǎng)企業(yè)如何基于量價結(jié)構(gòu)進行購售電的優(yōu)化?？梢怨潭承┏煞值馁徥垭娔芰?，且使用了優(yōu)化系數(shù)，優(yōu)化系數(shù)可以根據(jù)經(jīng)驗進行調(diào)整，使購售電的優(yōu)化比較靈活多變，進而得到不同的優(yōu)化方案。利用本研究所得到的成果，進而量化分析電網(wǎng)企業(yè)購電成本和售電收益在不同成分電能量間的分布和影響，進而促進電力資源大范圍優(yōu)化配置，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)營水平。

(2) 目前針對電網(wǎng)企業(yè)購售電優(yōu)化方法的相關(guān)研究較少，本文提出了基于量價結(jié)構(gòu)的購售電優(yōu)化方法對其進行補充，為電網(wǎng)企業(yè)購售電優(yōu)化提供新的參考。