基于负荷特性的供电成本测算

摘　要

随着我国市场经济的持续发展以及城镇化的推进，大型城市人口及企业不断扩张，电力供需矛盾也在不断加剧，电网负荷特性也随之产生变化。同时影响电网负荷特性变化的因素有很多，如经济结构，工业结构，气温，电价以及社会因素等，存在着很大的随机性和不确定性。因此，对地区电网进行详细的负荷特性分析，把握影响负荷特性变化的主要因素，从而更有效准确的进行负荷特性预测，对于电力系统安全稳定运行以及电网规划建设有着重要的意义。

论文结合电力系统生产特性，深入分析了用户的边际用电成本． 按负荷率对同一电压等级用户划分用户类别，以边际用电成本分摊系统供电成本责任，综合会计成本定价方法，构建了一种混合的两部制销售电价定价法，该方法反映了不同用电负荷特性的用户的供电成本差异，同时可满足财务平衡需求． 最后，通过算例验证了该定价方法的合理性。

关 键 词：供电网络；负荷特性；供电成本

1引言

　1.1课题背景及意义

由于我国中市场经济这一部分的不断进步和城镇化的持续推进，规模较大的城市人口数量以及公司也在快速的增长，使得其电力供需这一部分的矛盾同样也得到了加强，电网中对应的负荷特性也开始随之发生改变。在现代社会中其一方面对电力这一部分的需求愈来愈多，另一方面其对电能这一部分质量同样也提出更加严苛的要求，其对后续电网方面的规划以及建设等等相关工作全部是极大的挑战在，在电力市场的相关调研工作中，负荷特性这一部分的调查以及分析是一个较为重要的方面，其不但是电网企业做好规划相关工作的一个关键前提，而且也能够让供电企业中的营销工作质量得到提升。负荷特性这一部分中的分析工作尽管较为复杂，但是其对科学界以及电力公司全部有着极其重要的价值，其不仅需要了解城市里各个地区中所有时间段中里负荷曲线这一部分的实际变化，另外还需要了解其经济结构以及电价等可能对负荷特性造成影响的相关因素之间的变化，如此方可以较为深入的了解其城市中电网和相关地区中对应的负荷特性状态，这样能够使得其后续能够较为方面的开展对应的需求侧管理相关措施，加强电网这一部分的具体建设效率，增强电网的实际供电能力。

　1.2国内外研究现状

现在，因为能源大致结构以及电力系统等等方面存在的差异性，其在各国之间成功的形成了对应的电价大致结构．从电价这一部分所使用的分类体系方面来看，大部分的国家选择使用的是依照电压等级以及这一行业的定价来进行，但是同样有小部分的国家选择把容量以及负荷率两者进行结合来定价，也就是高压状态下的用户依照负荷率，低压状态下的用户依照容量来进行定价．依照负荷率来进行定价这一种模式使用比较成熟的是法国，它在这一方面的经验能够给我国电价这一结构方面的体系改革进行参考。

发达国家其对电力这一部分的使用历史和我国相比要更久一些，于电网这一部分中进行改革的时间同样也比我国要更早一些，其整个电力这一行业相比较来说是处于较为完善的状态中，其中负荷特性这一部分的分析技术同样也研究了比较久。最早于二十世纪五十年代这一时间段中，日本就开始逐步的成立有关电力这一方面的调查机构，其主要是用来开展负荷相关数据的采集、负荷特性这一部分的调研分析与未来预测等等相关工作。但是于X，其不光是电厂以及进行供电的公司，还会有另外的部分XX监管相关部门同样也将开展负荷特性这部分的分析工作[8]。其国外区域中的负荷分析相关工作一般情况下包含的内容有：负荷特性这一部分的指标具体分类；负荷数据这一部分的调研；负荷特性这一部分进行的调节控制相关措施等等[9]。此类全部能够给我国开展负荷特性方面的研究工作进行参考。但其国外对这一部分的研究基本上是集中于负荷的特性以及模型这两个方面的研究中，所以可以给我国提供的信息还是有限的。我国正处在电力改革中的一个重要过渡时期，其中电力系统这一部分的负荷特性相关分析工作依旧还是起步发展的阶段，在技术方面依旧不是十分完善。在现阶段中，我国比较重视负荷特性这一部分的研究，其曾经组织各个机构较为全面的搜集其各个不同地区之间的实际负荷相关数据，另外其还选取了部分城市来进行试点，通过大量的方法来开展分析操作，以期能够成功达到最好的效果。发展至最近几年，各个区域的供电企业在对其负荷的相关数据开展一系列分析作业的同时，也逐渐会将可能对负荷特性造成影响的相关因素进行了充分的考虑，其中主要包括了经济结构以及电价等等。负荷特性这一部分的分析主要包含以下几个方面：负荷特性相关指标的具体选取以及历史数据的大量收集；各个地区中年、月以及日这几个时间段的负荷特性相关分析；负荷可能造成影响的因素定性和相关的定量分析作业。

　1.3本文主要内容

此次主要是对电网负荷这一部分的特性进行了大量的分析。第一步详细的探讨了其电力系统这一部分中负荷的大致组成以及分类情况等等；之后在将其结合对应的电网规划，决定选择郑州电网来进行举例，对其郑州这一地区中的经济增长方面以及电力的实际需求状态、郑州电网中各个不同时间段中负荷特性的具体情况等等方面开展了分析作业。

2电力系统负荷特性分析

电力系统这一部分的负荷简单来讲就是表示全部用电相关设备的一个功率总和。现在负荷能够依照供电方面的可靠程度以及负荷的实际工作制等等方面开展分类作业[33-35]。于这一课题里，为了可以方便后续对城市的经济发展以及电力的实际需求进行详细的描述，最终决定根据行业情况来开展分类。此类方法会把负荷成功的分成行业以及居民生活这两种不同的用电负荷类别，其中行业这一类别又能够将其分成第一、二、三产业的相关用电负荷。其中各类负荷之间的描述详细信息具体见下：

　2.1行业用电负荷

（1）第一产业类别通常情况下是指农、林以及渔业等等依靠的是自然的力量，不用进行深加工操作就能够消费的相关产业。此类别的负荷在总行业的用电中占比并不是很大，通常情况下会小于10%。它有几个较为典型的相关特点：一、其季节性是比较强的。第一产业中所对应的行业很大程度上会受到季节的影响，其春夏两季部分的农业以及水利负荷通常是使用在灌溉以及排涝中。秋季则一般是农副产品这一部分的生产用电，在冬季，其第一产业类别的负荷相对来说是较小的。二、其容易受到天气的影响。在其天气处于干旱的状态下，灌溉这一部分的负荷较大，在其处于洪涝的状态下，排涝这一部分的负荷较大。由现在的情况来看，第一产业类别的负荷对地区这一部分的负荷特性相关影响并不强。

（2）第二产业类别的用电负荷通常情况下是指工业以及建筑业，其中包含有轻工业以及重工业。此类负荷实际上是指公司内开展办公、生产和加工等等所需要消耗掉的负荷。大多是选择三班倒这一工作制度的公司其对应的用电负荷会平稳一些，可以将其归类于总负荷相关曲线里的一个基底部分中。另外值得注意的是，工业方面的用电负荷还可能会受到政治以及政策等等相关因素的影响。这一产业于国民经济部分里所占的相关比重会较大，它对电网这一部分中的总负荷是较为重要的。

（3）第三产业类别的用电负荷通常情况下是指除去第一、二相关产业之外的另外行业，其中包含有服务业和高新技术等等行业。这一类负荷的增长会处于较为平稳的状态中，主要会受到经济形势以及季节方面的影响。尽管第三产业类别的用电负荷现在低于第二产业的实际占比，但是它的照明类相关负荷和电网部分的高峰时间实际上是处于重叠的状态中。所以，第三产业类别的负荷对其总负荷这一部分的影响也是极其重要的。

　　2.2居民生活用电负荷

居民生活类别的用电负荷通常情况下包含有调理、冷暖以及文化娱乐类等相关设备的家庭生实际活用电。此类别的负荷其不仅会由于地区之间的区别而有所不同，并且也将随其季节方面的变化形成比较大的波动，另外，其还和居民的日常生产以及生活时间的具体安排有关联。由于目前城镇化的不断推进和经济水平的进步，居民生活所需要的用电负荷开始呈现出明显的上升，它对整个地区之间的负荷相关特性造成的影响也是较为重要的。经由上述对行业以及居民生活这两类用电的相关描述能够得到：负荷会包含有较为明显的地域性类型差异。各个地区的人口和经济具体发展情况的区别也会使得其负荷的实际构成以及占比之间有较为明显的不同，这就必然会使得其各个地区中的负荷相关特性不一致；各个地区中负荷相关特性的具体影响因素与程度的不一致，同样会使得其各个地区之间电网部分的分类负荷和总负荷之间的特点有所区别。另外，负荷同样会包含有比较明显的一个时间性相关差异。相同地区之间的电力负荷大致于不同的时间中也会出现有很大的差异；相同地区的负荷会于不同的时间中被不同的因素所影响；另外其相同的因素于时间不一致的情况下对负荷这一部分的影响程度同样也会有所区别。由此能够得知，负荷特性这一部分主要还是取决于其负荷这一部分地域性以及时间性两个方面。

　2.3本章小结

本章的重点是开展电力系统这一部分的负荷方面分析，对其行业和居民生活这两个不同类别的用电负荷相关的特性开展了一系列的分析作业。

3用户边际用电成本

边际成本定价这一部分因为它是于系统优化进行运行的相关基础条件上，可以提供较为合理的具体经济信号，和会计成本这一部分的定价相比较来说会可以更加真实地反映出其各个负荷特性使用者中成本方面的实际差异，现在已经于大量的国家进行了大范围的使用．选择使用边际成本定价这一相关的方法，第一步要依照根据用电负荷这一相关的特性来对使用者开展分类操作，之后再计算得到其每个类别用户单位因为负荷提高而造成的系统成本逐渐增量，最后再依照财务的实际目标调整其当地的电价水平，成功的制订出换一个较为合理的电价相关体系。

　3.1用户用电的边际容量成本

边际容量这一部分的成本简单来讲就是指于一定的时期中，用户单位这一部分负荷的增长而造成的系统容量部分成本的提高，它通常情况下包含有边际发电的实际容量成本等等3个部分。其中边际发电的实际容量所需成本也就是指各个时段要想适应微增的发电，其对应的系统中实际所需要提升的发电容量实际成本。依照相关的文献能够得到，峰时段这一方面的边际发电容量实际成本其实也就是峰荷机组这一部分的实际容量成本；平、谷这两个时间段的边际发电容量实际成本则分别是腰荷以及基荷这两个机组的容量实际成本，之后再成功扣除由于替换峰荷以及腰荷这两个机组进行发电从而节约的发电实际容量成本，之后当其处于最优状态的电源规划相关条件中，此部分的实际会刚好和腰荷以及基荷这两个的机组容量实际成本是一致的。所以，边际发电容量的实际成本在处于高峰的时段状态下是峰荷机组这一部分的容量成本，当其处于非高峰的时段状态下则是零，这一方法也就叫其为峰荷责任法。

输配电这一线路部分的投资会包含有超前性的特点，它的增容实际上须得于若干年长的时间才方可以成功的达到对应的额定容量，所以边际输配电的实际容量成本通常情况下选择使用的是测算期所对应的年平均成本。于电压等级不一致的情况下，输配电这一部分的成本开始慢慢的由高至低进行逐级的传递，所以高电压部分等级其实只需要承担高电压等级这一部分的输配电相关成本，在低电压这一等级中其一方面要承担其高电压状态下的等级相关成本，另一方面也要承担其低电压状态下的等级相关成本．对其各个不同的用电时段，则须得区分其对应的输配电成本到底是属于高电压还是本电压的等级类别中，此次所说的电压等级全部是针对使用者的。假设其是高电压这一类别的等级，那么就依旧遵从原来的峰荷责任法，其对应的输配电容量实际成本只由其高峰这一时段来进行承担；假设其是本电压这一等级，那么理论上将这一本需要由各个时段来共同进行承担，但因为此部分的成本并不高，所以依旧根据峰荷责任法这一模式由高峰这一时段来进行承担。

3.2用户用电的边际电量成本

边际电量成本实际上可以看做为电力系统为适应微增负荷而对应提高的运行相关成本，它主要为电厂这一部分的燃料具体成本，也同样也是取决于各个时段中边际电厂这一部分所使用的燃料成本，详细信息具体见下图2-1。

　　图2-1不同时段边际电厂燃料成本

从图2-1中能够得到，高峰时段也就是峰荷机组这一部分的实际燃料成本，在平时段也就是腰荷机组这一部分的燃料成本，在谷时段也就是基荷机组这一部分的燃料成本。现在我国对应的发电侧选择使用的为标杆上网这一电价，电网企业为了适应使用者在任意一个时段中可以提高1个单位的实际用电，但是实际花费的购电相关成本却是一致的。所以，其能够忽略实际的用电时间大小，而是在全部的时段都选择用同样的边际电量相关成本，也就是电网企业会平均其购电成本里对应的燃料相关费用。

　3.3本章小结

此次主要是开展了电力系统中对应的用户边际实际用电容量成本方面的计算作业，其中包含了容量和电量这两个方面成本的具体计算。

4基于负荷特性的供电成本

　4.1基本思路

销售电价这一部分应该要能够成功反映使用者的一个真实用电成本，但是使用者的用电负荷相关特性并不一致，单位用电这一部分的成本同样也会不一致，造成这种现象的原因主要是取决于其使用者接入电网部分的实际电压等级以及负荷率状态。负荷率这一部分的指标较为准确的反映了使用者对其系统中处于固定状态下设备的实际利用率，其对应的负荷率愈高，也就表示设备的利用愈充分，单位电量这一部分的固定成本愈少;电压等级这一部分则较为准确的反映了使用者输配电方面的成本差异，高压状态下的使用者只选择使用系统里包含的高压送变电相关设备，但是低压状态下的使用者选择采取高、低压两类对应的送变电相关设备。所以，应该依照电压的合计等级以及负荷率来对应的划分使用的实际类别，依照其不同类别使用者的真实用电具体成本，成功的制定每一类使用者的电价具体水平。选择使用边际成本这一对应的定价方法能够根据使用者的负荷相关特性来对应的进行差异的定价，它的劣势主要是体现在很难全部补偿对应的成本；而选择使用会计成本来进行定价能够使得其财务处于平衡的状态，但是其于成本分摊方面很难以保证其对应的公平分摊。所以，为了可以较好的反映使用者供电成本之间的相关差异，另外还能够适应财务平衡需求，本文将会计成本定价和边际成本定价结合起来，构建了一种混合的定价法。

4.2负荷率分类

负荷率实际上可以看做为影响处于同一电压等级状态下使用者用电成本方面的一个关键负荷特性相关指标，所以应该依照负荷率的分档来对应制定不同用户之间的销售电价高低。其分档的流程主要是：把用户依照不大的负荷率将其成功的间隔分成多个对应的档位，由此测算其每一档的实际理论比价和使用者的数量；最后依照同一档中理论价差以及户数两者间的实际比重，开展档位之间的合并，且确定其最终状态下的分档水平和大致数目。

　4.3容量成本的分摊

　　4.3.1在各类用户间的责任分摊

用户同时率实际上可以看做用户群中综合和每个使用者间两者最大负荷之和的比值，如果第i类使用者的同时率是di，则对第i类的使用者来说，其每个使用者的最大负荷之和提高1个对应的单位时，因为用户用电这一部分中的错避峰相关效应，这一类使用者综合的最大负荷会提高di，且其实际所占用具体系统容量大小是di，简单来讲就是，这一类使用者的边际容量实际成本是系统容量实际成本和这一类使用者同时率di两者的乘积，所以依照此在各个类别的使用者间分摊对应的容量成本。

　4.3.2在基本电费与电度电费间的分摊

根据是否和负荷率这一方面相关联，可以把容量成本成功的划分成基本以及电度这两个类别的电费。图3-1展现的是某一电压等级之间的的负荷率－同时率关系大致曲线，用A点使用者来举例，于A点区域处做切线，能够把这一类使用者所分摊的实际容量成本对应的划分成OB以及B’A这两个部分．B’A这一部分代表的为容量部分成本能够将其表示成切线斜率×BB’，BB’其主要是表示为和负荷率有关联的变量。所以，B’A这一部分的实际容量成本通常情况下是由电度电费来进行分摊，OB这一部分的实际容量成本则就可以归类于基本电费中。

　　图3-1负荷率-同时率关系曲线

　4.4本章小结

本章重点介绍了基于负荷特性的供电成本计算，包括具体的计算思路，用电负荷特性的分类，以及容量成本的分摊。

5负荷率分类的两部供电成本模型

如果某一电压中对应等级系统的实际供电成本大小是Cs，那么其中对应的容量成本大小是Csr，电量这一部分的成本是Csd，Csr占Cs部分的实际比重是k。其中系统这一部分的最大负荷计也就是Pmax，那么其系统单位的实际容量成本计算公式是：

根据负荷率大小用户已划分为n类，若第i类用户的同时率为di，根据容量成本责任，用户应承担的单位容量成本为:

　　其中，与用电量无关的部分通过基本电费回收，故该类用户应承担的基本电价应为:

剩余部分与用电量有关，可通过电度电费回收;电量成本全部通过电度电费回收．两部分进行单位折算并加和就是电度电价，公式表述为

式中:

fi———该类用户的负荷率;

f———该电压等级系统负荷率

T———测算期，取为730h/月;

Qi———第i类用户的用电量;

Qs———该电压等级系统的用电量

　5.1计算步骤

计及负荷特性的销售电价定价流程为:首先，对用户进行负荷特性分析;然后，采用会计成本定价法，对用户的供电成本进行测算，不仅包括总成本的测算，还包括容量成本与电量成本的测算;最后，按照边际成本定价法进行成本分摊与电价设计．其流程图如图3-1所示。

　　图3-1计及负荷特性的销售电价定价流程

　　5.2算例描述

经由调研以及收集成功的得到2013年这一时间段中某省10kV的电压等级中对应的有1000户样本使用者较为典型的一个相关负荷信息和各个类别使用者的售电量和实际目录电价，它成本这一方面的数据选择该省现在10kV的平均电价，对应的容量成本相关比重选择50%。依照负荷率来进行分类成功的测算得到该省10kV的电压等级中各个类别使用者的两部分销售电价情况，且经过测算成功得到该省10kV的电压等级中使用者依照现行的行业分类实际理论比价水平与进行交叉补贴的具体程度．

　5.3用户负荷特性分析

依照全体样本使用者中的48点日负荷相关信息，统计以及分析其使用者的负荷率以及同时率这两个不同的指标，经由曲线成功的拟合得到该省10kV的电压等级中使用者的负荷率－同时率关系曲线，详细信息具体见下图3-2。

　　图3-2某省10kV电压等级用户的负荷率-同时率曲线

　5.4结果验证分析

依照现行使用的两部制电价的具体实施区域，其对实际容量处在315kw及以上的使用者依照负荷率来开展分类作业。取其负荷率里间隔0.05成功将其划分成20档，通过计算得到各档的最初理论比价以及使用者实际占比重，之后再经由分档合并成功的确定其最终状态下负荷率的实际分档水平以及数目；选择使用边际以及会计这两类成本结合进行定价的方法，通过计算得到每一类使用者的两部制相关电价。详细的信息具体见下表3-1。从表3-1中能够得到，使用者的负荷率愈高，对应的平均电价也就愈低，这在一定程度上表明高负荷率使用者对这一系统的实际利用率愈高，它单位的具体供电成本就愈小越低;使用者的负荷率愈高，则其所需承担的实际容量成本占比会愈大，并且它的基本电价同样也会愈高，这也表明使用者的负荷率愈高，对相关系统和设备之间的实际利用程度也愈高，所以其需要承担比较多的固定相关费用，所以负荷率这一定价模式可以较为真实地体现出负荷特性不一致的情况下，使用者的供电成本之间的实际差异。因为其负荷率愈高，使用者其实际需要支付的电价就会愈少，所以其能够在很大程度激励使用者变化其用电的模式，加强设备的实际利用率。

表3-1某省中10kV这一等级中两部制对应的销售电价(实际容量为315kW及以上)

　　5.5本章小结

本章重点进行负荷特性供电成本的模型计算，包括计算步骤，算例介绍，特性分析以及计算结果的验证等。

结论

此次提出了依照负荷率这一指标来对应的划分使用者类别，且成功的构建了使用者负荷相关特性中进行销售电价定价的一个模型，其可以较为不错的反映出负荷相关特性不一致的使用者之间的供电成本实际差异，可以较为不错的其进行价格制定这一方面的的公平程度。另外，其还可以在一定程度上激励使用合理进行用电，加强电力相关设备的实际利用率。依照理论电价相关水平部分的测算，经由实例详细量化分析了我国现在使用者类别之间的实际交叉补贴具体程度。根据相关的结果表明，规模较大的工业以及常见的工商业使用者会对农业以及居民用户两者提供对应的交叉补贴，另外现在居民以及农业这两类用户所实际享受的补贴幅度处于较高的水平中。这一问题于我国的各个省市中较为普遍以及长时期的存在着，所以于销售电价这一结构的相关调整以及政策制定环节里对交叉补贴这一部分的现状需要进行较为充分的考虑。

致 谢

从论文选题到收集资料，再到写提纲，其中经历了聒噪、痛苦和彷徨，在写论文的过程中心情是五味杂陈的。开始选题时很迷茫，不知该怎么选好，幸而在同学和任课老师的帮助下，才得以确定。然后就是最难的找资料，由于首次写论文，不懂该怎么着手去收集、归纳资料，因而花费了好多时间在这上面，但收集到的资料真正能用上的却没多少。这时得感谢我的指导老师，他始终给予我细心的指导和不懈的支持。从论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议。老师以其严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风和大胆创新的进取精神深深地感染和激励着我。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪，这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

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基于负荷特性的供电成本测算

价格 ¥9.90 发布时间 2023年9月3日

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