基于层次分析法的工业企业分段负荷有序用电分析模型
2022-06-09
摘要：近年来我国电力需求快速增长，很多地区在每年夏季和冬季高峰时段需要通过有序用电来平衡电力供需。如何对参与有序用电的企业进行合理排序和筛选，对于降低有序用电给社会、经济及电网带来的损失有重要作用。从社会、企业及电网三个角度出发建立了工业企业有序用电指标评价体系，对体系中的指标进行了详细描述并建立了相应的计算模型，考虑了企业停电损失的分段性，利用层次分析法计算指标权重。
关键词：有序用电;序位分析;层次分析法;停电损失
1 引言
随着我国经济高速增长，电力需求与供给间的矛盾日益突出，论文答辩每年夏季和冬季都会出现大面积的电力缺口，2011年，全国共有24个省级电网缺电，最大电力缺口超过3000万千瓦。为了保证电网安全运行，国家和地方纷纷采取限电措施降低高峰负荷，有序用电也成为缓解这一状况的有效工具。
目前针对有序用电的研究比较分散，文献[1]从经济学角度分析了有序用电改善资源配置、提高社会福利的经济学原理，并提出了相关政策建议。文献[2]在结合实际情况下建立了有序用电指标体系，包括直接和间接两个维度，同时建立了检验模型论证了指标体系的经济性和合理性。文献[3]根据相关原则制定了县级有序用电的六种实施方案，设立了电力平衡分级预警机制，设计了相应的操作实施方法和流程。文献[4-5]分别以上海、南京为例，阐述其在供应形势严峻时，如何开展一系列错峰方案。
以往对有序用电企业的序位研究在指标体系的建立上大都从供电企业角度出发，对限电给企业和社会造成的损失等因素考虑较少[1][6]。本文在考虑了社会、用户和供电企业三者利益的基础上建立了有序用电序位评价指标体系，并对具体指标的意义和计算方法进行了详细的阐述，利用层次分析法对指标的权重进行了计算。考虑了限电比例对用户损失分段性的影响，将不同负荷段下的同一企业拆分后引入排序。最后以鹤岗市为例，对5家企业进行了算例分析。
2 有序用电指标体系
1.1 指标体系的建立
在综合考虑社会、企业、电网各方利益的基础上，建立了由3个层次（评价目标层、子系统层和基础指标层）、4个子系统（环境价值、能源价值、经济价值以、用户重要度）、8个指标构成的工业用户用电序位综合评价指标体系。如下图所示：
图1 有序用电序位评价指标体系
1.2 指标解释
1）单位用电污染物排放治理总成本
由于企业排放的污染物种类不同，为进行对比，将不同污染物折算为相应治理成本，单位用电污染物排放治理总成本是企业年度污染物排放总治理成本与年用电总量之比。
其中， 为第i个企业单位耗电污染物排放量治理总成本; 第i个企业第k种污染物年排放量，吨; 第i个企业第k种污染物治理成本，元/吨; 第i个企业年耗电量，kWh; 为排放污染物种类个数。
2）单位产值能源消耗
我国能源利用效率较低，为了限制高耗能产业规模，引入单位产值能耗指标。
其中， 为第i个厂商折算为标准煤的单位产值能源消耗，kg/元; 为第i个厂商第k种能源的年消耗量; 为第k种能源转换为标准煤的转换因子; 为第i个厂商年产值，元。
3）可中断负荷成本
用户在电价高峰时按供电公司的要求削减负荷并承担相应的停电损失，停电损失的大小与停电时间、停电负荷比例等因素有关。
其中， 为第i个企业在第k个停电负荷段上的停电损失; 为第i个企业在第k个停电负荷段上单位时间损失，为停电负荷的分段函数; 为停电时间，min。
4）用户累计激费率
在我国，电费的计算方式通常都是采用先用电再交电费的赊销结算方式，一般一个月或者一个季度结算一次。采用累计缴费率来评价用户的信用状况。
其中， 为第i个企业累计激费率; 第i个企业累计实收电费;第i个企业累计应收电费。
6）实际用电率
为第i个企业实际用电率; 为第i个企业第t月实际用电量; 为第i个企业第t月计划用电量;T为本期包含的月份数， 。本指标反应用户的用电能力。指标值越高，信用度越好。
7）用户用电比例
购电比重反映本地区各企业用电量情况，购电比重越大，说明企业用电量越多，客户当前价值越大。
式中， 为第i个企业购电比重; 为该区域年售电量，kWh。
3 指标权重的确定
采用层次分析法对序位评价指标体系赋权，层次分析法于20世纪90年代初在研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时由美国运筹学家萨蒂提出，是一种将网络系统理论与多目标综合评价相结合的层次权重决策分析方法。
由于不同地区具有不同的经济结构、产业状况及发展潜力，对于指标体系中的各个指标的重要性有不同的判断，即使在一个地区，从不同角度考虑有序用电方案也会导致指标权重的分配差异，所以为了符合当地实际情况，应该由熟悉地区环境的专家进行打分，并将结果加权后的出结论。层次分析法具体操作步骤见文献[7]所示。