峰谷電價對典型大用戶影響的分析

熊長虹，馬 體

（唐山供電公司，河北 唐山 063000）

伴隨著經濟的快速發展與用電需求的不斷攀升，電力供需不平衡日益凸顯，特別是多地出現淡季用電短缺，電力供需矛盾已成為社會各界關注的焦點。在當前土地、水源、環境等資源約束加劇的背景下，如何通過電力需求側管理實現有效的資源配置，提高能源利用效率，改善供需不平衡成為不可回避的問題。

眾所周知，電價是電力市場最有效的經濟調節杠桿，電價的制定是電力工業改革與發展的關鍵，分時電價作為電力需求側管理的重要手段之一，在世界各國電力工業經濟管理中正在發揮著越來越大的作用[1]。運用峰谷電價可以實現削峰填谷，降低用戶電能成本，有效地減少電網備用容量，減少和延緩電源及電網投資，對于提高電網經濟運行水平具有重要意義。本文通過對唐山地區不同用電性質的典型大用戶峰谷電價執行數據分析，闡述了政策實施過程中存在的主要問題，并對峰谷電價政策調整提出了建設性意見。

1 典型大用戶峰谷電價響應特性分析

業、煤炭行業和建材行業等幾類典型用戶，著重分析峰谷電價對大工業用電影響。

1.1 大用戶負荷數據采集和歸一化處理

為獲得足夠的數據支撐，通過負荷控制系統連續采集典型大用戶每日24個時點負荷數據，以月為時間窗口，處理得到各用電企業的各月平均負荷曲線，據此進行分析評估。

為了將不同企業的負荷進行橫向比較，以便分析大用戶在一天中的負荷變化特性和響應行為，凸現用戶的負荷變化特性，首現將負荷曲線中去除各日的平均負荷，擬對各時點的負荷按照公式（1）進行歸一化處理

式中：X實測為實測負荷；Xave為平均負荷；Xmax為最大負荷。式（1）計算結果在（-1,+1）之間，即可清晰表示出一天中的負荷變動趨勢。以唐山國豐鋼鐵有限公司（簡稱“唐山國豐”）為例，其2011年4月20日最高時點負荷為251 753 kW，最低時點負荷為231 655 kW，1：00的負荷為237 780 kW，做歸一化處理，得到結果為0.304 8；2：00的負荷為237 573 kW，歸一化結果為0.294 5，依此類推。

取2011年4月1日至5月31日連續2個月的負荷數據，對于不同時點、不同企業的負荷數據做歸一化處理，構成平均日用電負荷特性曲線，結果如圖1、圖2所示。

經過歸一化處理后可以清晰地比較不同企業的用電特性，其中4家鋼鐵企業的用電特性大致相同，在0：00～9：00之間負荷較高，10：00～16：00之間

根據價格部門文件，目前全國除去北京、浙江、上海、四川、江蘇等地對居民生活用電執行峰谷電價外，大部分地區主要對除居民生活、農業生產用電以外的用電類別執行峰谷電價。研究大用戶對峰谷電價機制的響應特性，可以深入研究峰谷電價機制的實施效果，對進一步改進峰谷電價機制有重要的指導意義。

圖1 唐山地區典型鋼鐵企業日均用電特性

圖2 唐山地區其他典型企業日均用電特性

本文分別選取唐山地區具有代表性的鋼鐵行負荷較低，17：00～24：00之間負荷較高，與峰谷電價時段劃分基本相符，負荷峰值均發生在低谷時段。但由于企業生產調節與峰谷電價時段劃分不能完全一致，企業在生產過程中不能夠完全響應價格政策，顯示企業負荷調節有一定局限性和滯后性。

對于水泥企業和煤炭企業而言，其用電特性與鋼鐵企業有別，唐山冀東水泥股份有限公司（簡稱“冀東水泥”）在 12：00～22：00 之間負荷較低，22：00～8：00之間負荷高，開灤集團（煤炭行業）在 23：00～7：00、12：00～15：00 之間負荷高，7：00～12：00、17：00～23：00、15：00～17：00之間負荷低，2類用戶負荷峰值都較好躲避了電網高峰時段，并在低谷時段呈現逐步走高態勢。

1.2 典型用戶峰谷電價政策響應情況

表1所示為唐山地區鋼鐵、煤炭、建材3類典型用戶全天時段負荷情況分析，顯示不同類型用戶用電特性的區別。雖然不同企業在響應峰谷電價政策上有一定差異，調峰力度各不相同，但在谷時段都達到了負荷的峰值，顯示較好的響應效果，實現了有效地將高峰負荷轉移至低谷時段，享受低谷電價帶來的調峰收益。

表2顯示唐山地區6個大用戶2011年度平均峰平谷用電量比例依次為32.55%、33.30%、34.16%，谷段電量比例已經超過峰段和平段的比例，反映出各類用戶不僅有效地響應峰谷電價政策，轉移了高峰負荷，而且達到反峰谷效果，在一定程度上有利于調節其他用戶以及整個地區的電力供需關系，為跨區供電提供了可能。

表1 唐山地區典型用戶用電峰谷時段

表2 典型大用戶2011年用電比例及平均電度電價

1.3 典型大用戶響應分析

對于典型大用戶，不考慮與設備利用水平緊密相關的基本電價及尖峰電量電價影響，采用平均電度電價這一指標進行評估分析，如式（2）

該指標體現用戶某一結算周期平均電度電價水平，是反映用戶實施峰谷電價效果的重要指標。

選擇的6個大用戶全部為110 kV電壓等級用戶，計算典型大用戶的平均電度電價在上述表2中所示，按平均電度電價從高到低的順序排序。

由式（2）可知，在電價確定的條件下，用戶平均電度電價水平取決于峰平谷電量分布。在營銷工作中，供用電雙方最關心的是在峰平谷電量比例達到什么水平時，能夠實現峰谷電價的盈虧平衡。在這一盈虧平衡點上，電網企業較不執行峰谷電價，并不會增減電費收入，對于用戶，同樣也不會增減電費支出。因此，峰谷平衡點應滿足式（3）條件

式中各代數式含義同式（2）。

以唐山地區110 kV大工業非優待用戶為例，計算峰谷電量平衡點，即在該平衡點用戶執行峰谷電價的平均電度電價與平段電價持平，根據110 kV各時段電價，即

計算得：Q1/Q2=0.930 6。即在峰電量與谷電量之比達到0.930 6時，用戶執行峰谷電價的平均電度電價與平段電價持平，既不增加電費也不會減少電費。當峰谷電量比小于0.930 6時，用戶執行峰谷電價的平均電度電價小于平段電價，相應減少電費，反之則增加電費。

同時說明，對于用戶只有呈現峰谷倒置（峰電量小于等于谷電量的0.930 6倍），才能實現執行峰谷電價的盈虧平衡。按照現行電價，不同電壓等級、不同用電性質的用戶有不同的峰谷平衡點，但所有行業都是在谷段電量高出峰段電量時才能達到峰谷電價的盈虧平衡。詳見表3。

表3 不同用電類別執行峰谷電價的電量平衡點

（1）對于連續生產、負荷平穩的用戶，按照每日峰平谷各8 h時間計算，峰平谷電量比例應為33.33∶33.33∶33.33，即峰平谷時間段發生的電量相當。但從選取的典型大用戶2011年度峰平谷電量比例完成看，所有大用戶峰段和平段電量比例都低于33.33%，谷段比例則高于33.33%，反映出用戶都進行了生產負荷的調整，都對峰谷電價作出了積極響應，谷段電量比例均高出平段和峰段電量比例。

（2）開灤集團和唐山鋼鐵集團有限責任公司（簡稱“唐鋼”）峰谷比分別為0.579 71和0.931 51（見表2），低于電量平衡點比例，因此平均電度電價低于平段電價，其中開灤集團谷段電量比例達到了41.92%，峰段電量比例只有24.30%，該戶平均電度電價僅為0.491 76元/kWh，遠低于0.525 7元/kWh的平段電價水平，反映出用戶轉移負荷的較大力度，因此響應峰谷電價的效果最為明顯。

（3）河北首鋼遷安鋼鐵有限責任公司（簡稱“遷安鋼鐵”）等3個鋼鐵企業用戶的平均電度電價高出平段電價。其中，遷安鋼鐵調峰效果好于津西鋼鐵和唐山國豐，雖同屬鋼鐵企業，由于企業產品及生產工藝的區別，不同企業連續生產能力不同，導致鋼鐵企業調峰效果有別。

由此可以看出，對于同一類企業，調峰效果也有區別。除去生產過程、產品工藝對于調峰的制約，不同的鋼鐵企業對峰谷電價機制的重視程度、以及改進生產管理以調控負荷等方面采取的措施都影響峰谷電價執行效果。此外峰谷電價價差的大小，節約的電費能否足額補償用戶轉移用電時間耗費的綜合成本，都直接影響用戶避峰填谷的積極性。針對不同行業、不同類型的企業，電網企業加強政策宣傳的同時，應定期發布該行業大用戶的用電響應信息，給企業管理者提供參考建議，從而引導大用戶合理用電，進一步挖掘需求側管理空間。

2 峰谷電價實施中存在的主要問題及建議

峰谷電價的實施為削峰填谷、緩解高峰時段用電緊張局面，提高用電負荷率，保證電網安全經濟運行，提高電能的社會效益起到了很大的作用，成為實施需求側管理的重要政策支持，但在長期執行過程中也暴露出一些問題，主要表現在以下幾個方面。

2.1 峰谷電價時段調整機制有待建立

當前全國大部分地區峰谷時段分為高峰、非峰谷和低谷3個時段，部分地區實行時段性尖峰電價，但峰谷時間段確定后保持固定，沒有調整，對所有行業類別所有執行范圍內的用戶時段的劃分是統一的。在實際執行過程中，不同行業、不同用電性質的用戶既受到生產流程、工作環節影響，也受到諸如經濟運行環境、季節特點、氣候等外部因素影響，因而表現出多維、時變性。

固化單一的峰谷時段劃分，靈活性不足，不能真實反映電網負荷特點和供電成本變化情況，在一定程度上影響了峰谷電價的實施效果。為保證峰谷電價政策對系統負荷的控制效果，綜合平衡經濟發展、產業結構調整以及用戶對電價政策的響應程度，有必要對已執行的峰谷電價時段建立調整機制，以便及時跟蹤反映不同行業間、不同性質用戶的行業特點，更為精細的調節電力負荷，更好地發揮峰谷電價需求側管理作用。隨著智能電網的快速發展，數字化、信息化、智能化的高級量測系統得到廣泛應用，友好的、具備雙向互動的計量表計為峰谷電價時段的及時調整提供了硬件支撐。

2.2 價格策略引導與實際不能完全吻合

峰谷電價時段策略是以歷史年度負荷曲線的加權平均來劃分形成的。一般情況下，峰谷電價在時段劃分策略上是適用的，可是在加權情況下的平均曲線很難做到精細化調整，有時甚至會出現價格策略引導與實際情況相背離的情況[2]。

以唐山地區為例，唐山電網峰谷電價時段劃分為：峰時段 8：00～11：00、18：00～23：00；谷時段 23：00～7：00；平段7：00～8：00、11：00～18：00。2011年12月4日17：22唐山電網瞬時最大負荷達到9 072.5 MW。按照時段劃分，此時對用戶實施的為平段電價。換言之，在日負荷需求達到最高極值的時候，執行的電價卻為平段價格，價格策略引導與實際情況不能吻合。

2.3 峰谷價差偏小，用戶響應不充分

峰谷電價作為鼓勵電價的一種有效方式，其通過價格信號引導電力消費者采取合理的用電結構和用電方式，從而有效緩解峰期用電緊張局面[3]。價格激勵是用戶積極響應峰谷電價政策的基礎，合理的峰谷價差能夠有效調動用戶調峰積極性。

合理的峰谷電價比是獲得用戶響應的關鍵，由于地區的經濟發展程度和用電結構差異很大，不同性質用戶對峰谷電價的響應程度不同。從目前看，我國一般地區峰谷價差（峰價/谷價）在2～3倍之間，河北北網大工業保持在2.36～2.51倍之間[4]，河北南網為3倍[5]。在以高耗能行業為支撐的唐山地區，由于電能成本占據成本比重較高，用戶調峰顯著，峰谷電價的執行呈現出反峰谷的特點，即峰段負荷向谷段漂移，形成峰谷倒置現象。而在一些地區價差信號引導用戶削峰填谷的效果并不明顯，用戶削峰填谷的積極性還沒有完全釋放，峰谷價差還不能夠激勵用戶根據價格改變自己的用電方式[6]。參照國外做法，將峰谷電價差拉大到8～10倍，充分運用價格杠桿調動用戶調峰積極性，合理引導用戶峰谷電價響應程度。

2.4 峰谷電價執行仍有提升潛力

目前大部分地區居民生活以及農業生產用電都未納入峰谷電價執行范圍。盡管在重工業化過程中，居民和農業負荷水平不居主導，但隨著經濟的發展和城鎮化水平的不斷提高，以及國家一系列農業扶持政策延伸擴大，農業生產和居民生活用電發展前景可期，已經成為電網峰荷不可忽視的因素之一。針對居民及農業生產生活用電集中于高峰時段特性，將其逐步納入峰谷電價的實施范圍，一方面借助于智能家電的推廣應用，使部分家用電器負荷具備調整至低谷時段的條件，從而實現高峰負荷的有效轉移；另一方面改變農業生產現有用電方式，實現部分負荷轉移，繼而進一步拓展峰谷電價空間。

3 結束語

在以相同成本和供電條件向用戶供電的情況下，節約1 kWh的電力要比通過發電、輸電、配電系統供應1 kWh的電力合算得多[7]。雖然我國在執行峰谷電價以來在優化資源配置、降低電源投資、緩解供需失衡等方面獲得一定收益，但是時段劃分調整機制的缺失以及幅度偏小的峰谷價差，不能完全體現不同用戶用電特點，加之有限的執行范圍都在一定程度上制約了該項政策的作用發揮。

從電力市場發展看，完善峰谷電價運行機制，需要綜合考慮用戶電力需求的價格彈性，峰谷時段劃分必須正確反映實際負荷曲線的峰谷特性，并與電力需求有效銜接，合理制定價差，充分調動各類用戶削峰填谷的用電積極性，加大峰谷電價實施的靈活度，以快速應對發供電成本變化的市場需求，達到靈活有效調節的目的[8]，最終實現改善供需平衡，提高資源效率，推動節能減排工作的不斷深入。

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