考慮保險(xiǎn)機(jī)制與用戶(hù)需求響應(yīng)的售電公司優(yōu)化運(yùn)營(yíng)

溫錢(qián)惠，魏震波，張勇林，梁政，何永祥

(1.四川大學(xué)電氣工程學(xué)院，成都市 610065；2.四川電力交易中心，成都市 610000；3.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司遂寧供電公司，四川省遂寧市 629000)

0 引 言

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)于2021年10月發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革的通知》[1]，標(biāo)志著新一輪電力體制改革進(jìn)入了新的階段。在開(kāi)放的電力市場(chǎng)中，由于市場(chǎng)供需的多變性及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈性，且受天氣條件、季節(jié)、生產(chǎn)訂單、政策等因素的影響，電力用戶(hù)的用電行為具有較強(qiáng)的不確定性。由于電力的屬性，電網(wǎng)處于發(fā)電和用電實(shí)時(shí)平衡的狀態(tài)中，如果電力用戶(hù)沒(méi)有按照之前交易的電量計(jì)劃進(jìn)行用電，那么就會(huì)打破這種平衡，需要調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，給電網(wǎng)和電廠運(yùn)行造成額外的成本。而偏差考核能夠在一定程度上約束用戶(hù)按計(jì)劃進(jìn)行用電，有助于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。代理零售用戶(hù)的售電公司聚焦點(diǎn)之一在于偏差電量考核，為了避免售電公司在電力市場(chǎng)中的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，已有相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究。

需求響應(yīng)(demand response，DR)作為需求側(cè)優(yōu)化管理的一種長(zhǎng)期有效的重要手段，其主要通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)或激勵(lì)機(jī)制引導(dǎo)用戶(hù)主動(dòng)改變?cè)杏秒娤M(fèi)模式以解決電力市場(chǎng)電量不平衡風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。在價(jià)格型需求響應(yīng)(price-based demand response，PBDR)方面，文獻(xiàn)[2]考慮了月度偏差電量考核以及分時(shí)電價(jià)對(duì)用戶(hù)用電量的影響，確定售電公司在不同市場(chǎng)的最優(yōu)電價(jià)差率。文獻(xiàn)[3]針對(duì)售電公司面臨的現(xiàn)貨價(jià)格和用電需求波動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)，提出一種考慮價(jià)格型需求響應(yīng)的售電公司風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。文獻(xiàn)[2-3]所提出的模型均降低了售電公司偏差電量考核風(fēng)險(xiǎn)，提高了收益，但在設(shè)計(jì)電價(jià)方案時(shí)沒(méi)有對(duì)各類(lèi)型用戶(hù)的用電行為進(jìn)行充分分析，忽略了作為市場(chǎng)主體的售電公司和用戶(hù)提高收益及節(jié)省電費(fèi)成本的客觀需要。針對(duì)上述研究的不足，文獻(xiàn)[4]提出一種考慮用戶(hù)用電特征的售電公司定制化電價(jià)決策模型，使用戶(hù)獲得一定的利益以驅(qū)動(dòng)用戶(hù)參與用電需求響應(yīng)，保證了售電公司和用戶(hù)的價(jià)值雙贏。但以上研究均未考慮到用戶(hù)響應(yīng)的不確定性，文獻(xiàn)[5]針對(duì)售電公司面臨的用戶(hù)用電量風(fēng)險(xiǎn)，提出了計(jì)及需求響應(yīng)不確定性的售電商峰谷電價(jià)決策模型，降低了售電公司風(fēng)險(xiǎn)損失。

激勵(lì)型需求響應(yīng)(incentive-based demand response，IBDR)能夠有效地鼓勵(lì)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)更高效的用電，有助于售電公司在電力市場(chǎng)的電量平衡。文獻(xiàn)[6]利用靈活有效的需求側(cè)電價(jià)激勵(lì)機(jī)制，提高終端用戶(hù)參與需求響應(yīng)的積極性，從而平衡偏差電量。文獻(xiàn)[7]利用條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(conditional value at risk， CVaR)量化售電公司面臨的負(fù)荷波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，搭建規(guī)避偏差電量考核的售電公司定價(jià)模型。文獻(xiàn)[8]考慮在需求響應(yīng)機(jī)制影響下，采用可中斷負(fù)荷合同優(yōu)化偏差電量考核模型，通過(guò)捆綁合同降低了考核費(fèi)用，從而提高了整體收益。以上文獻(xiàn)在一定程度上降低了售電公司電量風(fēng)險(xiǎn)，但是未將需求響應(yīng)與售電公司的零售合同模式相關(guān)聯(lián)。對(duì)此，文獻(xiàn)[9]基于信息間隙決策理論建立了包含需求響應(yīng)的多種零售合同模型，建立了與零售合同相匹配的需求響應(yīng)模型，該模型能夠保證售電公司收益不低于某一預(yù)設(shè)的最低可接受值，從而降低了售電公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[10]結(jié)合電價(jià)型與激勵(lì)型需求響應(yīng)的各自?xún)?yōu)勢(shì)，售電商及用戶(hù)均可通過(guò)需求響應(yīng)而獲益，但只能減少售電公司的正偏差電量。為消除售電公司電量差額，文獻(xiàn)[11]將用戶(hù)側(cè)作為平衡資源降低了售電公司風(fēng)險(xiǎn)損失，但是忽略了在激勵(lì)型需求響應(yīng)中用戶(hù)對(duì)相鄰時(shí)段補(bǔ)貼價(jià)格差的反應(yīng)。對(duì)此，文獻(xiàn)[12]考慮了需求響應(yīng)補(bǔ)貼價(jià)格對(duì)后續(xù)需求響應(yīng)用戶(hù)舒適成本的影響。文獻(xiàn)[13]進(jìn)一步構(gòu)建了考慮用戶(hù)對(duì)相鄰時(shí)段補(bǔ)貼價(jià)格差反應(yīng)的需求響應(yīng)激勵(lì)價(jià)格優(yōu)化策略，提高了售電公司的最大化長(zhǎng)期收益。

上述研究雖進(jìn)一步降低了售電公司的偏差電量考核成本，提高了售電公司經(jīng)濟(jì)效益，但忽略了用戶(hù)的需求響應(yīng)能力。對(duì)此，文獻(xiàn)[14]建立了協(xié)調(diào)考慮用戶(hù)需求響應(yīng)能力的售電公司購(gòu)售電決策模型。文獻(xiàn)[15]建立了包含用戶(hù)是否響應(yīng)以及響應(yīng)量不確定性的隨機(jī)規(guī)劃模型，分析了售電公司收益最大的需求響應(yīng)最優(yōu)調(diào)用策略。上述文獻(xiàn)所提模型僅對(duì)激勵(lì)價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化，未考慮激勵(lì)形式對(duì)用戶(hù)響應(yīng)行為的引導(dǎo)作用。

此外，隨著保險(xiǎn)機(jī)制在風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，將保險(xiǎn)納入到售電市場(chǎng)中成為趨勢(shì)。文獻(xiàn)[16]提出在大用戶(hù)直購(gòu)電交易中將保險(xiǎn)理論管理風(fēng)險(xiǎn)引入需求側(cè)。文獻(xiàn)[17]針對(duì)風(fēng)電商參與現(xiàn)貨市場(chǎng)電量電價(jià)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，利用保險(xiǎn)機(jī)制轉(zhuǎn)移不平衡風(fēng)險(xiǎn)。此外，針對(duì)發(fā)電商的投資回報(bào)率不穩(wěn)定等收益損失風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置發(fā)電商電量損失保險(xiǎn)以及利潤(rùn)損失保險(xiǎn)[18]。上述研究為售電公司轉(zhuǎn)移不平衡風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)避利潤(rùn)損失提供了有效途徑。文獻(xiàn)[19]構(gòu)建了可再生能源發(fā)電商與售電公司博弈最優(yōu)利潤(rùn)模型，研究有無(wú)電力保險(xiǎn)下的最優(yōu)交易決策。文獻(xiàn)[20]針對(duì)電價(jià)波動(dòng)導(dǎo)致的售電公司巨大利潤(rùn)損失風(fēng)險(xiǎn)，提出了基于市場(chǎng)保險(xiǎn)的電價(jià)波動(dòng)保險(xiǎn)機(jī)制。以上研究主要針對(duì)發(fā)電商和大用戶(hù)規(guī)避電量及利潤(rùn)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)售電公司在電力市場(chǎng)交易保險(xiǎn)機(jī)制方面的研究及應(yīng)用較少。

針對(duì)以上現(xiàn)狀與不足，本文將電力保險(xiǎn)機(jī)制引入電力市場(chǎng)中，以售電公司為實(shí)施主體提出階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制。分析用戶(hù)在日前需求響應(yīng)市場(chǎng)下的決策行為，考慮用戶(hù)主動(dòng)響應(yīng)行為和負(fù)荷波動(dòng)的不確定性，對(duì)售電公司實(shí)現(xiàn)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的可行途徑展開(kāi)研究。第一階段，搭建電力現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境下保險(xiǎn)公司、售電公司與電力用戶(hù)參與電力市場(chǎng)的交易架構(gòu)，闡述市場(chǎng)保險(xiǎn)的原理，建立市場(chǎng)保險(xiǎn)的保費(fèi)模型；第二階段，考慮雙邊合同違約懲罰機(jī)制，建立階梯型需求響應(yīng)激勵(lì)模型，在此基礎(chǔ)上建立售電公司的利潤(rùn)模型及用戶(hù)的成本模型；第三階段，以國(guó)內(nèi)某售電公司為例進(jìn)行仿真模擬，對(duì)其運(yùn)營(yíng)策略與利潤(rùn)情況進(jìn)行分析。

1 含保險(xiǎn)公司的現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

不同于傳統(tǒng)電力市場(chǎng)，含保險(xiǎn)公司介入的現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 含保險(xiǎn)公司介入的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Market structure including the insurance companies

售電公司、保險(xiǎn)公司及電力用戶(hù)通過(guò)電力交易平臺(tái)掌握市場(chǎng)政策及交易規(guī)則。售電公司可為用戶(hù)設(shè)計(jì)具有激勵(lì)作用的電力套餐，提供負(fù)荷管理服務(wù)方案，電力用戶(hù)則可以通過(guò)改變生產(chǎn)用電時(shí)間等方式來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整用電行為以滿(mǎn)足售電公司及自身需求。

保險(xiǎn)公司制定并公布有關(guān)市場(chǎng)保險(xiǎn)的相應(yīng)條款，向售電公司說(shuō)明保費(fèi)及賠償?shù)睦宥ǚ椒ǎ⒏鶕?jù)電力市場(chǎng)整體歷史運(yùn)營(yíng)情況制定保險(xiǎn)費(fèi)率。售電公司根據(jù)自身情況及保險(xiǎn)公司提供的保險(xiǎn)策略購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)，在市場(chǎng)保險(xiǎn)支持下，售電公司如決定購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)，則必須在開(kāi)展電力市場(chǎng)業(yè)務(wù)之前與保險(xiǎn)公司簽訂保單。為了直觀地體現(xiàn)保險(xiǎn)機(jī)制對(duì)售電公司效益的影響，提出適合售電公司的險(xiǎn)種——偏差考核保險(xiǎn)。所謂偏差考核保險(xiǎn)就是售電公司通過(guò)保險(xiǎn)公司為自己在參與電力市場(chǎng)交易后作偏差電量考核保險(xiǎn)。保險(xiǎn)公司擔(dān)保的是售電公司的偏差電量考核費(fèi)，當(dāng)售電公司未產(chǎn)生偏差電量考核費(fèi)時(shí)，保險(xiǎn)公司不需要向售電公司支付賠付金額；當(dāng)售電公司產(chǎn)生偏差電量考核費(fèi)時(shí)，保險(xiǎn)公司根據(jù)保單約定，賠付售電公司不超過(guò)賠償期的經(jīng)濟(jì)損失。

2 市場(chǎng)主體模型

2.1 售電公司模型

2.1.1偏差考核模型

售電公司購(gòu)電成本Ccd包括：

(1)

Qf,t=Qb,t+Qd,t

(2)

式中：PB為雙邊合同電價(jià)；Qb,t為長(zhǎng)期雙邊合同在t時(shí)段的電量；λt為t時(shí)段的現(xiàn)貨市場(chǎng)出清電價(jià)；Qd,t為t時(shí)段的現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)電量；Qf,t為售電公司在t時(shí)段的的總實(shí)際購(gòu)電量；T為總時(shí)段數(shù)量。

本文采用售電公司承擔(dān)全部偏差考核責(zé)任的方式，將售電公司的優(yōu)化周期定為1天，即T=24。偏差考核的結(jié)算方式為：將用戶(hù)實(shí)際用電量與售電公司購(gòu)電量之差比上售電公司購(gòu)電量，所得結(jié)果若在±2%以?xún)?nèi)，則售電公司免于支付偏差考核費(fèi)用。當(dāng)所得結(jié)果超過(guò)±2%時(shí)，若售電公司代理用戶(hù)的實(shí)際用電量超過(guò)售電公司購(gòu)電量，則超用部分電量按月度交易電價(jià)上限支付考核費(fèi)用；若小于售電公司購(gòu)電量，則按月度交易電價(jià)上限的70%支付考核費(fèi)用[21]。售電公司的具體考核模型為：

(3)

(4)

(5)

2.1.2保費(fèi)模型

售電公司在響應(yīng)日之前與保險(xiǎn)公司簽訂保單。售電公司購(gòu)買(mǎi)保險(xiǎn)時(shí)支付的保費(fèi)m為：

(6)

2.1.3利潤(rùn)模型

1)售電公司未購(gòu)買(mǎi)偏差考核保險(xiǎn)時(shí)的利潤(rùn)函數(shù)R1為：

(7)

2)在偏差考核保險(xiǎn)下，售電公司的利潤(rùn)函數(shù)R為：

(8)

3)保險(xiǎn)公司將支付給售電公司的賠償金C2為：

(9)

2.2 電力用戶(hù)成本模型

2.2.1零售合同模型

(10)

2.2.2購(gòu)售電合同越限懲罰機(jī)制

(11)

2.2.3用戶(hù)需求響應(yīng)模型

(yj-yj+1)(δj-100%)≥0

(12)

式中：yj為第j段階梯區(qū)間的需求響應(yīng)激勵(lì)系數(shù)；yj+1為第j+1段階梯區(qū)間的需求響應(yīng)激勵(lì)系數(shù)；δj為第j段階梯區(qū)間邊界。

在用戶(hù)參與積極性不高、響應(yīng)行為與需求響應(yīng)合同電量偏差較大的情況下，提出階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制，如圖2所示。

圖2 階梯式DR激勵(lì)機(jī)制Fig.2 DR ladder-incentive mechanism

這樣的需求響應(yīng)階梯激勵(lì)系數(shù)可表示為：

(13)

售電公司根據(jù)用戶(hù)實(shí)際響應(yīng)量與期望響應(yīng)量的比值對(duì)購(gòu)售電合同價(jià)格進(jìn)行修訂。對(duì)于實(shí)際需求響應(yīng)比值處于δ0與δk之間的用戶(hù)，售電公司將提供一定的價(jià)格優(yōu)惠套餐，制定購(gòu)售電合同動(dòng)態(tài)電價(jià)，提高用戶(hù)參與需求響應(yīng)的積極性。用戶(hù)用電合同價(jià)格折扣套餐滿(mǎn)足：

(14)

式中：ρc為需求響應(yīng)優(yōu)惠價(jià)格上限。

考慮用戶(hù)心理因素、負(fù)荷波動(dòng)、激勵(lì)水平等多重不確定性的用戶(hù)需求響應(yīng)模型，用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)量服從正態(tài)分布。

(15)

(16)

(17)

3 售電公司優(yōu)化運(yùn)營(yíng)模型及其求解

3.1 目標(biāo)函數(shù)

3.1.1用戶(hù)成本

對(duì)于電力用戶(hù)而言，其優(yōu)化目標(biāo)為購(gòu)電成本與需求響應(yīng)成本之和最小，即：

(18)

式中：Cu為電力用戶(hù)的總成本。

3.1.2售電公司收益

對(duì)于售電公司而言，其優(yōu)化目標(biāo)為收益最大化。收益組成為購(gòu)售電費(fèi)、偏差電量考核費(fèi)、用戶(hù)的越限電量懲罰費(fèi)、保費(fèi)，具體如下：

(19)

3.2 模型求解

上述模型的求解分為三層：

4 算例分析

4.1 原始數(shù)據(jù)

某售電公司有10個(gè)用戶(hù)(用戶(hù)均為負(fù)荷削減型用戶(hù))具備參與激勵(lì)型需求響應(yīng)的能力，對(duì)用戶(hù)以及售電公司的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。設(shè)整個(gè)電力市場(chǎng)用戶(hù)統(tǒng)一電價(jià)系數(shù)為0.4，保險(xiǎn)公司的利潤(rùn)率為行業(yè)平均值3%，需求響應(yīng)頂格優(yōu)惠價(jià)為0.1元/(kW·h)。需求響應(yīng)選擇冬季用電高峰時(shí)段，階梯個(gè)數(shù)k=11，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析。本文在Matlab-R2016b環(huán)境下進(jìn)行仿真編程，取1 h為1個(gè)時(shí)段，將00：00—01：00記為時(shí)段1，01：00—02：00記為時(shí)段2，依次類(lèi)推，可得一天共有24個(gè)時(shí)段。

4.2 結(jié)果分析

利用Matlab仿真求解考慮保險(xiǎn)機(jī)制模式下階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制的最優(yōu)階梯激勵(lì)系數(shù)，進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。售電公司捆綁總負(fù)荷參與電力市場(chǎng)交易，用戶(hù)需求響應(yīng)激勵(lì)達(dá)標(biāo)比值為67%，激勵(lì)封頂比值為133%范圍，即當(dāng)用戶(hù)需求響應(yīng)總量占需求響應(yīng)期望量的67%～133%時(shí)售電公司無(wú)偏差考核電量。此時(shí)對(duì)應(yīng)用戶(hù)的需求響應(yīng)量在2 412～4 788 kW·h之間，用戶(hù)的需求響應(yīng)量低于2 412 kW·h時(shí)為欠響應(yīng)，高于4 788 kW·h時(shí)為過(guò)響應(yīng)。表1所示為最優(yōu)階梯激勵(lì)系數(shù)，隨著階梯區(qū)間接近100%，激勵(lì)系數(shù)從最低的0.41遞增到1.00，對(duì)用戶(hù)參與響應(yīng)、精準(zhǔn)響應(yīng)均有引導(dǎo)作用。

表1 階梯式激勵(lì)機(jī)制系數(shù)優(yōu)化結(jié)果Table 1 Optimization result of demand-response ladder-incentive mechanism

圖3為短時(shí)間尺度階梯式激勵(lì)機(jī)制系數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化解集，其為運(yùn)行1 500次后收斂所得，Cu/R最小值和最大值如圖所示。因?yàn)橛脩?hù)實(shí)際用電量越多，且用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)量越偏離期望值時(shí)，售電公司的收益及用戶(hù)總成本越高。而當(dāng)用戶(hù)實(shí)際用電量越少，且用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)量越靠近期望值時(shí)，售電公司的收益及用戶(hù)總成本越低。并且發(fā)現(xiàn)并非響應(yīng)比值為100%時(shí)，市場(chǎng)凈收益一定最大。最優(yōu)響應(yīng)比值取決于激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)以及不同時(shí)段內(nèi)的響應(yīng)特性。最優(yōu)折中解如圖3所示，對(duì)應(yīng)用戶(hù)的總成本為27 032.6元，售電公司的收益為8 825.1元。

圖3 階梯式激勵(lì)機(jī)制系數(shù)最優(yōu)解集Fig.3 Optimal solution set of ladder-incentive

需求響應(yīng)量與售電公司的利潤(rùn)關(guān)系如圖4所示。從中可以看出當(dāng)用戶(hù)為欠響應(yīng)時(shí)，售電公司在有保險(xiǎn)時(shí)的利潤(rùn)高于無(wú)保險(xiǎn)時(shí)的利潤(rùn)，此時(shí)售電公司的利潤(rùn)較高且高于最優(yōu)折中解所對(duì)應(yīng)的值。而當(dāng)用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)量高于2 412 kW·h且低于4 788 kW·h時(shí)，售電公司在有保險(xiǎn)時(shí)利潤(rùn)低于無(wú)保險(xiǎn)時(shí)利潤(rùn)。這是因?yàn)楫?dāng)用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)量比值落在67%～133%范圍之外時(shí)，售電公司產(chǎn)生了偏差電量考核費(fèi)，按照售電公司與保險(xiǎn)公司簽訂的保險(xiǎn)合同規(guī)定，保險(xiǎn)公司需要向售電公司支付賠付金額。而當(dāng)用戶(hù)的實(shí)際需求響應(yīng)比值落入67%～133%范圍時(shí)，售電公司未產(chǎn)生偏差電量考核費(fèi)用，保單成功，售電公司需要向保險(xiǎn)公司交納一定的保費(fèi)。因此，當(dāng)用戶(hù)需求響應(yīng)量為2 400 kW·h時(shí)，售電公司的收益和用戶(hù)總用電成本都較低，這是因?yàn)槎鄶?shù)用戶(hù)的需求響應(yīng)量落入激勵(lì)比值區(qū)間內(nèi)，并且位于期望值附近。相應(yīng)地，用戶(hù)受到的激勵(lì)補(bǔ)貼較高，因此用戶(hù)總用電成本較低，而售電公司因?yàn)橛脩?hù)用電量的減少導(dǎo)致售電服務(wù)費(fèi)減少，以及補(bǔ)貼費(fèi)用的增加，從而造成總體收益下降。另外，從圖4中可以看出，售電公司的利潤(rùn)受用戶(hù)的需求響應(yīng)量影響最大，隨著用戶(hù)的需求響應(yīng)量增加，用戶(hù)的實(shí)際用電量減少，售電公司的利潤(rùn)在保費(fèi)和階梯式激勵(lì)補(bǔ)貼的作用下減少。

圖4 需求響應(yīng)量與售電公司的利潤(rùn)關(guān)系Fig.4 Relationship between demand response volume and the profit of the electricity sales company

圖5給出了保費(fèi)和售電公司收益的關(guān)系。由圖5可知，隨著保費(fèi)的變化，售電公司的收益先減少后增加再減少。這是因?yàn)殡S著用戶(hù)響應(yīng)量的增加，響應(yīng)過(guò)程從欠響應(yīng)過(guò)渡至過(guò)響應(yīng)，直至用戶(hù)響應(yīng)能力趨近飽和。根據(jù)公式(6)，用戶(hù)的響應(yīng)能力直接影響保費(fèi)的數(shù)值，保費(fèi)先增加后減少，從而售電公司的收益出現(xiàn)如圖5所示的變化，且用戶(hù)處于過(guò)響應(yīng)時(shí)售電公司收益下降的速度更快。本算例中，用戶(hù)處于欠響應(yīng)時(shí)，售電公司用于引導(dǎo)用戶(hù)改變用電行為造成的售電收入損失影響不大，但由于是欠響應(yīng)，仍會(huì)給售電公司帶來(lái)偏差考核，造成其收益減少。隨著用戶(hù)響應(yīng)量增加，用戶(hù)需求響應(yīng)電量處于規(guī)定響應(yīng)區(qū)間，售電公司在保險(xiǎn)和激勵(lì)補(bǔ)貼的作用下總體利潤(rùn)增加。而后當(dāng)用戶(hù)的需求響應(yīng)比值超過(guò)激勵(lì)封頂比值上限時(shí)，根據(jù)售電公司與用戶(hù)簽訂的購(gòu)售電合同及需求響應(yīng)合同，用戶(hù)用電量越限會(huì)面臨一定的懲罰費(fèi)，且使售電公司產(chǎn)生偏差考核電量，造成售電公司總體收益下降。

圖5 不同保費(fèi)下的目標(biāo)函數(shù)值Fig.5 Objective function value under different premiums

5 結(jié) 論

針對(duì)電力市場(chǎng)中電量高度波動(dòng)給售電公司帶來(lái)的巨大利潤(rùn)損失風(fēng)險(xiǎn)，本文在日級(jí)別時(shí)間尺度上，對(duì)售電公司優(yōu)化運(yùn)營(yíng)問(wèn)題進(jìn)行了建模與分析，通過(guò)具體的算例模擬分析激勵(lì)型需求響應(yīng)的市場(chǎng)實(shí)施情況。仿真結(jié)果表明，激勵(lì)型需求響應(yīng)參與包含保險(xiǎn)機(jī)制的現(xiàn)貨市場(chǎng)能給售電公司和用戶(hù)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏的最佳市場(chǎng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)本文的研究，得出如下結(jié)論：

1)本文所提出的階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制能夠提高用戶(hù)需求響應(yīng)積極性，降低激勵(lì)成本，提高售電公司的需求響應(yīng)機(jī)制實(shí)施效果。

2)在電力市場(chǎng)中引入市場(chǎng)保險(xiǎn)能有效降低售電公司經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，售電公司可以獲得可觀的利潤(rùn)，有助于促進(jìn)電力市場(chǎng)化改革，同時(shí)這為保險(xiǎn)公司拓展業(yè)務(wù)開(kāi)辟新的市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

3)當(dāng)用戶(hù)按規(guī)定進(jìn)行需求響應(yīng)時(shí)，售電公司的利潤(rùn)隨保費(fèi)的增加而增加，這表明通過(guò)設(shè)置合理的保費(fèi)，能使售電公司利潤(rùn)增加，同時(shí)降低用戶(hù)的用電總成本。而用戶(hù)如果是欠響應(yīng)或過(guò)響應(yīng)，則對(duì)售電公司的利潤(rùn)產(chǎn)生不利影響，使售電公司受到偏差電量考核。

本文所設(shè)計(jì)的考慮保險(xiǎn)機(jī)制模式的需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制模型為售電公司降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)、提高自身競(jìng)爭(zhēng)力提供了一種全新的思維導(dǎo)向，也為保險(xiǎn)公司的業(yè)務(wù)創(chuàng)新帶來(lái)了新的機(jī)遇。本文提出的階梯式需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制，可為未來(lái)售電商發(fā)布激勵(lì)型需求響應(yīng)提供參考。未來(lái)將考慮售電公司之間運(yùn)營(yíng)決策的影響，進(jìn)一步研究我國(guó)售電公司規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。