根據(jù)以上基本信息，并結(jié)合公式(5-21)～(5-23)，可以求得該機組的容量成本=989.29元/(KW.h)。根據(jù)式(5-24)～(5-26)，求得該機組的高峰電量成本=0.126 4元/KW;平段電量成本=0,114 2元/KW;谷段電量成本=0. 114 2元/KW。該機組為中負(fù)荷率機組，負(fù)荷率大約為=57%。根據(jù)式(5-27)，得到該機組的基本電價=425.4元/KW。根據(jù)式(5-28)～(5-30)，得到容量成本在峰段、平段和谷段的分?jǐn)傁禂?shù)分別為0.447， 0.316， 0.237。根據(jù)式(5—31)～(5—33)，該機組的上網(wǎng)電量電價分別為： 0.252 4， 0.233 0， 0.203 3。根據(jù)式(5- 34)～(5- 36)，得到該機組峰符分時綜合上網(wǎng)電價分別為： 0.337 5， 0.318 1; 0.288 4。由此得到，不同時段下電網(wǎng)企業(yè)從該機組購買電量的邊際成本，也即電網(wǎng)企業(yè)供電邊際成本如表5-2所示。

假設(shè)該電網(wǎng)企業(yè)向某一用戶供電，用戶的原始負(fù)荷數(shù)據(jù)如表5一3所示。

基本參量設(shè)置如下：

①時段劃分：

高峰負(fù)荷時段：8:00～11:00(峰1).18:00～23:00(峰2);

平段負(fù)荷時段：7:00～8:00(平1)，11: 00 ～18：00(平2);

谷段負(fù)荷時段：23:00～7:00。

②原電價為0.4元/KWh，該用戶在峰段、平段和谷段的電力需求彈性分別為-0.21， -0.43、- 0.44。

本算例中拉姆齊指數(shù)取=0.108 19。則由式(5—39)～(5—41)計算得峰段電價、平段電價和低谷電價分別0.70、0.125、0.38元/KWh。實行分時電價前后各時段電價、電量如表5-4所示。

從分析結(jié)果可知，根據(jù)拉姆齊定價原理制定的分時電價，有效地減少了用戶的峰段用電量，谷段電量有所增加，峰谷差有所減小。

5.2.8 市場條件下考慮環(huán)境效益的電價聯(lián)動模型研究

1.分類用戶的用戶側(cè)峰谷分時電價響應(yīng)

與其他商品市場類似，電力市場也符合商品經(jīng)濟的基本規(guī)律，即用戶會對價格變化作出反應(yīng)。受生活方式、天氣變化、收入水平、生產(chǎn)班制等的影響，不同用戶對電價變化作出的反應(yīng)是不一樣的。為此，應(yīng)該分類考慮各類用戶的電力需求彈性系數(shù)。設(shè)有N類用戶執(zhí)行用戶側(cè)峰谷分時電價，根據(jù)需求彈性的定義，分類用戶的需求彈性系數(shù)可以表示為：

2.電價聯(lián)動的約束條件

(1)用戶側(cè)約束條件。實施峰谷分時電價后，電力用戶根據(jù)各時段電價變化情況以平均電價最小化為目標(biāo)調(diào)整安排用電方式。需求側(cè)管理的目標(biāo)之一是至少保證用戶側(cè)利益不受損。因此，用戶側(cè)在執(zhí)行峰谷分時電價時至少應(yīng)保證其平均用電電價不上漲，即：

將式(5-45)簡化處理，得：

上式即為滿足用戶側(cè)平均用電電價不上漲的必要條件。

(2)發(fā)電側(cè)約束條件。現(xiàn)行上網(wǎng)側(cè)分時電價制定的基本原則是“保持總體電價水平不變”①。設(shè)有M類機組執(zhí)行發(fā)電側(cè)分時電價，為了保證發(fā)電側(cè)平均上網(wǎng)電價不變，有：

②進一步指出，“保持總體電價水平不變”并不能保證不同類型機組的收入不變，因此，在發(fā)電側(cè)的約束條件設(shè)置中還應(yīng)該確保各類機組的利潤不下降，即

(3)供電側(cè)約束條件。為了更好地實施峰谷分時電價，供電公司需要投入大量的費用，如政策宣傳、技術(shù)開發(fā)、表計安裝、人員培訓(xùn)等，獲得的相應(yīng)補01占則較少;供電公司還面臨著用戶電價不確定及上網(wǎng)電價波動帶來的風(fēng)險，削弱了供電公司推廣峰谷分時電價的積極性。因此，許多提出發(fā)電側(cè)與用戶側(cè)分時電價聯(lián)動機制以規(guī)避風(fēng)險，保證供電公司收支平衡。

根據(jù)國外需求側(cè)管理的經(jīng)驗，實施峰谷分時電價后電力用戶用電量基本不變或略有減少。另外，供電公司的服務(wù)成本(包括技術(shù)服務(wù)和交易服務(wù))與電量需求量基本呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)電量需求增加時其服務(wù)成本也相應(yīng)增加，反之亦然。因此，保證供電公司售購電價差不下降更為合理，即：

3.電價聯(lián)動優(yōu)化模型的設(shè)計

電力市場化改革中一個重要的舉措就是在發(fā)電側(cè)實行“競價上網(wǎng)”，因此，發(fā)電公司必須努力降低發(fā)電成本以擴大市場份額，提高市場競爭力。此外，發(fā)電成本的降低，使得供電公司可以以較低的購電價格為電力用戶提供服務(wù)并降低用戶用電成本.而用戶側(cè)整體電價水平的下降又會使其更積極地參與需求側(cè)管理，加大“削峰填谷”力度，隨之更進一步降低發(fā)電成本，由此形成發(fā)電側(cè)、供電側(cè)及用戶側(cè)在參與分時電價項曰時的良性互動。各參與方獲益的根本原因來自于發(fā)電成本的下降。以平均發(fā)電總成本最低為目標(biāo)函數(shù)，建立雙邊價格聯(lián)動的優(yōu)化模型：

約束條件還包括式(5-45)-(5-49)。此外，還應(yīng)滿足發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行條件及機組的技術(shù)最大最小出力限制。

4.計及環(huán)境成本的機組發(fā)電成本

一般情況下，機組的發(fā)電成本既與機組類型有關(guān)，也受不同時期發(fā)電負(fù)荷的影響。例如，對于水能發(fā)電、光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電方式，其一般具有建設(shè)初期高投資、低運行和維護成本、零燃料成本等特點，發(fā)電成本中容量成本占很大部分，可以通過會計成本法測算;對于燃煤發(fā)電機組.由于機組在不同時段燃料費用、維修費等是不同的，因此其發(fā)電成本受發(fā)電負(fù)荷的影響比較大。本研究假設(shè)在不計環(huán)境成本的情況下，機組的邊際發(fā)電成本可以用一次函數(shù)表示工，即

由于發(fā)電功率可以表示為：

機組的單位發(fā)電成本函數(shù)又可以表示為：

由此可見，我國發(fā)電廠的發(fā)電成本一般只包括建廠成本、燃料費用、運行維護成本等，而不包括環(huán)境成本。如若這樣，不僅造成部分電源的環(huán)境價值被無償占有，影響電力資源的優(yōu)化配置，還會抑制高能效、清潔能源電源的發(fā)展0。研究表明，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的SO2、NO、CO、CO2、TSP(懸浮顆粒物)等廢棄物貢獻了相當(dāng)大一部分的大氣污染，因此，有必要量化各類發(fā)電機組的環(huán)境效益，使相關(guān)電力工作者及環(huán)保部門認(rèn)清各種發(fā)電方式的環(huán)境價值，更好地推廣清潔能源發(fā)電。

污染物的環(huán)境價值是指減排單位污染物所避免的”污染經(jīng)濟損失”的價值量。環(huán)境成本通常包括兩部分：一是由于排放污染物所受到的罰款;二是電廠產(chǎn)生的污染物對環(huán)境造成的損失并由此引起的治理費用，如：酸雨、霧霾的產(chǎn)生，生態(tài)系統(tǒng)的破壞等。采用罰款措施可以有效抑制高耗能、高污染機組的發(fā)電量，促使電廠提高發(fā)電環(huán)保性。主要污染氣體的罰款數(shù)量級如表5-5所示。

機組排放的廢棄物對環(huán)境造成的損失可以用各種污染物的環(huán)境價值來衡量。假設(shè)某一機組在發(fā)電過程中共產(chǎn)生N項污染物，每項污染物的排放量為m( g/KW.h).I=一1，2，…，n，第i項污染物的環(huán)境價值為V。，(元/Kg)，罰款數(shù)量級為V.(元/Kg)，則此機組單位發(fā)電量的環(huán)境成本(元/MW.h)可以表示為：

綜合考慮式(5-58)、(5-59)，得到計及環(huán)境成本的機組發(fā)電成本表達式：

參考中國排污總量收費標(biāo)準(zhǔn)和美國環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)，表5-6給出了我國電力行業(yè)主要污染物的環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)。

5.算例分析

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這里算例叁考①中的數(shù)據(jù)。用戶側(cè)共有兩類用戶執(zhí)行峰谷分時電價，實施峰谷分時電價前某一時期內(nèi)的電量需求及銷售電價如表5-7所示，兩類用戶的需求彈性分別如表5-8、表5-9所示。

文中不再是單獨研究某一天峰谷分時電價的實施情況，而是綜合一段較長時期來考察方案的實施效果，峰、平、谷累計時段長均為260h。

發(fā)電側(cè)共有火電、水電和小火電三個機組，每個機組的發(fā)電成本特性曲線系數(shù)如表5 -10所示。

各機組的污染物排放量因機組類型不同而各有差異。水電機組相比火電機組較為清潔，其發(fā)電過程幾乎不產(chǎn)生污染物;大火電機組一般技術(shù)配置高、性能好、能耗低，比小火電機組排出的污染物少，更加環(huán)保。火電機組和小火電機組單位發(fā)電量的污染物排放量見表5 -11。

根據(jù)公式(5-59)結(jié)合表5-8、5- 9、5- 14中的數(shù)據(jù)計算，可得火電及小火電機組單位發(fā)電量的環(huán)境成本分別為63.279 4(元/MW.h)、80.15:3 5(元lMW.h)。

發(fā)電側(cè)執(zhí)行峰谷分時電價前各機組在峰、平、谷時段的發(fā)電量及上網(wǎng)電價如表5-12所示。

實施峰谷分時電價前，根據(jù)表5-10、表5-15中的數(shù)據(jù)計算，可得供電公司平均售購電價差為313元/( MW.11)，機組平均上網(wǎng)電價為382.22元/(MW.h)，機組平均發(fā)電總成本為164.83元/(MW.11)。

(2)優(yōu)化結(jié)果。應(yīng)用Matlab遺傳算法編程求解本節(jié)所建立的優(yōu)化模型。發(fā)電側(cè)及用戶側(cè)優(yōu)化結(jié)果分別參見表5 -13、表5-14。

根據(jù)表5 -15、表5-17中的數(shù)據(jù)顯示，在發(fā)電成本中計人環(huán)境成本進行發(fā)電側(cè)優(yōu)化時，火電、小火電機組發(fā)電量均有所減少，而水電機組發(fā)電量有所增加，說明該模型的應(yīng)用能夠使得清潔能源機組的發(fā)電比重增加，促進電源結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高發(fā)電環(huán)保性。

從優(yōu)化結(jié)果可以看出，實施峰谷分時電價后，機組平均發(fā)電總成本由164.83元(MW.h)下降到133.74元/(MW.h).機組平均上網(wǎng)電價由382.22元/(MW.h)下降到375.33元/(MW.h)，但各機組利潤并沒有下降，反而均有所增加;供電公司售購電價差仍為313元/( MW.h);用戶側(cè)銷售電價基本不變，用戶峰時段電量削減54.91GW.h，谷時段電量增加29 GW.h，峰谷電量比有所下降，削峰填谷效果明顯。

6.結(jié)論

針對我國發(fā)電廠普遍能耗高、污染重以及日益惡化的環(huán)境問題，提出將機組環(huán)境成本納入發(fā)電成本中的模型，以量化各種發(fā)電方式的環(huán)境效益。在實施用戶側(cè)峰谷分時電價以充分挖掘需求側(cè)削峰填谷潛力的同時，以發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、用戶側(cè)三方利益不受損為約束條件，同時考慮各機組間的上網(wǎng)電量分配問題，建立發(fā)電側(cè)與用戶側(cè)雙邊電價聯(lián)動的優(yōu)化模型。

分析結(jié)果表明，雙邊價格聯(lián)動機制有利于保證各參與方利益，降低平均發(fā)電總成本，增加社會效益，而以環(huán)境價值為參考標(biāo)準(zhǔn)的各機組上網(wǎng)電量分配則有利于增加清潔能源機組的發(fā)電比重，提高電力行業(yè)的環(huán)保性。