周自强，王韵楚，颜 拥，韩嘉佳，张 智，林振智

（1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310007；2.浙江华云清洁能源有限公司，浙江省杭州市 310008；3.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江省杭州市 310014）

0 引言

为促进产业结构优化升级，推动构建新型电力系统，助力“碳达峰·碳中和”目标实现，中国进一步推进用电侧电价改革，取消工商业目录电价，暂未直接从电力市场购电的用户由电网企业代理购电［1］。《国家发展改革委关于“十四五”时期深化价格机制改革行动方案的通知》［2］中指出，需平稳推进销售电价改革，不断完善绿色电价政策，强化与产业和环保政策的协同，促进节能减碳。用电侧电价改革有利于能源成本的传导，合理的价格机制能够实现经济要素的优化配置，电网企业代理购电工作是落实燃煤发电上网电价市场化改革和推进用电侧电价改革的重要措施，有利于推动电力市场有序发展，但也为电网企业带来了新的风险和挑战。

国外在电力市场中推行用电侧改革，具有较为完善的实践经验。例如，美国得克萨斯州于2002年同时放开电力零售市场与批发市场，75%的负荷处于竞争性售电市场［3］，市场价格能够体现能源成本和电力供需关系，但在2021 年2 月遭遇了严重的电力危机，电力批发市场价格一度超过了9 000 美元/（MW·h）［4］，远超电力用户的风险承受能力。近年来，中国分阶段逐步推进用电侧改革，要求电网公司组织开展代理购电工作，保障居民、农业用电价格稳定，形成合理的工商业用户用电价格。在电网企业代理购电背景下，已有较多文献关注电网企业的最优购电策略。文献［5］提出考虑计划-市场协调的电网企业月度购电决策模型，文献［6］提出一种代理购电背景下省级电网年度购电策略优化方法，但少有研究涉及电网企业在代理购电业务中的电价定价策略。文献［7］从电力市场电量结构的角度讨论了现货环境下电网企业代理购电价格的影响因素，指出电网企业应逐渐承担保底售电定位，提供售电服务的价格导向。考虑到工商业用户在用电特性、电能质量、用能效益、风险承受水平等方面具有差异，而现行的可再生能源消纳保障机制、现货市场等差异化价格仅面向直接参与市场的工商业用户，对于电网企业代理购电用户可形成具有行业及用户差异的精细化电价体系，能够实现电网安全、低碳和经济之间的协同［8］，进一步发挥电力价格的资源配置作用。

在此背景下，本文综述了国外典型电力市场用电侧改革历程，剖析了中国电网企业代理购电模式下行业精细化电价定价机制设计的关键问题。然后，提出一种基于行业属性和综合评价的行业精细化电价定价方法，从用电属性、用能效益、环境效益、风险水平4 个维度实现电力用户的综合评价，提出基于多样化电价属性的行业差异化电价体系和基于用户综合评价排名分级的精细化电价定价模型。最后，以中国浙江省某市电力用户实际负荷数据进行实证分析，分析精细化电价体系对差异化用户的适应性。

1 用户侧电价改革关键问题剖析

1.1 国外典型电力市场用电侧改革综述

国外成熟电力市场均包含电力批发市场与零售市场，用电侧可参与批发市场竞价，也可以自由选择售电公司。电力批发市场价格能够体现能源成本和电力供需关系，但也存在市场失灵、风险管控等问题。

国外电力市场用电侧放开历程有所差异，原有供电公司在售电市场中仍占有较大份额。英国用电侧根据发电侧市场电量，按照用电功率共分3 个阶段放开：1990 年电力市场改革初期，用电侧放开功率在10 MW 以上的大工业用户；1994 年年底放开功率在1 000 kW 以上的一般工商业用户，同时将英国国家电网私有化；随后，英国政府不断放宽法规门槛控制，在发电侧逐渐引入新的市场竞争者，最终于1998 年允许所有用户自由选择供电商。截至2016年底，英国有43 家活跃的零售供应商，其中，6 家电力供应商占据市场统治地位，共占据了85%的市场［9］。美国得州议会1999 年颁布了《参议院7 号法案》，于2002 年同时放开电力零售市场与批发市场。为促进零售侧市场竞争，规定了浮动保底电价机制［3］，在市场初期要求原有供电公司拆分的关联售电商作为当地的兜底供电商，为当地未选择新供电商的用户供电，且必须提供比费率冻结期间低6%的电价。

国外的售电市场中售电商为了吸引和保持用户，制定了各具特色的电力套餐，可分为固定价格、固定费用、量价联动、指数费率、绿色电能等多种类型。文献［10-11］提出了面向工商业用户的电力套餐优化设计模型，根据国外成熟市场经验，固定单价和峰谷电价套餐是电价套餐的主流产品，适合大部分居民用户和一般工商业用户，可以与现行目录电价衔接，但售电公司承担了电力市场价格变动的风险。文献［12］总结了日本电力市场零售电价套餐体系，提出在分时电价模式下，售电公司可以制定更加灵活的套餐价格，如特定时段推出免费用电策略。文献［13］提出分时电价除按小时分时外，也可按工作日/节假日、月度、季节分段定价，在释放价格信号引导用户合理用电的同时，能够公平分摊电厂调峰成本和电网运行成本。指数费率电价实现了批发市场或能源价格波动对零售市场的传导，但在实际运行过程中也为用户带来了过多市场风险，如美国得州Griddy 公司推出的批发电价套餐，在2021 年2 月得州停电事故中就传导了9 000 美元/（MW·h）的电价，而用户风险承担能力较低，难以支付高昂电费，因此，指数费率套餐更适合电力需求弹性大、价格波动承受能力强的用户，或作为用户进入电力市场的衔接机制。可再生能源配额制是政府对企业可再生能源电力份额做出的强制性规定，美国已有30 多个州制定并实施配额制和绿证机制，规定各类售电公司和市场化用户均应承担与年售/用电量相对应的可再生能源消纳配额，实施绿色能源电价套餐有利于推进可再生能源消纳。

1.2 行业精细化电价定价机制需求分析

近年来，中国分阶段逐步推进用电侧改革，要求电网公司组织开展代理购电工作，保障居民、农业用电价格稳定，形成合理的工商业用户用电价格。现有电价定价方法可分为静态定价模型和动态定价模型。静态定价模型一般针对较长时间尺度不变的固定单价、分时电价、阶梯电价等电价形式。文献[14]提出基于主从博弈的园区综合能源商购售能策略优化方法，考虑零售价格对市场份额的影响，得到综合能源商电、热、气最优零售价格曲线。文献［15］采用多场景技术模拟用户负荷的不确定性，可根据中长期交易价格、代理用户结构等信息调整购售电策略，使售电公司的利润最大化。文献［16］考虑供电分区供电可靠性差异和用户差异化需求，提出一种基于改进长期增量成本法的可靠性电价制定方法。动态定价模型则适用于实时指数电价等按某一时间尺度更新的电价形式，能够自适应地调整负荷需求与市场电价波动，文献［17］研究了不同分时电价下用户的需求响应动态行为，提出一种基于自弹性和交叉弹性矩阵的分时电价定价方法。文献［18］在发电商与售电商以及售电商与用户之间构建双层博弈模型，提出的双层博弈实时定价策略与常规分时定价策略相比具有更高的削峰填谷效益。文献［19］考虑园区用户的用电负荷和需求响应特征，构建园区分时电价定价优化模型，能够制定面向不同需求响应特征用户的差异化分时电价。

为进一步发挥电力价格的资源配置作用，可形成具有行业及用户差异的精细化电价体系，不断完善绿色电价政策，针对高耗能、高排放行业，完善差别电价、阶梯电价等绿色电价政策［2］。文献［20］构建了基于多目标投入产出的行业差异电价优化模型，使社会单位增加值的电耗及污染物排放最小，证明了对高耗能、高污染行业实行差别电价对降低能耗目标的贡献。也有研究采用边际成本理论［21］、价格歧视模型［22］、系统动力学［23］等确定行业的差异电价定价标准，但上述文献的优化结果未考虑市场化购电的成本波动，未同时考虑工商业用户的用电特性和用能特性设计多样性电价类型。因此，电网企业在制定精细化电价定价机制时需关注电价的需求侧管理作用，发挥价格信号传递功能，并全面、合理地对行业用电用能属性进行综合评估，利用数据和技术手段支撑工商业精细化电价动态定价。

2 基于用户综合评价的行业精细化电价定价机制

2.1 基于用户综合评价的行业精细化电价定价机制框架设计

考虑到工商业用户在用电特性、排放水平、单位能耗效益等方面存在差异［24-25］，构建基于用户综合评价的行业精细化电价定价机制，如图1 所示，通过精细化电价实现经济要素的优化配置。首先，构建考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标体系，包括用电属性、用能效益、环境效益、风险水平4 个维度，涵盖单位国内生产总值（gross domestic product，GDP）能耗、单位GDP 碳排放量、单位亩产效益、负荷率、用电量波动性、用电风险承受能力等多个评价指标，最终形成行业属性和综合评价排名。然后，根据行业用电、用能特性设计多样性电价类型，为行业差异化电价附加绿色能源、偏差考核等惩罚或优惠属性，各属性可互相组合形成新的电价类型。最后，在行业差异化电价类型的基础上，根据用户综合评价排名分级形成精细化电价系数，等级较高的用户给予电价优惠奖励，等级较低的用户实施惩罚加价，最终实现具有行业差异和用户差异的精细化电价。

图1 基于用户综合评价的行业精细化电价定价机制Fig.1 Elaborate electricity pricing mechanism of industries based on user comprehensive evaluation

2.2 考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标体系

为形成电力用户的行业属性以及用户综合排名，构建考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标体系，从用电属性、用能效益、环境效益、风险水平4 个维度选取多个二级、三级指标进行多层次评价，如表1 所示。

表1 考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标体系Table 1 User comprehensive evaluation index system considering electricity and energy consumption characteristics of industries

用电属性是制定精细化电价的重要特征，选取综合电耗、负荷峰谷差、用电量波动、电价弹性、用电信用、电能质量6 个方面指标，数据大部分可通过用户智能电表采集，其中，负荷峰谷差和电价弹性指标用于匹配夜间优惠型电价属性，用电量波动指标则用于匹配偏差考核型电价属性。为强化与产业和环保政策的协同，借助电价改革促进节能减碳，提出用能效益和环境效益维度属性，考虑“双碳”政策、综合能耗、碳排放量、污染排放、用地效益等全方位指标，需能源、税务、环境等多个政府部门提供数据支撑，用于匹配绿色能源电价属性。风险水平维度表征了行业或企业对电价风险的承受能力，包括政策支撑、财务增长、资产流动性、用电风险承受水平4 个二级指标，各指标的计算依据以财务数据为主，由政府税务部门提供数据支撑，政策支撑的新兴行业以及电价风险承担能力较弱的行业将匹配固定电价属性。在用户综合评价指标体系建设初期，可根据典型性原则适当减少三级指标数量或以行业均值计算，量测水平较低或统计难度较大的原始数据则可以年为时间尺度进行更新。

在确定考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标体系后，需考虑主客观因素对各指标合理赋权，常用的赋权方法包括Delphi 法、层次分析（analytic hierarchy process，AHP）法、相关系数分析法、熵权法、CRITIC(criteria importance through intercriteria correlation)法等。近年来，有较多研究者提出集成主客观权重的综合赋权法［26］，既能客观地反映各指标的重要程度，又能体现决策者的主观意愿，最终计算用户综合评分，并得到某一行业在全社会产业中的排名、某一企业在相同行业中的综合评价排名。

2.3 基于多样化电价属性的行业差异化电价体系

根据行业用电和用能特征设计多样化电价类型，包括基本峰谷电价和两类惩罚型电价属性、两类优惠型电价属性，各属性可互相组合形成新的电价类型。各属性的电价特点、行业指标属性、典型行业、设计原则如表2 所示。

表2 基于多样化电价属性的行业差异化电价体系Table 2 Differential electricity price system of industries based on diversified electricity price attributes

1）基本动态峰谷电价

根据国外成熟市场经验，固定单价和峰谷电价套餐是电价套餐的主流产品，适合大部分居民用户和一般工商业用户，可以与现行目录电价衔接。根据月度集中交易市场价每月调整峰谷电价，但不收取偏差考核费用，作为基础电价类型适用于大多数行业。在行业综合评价指标体系下，可构建基于电价弹性指标的峰谷电价动态优化模型，在保证用电成本不变的前提下实现细分行业峰谷电价的精细化定价。

2）绿色能源电价

可再生能源配额制是政府对电力供应企业的可再生能源电力份额做出的强制性规定，绿色能源电力套餐将绿电消纳责任传递给代理用户。由于各类售电公司和市场化用户均应承担与年售/用电量相对应的可再生能源消纳量，实施绿色能源电价套餐有利于推进可再生能源消纳。因此，绿色能源电价包括一定比例的可再生能源消纳费用，其电价一般高于市场价，适用于碳排放及能耗较高的行业，如钢铁、电解铝等行业。绿色能源电价可根据行业用能效益、环境效益指标排名进一步分级细分，将外部成本转化为行业用电的内部成本。

3）电量偏差考核电价

电网企业需要预测代理购电工商业用户用电量及典型负荷曲线，对代理用户的电量预测结果决定了电网企业的购电量，但预测电量与用户实际负荷不可能完全一致，这会给电网企业带来中长期合约的偏差电量风险或现货市场的不确定性电价风险。因此，电量偏差考核电价需与用户共同约定分月电量，并收取一定的偏差考核费用。该偏差考核标准可略低于直接参与市场的偏差考核标准，且用户预缴电费，电费自动结算，适用于负荷波动较大的行业，如木制品制造、家具制造等行业。电量偏差考核电价可根据行业用电量波动指标排名进一步分级细分，设置不同的考核范围和考核力度。

4）固定电价

为减小部分高新技术行业、小微企业的市场风险，固定电价套餐的价格按年度调整，不受市场价格风险影响，适用于小微企业、个体工商业用户等。

5）夜间优惠电价

在基本峰谷电价的基础上，适当提高峰时段电价，夜间规定时段用电免费，具有削峰填谷作用，适用于目前峰谷差较大但具有弹性的行业，如造纸、机械制造等行业。

各电价属性的匹配行业占比和定价标准作为关键参数，需根据地区整体电网运营情况、电源结构、经济结构等进行调整。

2.4 基于用户综合评价排名分级的精细化电价定价模型

在行业差异化电价属性的基础上，根据用户综合评价排名将用户划分为多个等级，形成具有优惠降价或惩罚加价的精细化电价。根据用户综合评价排名将电力用户划分为U个等级，确定优惠降价系数和惩罚加价系数。用户i的精细化定价系数δi可表示为：

式中：Li为用户i的综合评价排名；λu为第u等级的企业数目占行业k企业总数Nk的比例为第u等级的企业精细化定价系数，满足以下条件

对于排名靠前的企业实施优惠降价，该定价系数小于0，而对排名靠后的企业实施惩罚加价，该系数大于0。在这样的精细化电价体系下，用户i的电费可表示为：

式中：ri为工商业用户i在一个结算周期的电费，由6 个部分组成；rP为动态峰谷电价电费；rX为行业差异化电价属性结算电费；rU为用户综合排名优惠降价或惩罚加价电费；rB为代理购电不平衡资金分摊电费；rD为输配电费及容量费；rA为政府性基金及附加 费 用；Qi，t为 用 户i在 峰 谷 时 段t的 用 电 量；m为 峰谷 时 段 总 数；pk，t为 行 业k的t时 段 峰 谷 电 价；Rx，i为电价属性x的结算电价；Xi为用户i的行业电价属性集合；RB为代理购电不平衡资金总额；N为代理购电用户总数；pd，Vi为电压等级为Vi的用户输配电价；β为 容 量 电 费 价 格；rcap，i为 用 户i的 容 量 电 费 对 应 的供电容量；pa为政府性基金及附加费用单价。

在考虑用电、用能特性的综合排名用户综合评价指标体系下，具有高耗能、高排放、高峰谷差率等特征的用户将位于惩罚加价等级中，提高企业用电成本可引导企业提高用电效率，根据综合评价指标体系提高用能效益及环境效益；对于综合评价排名靠前的用电行为良好、环境效益较高的企业，精细化定价则有利于企业的降本增效，鼓励企业高质量发展。从行业到用户的精细化电价体系的运行需要电力用户、电网企业、交易中心、税务部门、调度部门、政府能源部门等多主体协同，共同进行用户综合评价、精细化电价定价、差异化电价属性电费结算等流程，存在多元主体、多方数据、多维参数的融合，精细化电价的形成需公平、公正、公开。为提高电力用户对电价体系的信任，用户综合评价指标体系所采用的用电数据、财务数据等须在保护用户隐私的前提下达到多方共识，也可基于电力联盟链通过智能合约、非对称加密共识等技术［27-28］提高多方主体信任和协同效率。支撑行业精细化电价的区块链技术详见附录A。

3 算例分析

以中国浙江省某市电力用户实际负荷数据进行实证分析。选取橡胶和塑料制品业、金属制品业、非金属矿物制品业、批发和零售业、住宿和餐饮业，以及木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业（简称木竹制品业）等6 个行业中的60 户电力用户进行用户综合评价和精细化电价计算，用户均为一般工商业10 kV 电压等级，负荷数据选取2019 年全年运行数据，GDP、能耗及财务相关指标根据《2021 年浙江统计年鉴》［29］及《2021 年中国统计年鉴》［30］中的分行业数据估算。由于部分指标难以获取具有个体差异或行业差异的数据，在表1 中选取21 个三级指标进行评估，各指标的用户原始数据如附录B 表B1 所示。

1）行业电价属性匹配结果

首先，选用层次分析法-熵权法的主客观综合赋权法对60 户电力用户进行综合评价。采用层次分析法对用电属性、用能效益、环境效益、风险水平4 个评价维度进行主观赋权，权重分别为：用电属性w1=0.488 3，用能效益w2=0.160 7，环境效益w3=0.250 9，风险水平w4=0.100 1；采用熵权法对21 个指标进行客观赋权，然后再计算综合权重。考虑行业用电、用能特性的用户综合评价指标的主客观权重如附录B 表B2 所示。根据此权重系数计算用户各项指标得分及综合得分，并计算各行业的用户平均分，最终得到行业在全社会产业中的排名和企业在相同行业中的综合评价排名。

根据负荷峰谷差指标、用电量波动指标、环境效益、风险水平等相关指标分别匹配行业电价属性。设置排名前/后30%的行业匹配电价属性，各行业的电价属性得分和匹配情况如表3 所示。

表3 行业多样化电价属性匹配结果Table 3 Matching result of diversified electricity price attributes for industries

从表3 中可以看出，金属制品业和非金属矿物制品业均匹配绿色能源和夜间优惠电价属性，两个行业的单位产值的能耗和碳排放量均在全社会行业中排名较高，同时钢铁、建材（非金属矿物制品业以水泥制造业为主）也属于生态环境部公布的“两高”项目范围，故需承担更多的“双碳”减排任务，绿色能源加价根据绿电交易市场价格设定。另一方面，两行业生产成本中电力成本占比较高导致两行业的用电弹性较大，分别有30%和60%的企业谷时段用电量高于峰时段用电量，故匹配夜间优惠电价属性，引导该行业削峰填谷，利于夜间新能源消纳。匹配电量偏差考核电价属性的行业为非金属矿物制品业和批发和零售业，非金属矿物制品业的四季负荷率方差为0.11，在所有行业中最高，批发和零售业由于空调负荷占比高、用电量受淡旺季影响大，月用电量方差为0.16，不利于电量预测，可进行月电量偏差考核，如与申报电量偏差超过5%的部分收取0.01 元/（kW·h）的偏差考核费用。匹配固定电价属性的行业为木竹制品业以及住宿和餐饮业，两个行业的风险水平维度评分最高，特别是住宿和餐饮业在统计当年的主营业务利润率为负值，对电价风险的承受能力较低，而且该地区对竹制品、民宿等地方特色产业给予一定的政策支撑，可按年度调整电价减小其用电风险。

2）基于用户综合评价排名的精细化电价

在行业差异化电价类型的基础上，根据用户综合评价排名将各行业中用户划分为U个等级，形成具有优惠降价或惩罚加价的精细化电价。本算例设置U=5，各等级的用户占比分别为10%、20%、40%、20%、10%，电价系数分别为-0.04、-0.02、0、0.02、0.04，电度输配电价、容量电价、政府性基金及附加费参考浙江省2021 年6 月代理工商业用户购电价格表。以非金属矿物制品业为例，原始电价和精细化定价后的电价如表4 所示，各用户月电费如表5 所示。

表4 非金属矿物制品业精细化电价构成Table 4 Composition of elaborate electricity price for manufacturing industry of non-metallic mineral products

表5 非金属矿物制品业用户月电费结算结果Table 5 Settlement results of monthly electricity bills for users in manufacturing industry of non-metallic mineral products

表4 中列出了原始统一电价和精细化定价后的电价构成，除峰谷电价、输配电价、政府性基金和附加费外，增加了绿色能源加价、偏差考核价格、分级电价系数，低谷时段的00：00—06：00 期间施行夜间优惠价格。从表5 中可以看出，精细化定价后属于优惠降价等级的用户能够节省电费，月电费平均降低3.21%，而属于惩罚加价等级的用户将提高用电成本，月电费平均增加5.24%，在基于用户综合评价排名的精细化电价下，用户能够通过提高评分使企业等级上升，从而降低自身用电成本。同时，非金属矿物制品业匹配了夜间优惠、绿色能源和电量偏差考核电价属性，该行业整体电费增加了0.28%，包括夜间优惠90.38 万元、绿色能源增收179.03 万元，更大的低谷优惠空间能够引导企业夜间填谷，绿色能源增收电费与绿电交易挂钩能够扩大绿电交易规模，有助于用户完成新能源消纳责任，并引导行业提高用能效益、环境效益指标评分，促进绿色低碳转型升级。为验证本文精细化电价体系大规模应用的可行性，以中国浙江省2021 年工商业用户总量为例，模拟868.47 万户用户数据，基于MATLAB-2020a进行编程和求解，完成用户综合评价和形成精细化电价的总计算时间为3.289 s，能够满足月度工商业用户电价的计算需求。

4 结语

为平稳推进中国销售电价改革，进一步发挥电力价格的资源配置作用，本文探讨了电网企业代理购电背景下基于行业属性和综合评价的行业精细化电价定价方法。从行业用电、用能特性等多个方面实现电力用户的综合评价，提出基于多样化电价属性的行业差异化电价体系，构建基于用户综合评价排名分级的精细化电价定价模型，以期为用电侧电价改革提供有益借鉴，推动多元融合高弹性电网建设，通过基于用户综合评价的精细化电价实现经济要素的优化配置。

本文提出的行业精细化电价定价机制能够为电力市场用电侧改革提供一定参考。在后续工作中，将在此电价定价机制的基础上进行模拟仿真和试点验证研究。

本文研究得到国网浙江省电力有限公司科技项目(B311DS21000H)的资助，特此感谢！

附录见本刊网络版（http：//www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx），扫英文摘要后二维码可以阅读网络全文。