针对蒙东电力交易抄表误差导...费结算偏差问题的分析与措施_李鑫.pdf

|电力需求侧管理第25卷第4期2023年7月0引言电力零售市场建设改革在英国、芬兰、美国德州等国家或地区率先完成，而随着国内市场经济的深入发展，电力行业市场化的进程逐步深化，中国电力市场体系也已初步建成13。在现阶段，售电公司和电力用户是国内电力零售市场主要的交易主体，二者一般通过双边形式进行交易，当前我国大多数售电公司没有配电网经营权，其主要盈利模式为代理用户参与电能市场交易，赚取购销价差收益46。零售市场交易流程主要包括零售合同签订、售电公司代理购电、零售结算等7。虽然整个流程相对简单清晰，但涉及市场主体数量较大，为了提高市场运行效率，在零售市场建设初期，主要采用“批发+零售”的市场模式，并由交易机构统一进行市场运营810。在当前国内大部分地区所采取的电力零售市场结算模式中，面向同一售电公司下辖各个电力用户的费用结算过程相互独立，当某一用户计量抄表环节出现误差时，不会影响到其他交易主体费用结算的准确性1113。这种结算模式下，电网企业和售电公司负责提供计量服务和零售费用结算服务，电网企业需按约定时间完成电力用户抄表，交易平台以零售用户线上签订的零售合同为依据，由系统提取合同信息，根据抄表电量单独计算各个零售用户的应缴费用并出具结算单14。然而目前国内仍有售电公司采用零售用户电费耦合结算的模式，以内蒙古东部电力交易中心有限公司为例，各个零售用户的结算电费都受到售电公司下辖其他针对蒙东电力交易抄表误差导致的电费结算偏差问题的分析与措施李鑫1，赵予嘉2，林延平1，刘茹1，窦大伟1，卢博伦1，许方园2（1.内蒙古东部电力交易中心有限公司，呼和浩特010000；2.广东工业大学 自动化学院，广州510006）Analysis and measures on the deviation of electricity bill settlement causedby meter reading error in Mengdong regionLI Xin1,ZHAO Yujia2,LIN Yanping1,LIU Ru1,DOU Dawei1,LU Bolun1,XU Fangyuan2（1.Inner Mongolia Eastern Electric Power Trading Center Co.,Ltd.,Hohhot 010000,China；2.TechnologySchool of Automation,Guangdong University,Guangzhou 510006,China）DOI:10.3969/j.issn.1009-1831.2023.04.018摘要：伴随着蒙东地区电力市场的改革与电力结构的变化，电力交易的规模也在逐步扩大，而因人为失误导致的用电抄表误差以及相应产生的电费结算偏差一直是蒙东电力交易结算工作的重点和难点。针对上述问题，基于蒙东电力交易结算规则构建了用户电费结算的数学模型，关于抄表误差的传递性问题进行了敏感性分析，确定了抄表误差传递性影响的产生链路。并依据误差影响链路，提出了“提前预警”与“价差收益分析”这两个措施用于应对零售用户发生抄表误差导致的费用结算偏差以及经济损失，通过仿真验证措施的有效性。关键词：抄表误差；误差传递性；敏感性分析；应对措施Abstract：With the deepening of power market reform in theeastofMengdongregion,thescaleofpowertradinghasbeengradually expanded,and power settlement errors and deviation handlinghave been the focus and difficulty of power trading settlement in eastof Mengdong.To address the above problems,a mathematical modelof user electricity bill settlement based on the settlement rules ofMengdong electricity trading center is constrcted.Sensitivity analysis is conducted on the issue of the transmissibility of meter readingerrors,the link to the transmission effect of meter reading error is determined.According to this impact link,two measures such as“earlywarning”and“spread income analysis”are proposed to deal with thedeviation of bill settlement and profit loss caused by meter readingerrors of customers,the effectiveness of the measures are verificatedbysimulationofarthmeticcases.Key words：meter reading error；error transferability；sensitivity analysis；response文章编号：1009-1831（2023）04-0110-07中图分类号：TM73；F462文献标志码：B收稿日期：2023-02-07；修回日期：2023-05-20基金项目：广东省基础与应用基础研究基金项目（2021A1515010742）110Vol.25，No.4 July，2023POWER DSM|零售用户的抄表电量的影响，当其他零售用户计量抄表环节出现误差时，即使抄表正确的用户结算费用也可能不正确。针对抄表误差导致的费用结算偏差，目前主要采取的措施是在误差源头进行预防，即在抄表技术、复核流程等方面进行优化，减少抄表误差情况的出现。广东清远供电局采用加强用户档案日常管理、建立常态化工单核查机制、夯实抄表核算管理基础等措施提高市场化交易用户抄表核算工作效率15。文献 16 指出，电力抄表核算业务智能化应用可以提高抄表核算效率、实效性和准确性，满足电力企业大营销体系建设的需求。文献 17 介绍了采用电压电能集抄技术的低压电能表能够对大量用电户终端实现集中抄表，有利于提高电能计量工作效率以及抄表准确性，促进提高电能计量工作质量。但由于不同地区或售电公司往往会根据当地实际情况制定具体的电力市场交易规则，不同电力市场所采用的结算模型并不完全相同，因此现有的针对特定结算体系下计量抄表环节误差导致的费用结算偏差的影响范围确定以及敏感性分析的研究文献很少。本文基于内蒙古东部电力交易中心有限公司（后文简称蒙东电力公司）的电力交易结算规则，针对电力零售市场用户侧发生抄表偏差时所产生的连带影响问题进行了分析研究，并且基于敏感性分析结果提出了两个措施以尽量降低电费追缴补偿所需的资源投入，本文可以对采用同类型费用结算模式的电力零售市场起到借鉴作用。1蒙东电力交易结算模型与抄表误差传递性与现阶段国内大多数电力零售市场建设模式类似，蒙东电力交易也采取“批发+零售”的市场模式，在电厂侧，售电公司按照其下辖零售用户所提交的申报量分别与各个发电公司按照批发市场购电费签署购电合同；在用户侧，售电公司与零售用户签署代理协议，并依据各个零售用户的结算电量进行电费结算，批发和零售是两个相对独立的市场环节18。在零售市场侧，根据蒙东电力公司的交易结算规则，零售用户每月结算总费用由当月的偏差考核费BC、超协议差额资金BF、零售用户电费BU和价差费D4部分组成，各部分费用的计算公式如式1所示，在交易结算的数学模型中，本文使用了阶跃函数step()x替代了原结算规则中大量出现的分段函数，可以使交易结算规则的模型表达更加简洁，以便后文进一步进行敏感性分析。|Di=(PA,i-PW,i)RS,i(1-Ki)step()PA,i-PW,i+()PA,i-PW,iRSistep()PW,i-PA,iBC,i=PB,i()Si-Ri-SiEB,istep()Si-Ri-SiEB,iBF,i=(PO,i-PW,i)OiBU,i=PU,iRS,i（1）式中：i为第i个零售用户的费用结算变量；Di为售电公司与零售用户根据一定的协议分配比Ki对差额利润进行分配之后售电公司获得的分成；BC,i为当零售用户抄表量低于免责范围规定的边界时，用户需要向售电公司支付的费用，可由未完成协议用电价PB,i、零售用户年度申报电量Si、零售用户抄表量（初始抄表数据）Ri、未完成协议电量免责范围EB,i计算求得；BF,i为当零售用户抄表量超过免责范围规定的边界时，用户需要向售电公司支付的费用；PO,i成交均价（批发价）PW,i、超协议电量Oi计算求得；BU,i为用户用能费用，可由零售用户电价PU,i、以及零售用户结算电量RS,i计算求得。与一般的电力市场零售侧费用结算机制不同，蒙东电力公司并不是直接将各个零售用户的初始抄表量Ri当作结算电量用于电费计算，而是基于每个零售用户签订的代理协议，按批发购电侧的不同电能来源进行了结算电量的重新分配计算。在蒙东电力公司的结算规则中，零售用户的结算电量RS,i可以使用3个反映批发侧电力供应来源的交易电量：“交易-分部火电量WT,i”、“交易-蒙东火电量WMT,i”、“交易-蒙东新能源电量WN,i”计算得到，计算公式如式（2）所示。|WT,i=|step1CTRii=1NRi+step2|Ri()1-PN,iCTCT+MTWMT,i=|step1MTRii=1NRi+step2|Ri()1-PN,iCTCT+MTWN,i=()RiPN,istep|CNRii=1NRi-RiPN,i+WKii=1NKistep|RiPN,i-CNRii=1NRi111|电力需求侧管理第25卷第4期2023年7月|step1=step|Ri()1-PN,i-(CT+MT)Rii=1NRistep2=step|(CT+MT)Rii=1NRi-Ri()1-PN,i（2）式中：Ri为第i名零售用户的初始抄表量；PN,i为新能源电量占比；CT为批发侧的分部火交易总电量；MT为批发侧的蒙东火交易总电量；CN为批发侧的新能源交易总电量。可以看出，零售用户批发侧交易电量WT,i、WMT,i、WN,i、OT,i、ON,i的计算公式中均会出现Ri，这表明售电公司下辖所有零售用户的费用结算相互耦合，当任意一个用户j发生了误抄表，即Rj不再是用户j的真实用电量时（可以使用上标来表示受到了抄表偏差影响的“非真实”变量，例如：Rj），偏差都会通过Ri这一计算式传递给该售电公司下辖的其他所有用户，最终导致并未出现抄表误差的零售用户群体的偏差考核费BC、超协议差额资金BF、零售用户电费BU、价差费D以及上述“四费”的总和也出现错误。由于这种误差是由于其他出现抄表错误的用户所导致的，因此本文称这种现象为“抄表误差的传递性”，在这种情况下，需要对售电公司下所有零售用户重新进行电费结算，这就导致抄表误差影响范围大，补偿或追缴的任务繁重。2面向抄表误差传递性问题的敏感性分析本文进行了敏感性分析以对抄表误差传递性的规律特点进行量化研究，主要思路如下。将某一售电公司下辖的所有零售用户为分析对象，并假设零售用户总数为N，评估其他的（一个或多个）用户电量发生多抄或少抄现象时对第i个用户的影响。设同一售电公司下辖所有用户用电抄表值的总和为TOK，在所有用户抄表都未出现偏差的情况下，所有零售用户的实际用电量之和为TOK1（实际抄表数据刚到时，真实的总用电量未知，但是可以根据申报量或者历史数据估算出一个真实值用以分析）；设存在用户发生多抄误差时，所有零售用户用电抄表值之和为TOK2；设存在用户发生少误差时，所有零售用户用电抄表值之和为TOK3。按照第1节建立的结算模型，分别使用存在误差的TOK2或TOK3算出第i个用户的“四费”合计值（第i个用户自身没有出现抄表偏差，但是其费用结算受到了其他发生抄表偏差的用户的影响，同样也出现了偏差），即为BC,i+BF,i+BU,i+Di，并将其与没有 存 在 误 差 的TOK1计 算 出 的“四 费”合 计 值BC,i+BF,i+BU,i+Di进行作差运算，结果如图1所示。用户多抄用户少抄场景分界线第i个零售用户费用合计偏差值11-PN,iPN,i=CT+MTCNTOK1TOK(a)场景1场景分界线第i个零售用户费用合计偏差值1-PN,iPN,i=CT+MTCN1TOK1TOK用户多抄用户少抄(b)场景2图1抄表误差敏感性分析Fig.1Sensitivity analysis of meter reading errors从图1可以看出，当第i个用户PN,iCN与1TOK1存在着不同的大小关系时，其结算费用的偏差值存在两种不同的变化规律。在场景1（即1TOK1PN,iCN）下，只有当该售电公司下其他用户发生多抄，并且TOK2CNPN,i时，第i个用户的费用结算才会受到传递性影响，结算偏差呈现线性特点；在场景 2（即1TOK1CNPN,i时，“四费”合计偏差值与|1TOK1-1TOK3成线性关系。由此可以得到，自身未出现抄表误差的用户因受传递性影响而导致的费用结算偏差值具有“分场景分段线性”规律。3针对传递性抄表误差的措施建议在维持原有的蒙东电力交易结算规则的基本框架前提下，本文提出了两个措施，用来尽量避免零售市场的抄表偏差的产生和对已经产生的结算偏差的大小和影响范围的确定。3.1基于敏感性分析的提前预警措施第一个措施叫做提前预警，其基本原理是通过对售电公司下各个用户进行抄表误差敏感性分析，确定用户敏感性边界，并结合各个用户历史用电情况，提前筛选出一批具有显著传递性影响的用户群体，将其列入高风险用户名单。这些高风险用户一旦发生了抄表误差，对其他未抄错的用户所产生的传递性影响将大于一个设置的阈值范围，因此需要重点关注，必要的时候进行重查，如图2所示。售电公司历史用电情况用户目标时段用电量评估筛选出具有显著传递性影响的用户群体高风险用户列表用户抄表偏差敏感性分析用户敏感性边界提示重查图2提前预警措施原理Fig.2Principle of early warning measures采用蒙东交易结算中心2020年5月某一售电公司下共54个电力用户真实总用电量等于18 425 MWh的用电数据，对提前预警措施的具体使用方法与效果进行了案例展示。本案例假设交易中心设置阈值为0.5%，其含义为未抄错的用户受到传递性影响而导致的费用结算偏差不能超过其真实结算费用的0.5%。选择4号电力用户进行抄表误差敏感性分析，结果如图3所示。对于4号电力用户，为0.5%意味着其受传递性影响而产生的费用结算偏差值不能超过249.02元，根据图3可以得出当其他用户发生了多抄且多抄电量大于6 480 MWh时，4号电力用户的结算费用偏差将超过249.02元，因此6 480 MWh即为4号用户的敏感性边界。结合其他电力用户的用电估计量与零售用户抄表量R，可以筛选出一批高风险用户名单。为了使展示内容更加简洁直观，本案例选择了 54 个电力用户中的1720号用户为分析对象，他们的零售用户抄表量（初始抄表数据）如表1所示，表中使用了他们的申报量作为用电估计量。6005004003002001000-1001/TOK(249.02,4.0153E-05)3.08404E-053.20204E-053.32004E-053.43804E-053.55604E-053.67404E-053.79204E-053.91004E-054.02804E-054.14604E-054.26404E-054.38204E-054.50004E-054.61804E-054.73544E-054.85404E-054.97204E-055.09004E-055.20804E-055.32604E-055.44341E-055.56141E-055.67941E-055.79741E-055.91541E-056.03341E-056.15141E-056.26941E-056.38741E-056.50541E-056.62341E-056.74141E-056.85941E-056.97741E-057.09541E-057.21341E-057.33141E-057.44941E-057.56741E-057.68541E-05=15.427E-05TOK1=4.896E-05PN,4CN4号用户结算费用偏差值/元抄表总电量大于实际总电量抄表总电量小于实际总电量图3以4号用户为例的预警边界值测算结果Fig.3Early warning boundary value results taking userNo.4 as an example表1零售用户抄表信息Table 1Meter reading information for retail usersMWh用户序号17181920估计用电量3982601324 350零售用户抄表量2 588.0007 049.08032.3241 350.440表2高风险用户名单Table 2High-risk users list用户序号17181920序号对应用户发生误抄时，4号用户需补缴的最大费用/元补缴12.76补缴262.96004号用户补偿/补缴的费用是否超过了其总电费的0.5%否是否否是否设该序号用户为高风险用户否是否否表2为采用提前预警措施下，高风险用户名单的筛选情况。按照估计用电量，17号用户有可能发生多抄情况，但由于其多抄的电量相对较小，没有超过6 480 MWh这一敏感性边界，因此不会使4号用户费用结算的偏差值超过249.02元，故不需将17号用户列为高风险用户；而18号用户的零售用户抄表量一旦不是真实值，最大将导致 4 号用户补缴262.96元，这超过了售电公司设定的偏差阈值，故需将18号用户设为高风险用户，并提示进行重查；并且由4号用户敏感性分析可知，4号用户结算费用偏差情况对应第二节所述的“场景2”，当其他用户发生少抄误差时，4号用户费用结算不会受到影响，因113|电力需求侧管理第25卷第4期2023年7月此无需将19、20号用户设为高风险用户。3.2考虑售电公司亏盈边界的价差收益分析售电公司的价差收益是其收益的重要组成部分，当有零售用户发生误抄表情况时，售电公司可采用价差收益填补由于抄表误差传递性导致的用户少缴纳的电费。通过价差收益分析得到公司的亏盈边界，并由此确定展开大规模复核追缴的范围，能在一定程度上降低复核追缴任务量的同时，保障售电公司的收益。在蒙东电力公司交易结算规则中价差收益被称为“服务费BS,i”，其来源是当售电公司协议电价PA,i大于成交均价PW,i时，产生的价差利润，数值上等于BC,i+BF,i+Di。而据第2节的抄表误差敏感性分析可知，在某些情况下（例如在场景2下，有其他用户发生了多抄现象），用户i的费用合计偏差为正，即少缴纳了电费，且少缴纳的电费数值变化呈现线性规律。通过数学分析与算例验证，售电公司的价差收益也同样具有分段线性规律，如图4所示。场景分界线平衡点1TOK1TOK11-PN,iPN,i=CT+MTCN用户多抄用户少抄价差收益费用结算偏差与价差收益图4售电公司价差收益与用户电费结算偏差的大小关系Fig.4Relationship between the difference in price of theelectricity sales company and the deviation of the settlementof the user s electricity bill从图4可以看到，价差收益与用户缴纳电费的偏差值存在一个交点，表明可以尝试使用售电公司的价差收益，去抵消一部分用户少缴纳的电费，而不用再去对所有用户进行复核重查，进而大幅降低工作量。当少缴纳电费的数值大于了价差收益的承担范围之后，也即是交易公司开始出现亏损的时候，再去对所有受影响用户进行复核重查。该策略可以在降低复核工作量的同时，兼顾售电公司的收益保证。采用蒙东交易结算中心2020年5月某一售电公司下共54个电力用户真实总用电量等于22 425 MWh的用电数据，仍然以4号用户为传递性误差敏感性分析对象，并且依照服务费的数学模型，计算绘制出图5所示的售电公司价差收益补偿分析图像，以对“价差收益抵消经济损失”措施的具体使用方法与效果进行案例展示。8007006005004003002001000-100-2001/TOK2.10526E-052.22626E-052.34726E-052.46826E-052.58926E-052.71026E-052.83126E-052.95226E-053.07326E-053.19426E-053.31526E-053.43626E-053.55726E-053.67826E-053.79926E-053.92026E-054.04126E-054.16226E-054.28326E-054.40426E-054.52431E-054.64531E-054.76631E-054.88731E-055.00831E-055.12931E-055.25031E-055.31131E-055.49231E-055.61331E-055.73431E-055.85531E-055.97631E-056.09731E-056.21831E-056.33931E-056.46031E-056.58131E-056.70231E-056.82331E-05亏损边界线用户结算费用偏差值与价差收益/元抄表总电量大于实际总电量抄表总电量小于实际总电量价差收益图5售电公司亏损边界线划分Fig.5Demarcation of the deficit boundary line ofelectricity sales company如图5所示，4号用户结算费用偏差情况对应第2节所述的“场景1”，并且4号用户对应的售电公司价差收益同样呈现分段线性的特点。在红色虚线对应的横坐标处，也即TOK等于23 292.31 MWh处（此时发生了多抄误差），4号用户费用结算的偏差值刚好等于价差收益。在红色虚线的左侧，即其他用户多抄电量超过（23 292.31-22 425）MWh=867.31 MWh时，4号用户费用结算偏差值将一直大于价差收益，售电公司无法通过价差收益抵消该用户少缴纳的费用，其收益将为负值，售电公司可以基于这一亏损边界线，做出是否展开大规模复核追缴流程的决策。3.3面向抄表误差传递性的分析与处理方案抄表误差的传递性会扩大误抄表的影响范围，增加售电公司复核任务，频繁的追缴行为也会降低用户的满意度。售电公司在实际运作中，可将提前预警与价差收益分析两种措施相结合，尽量降低电费结算偏差的影响。如图6所示为完整的分析流程。初始抄表数据高风险用户名单提前预警分析校对重抄大规模复核追缴名单误抄表用户名单价差收益分析图6采用两种分析措施的完整流程Fig.6Complete process with two analytical measures针对初始抄表数据可首先采取提前预警措施。通过用户抄表误差敏感性分析，确定敏感性边界，并预先筛选出高风险用户名单。在该分析过程中，通常是将各个用户用电申报量结合历史用电情况作为真实用电量进行评估。而为了确定高风险李 鑫，等 针对蒙东电力交易抄表误差导致的电费结算偏差问题的分析与措施114Vol.25，No.4 July，2023POWER DSM|用户的真实用电情况，可对名单中各用户重新抄表校对，得到实际用电量，对比初始抄表数据可进一步得到误抄表用户名单。基于误抄表用户名单，可继续进行“价差收益”分析，得到售电公司的亏损边界线，并确定出必须开展大规模复核追缴的用户名单，以在一定程度上减少全面复核的工作任务。继续采用蒙东交易结算中心2020年5月某一售电公司下共54个电力用户真实总用电量等于22 425 MWh的用电数据，以4号用户为传递性误差敏感性分析对象，举例说明同时使用提前预警与价差收益分析措施的流程。在提前预警分析过程中，本案例假设交易中心设置阈值为0.05%，即针对4号电力用户其受传递性影响而导致的费用结算偏差值不能超过24.90元。采用如3.1小节所示的方法得到4号用户的敏感性边界为452 MWh。本案例选择了54个电力用户中的4个用户为受影响用户分析对象，高风险用户名单划分情况如表3所示，表中使用了他们的申报量作为用电估计量。在挑选出的4个用户中，8号用户即使发生了多抄现象，对其他用户费用结算的偏差值也不会超过设定的阈值，因此不需要将其列为高风险用户。表3提前预警分析结果Table 3Results of early warning analysis用户序号281012估计用电量/MWh185.491 575.4598.67797.56零售用户抄表量/MWh1 135.801 602.20886.32268.46是否设该序号用户为高风险用户是否是是对2、10、12号用户重新抄表校对，得到其实际用电量，并进一步开展价差收益分析，结果如表4所示。采用零售用户实际用电量以及初始抄表量之间的偏差大小与亏损边界线进行比较，发现2号用户的抄表偏差为950.31 MWh，超过了图6中亏损边界线对应的867.31 MWh偏差电量，受2号用户影响的其他用户结算偏差将过大并导致售电公司出现亏损，因此有必要对2号用户误抄表产生的传递性误差进行复核追缴。表4价差收益分析结果Table 4Results of spread income analysis用户序号21012实际用电量/MWh185.49250.64797.56零售用户抄表量/MWh1 135.80886.32268.46抄表量是否越过亏损边界线是否否是否针对该用户展开大规模的复核追缴是否否4结束语本文基于内蒙古东部电力有限公司的电力交易结算规则，构建了交易结算的数学模型，并针对存在的抄表误差传递性问题进行了敏感性分析，发现了零售用户费用结算所受的传递性误差大小呈现“分场景分段线性”的规律。基于这一规律，本文提出了两个措施，措施一以提前划分风险用户群体的方法减小误抄表情况的发生，措施二利用售电公司价差收益与零售用户少缴纳的电费的大小关系，判断是否需要启动复核与电费追缴的工作流程，提供了一种在资源投入与公司利益之间权衡的思路。D参考文献：1 叶成城.售电侧市场化改革与政府监管美国得克萨斯州的经验及启示 J.经济社会体制比较，2021（2）：101-112.YE Chengcheng.Market-oriented reform and governmentregulation on the electricity sales side：experiences andenlightenments of Texas,USAJ.Comparison of Economic and Social Systems,2021（2）：101-112.2 张晓莉，赵涛，颜文铠，等.电力零售市场引入竞争机制研究兼析国外促进电力零售市场竞争的主要做法 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