CN117455591A - 一种转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，基于面积和人流量对商业楼宇公共分表电量进行分解变换，形成商业楼宇公共分表电量分解方法。结合抄表数据得到商业楼宇电度电费分解方式，通过shapley值法对容量电费进行分摊计算。在原有电表统计的基础上，能够归纳不同类型店铺对转供电主体用电费用的贡献，实现对不同类型店铺相对公平的电费分摊策略。

Description

一种转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法

技术领域

本发明涉及电力优化和电费核算领域，尤其涉及一种转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法。

背景技术

转供电是指电网公司无法直接供电到每个用电实体，需由建筑主体代为转供的行为。2018年起，中国开始开展转供电加价行为清理工作，中华人民共和国国家发展和改革委员会明确提出转供电主体向所有终端用户收取的电费总和以不超过其向电网企业缴纳的总电费为限。然而，商业楼宇往往由于存在公用面积分表用电、线路损耗用电而使得电费分摊难以开展。商业楼宇电费的构成分为电度电费和基本电费，其中电度电费与商业楼宇本身的物理性质和终端负荷相关，而基本电费往往仅与各转供电终端用户最大同时负荷相关，因此无法简单采用单种方式进行电费分摊。

随着第三监管周期改革相关政策的落地，商业楼宇用电开始计收基本电费，加剧了商业楼宇转供电主体和终端用户之间的矛盾，解决商业楼宇公用部分电费分摊的问题迫在眉睫。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种基于shapley值的转供电环境下商业楼宇公用电费分摊计算方法，解决现有转供电环境下商业楼宇电费分摊困难的问题。

技术方案：本发明所述的转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，包括以下步骤：

(1)根据商业楼宇装表情况和耗能物理性质对商业楼宇公共分表电量进行分解；

(2)使用商业楼宇公共分表电量分解方法计算公共部分分摊的电度电费，根据各转供电终端用户面积和人流量将不同耗能来源的电量分解到转供电商铺；

(3)通过shapley值法分摊容量电费，根据电度电费和容量电费确定各转供电终端的公用支出分摊电费。

进一步的，步骤(1)具体如下：

根据商业楼宇的装表情况将商业楼宇公共分表电量划分为照明分表用电量和动力分表用电量Q_dz，动力分表用电量Q_dz包括电梯系统用电量Q_tz和HVAC系统用电量Q_hz，再根据建筑物热力学模型将HVAC系统用电量Q_hz划分为维护结构耗能Q_hwn、楼宇室内照明设施热耗能Q_hl和人员散热产生的热量耗能Q_hh。

进一步的，所述动力分表用电量Q_dz分解为

u＝t_kh_k

式中，τ_t为分摊系数，u_t为电梯系统使用系数，s_t为电梯用电总容量；u_h为HVAC系统使用系数，s_h为HVAC系统总容量，脚标t为测量时段，u为设备的使用系数，t_k为平均使用时间；h_k为平均负荷率。

进一步的，所述HVAC用电电量Q_hz分解为

Q_hwn＝Q_hw+Q_hn

式中，τ_m为人流量-热量系数，γ_l为照明-空调热耦合系数，P_s为总人流量，Q_lz为照明分表电量，Q_hw为建筑围护结构耗能，Q_hn为新风系统及维护耗能。

进一步的，所述人流量-热量系数τ_m为

τ_m＝γδ_cop(k_pq_s+q_l)n_pα_hs^-1

式中，γ为空调耗散系数，δ_cop为空调能效比COP，k_p为人体散热冷负荷系数，q_s、q_l为人体显热和潜热的散热负荷，n_p为单位面积人数，α_h为人群集群系数；s为建筑总面积。

进一步的，步骤(2)中，根据各转供电终端用户面积和人流量将不同耗能来源的电量分解到转供电商铺，具体如下：

根据面积将维护结构耗能Q_hwn、楼宇室内照明设施热耗能Q_hl和人员散热产生的热量耗能Q_hh分解为

式中，Q_s为开放式终端用户转供电面积分解电量，Q_g为走廊过道等公共面积分解电量，τ_s为第io个开放式终端用户转供电面积系数，n_o为开放式终端用户总数，s_io为开放式终端用户转供电面积；

引入人流量贡献度分摊系数τ_p，计算公共部分用电量分摊到各终端用户的用电量Q_f为

式中，S为用户面积，P为人流量，Q_tz为电梯动力负荷。

进一步的，第io个开放式终端用户转供电面积系数τ_s为

式中，s_g为楼宇商用部分公共面积，n_o为开放式终端用户总数；

人流量贡献度分摊系数τ_p为

式中，P_q表示第q个商铺人流量，n为商业楼宇中转供电终端用户总数。

进一步的，步骤(2)中，计算公共部分分摊的电度电费，具体如下：

若封闭式转供电终端用户和开放式转供电终端用户均装设单独分表，则公共分表电量Q_c为

式中，前n_o项表示开放式终端用户，后n_c项表示封闭式终端用户，n项表示商业楼宇中转供电终端用户总数，qc为公共电表电量。

若开放式转供电终端用户未安装独立分表，建筑楼宇内开放空间插座用电抄表电量为Q_a，则第io个开放式转供电终端用户的插座部分分摊电量为

式中，qc_io为第io个开放式转供电终端用户的插座部分分摊电量；

传输损耗电量分摊量Q_loss为

式中，Q_z为商业建筑总输入电量，Q_c为商业建筑公共电表电量，q_i为用户损耗电量；

公共部分分摊的电度电费C_d为

C_d＝(Q_loss+Q_f)c_d+(Q_loss+Q_f)(c_d-c_j)z

式中，c_d为电度电费单价；c_j为基金附加；z为功率因数调整电费。

进一步的，步骤(3)中，shapley值法分摊容量电费，具体如下：

设c(V)为联盟V的最大负荷值，联盟V加入用户i之后的最大负荷值c(V∪{i})为

式中，L_i为第i个转供电终端用户某一结算周期内负荷序列，L_j为除了用户i外的其他联盟用户负荷；

第i个转供电终端用户基本电费shapley值k_i为

式中，m＝n+1；

令K＝[k₁ k₂ … k_m]表示转供电终端用户最大负荷的shapley值，k_m为公共分表最大负荷shapley值，则基本电费的分摊结果C_b1为

令C_b1中的前1到n个数组成C_b2，且对C_b1的第m个数值按照Q_f进行再分摊，最终基本电费的分摊结果C_b为

进一步的，商业楼宇公用支出分摊电费C_z为：

C_z＝C_b+C_d。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明基于面积和人流量对商业楼宇公共分表电量进行分解变换，形成商业楼宇公共分表电量分解方法，进一步结合抄表数据得到商业楼宇电度电费分解方式，最后通过shapley值法对分摊容量电费，本发明能够较好归纳不同类型店铺对转供电主体用电费用的贡献，能够相对公平的分摊电费。

附图说明

图1为本发明的公用支出电费组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明所述的转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，包括以下步骤：

(1)商业楼宇公共分表电量组成分析及分解

如图1所示，在生产生活实际过程中，商业楼宇的公共能耗主要的组成为照明、HVAC和电梯，由于上世纪照明和动力电价不一，供电企业往往会将动力负荷和照明负荷分开装表，这就为进一步细分公用面积用电电量提供了硬件基础。在这一基础上还需对动力分表电量进行进一步区分，分为电梯用电和HVAC系统用电，其中HVAC系统用电还可以依据建筑物热力学模型相关进行进一步细分为建筑物围护结构耗能、楼宇室内照明设施热耗能、人员散热产生的热量耗能以及新风系统维护耗能。

动力分表用电量Q_dz应分摊为电梯用电电量Q_tz和HVAC用电电量Q_hz：

τ_t表示为分摊系数，具体表述为

u＝t_kh_k (3)

s_t为电梯用电总容量，s_h为HVAC系统总容量，u_h为HVAC系统使用系数，u_t为电梯系统使用系数，t_k为平均使用时间，h_k为平均负荷率。

HVAC用电电量Q_hz可以进一步划分为建筑围护结构耗能Q_hw、新风系统围护耗能Q_hn、楼宇室内照明设施热耗能Q_hl和人员散热产生热量Q_hh。这些数值中Q_hl和Q_hh分别与照明分表耗能以及整体人流量呈函数关系，Q_hw与Q_hn和建筑结构关联较大一般难以直接估算，故令：

Q_hwn＝Q_hw+Q_hn (4)

则HVAC用电电量Q_hz可以分解为：

其中γ_l表示照明-空调热耦合系数,P_s表示总人流量,Q_lz表示照明分表电量,τ_m表示人流量-热量系数，可以用以下公式表述：

τ_m＝γδ_cop(k_pq_s+q_l)n_pα_hs^-1 (6)

式中，k_p表示人体散热冷负荷系数，q_s、q_l表示人体显热和潜热的散热负荷，α表示人群集群系数，s表述建筑总面积，δ_cop表示空调能效比COP，γ表示空调耗散系数。

(2)商业楼宇公共分表电量分摊

转供电终端用户分为两个类型，分别是封闭式转供电终端用户和开放式转供电终端用户，其中封闭式转供电终端用户往往具有单独的分表用以计量其内部的照明、空调和插座用电；开放式转供电终端用户一般不具备单独装表条件或安装的分表仅计量店内插座用电，其空调、照明用电均使用公共用电部分。

由于Q_lz、Q_hwn、Q_hl用电电量有且仅与各商铺面积和公用面积有关，按面积进行分解可得：

式中τ_s第io个开放式终端用户转供电面积系数，可以由楼宇商用部分公共面积s_g和开放式终端用户转供电面积s_io计算得出，如式所示。

式中Q_s为开放式终端用户转供电面积分解电量；Q_g为走廊过道等公共面积分解电量，该部分与商场人流量关系较大，故Q_g部分电量应按照店铺人流量分解，同理Q_hl、Q_hh有且仅与人流量相关，令

由此定义人流量贡献度分摊系数τ_p如式所示，其中P_i表示第i个商铺人流量。设某商场存在n个转供电终端用户，其中开放式终端用户共n_o个，封闭式终端用户共计n_c个，令：

公共部分用电量分摊到各终端用户公式可表述为

(3)商业楼宇公用支出用电费用分摊

封闭式转供电终端用户和开放式转供电终端用户均装设单独分表，则所有用户分表表计为实抄，某一结算周期抄表数据为：

Q_c＝[qc₁ qc₂ … qc_no qc_no+1 … qc_n]^T (12)

若开放式转供电终端用户未安装独立分表，建筑楼宇内开放空间插座用电抄表电量为Q_a,则插座部分分摊电量应为：

传输损耗电量分摊应为：

公共部分电度电费分摊结果为：

C_d＝(Q_loss+Q_f)c_d+(Q_loss+Q_f)(c_d-c_j)z (15)

其中c_d为电度电费单价，由市场交易和输配电价确定，c_j为基金附加，z为功率因数调整电费，由用户整体功率因数计算查表得出。

基本电费分为按容量计费和按需量计费两种形式，无论哪种形式有且仅与商场整体最大负荷相关，而不同用户的最大负荷相累加显然大于整体的最大负荷值，将公共分表看做一个独立主体，设第i个转供电终端用户某一结算周期内负荷序列为L_i＝[l_i1 l_i2 …l_im]基本电费可以采用shapley值法进行分摊，设C(V)为联盟V的最大负荷值；C(V∪{i})为联盟V加入用户i之后的最大负荷值，由于加入分表共同考虑，令m＝n+1：

第i个转供电终端用户基本电费shapley值为：

令K＝[k₁ k₂ … k_m]为转供电终端用户最大负荷shapley值，k_m为公共分表最大负荷shapley值，则基本电费的分摊结果为：

令C_b11到n个数组成C_b2，且对C_b1的第m个数值按照Q_f进行再分摊，最终基本电费的分摊结果为：

商业楼宇公用支出分摊结果为：

C_z＝C_b+C_d (21)

算例

选取于南京市某小型商场10月份电量，经测量公共部分面积1201m²，存在8个转供电用户，其中开放式转供电用户6个，封闭式转供电用户2个，公用空调模式为制冷，

转供电主体抄表信息如表1所示，各转供电终端信息列举如表2所示。

表1

表2

将公共分表基本电费分摊到各个商铺，结合电度电量分摊结果，公用部分电量分摊结果如表3所示。

表3

结果表明，根据商业楼宇装表情况和耗能物理性质对商业楼宇公共分表电量进行分解拆分，依据各转供电终端用户面积和人流量通过线性变换将不同耗能来源的电量分解到转供电商铺，形成商业楼宇公共分表电量分解方法，进一步结合抄表数据得到商业楼宇电度电费分解方式，通过shapley值法分摊容量电费，该方法能够较为合理的分摊公用部分电费。

Claims (10)

1.一种转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据商业楼宇装表情况和耗能物理性质对商业楼宇公共分表电量进行分解；

(2)使用商业楼宇公共分表电量分解方法计算公共部分分摊的电度电费，根据各转供电终端用户面积和人流量将不同耗能来源的电量分解到转供电商铺；

(3)通过shapley值法分摊容量电费，根据电度电费和容量电费确定各转供电终端的公用支出分摊电费。

2.根据权利要求1所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，步骤(1)具体如下：

根据商业楼宇的装表情况将商业楼宇公共分表电量划分为照明分表用电量和动力分表用电量Q_dz，动力分表用电量Q_dz包括电梯系统用电量Q_tz和HVAC系统用电量Q_hz，再根据建筑物热力学模型将HVAC系统用电量Q_hz划分为维护结构耗能Q_hwn、楼宇室内照明设施热耗能Q_hl和人员散热产生的热量耗能Q_hh。

3.根据权利要求2所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，所述动力分表用电量Q_dz分解为

u＝t_kh_k

式中，τ_t为分摊系数，u_t为电梯系统使用系数，s_t为电梯用电总容量；u_h为HVAC系统使用系数，s_h为HVAC系统总容量，脚标t为测量时段，u为设备的使用系数，t_k为平均使用时间；h_k为平均负荷率。

4.根据权利要求3所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，所述HVAC用电电量Q_hz分解为

Q_hwn＝Q_hw+Q_hn

式中，τ_m为人流量-热量系数，γ_l为照明-空调热耦合系数，P_s为总人流量，Q_lz为照明分表电量，Q_hw为建筑围护结构耗能，Q_hn为新风系统及维护耗能。

5.根据权利要求4所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，所述人流量-热量系数τ_m为

τ_m＝γδ_cop(k_pq_s+q_l)n_pα_hs^-1

式中，γ为空调耗散系数，δ_cop为空调能效比COP，k_p为人体散热冷负荷系数，q_s、q_l为人体显热和潜热的散热负荷，n_p为单位面积人数，α_h为人群集群系数；s为建筑总面积。

6.根据权利要求5所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，步骤(2)中，根据各转供电终端用户面积和人流量将不同耗能来源的电量分解到转供电商铺，具体如下：

根据面积将维护结构耗能Q_hwn、楼宇室内照明设施热耗能Q_hl和人员散热产生的热量耗能Q_hh分解为

式中，Q_s为开放式终端用户转供电面积分解电量，Q_g为走廊过道等公共面积分解电量，τ_s为第io个开放式终端用户转供电面积系数，n_o为开放式终端用户总数，s_io为开放式终端用户转供电面积；

引入人流量贡献度分摊系数τ_p，计算公共部分用电量分摊到各终端用户的用电量Q_f为

式中，S为用户面积，P为人流量，Q_tz为电梯动力负荷。

7.根据权利要求6所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，第io个开放式终端用户转供电面积系数τ_s为

式中，s_g为楼宇商用部分公共面积，n_o为开放式终端用户总数；

人流量贡献度分摊系数τ_p为

式中，P_q表示第q个商铺人流量，n为商业楼宇中转供电终端用户总数。

8.根据权利要求7所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，步骤(2)中，计算公共部分分摊的电度电费，具体如下：

若封闭式转供电终端用户和开放式转供电终端用户均装设单独分表，则公共分表电量Q_c为

式中，前n_o项表示开放式终端用户，后n_c项表示封闭式终端用户，n项表示商业楼宇中转供电终端用户总数，qc为公共电表电量。

若开放式转供电终端用户未安装独立分表，建筑楼宇内开放空间插座用电抄表电量为Q_a，则第io个开放式转供电终端用户的插座部分分摊电量为

式中，qc_io为第io个开放式转供电终端用户的插座部分分摊电量；

传输损耗电量分摊量Q_loss为

式中，Q_z为商业建筑总输入电量，Q_c为商业建筑公共电表电量，q_i为用户损耗电量；

公共部分分摊的电度电费C_d为

C_d＝(Q_loss+Q_f)c_d+(Q_loss+Q_f)(c_d-c_j)z

式中，c_d为电度电费单价；c_j为基金附加；z为功率因数调整电费。

9.根据权利要求8所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，步骤(3)中，shapley值法分摊容量电费，具体如下：

设c(V)为联盟V的最大负荷值，联盟V加入用户i之后的最大负荷值c(V∪{i})为

式中，L_i为第i个转供电终端用户某一结算周期内负荷序列，L_j为除了用户i外的其他联盟用户负荷；

第i个转供电终端用户基本电费shapley值k_i为

式中，m＝n+1；

令K＝[k₁ k₂ … k_m]表示转供电终端用户最大负荷的shapley值，k_m为公共分表最大负荷shapley值，则基本电费的分摊结果C_b1为

令C_b1中的前1到n个数组成C_b2，且对C_b1的第m个数值按照Q_f进行再分摊，最终基本电费的分摊结果C_b为

10.根据权利要求9所述转供电环境下商业楼宇公用部分电费分摊方法，其特征在于，商业楼宇公用支出分摊电费C_z为：

C_z＝C_b+C_d。