电力市场化改革下工业负荷精益管控策略研究
王浩
电力市场化改革加速推进，现货分时电价与五时段政策性电价叠加，工业负荷安全生产刚性约束为工业负荷精益管控带来双重挑战。本文以矿井排水系统作为工业典型柔性负荷研究对象，构建混合整数线性规划理论分析框架，结合现场运行数据提炼出“晴、阴”规则表，在保障水仓安全水位约束前提下有效降低电费支出。该策略为枣庄及东营等同类工业城市高端化工、橡胶轮胎、新能源、新材料等产业集群，高耗能流程工业负荷精益管控提供可复制的实践范式，在满足安全约束与复杂工艺流程的刚性要求下，实现电费节约的经济目标。
1.山东省电力市场化改革为工业负荷管控带来新机遇与新挑战
随着全国统一电力市场体系的加速构建，大型工业用户面临的电费结构已从过去的“固定时段电价”演变为由现货电能量价格（按小时波动）、输配电价等以电量计价费用、五时段政策性附加费用及基本电费四部分构成的复合成本体系。2026年，山东省新能源总装机已经突破1.3亿千瓦，其中光伏装机约9608.9万千瓦，风电等其他新能源装机也在持续增长，以5月份为例，负电价出现天数达23天，出现次数180次。2026年新增新能源可持续发展差价结算机制费用，成为系统运行费重要组成部分。与此同时，随着调节要求增加，承担辅助作用的火电机组补偿、容量补偿电价峰谷损益等也会进一步提高，电费市场化特性凸显，传统“避峰填谷”经验口诀面临根本性调整。
“十五五”期间，枣庄市锚定“强工兴产、转型发展”战略，积极构建以新能源、化工新材料、高端装备、现代轻工四大产业项目为主导的“432”现代化产业体系，截至2025年，枣庄锂电企业已达280家，营收突破500亿元，构建起从材料生产、电芯制造再到终端应用的锂电全产业链；高端化工、装备制造等重点项目集聚，高耗能负荷在市场化冲击下，电费成本波动显著。东营同为工业重镇，高端化工、橡胶轮胎、新能源、新材料等产业集群优势突出，2025年规上工业增加值增长7.4%，13家企业入围中国企业500强。
高耗能流程产业在生产过程中普遍具备如化工储罐、纸浆池、密炼机等时移潜力的柔性负荷。在我省电力市场化改革加速演进背景下，如何在复杂电价信号与工业安全生产双重约束下，构建一套能够被现有生产实际接纳的负荷精益管控策略，成为工业用户亟须破解的核心难题。现有研究主要聚焦工业过程优化调度与安全约束建模；设备节能技术与“经验化”管理实践；通过信息技术聚合楼宇空调、电动汽车充电站、工业可中断负荷等分布式资源参与虚拟电厂（VPP）市场交易，在“复杂电价+安全约束+实操落地”三者兼顾的应用层面研究相对不足。
2.构建柔性负荷调度模型
矿井作为典型高耗能连续生产工业用户，其通风、排水、提升等系统具有不同的可调度性及强安全关联性，用电系统管理符合典型工业用户生产、安全约束，满足优化与安全生产的统一管理目标。化工企业的储罐、造纸企业的浆池、橡胶轮胎密炼工序等柔性负荷，其调度优化逻辑与矿井排水系统高度契合。
本文以枣庄某矿井排水系统这一柔性负荷为分析对象，构建混合整数线性规划（MILP）理论模型。该模型以24小时为周期，以日综合用电成本最小为优化目标，综合考虑现货电价、五时段分时电价、基本电费等电费组成部分以及水仓水位安全、启停次数等安全约束，理论构建最优调度方案。然而，直接将此模型用于日常调度具有三大现实障碍，一是电价预测不确定性，日前进行现货电价预测存在不可避免的误差，基于错误预测的“最优解”在实际电价偏离时可能性能显著下降；二是在线求解存在技术门槛，每日运行MILP模型需要专业优化软件与技术人员，难以融入现有生产调度体系；三是优化指令与生产连续性存在冲突，优化结果可能要求设备频繁启停，这与设备寿命、运行稳定性及工人的操作习惯相悖。为此，本文将“在线优化”转换为“离线规则化策略”
3.“晴、阴”两套规则化策略的设计与应用
以日综合用电成本最小化为目标的MILP模型为理解电价信号与安全约束的交互关系提供了理论框架。在这一框架指导下，结合与一线人员的长期协作观察，发现电价形态与天气类型存在较为稳定关联，提炼出“晴、阴”两套规则化策略表。一线生产调度人员只需依据天气情况执行即可。
3.1晴天模式规则化策略
晴天模式下，日间光伏大发，形成显著的“电价塌陷”，同时叠加政策性深谷时段，综合电价仅为平段的10%左右。以3-5月份为例，柔性负荷调度遵循以下优先级排序：第一优先级为午间11：00至14：00，此时段政策深谷与现货“电价塌陷”叠加，综合电价仅为平时段10%左右；第二优先级为06：00至11：00及14：00至15：00，此阶段主要利用政策谷段与现货普遍低价；第三优先级为00：00-06：00、15：00至17：00及22：00至24：00，此阶段属于政策、现货稳态时段，可根据水仓水位灵活调度，尽量不进行排水作业；第四优先级为17：00至22：00，此阶段为政策、现货尖峰时段，非必要不运行，坚决避峰。
规则表调度模式下，将排水负荷集中至午间11：00-14：00，其余时段按照安全要求，执行最低排水需求。由于午间综合电价仅为平时段的10.32%，集中排水带来的成本节约远高于需量冲高带来的基本电费小幅增加。
3.2阴天模式规则化策略
阴天模式下，光伏出力大幅削减，现货电价在边际定价法下，极易冲击新高。以3-5月份为例，柔性负荷调度遵循以下优先级排序：第一优先级为00：00-07：00，此时段现货电价处于全天低位，可视生产需要优先安排排水，抢占稳态低价；第二优先级为10：00至15：00，虽然政策上仍属谷段，但阴天光伏出力大幅削减，电价边际出现变化，属于“伪深谷”，排水作业时需审慎评估，避免落入电价陷阱；第三优先级为07：00至10：00、15：00至17：00及22：00至24：00，此阶段政策平段与现货高位并存，可根据水仓水位灵活调度，尽量不进行排水作业；第四优先级为17：00至22：00，此阶段为政策、现货尖峰时段，非必要不运行，坚决避峰。
以2026年某典型阴天（3月1日）计算，该时段现货电价为0.913699元/kWh，叠加政策性深谷系数费、以量计价电费后，综合电价约为1.074382元/kWh。规则表调度下，在夜间平段均匀排水，避免盲目追求深谷而落入电价陷阱和需量冲高带来的基本电费增加。
3.3策略分析
一方面，该策略消除电价预测依赖，不依赖日前现货电价的精确预测，仅需参考天气预报即可执行。另一方面，考虑工业场景实际，无需每日运行优化模型，一线调度员可直接操作，降低技术门槛；规则表基于大量满足安全约束的最优解提炼而来，充分考虑安全冗余。同时，该策略适用于具有物理储能（水仓、料仓、储罐等）的高耗能流程工业，包括但不限于化工储罐、冶金电炉、轮胎密炼等工业场景。
以枣庄某矿井2026年3月至5月的实际运行数据为例，晴天模式下，执行规则化策略后，日均综合化用电成本较传统无规则化调度模式下降约12%-15%；阴天模式下，通过规避“伪深谷”陷阱，日均综合化用电成本下降约3%-6%。因规则化调度模式下，梯度化设置排水优先级，水仓安全水位始终保持在允许范围之内，策略的安全性、经济性以及一线可执行性均得到充分验证。
4.结论与建议
本研究发现，电力市场化改革背景下，工业负荷精益管控的关键在于综合考虑天气条件、现货供需、电价明细等因素。一方面，识别并挖掘具有时移潜力的柔性负荷；另一方面，考虑生产与安全约束，将复杂的优化算法转化成一线可执行的规则化策略，实现理论指导实践的“无缝衔接”。
该策略背后的核心方法论不仅适用于枣庄矿井排水系统等工业场景，更可复制推广至东营地区化工、造纸、橡胶轮胎等高耗能流程工业，为工业集群在市场化电价下的成本管控提供可操作路径。用电企业可结合自身工艺特点，开展柔性负荷识别、评估与规则化试点，并在实践过程中探索满足“虚拟电厂”调度要求的工业级操作，进一步释放管理节能红利，助力山东绿色高质量发展。
本文系枣庄市2026年哲学社会科学规划课题“电力市场化改革背景下枣庄市重点项目电力能耗要素保障体系优化研究”阶段性成果。
（作者单位：山东枣矿中兴电气有限公司）
