[發(fā)明專利]計及系統(tǒng)可靠性與購電風險的峰谷分時電價確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410376427.1
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104156581B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡博;謝開貴;陳滄楊;余娟;任洲洋;繆書唯;夏云
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 李海華

1.計及系統(tǒng)可靠性與購電風險的峰谷分時電價確定方法，其特征在于：步驟如下，

步驟1：構(gòu)建峰谷分時電價下的電量電價彈性矩陣

1.1采集電力市場環(huán)境下負荷隨電價變化數(shù)據(jù)，繪制電力供給與彈性需求關(guān)系曲線；

1.2根據(jù)負荷曲線的峰谷時段劃分結(jié)果，確定峰、平、谷時段的電量E_f，E_p和E_g；

1.3根據(jù)峰、平、谷時段的電量E_f，E_p和E_g，在電力供給與彈性需求關(guān)系曲線上確定點(E_f，ep_f)、(E_p，ep_p)和(E_g，ep_g)，并求取這三點的切線，建立電價ep與電量E的線性關(guān)系：

E_f＝-a_f·ep_f+b_f??????????(1)

E_p＝-a_p·ep_p+b_p??????????(2)

E_g＝-a_g·ep_g+b_g??????????(3)

式中a_f，b_f，a_p，b_p和a_g，b_g為峰、平、谷時段線性關(guān)系曲線的系數(shù)；

1.4根據(jù)自彈性系數(shù)的定義，如式(4)所示

M(i,i)=ΔEiEi(Δepiepi)-1---(4)]]>

式中，M(i,i)為自彈性系數(shù)，表示時段i電價變化率與由其所引起的時段i電量變化率的比值；E_i、ΔE_i為時段i的用電量及其改變量；ep_i、Δep_i為時段i的電價及其改變量；

對式(1)～(3)求導，即可解得峰、平、谷時段的自彈性系數(shù)，如式(5)～(7)：

mff=-af·epf-af·epf+bf---(5)]]>

mpp=-ap·epp-ap·epp+bp---(6)]]>

mgg=-ag·epg-ag·epg+bg---(7)]]>

1.5在用戶的多時段電價響應(yīng)中，設(shè)用戶的總用電量I不變，即峰、平、谷時段電量總和為確定值：

E_f+E_p+E_g＝I??????????(8)

將式(2)、(3)代入式(8)，得到式(9)：

E_f-a_p·ep_p+b_p-a_g·ep_g+b_g＝I????????(9)

對式(9)兩端對ep_p求偏導得：

∂Ef∂epp=ap---(10)]]>

根據(jù)交叉彈性系數(shù)的定義，如式(11)

M(i,j)=ΔEiEi(Δepjepj)-1---(11)]]>

式中，M(i,j)為交叉彈性系數(shù)，表示時段j電價變化率與由其所引起的時段i電量變化率的比值；Ei、ΔEi為時段i的用電量及其改變量；ep_j、Δep_j為時段j的電價及其改變量；

由此可以得到峰時段電量對于平時段電價變化的交叉彈性系數(shù)m_fp：

mfp=eppEf·∂Ef∂epp=ap·epp-af·epf---(12)]]>

1.6根據(jù)步驟1.5，同理可以求得其他時段之間的交叉彈性系數(shù)m_fg、m_pf、m_pg、m_gf和m_gp，并結(jié)合各時段自彈性系數(shù)m_ff、m_pp、m_gg，得到峰谷分時電價下的電量電價彈性矩陣M：

M=mffmfpmfgmpfmppmpgmgfmgpmgg---(13)]]>

步驟2：構(gòu)建計及線損成本與購電風險的電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)收益模型

2.1計算電力系統(tǒng)潮流，確定線路損耗Loss；

2.2確定現(xiàn)貨市場電價的均值與負荷之間的線性關(guān)系，如式(14)：

μ(ep_s(L_t))＝k+q·L_t??????????(14)

式中，μ(ep_s(L_t))為負荷水平L_t下現(xiàn)貨電價的均值；k、q為現(xiàn)貨電價均值的線性擬合系數(shù)；

2.3電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)售電電價為ep，在合約市場的購電電價為ep_c，在現(xiàn)貨市場的購電電價為ep_s，在合約市場的購電比例為ω，其余電量從現(xiàn)貨市場購買，包含線路損耗；設(shè)L_t為第t小時的平均負荷，Loss_t為第t小時的線路損耗，則第t小時電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)購電電量為L_t+Loss_t，忽略購電合同的簽訂費用和市場交易費用，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的收益R表示為：

R=epΣt∈TLt-ω·epcΣt∈T(Lt+Losst)-(1-ω)·{Σt∈T[k+q·(Lt+Losst)]·(Lt+Losst)}---(15)]]>

步驟3：構(gòu)建系統(tǒng)可靠性隨負荷變化的函數(shù)關(guān)系

3.1采用狀態(tài)枚舉法對電力系統(tǒng)進行可靠性評估，求得不同負荷水平L下的系統(tǒng)可靠性指標EENS；

3.2利用三次樣條插值數(shù)學模型，根據(jù)不同負荷水平下系統(tǒng)的可靠性指標EENS建立電力系統(tǒng)可靠性隨負荷變化的函數(shù)關(guān)系f(L)＝EENS；

步驟4：構(gòu)建計及系統(tǒng)可靠性與購電風險的峰谷分時電價優(yōu)化模型

4.1優(yōu)化模型決策變量

電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)施行峰谷分時電價前對用戶執(zhí)行單一制電價，則有：

ep_0,f＝ep_0,p＝ep_0,g＝ep₀??????????(16)式中，ep₀為施行峰谷分時電價前的售電電價；ep_0,f，ep_0,p，ep_0,g為施行峰谷分時電價前的峰、平、谷時段的電價；

施行峰谷分時電價時，峰、平、谷時段電價在原單一制電價的基礎(chǔ)上，上下浮動一定比例，即：

ep_f＝ep₀·(1+α)??t∈T_f????????(17)

ep_p＝ep₀·(1+β)??t∈T_p????????(18)

ep_g＝ep₀·(1+γ)??t∈T_g????????(19)

式中，ep_f，ep_p和ep_g為施行峰谷分時電價時三個時段的電價；α、β和γ為峰、平、谷三個時段電價的上、下浮動幅度，且α、β、γ∈(-1,1)；T_f為峰負荷時段、T_p為平負荷時段、T_g為谷負荷時段；

4.2優(yōu)化模型目標函數(shù)：

以計及線損成本與購電風險的電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)收益最大化為目標：

R=max{Σt∈Tfepf·Lf,t+Σt∈Tpepp·Lp,t+Σt∈Tgepg·Lg,t-ω·epcΣt∈T(Lt+Losst)-(1-ω)·Σt∈T[k1+q1·(Lt+Losst)]·(Lt+Losst)}---(20)]]>

式中，L_f,t，L_p,t和L_g,t為峰、平、谷三個時段的負荷水平；T為一個運行周期；L_t、Loss_t分別為T時間段內(nèi)第t小時的負荷水平、線路損耗；

4.3優(yōu)化模型約束條件：

施行峰谷分時電價后，可靠性指標EENS達到一定的要求：

Σi∈T(Li)·1T≤EENS1---(21)]]>

式中，f(L_i)為系統(tǒng)EENS指標隨負荷變化的函數(shù)關(guān)系；EENS₁為施行峰谷分時電價后所要達到的可靠性指標值；

峰谷分時電價模型中，用戶的總用電量I保持不變，也是基于多時段電價相應(yīng)的電量電價彈性矩陣推導的前提條件：

Σt∈TfLf,t+Σt∈TpLp,t+Σt∈TgLg,t=Σt∈TLt---(22)]]>

由電量電價彈性矩陣即可得到施行峰谷分時電價后峰、平、谷時段電量的改變量，并且將各時段電量的改變量平均分攤到該時段內(nèi)每個小時內(nèi)，則有：

ΔE0,fΔE0,pΔE0,g=E0,f000E0,p000E0,g·M·Δepf/ep0,fΔepp/ep0,pΔepg/ep0,g---(23)]]>

Lk,t=Lk0,t+1Tk·ΔE0,k,k=f,p,g---(24)]]>

E0,k=Σt∈TLk0,tk=f,p,g---(25)]]>

式中，M為電量電價彈性矩陣；E_0,f，E_0,p和E_0,g分別為施行峰谷分時電價后峰、平、谷時段的用電量；ep_0,f，ep_0,p，ep_0,g和Δep_f，Δep_p，Δep_g分別為施行峰谷分時電價前各時段的電價與施行前后的電價差；L_k0,t、L_k,t(k＝f,p,g)為施行峰谷分時電價前、后各時段的負荷水平；

峰谷分時電價的施行，應(yīng)保證用戶的用電費用在施行峰谷分時電價后不增加，即用戶總用電費用EI應(yīng)滿足：

EI≤ep0·Σt∈TLt---(26)]]>

EI=Σt∈Tfepf·Lf,t+Σt∈Tpepp·Lp,t+Σt∈Tgepg·Lg,t---(27)]]>

用戶對電價的響應(yīng)能力有限，并且須保證施行峰谷分時電價前、后負荷峰谷時段性質(zhì)不發(fā)生變化，避免峰谷錯位，則峰、平、谷三個時段的電價應(yīng)滿足：

epfepg≤η---(28)]]>

ep_f>ep_p>ep_g??????????(29)

式中，η為限定峰、谷時段電價比設(shè)定的常數(shù)，基于綜合用戶的考慮取1.83～5。

4.4以式(20)為目標函數(shù)、式(21)～(23)、(26)、(28)、(29)為約束條件，即為計及系統(tǒng)可靠性與購電風險的峰谷分時電價優(yōu)化模型，通過該模型，即可確定峰谷分時電價。