[發明專利]一種考慮分時電價和激勵補償的尖峰負荷調整方法

有效

• 申請號: 202011195967.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112288173B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 楊賀鈞;張新宇;馬英浩;張大波;吳紅斌
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q30/02;G06Q50/06;G06F17/11
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種考慮分時電價和激勵補償的尖峰負荷調整方法，其特征是按如下步驟進行；

步驟一、建立考慮電網側和用戶側目標函數的分時電價優化模型：

步驟1.1、利用式(1)和式(2)分別建立電網側目標函數：

式(1)和式(2)中，F₁(·)和F₂(·)分別表示最小化峰值負荷和最小化峰谷差，q'_i為優化后時刻i的負荷電量，p_p、p_f和p_v分別為峰、平、谷時段的電價，T為持續時間；

步驟1.2、利用式(3)和式(4)分別建立用戶側目標函數：

F₃(p_p,p_f,p_v)＝max(K) (3)

F₄(p_p,p_f,p_v)＝max(S) (4)

式(3)和式(4)中，F₃(·)和F₄(·)分別表示最大用電相似度K和最大用戶滿意度S，并有：

式(5)和式(6)中，q_i表示優化前時刻i的負荷電量，和分別表示優化前和優化后各時刻的平均電量，p₀是優化前的初始電價，p_i代表時刻i的分時電價；

步驟1.3、建立電價優化過程中的約束函數：

步驟1.3.1、利用式(7)建立供電方約束S₁：

式(7)中，s表示某一時段，p、f、v分別表示峰、平、谷時段，Q_s表示s時段分時電價前的總電量；Q'_s表示分時電價后s時段的電量；p_s表示分時電價后s時段的電價；

步驟1.3.2、利用式(8)建立用戶側約束S₂：

式(8)中，λ表示調整系數；

步驟1.3.3、利用式(9)和式(10)分別建立峰平電價約束S₃與平谷電價約束S₄：

S₃＝p_p-p_f＞0 (9)

S₄＝p_f-p_v＞0 (10)

步驟1.3.4、利用式(11)建立邊際成本約束S₅：

S₅＝p_v-p_d＞0 (11)

式(11)中，p_d表示邊際成本；

步驟二、建立基于分時電價的尖峰時段劃分模型：

步驟2.1、利用式(12)計算分時電價下的優化后時刻i的負荷電量q'_i：

q′_i＝q_i+Δq_i (12)

式(12)中，Δq_i為時刻i的負荷變化量；并有：

式(13a)中，p_l是時刻l對應的分時電價；k_l是時刻l所在時段的時刻數；i和l均為時刻；e_il是與時刻i和時刻l所在時段對應的三階彈性系數；并有：

式(13b)中，Δp_s＝{p,f,v}和ΔQ_s＝{p,f,v}分別為分時電價前后s時段的電價變化和負荷變化，令k,j＝p,f,v，電價彈性系數e_kj表示時段j的電價變化對時段k負荷的影響；

步驟2.2、利用式(14)計算時刻i的峰時段隸屬度U_i：

式(14)中，q_min和q_max分別為分時電價下的最小和最大負荷；

步驟2.3、利用式(15)建立峰、平、谷移動變量m_s＝{p,f,v}，使m_s∈[0,1]，并進行初始化：

式(15)中，Δm表示迭代步長；并有：

式(16)中，N表示迭代步數；

步驟2.4、對移動變量m_s按照迭代步長Δm進行分步迭代，并利用式(17)計算隸屬度U_i與移動變量m_s的指數相似度r_is：

步驟2.5、利用式(18)建立峰平谷時段劃分的優化目標函數F₅：

式(18)中，G_s表示時段s包含的時刻集合，并利用式(19)和式(20)分別添加移動變量位置約束和時段長度約束：

式(20)中，card(G_s)表示時段s中的時刻數，l_min和l_max分別表示時段最大和最小長度；

步驟2.6、比較最優時段劃分結果中峰時段時刻的隸屬度U_i和峰移動變量m_p的關系，若U_i≥m_p，則將時刻i分入尖峰時段，否則留在峰時段；

步驟三、基于比例分攤原則確定尖峰負荷調整策略：

步驟3.1、假設負荷總量不變，利用式(21)表示尖峰負荷調整情況：

式(21)中，Q'_{s＝{cp,p,f,v}}和Q”_{s＝{cp,p,f,v}}分別表示調整前后各時段的總負荷，cp表示尖峰時段；θ_cp，θ_cf和θ_cv分別為尖峰-峰、尖峰-平和尖峰-谷時段的負荷轉移率，并有θ_cp+θ_cf+θ_cv＝1；

步驟3.2、根據比例分攤原則，利用式(22)得到尖峰負荷調整后各時刻負荷q”_i：

步驟3.3、通過式(23)得到尖峰時段削減總負荷ΔQ_cp：

式(23)中，q'_cp,min表示負荷調整前尖峰時段的最小負荷，q”_p,max表示負荷調整后峰時段的最大負荷，γ表示尖峰時段的負荷削減率，Δq_cp,min表示尖峰時段的最小負荷削減量；

步驟四、通過電價彈性矩陣和分時電價下的負荷曲線得到負荷轉移率：

步驟4.1、假設尖峰激勵與峰時電價對平、谷時段的負荷調整效果相同，則利用式(24)得到尖峰-平負荷轉移率θ_cf和尖峰-谷負荷轉移率θ_cv的關系式：

步驟4.2、設θ_cp:θ_cf:θ_cv＝a₁:a₂:a₃，則利用式(25)得到尖峰-平比例系數a₂和尖峰-谷比例系數a₃：

同理，利用式(26)所表示的分時電價下不同時段間的負荷變化關系得到尖峰-峰比例系數a₁：

步驟4.3、通過利用式(27)得到尖峰-峰負荷轉移率θ_cp、尖峰-平負荷轉移率θ_cf和尖峰-谷負荷轉移θ_cv：

步驟五、通過用戶缺電成本計算尖峰激勵：

步驟5.1、利用式(28)建立用戶缺電損失C(Δq_cp,i)和尖峰時段時刻i的負荷削減量Δq_cp,i的關系式：

C(Δq_cp,i)＝k₁Δq_cp,i²+k₂Δq_cp,i-k₂Δq_cp,iτ_i (28)

式(28)中，τ_i表示時刻i的用戶類型參數，k₁和k₂為常系數；

步驟5.2、利用式(29)得到用戶削減負荷Δq_cp,i后獲得的收益C'(Δq_cp,i)：

C′(Δq_cp,i)＝(p_i+b_i)Δq_cp,i (29)

式(29)中，C'(q_i)＝C(q_i)；b_i為時刻i的尖峰激勵，并有：

步驟5.3、當Δq_cp,i≠0,b_i＝k₁Δq_cp,i時，利用式(31)得到每日的尖峰激勵價格A：

式(31)中，G_cp表示尖峰時段的時刻集合；

步驟5.4、以所述尖峰時段負荷削減率γ和每日尖峰激勵價格A作為尖峰負荷調整方案。