[發明專利]在恒定分時電價下考慮可靠性損失的峰谷時段劃分方法

有效

• 申請號: 202110489839.6
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113224752B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊賀鈞;高原;馬英浩;王井寅;劉志博;張大波
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/14
• 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

1.一種在恒定分時電價下考慮供電可靠性的峰谷時段劃分方法，其特征是按如下步驟進行；

步驟一、獲得典型日小時負荷曲線PL_t＝{PL₁,PL₂,…,PL_t,…,PL₂₄}，其中，t＝1,2,…,24為小時；PL_t表示第t小時的負荷值；

步驟二、基于BP神經網絡建立負荷-可靠性解析關系模型：

步驟2.1、確定BP神經網絡的各層節點數及基本參數，包括：最大迭代次數K，連接權值w，系統擬定允許誤差ε，第k次迭代的網絡總誤差E(k)；

利用解析法獲取以負荷值為輸入，以可靠性指標RI為輸出的X個訓練樣本；

步驟2.2、初始化連接權值w；

步驟2.3、初始化k＝1；

步驟2.4、初始化x＝1；

步驟2.5、依次輸入X個訓練樣本至第k次迭代的BP神經網絡中；

步驟2.6、設當前輸入的是第x個訓練樣本，計算第k次迭代的各層的輸出和反向傳播誤差；

步驟2.7、若x＜X，則將x+1賦值給x后，返回步驟2.5；否則執行步驟2.8；

步驟2.8、利用權值調整公式計算調整第k次迭代的各層的連接權值w；

步驟2.9、利用第k次迭代更新后的連接權值，計算第k次迭代的各層的輸出、反向傳播誤差，同時計算第k次迭代的總誤差E(k)；

步驟2.10、若E(k)＜ε或k＞K，則終止迭代，并將最終得到的BP神經網絡作為負荷-可靠性解析關系模型；否則，將k+1賦值給k，執行步驟2.4；

步驟三、基于電價彈性矩陣建立分時電價前后用電需求比，計算不同時段劃分下的小時負荷值：

步驟3.1、利用式(1)和式(2)計算電價彈性系數，從而構成電價彈性矩陣

式(1)和式(2)中，λ_ii表示自彈性系數，i∈{p,f,v}表示不同的峰、平、谷時段；λ_ij表示互彈性系數，j∈{p,f,v}表示不同的峰、平、谷時段且i≠j；ΔE_i為實施分時電價前后i時段的用電需求變化量；E_i為實施分時電價之前i時段的用電需求量；P₀表示未實施分時電價之前的初始電價；ΔP_i、ΔP_j分別是實施分時電價前后i時段和j時段的電價變化量；

步驟3.2、利用式(3)計算分時電價下的時段電量變化量：

式(3)中，E′_p、E′_f、E′_v分別是實施分時電價后峰、平、谷時段的用電需求量；E_p、E_f、E_v分別是實施分時電價前峰、平、谷時段的用電需求量；ΔP_p、ΔP_f和ΔP_v分別是實施分時電價前后峰、平、谷時段的電價變化量；

步驟3.3、利用式(4)定義在恒定分時電價下，分時電價前后用電需求比：

式(4)中，K_p、K_f、K_v分別表示分時電價前后峰、平、谷時段的用電需求比；

步驟3.4、根據式(3)和式(4)，利用式(5)表示分時電價后i時段的用電需求比：

步驟3.5、利用式(6)計算考慮不同時段劃分的小時負荷值：

PL_t(T)＝K_i×PL_t (6)

式(6)中，T＝{T_p,T_f,T_v}表示不同的峰、平、谷時段劃分；PL_t為典型日小時負荷曲線{PL₁,PL₂,…,PL_t,…,PL₂₄}中的第t小時的負荷值；PL_t(T)為分時電價后考慮不同時段劃分下的第t小時的負荷值；

步驟四、根據相應指標構造時段劃分優化的目標函數，利用動態荷點法進行峰谷時段劃分優化：

步驟4.1、根據相應指標構造時段劃分優化的目標函數：

步驟4.1.1、利用式(7)定義全局峰谷差O_pvd：

式(7)中，PL′_t表示由日小時負荷曲線{PL₁,PL₂,…,PL_t,…,PL₂₄}升序排列后得到的負荷序列{PL′₁,PL′₂,...,PL′_t,...,PL′₂₄}中第t小時的負荷值；

步驟4.1.2、利用式(8)和式(9)分別建立最小化峰負荷F₁(T)和最小化全局峰谷差F₂(T)：

式(8)中，PL′_t(T)表示在恒定分時電價下及不同時段劃分下升序排列的日小時負荷曲線第t小時的負荷值；

步驟4.1.3、利用式(10)建立最小化可靠性指標目標函數F₃(T)：

步驟4.2、考慮在時段劃分優化過程中的目標函數：

步驟4.2.1、利用式(11)建立時段約束：

式(11)中，T_min表示在不同時段劃分下峰平谷時段的最小小時數；

步驟4.2.2、利用式(12)建立用戶支出總電費約束：

P_before-P_after(T)≥0 (12)

式(12)中，P_before表示未實行分時電價前的用戶支出總電費；P_after(T)在恒定分時電價下及不同時段劃分情況下的用戶支出總電費；

步驟4.2.3、利用式(13)建立供電公司收益約束：

P_after(T)-(1-δ)P_before≥0 (13)

式(13)中，δ表示讓利系數；

步驟4.2.4、利用式(14)建立峰平谷時段電價約束：

P_p＞P_f＞P_v＞P_c (14)

式(14)中，P_p表示峰時段電價；P_f表示平時段電價；P_v表示谷時段電價；P_c表示邊際成本價格；

步驟4.3、利用權重系數將恒定分時電價下的時段優化多目標函數轉化為單目標函數，并用式(15)和式(16)計算相應的目標函數：

F₁₂(T)＝αF₁(T)+βF₂(T) (15)

F(T)＝F₁₂(T)+γF₃(T) (16)

式(15)和式(16)中，α是目標函數最小化峰負荷的權重系數；β是目標函數最小化全局峰谷差的權重系數；γ是目標函數最小化可靠性指標的目標函數；F₁₂(T)是考慮最小化峰負荷和最小化全局峰谷差的目標函數；F(T)是考慮最小化峰負荷、最小化全局峰谷差和最小化可靠性指標的目標函數；

步驟4.4、利用動態荷點法進行峰平谷時段劃分優化：

步驟4.4.1、初始化谷時段荷點個數k₁＝T_min；

步驟4.4.2、初始化峰、平時段荷點個數k₂＝T_min，k₃＝24-k₁-k₂；

步驟4.4.3、計算不同時段劃分下的目標函數F₁₂(T)；

步驟4.4.4、利用所述負荷-可靠性解析關系模型計算目標函數F₃(T)以及目標函數F(T)；

步驟4.4.5、更新荷點個數：將k₂+1賦值給k₂，將k₃-1賦值給k₃；

步驟4.4.6、若k₂＜24-T_min-k₁，則執行步驟4.4.3，否則執行，步驟4.4.7；

步驟4.4.7、若k₁＜24-2T_min，則將k₁+1賦值給k₁，執行步驟4.4.2，否則，執行步驟4.4.8；

步驟4.4.8、輸出所有不同的時段劃分下的目標函數F(T)，并求最小值，以所述最小值所對應的峰時段荷點個數、平時段荷點個數、谷時段荷點個數作為最優的峰谷時段。