[发明专利]一种基于多时间尺度需求响应模型的电价定价方法

摘要

一种基于多时间尺度需求响应模型的电价定价方法，构建多时间尺度需求响应模型，对系统进行初始化并获取原始数据和优化所需数据；建立电价定价方法模型，确定目标函数，优化变量以及约束条件；最后用粒子群算法作为电价定价模型的算法。本发明建模考虑了消费者心理学，并将长期需求模型与短期需求模型通过需求弹性矩阵结合在一起，建立了多时间尺度的需求侧响应模型。本发明对需求响应建模提供了一种新思路，为电价的制定提供了一个参考。

主权项

1.一种基于多时间尺度需求响应模型的电价定价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，在优化电价前，构建多时间尺度需求响应模型，对系统进行初始化并获取原始数据和优化所需数据，优化所需数据包括优化变量，优化变量即分时电价前峰、平、谷的电价以及长期电价，过程如下：S11：中长期需求响应特性分析，以获取年均电力需求量，中长期需求模型的函数表达式如下：Inq＝0.601Iny‑8Inp+0.877InS+2000  (1)式中：y表示人均可支配收入，元/年，p表示长期电价，元/千瓦时，S表示人均居民住宅面积，平方米/人，q表示年均电力需求量，千瓦时/年；S12：短期需求响应特性分析，以获取9个相关的短期电量电价模型；短期电量电价的模型根据消费者心理学来建立，采用分时电价作为需求侧响应研究对象，引入负荷转移率的概念，负荷转移率的含义是用电需求高的时段向用电需求低的时段转移的用电量，与用电需求高的时段的用电量之比，通过已有的电力需求调查数据，将用户的短期需求模型拟合成分段线性函数，得到的函数如下：式中：λij表示j时段的电价变化后，引起了i时段需求量的变化；pj表示j时段的电价；p表示常量，指代的是电价；K表示用户反应度模型的斜率；A表示死区阈值；B表示饱和区阈值；分时电价是指根据系统负荷水平，将每天划分为峰、平、谷等多个时段，每时段执行不同电费标准的电价制度；将分时电价分为峰、平、谷三个时段，用f、p、g来表示，得到9个相关的短期电量电价模型如下，(pj‑p)/p(j＝f,p,g)的范围设置为0‑1；S13：利用改进的需求弹性矩阵E将中长期需求模型与短期需求模型结合，得到多时间尺度需求响应模型；多时间尺度需求响应模型是基于需求弹性的量化模型建立的，并且考虑峰、平、谷分时定价，该模型通过需求弹性矩阵将短期需求模型与中长期需求模型结合起来，形成多时间尺度需求响应模型；需求弹性模型就是由电量电价弹性矩阵构成的，电力需求的价格弹性认为是需求量的变化率与价格的变化率之比，需求弹性的量化模型用需求弹性系数来表示：式中，εij即需求弹性系数，Δqi/q表示i时段的需求量变化率；Δpj/pj表示j时段的电价变化率，当i＝j时，εij代表自弹性系数，即同一时段在分时电价前后的需求量变化，这一部分变化的负荷称作可削减负荷；当i≠j时，εij代表互弹性系数，即j时段的电价变化与i时段需求量变化之比，这一部分负荷称作可转移符合；根据需求弹性系数，将一天分为n个时段，则得到如下n×n阶电量电价弹性矩阵式中，对角线元素为自弹性系数，其余元素为互弹性系数；多时间尺度需求响应模型是根据公式(12)推导所得，其函数表达式如下：式中，qDR＝[qf‑DR qp‑DR qg‑DR]T，qf‑DR、qp‑DR、qg‑DR为需求侧响应后峰、平、谷三个时段的用电量，qf、qp、qg为峰谷分时电价实施前峰、平、谷三个时段的用电量；改进的需求弹性矩阵E是将式(3)～(11)的λij(i＝f,p,g；j＝f,p,g)代入式(12)中替代Δqi/qi，峰、平、谷电价pf、pp、pg，以及长期电价p，结合式(3)～(11)得到9个εij(i＝f,p,g；j＝f,p,g)的值，将这9个值代入式(13)中，就得到：其中，对角线上的值表示峰、平、谷三个时段电量电价的自弹性系数，其它6个值表示峰、平、谷时段之间的电量电价互弹性系数；S2，建立电价定价方法模型，过程如下：S21：电价定价方法的目标函数为执行峰谷分时电价后峰谷负荷差值占负荷总量最小值，目标函数表达式如下：min(qf‑DR‑qg‑DR)/(qf‑DR+qp‑DR+qg‑DR)  (16)式中，qf‑DR、qp‑DR、qg‑DR分别代表实施需求侧响应后的峰、平、谷时段用电量；S22：电价定价方法有4个优化变量，是：[pf、pp、pg、p]其中，pf表示峰价，pp表示平价，pg表示谷价，p表示长期电价；S23：电价定价方法的约束条件如下：qf‑DR×pf+qp‑DR×pp+qg‑DR×pg≤q×p  (20)其中：式(17)是为了防止峰、平、谷电价倒置，同时也防止峰时段电价低于长期电价，谷时段电价高于长期电价，平时段电价没有特殊要求；式(18)将价格的初始输入设置一定范围，防止电价远偏离正常值；式(19)为了防止峰、平、谷三个时段之间需求量倒置；式(20)为了使分时电价实施后，用户支出的电费要小于分时电价实施前支出的电费，来确保用户可以受益；S3，通过求解算法求解电价定价方法模型，得到电价定价方案。