一种基于光伏增值服务各级定价方法与流程

本发明涉及一种定价方法，尤其是涉及一种基于光伏增值服务各级定价方法。

背景技术：

太阳能是绿色可再生能源，对太阳能光伏发电的推广，是新能源应用的重要举措。近年以来，我国的分布式光伏发电得到了迅猛的发展，基于建筑屋顶发展分布式光伏发电更是一大热点。对光伏技术的应用不仅可以减轻传统发电方式所导致的的污染排放问题，还可以在不受资源分布地域限制的情况下利用建筑屋面的优势就地发电供电，是一种低能耗、清洁的能源发电方式。光伏发电对于一些耗能较大的用户而言，既可以通过发电来获得相应的收益，又可以解决用电高峰期遭遇的错峰限电问题。

随着售电侧逐渐放开，电网企业需要提高自身竞争优势来迎接即将面临的挑战，而优质增值服务的提出与开展将增加电网公司的竞争优势。增值服务是以客户为中心，将提高客户满意度及制定个性化服务作为目标的服务类型。电网公司通过开展个性化的增值服务来达到客户不断提升的预期，从而站稳市场。

目前国内外已有大量文献就工业屋顶光伏的应用作出了研究。在考虑了光伏电池、逆变器选型等影响因素后结合pvsyst软件对光伏发电量进行了仿真计算，结果表明屋顶光伏系统相较于传统火电而言，有效的减少了供电成本且具有较好的减排效益。针对屋顶光伏发电系统成本效益，提出了屋顶光伏系统的不同运营模式。针对居民用户和企业用户的分布式光伏与储能电池混合系统的最优运营模式，提出了不同运营模式下的经济性结果表明光储一体的运营模式对居民户具有更高的经济效益。针对常规的分布式能源“点对点”供应局限问题，提出了协同优化数学模型，通过引入电力和热力融通，实现能源优化配置。然而，目前还未出现结合光伏应用与电网公司增值服务的基于光伏增值服务各级定价的方法。

公开号为cn107369032a的发明申请公开了一种实时电价定价方法。针对现有实时电价定价方法仅考虑当前电网运行状态，难以计及全局经济性的问题，本发明提出一种考虑配电网经济运行的实时电价定价方法，该方法在建立用户实时电价响应模型的基础上，计及风电、光伏、储能、柴油机的运行特性，建立了电网运行成本模型与运行约束，以电网收益最高为目标，制定未来24小时的实时电价。该发明克服了现有实时电价定价策略仅考虑当前电网状态的缺陷，能够实现全局的经济性，为配电网的经济运行与实时电价制定提供参考。然而，该发明不适用于光伏增值服务的各级定价。

公开号为cn107578299a的发明申请公开了一种促进微电网分布式光伏用户能量共享的电价定价方法，包括：以微电网运营商或者零售商为博弈领导者，以光伏用户为博弈跟随者，建立能量分享博弈模型；以能量分享博弈模型中博弈领导者和博弈跟随者之间的博弈均衡为目标，博弈领导者设定微电网内部买电卖电价格，博弈跟随者根据微电网内部买电卖电价格，通过最大化光伏用户的效益函数得到光伏用户的买电卖电数量；博弈领导者根据光伏用户的买电卖电数量和外部电力市场电力价格，通过最大化博弈领导者的利益函数得到目标内部买电卖电价格。该发明的电价定价方法可再生能源的利用率高、就地消纳能力高、微电网对大电网的能源依赖和影响较小。然而，该发明申请没有结合光伏应用与电网公司增值服务，不能从整体上合理规划，难以为电网企业提供发展指导。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于光伏增值服务各级定价方法，结合光伏应用与电网公司增值服务，提高增值服务的经济性及消费者的效益，为电网企业提供更好地发展指导。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于光伏增值服务各级定价方法，采用stachlberg双层定价博弈模型进行评价，包括以下步骤：

(1)对光伏市场参与者进行分析；

(2)对光伏相关参数进行设定，并构建市场期望销售量函数；

(3)构建电网公司售卖光伏增值服务层子模型，并获取电网公司提供增值服务最优价格；

(4)构建光伏增值服务消费者层子模型，并确定光伏增值服务定价。

在步骤(1)中，对光伏市场参与者进行分析内容如下：光伏市场参与者包括光伏板供应商、光伏增值服务消费者和光伏增值服务提供者；其中，光伏板供应商为电网公司提供各类不同的光伏板；光伏增值服务消费者为园区的各类用户，其对电网公司提供的光伏增值服务进行购买；光伏增值服务提供者是电网公司，其为消费者提供各种服务方式供消费者选择，并最终完成整套的光伏增值服务。

在步骤(2)中，对光伏相关参数进行设定，并构建市场期望销售量函数的步骤如下：

设q为销售量，a为光伏板增值服务潜在的市场规模且其等价于当地的光伏发电量，b为关于光伏板增值服务销售价格的价格弹性因子，价格弹性因子为销售量随销售价格的变化率，p为光伏板的销售价格，w为光伏板的批发价格，c为光伏板单位面积的建设成本，政府对单位电价的补贴为v，政府环保收益补贴为z；

市场期望销售量函数是由潜在市场需求即潜在市场规模和随机波动因素即价格弹性因子的形式所决定的，用函数y(p)表示，并采用线性期望函数形式构建市场期望销售量函数，具体如下：y(p)＝q＝a-bp。

在步骤(3)中，构建电网公司售卖光伏增值服务层子模型，并获取电网公司提供增值服务最优价格的步骤如下：

在时间段[t，t+1]中，电网公司想要最大化自己的利益，需要调整光伏增值服务的价格，考虑消费者的价格敏感度，结合购买欲望，在销售量和销售价格之间寻找平衡；则在时间段t中获得的光伏增值服务收益可表示为：

∏r＝(pr-w+ce)×qr；

其中，qr＝a-b×pr；

ce＝pr×r-cg；

从而有：

∏r＝(pr-wm+pr×r-cg)×qr；

其中，r为光伏增值服务消费者每年的光伏维护支出占增值服务售价的比例，cg为电网公司自身提供光伏维护服务所支出的成本；

在此情形下电网的最优效益表示为：

max∏r＝(pr-w+pr×r-cg)×(a-b×pr)；

根据要求求解：

d∏r/dpr＝d[(pr-w+pr×r-cg)×(a-b×pr)]/dpr＝0；

可得到电网提供的增值服务价格的最优解，其中w考虑为定值。

在步骤(4)中，建立光伏增值服务消费者层子模型，并确定光伏增值服务定价的步骤如下：

(a)采用全部上网统购统销模式时，等同于小型光伏发电站，不同的区域补贴价格具有一定差异；在时间段[t，t+1]中，有光伏板的发电量为q，该地区消费者售卖回电网的价格为n，该地区每度电所能得到的政府补贴为h；则消费者通过向电网售电可以得到的收益为a×n，而该地区消费者从电网购买市电时所能得到的政府补贴收益为h×q0，其中q0为消费者的实际用电量，c1为消费者所要支付的光伏板维护成本，则在增值服务中消费者所能获得的净收益为：

∏x＝q×n+q0×h-pr×qx-pr×r；

(b)若采用自发自用余电上网的模式，则等同于分布式能源，即根据规定全国范围内自2018年1月1日以后投运的、采用“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目，补贴标准为每千瓦时0.37元；在时间段[t，t+1]中，采用此种运营模式时，上网的电量＝光伏板发电量-消费者实际的用电量，根据政策有光伏发电系统每度电的补贴为h1，该地区消费者售卖回电网的价格为n，当地市电基准价格为j，则消费者采用此运营模式时每年节省的电费为q0×j，而政府对分布式光伏产业每度电的补贴为|q-q0|×h1；则在此种运营模式的增值服务中消费者可以获得的净收益为：

∏l＝q0×j+(q-q0)×h1-pr×ql-pr×r；

其中，q-q0≥0时等式成立，若q-q0<0，则有：∏l＝q0×j-pr×ql-pr×r。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种基于光伏增值服务各级定价方法，结合光伏应用与电网公司增值服务，提高增值服务的经济性及消费者的效益，为电网企业提供更好地发展指导。本发明首先对光伏市场参与者进行分析；之后对光伏相关参数进行设定，并构建市场期望销售量函数；之后构建电网公司售卖光伏增值服务层子模型，并获取电网公司提供增值服务最优价格；最后构建光伏增值服务消费者层子模型，并确定光伏增值服务定价。本发明将光伏的应用与电网公司增值服务两大热点相结合，提出光伏增值服务的概念，并提出一整套的用能管理机制，就增值服务的经济性及消费者的效益进行分析，为电网企业提供更好地发展指导。

本发明将光伏售卖商、电网公司以及光伏增值服务消费者作为研究的主体，采用stachelberg博弈法建立了包含三个主要博弈参与方在内的关于光伏增值服务系统的双层定价结构，提出了最佳收益下的光伏增值服务的定价方法。同时，对河南光伏园区的实际情况进行了研究分析。建立了该地区“自发自用，余电上网”的stachelberg双层博弈定价结构，确定了该模式下的最优定价。最后运用两经济性评价指标对该地区采用“自发自用，余电上网”服务模式下的经济效益进行了评价和总结。结果表明，用户在购买此种光伏增值服务后，不仅可以享受光伏发电这种清洁能源，还节约了购电成本，同时通过向电网出售余电，逐渐收回成本甚至盈利。本发明与现有的定价结构相比，充分提高了光伏能源的利用效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的实施状态示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，一种基于光伏增值服务各级定价方法，采用stachlberg双层定价博弈模型进行评价，包括以下步骤：

(1)对光伏市场参与者进行分析；

(2)对光伏相关参数进行设定，并构建市场期望销售量函数；

(3)构建电网公司售卖光伏增值服务层子模型，并获取电网公司提供增值服务最优价格；

(4)构建光伏增值服务消费者层子模型，并确定光伏增值服务定价。

在步骤(1)中，对光伏市场参与者进行分析内容如下：光伏市场参与者包括光伏板供应商、光伏增值服务消费者和光伏增值服务提供者；其中，光伏板供应商为电网公司提供各类不同的光伏板；光伏增值服务消费者为园区的各类用户，其对电网公司提供的光伏增值服务进行购买；光伏增值服务提供者是电网公司，其为消费者提供各种服务方式供消费者选择，并最终完成整套的光伏增值服务。

在步骤(2)中，对光伏相关参数进行设定，并构建市场期望销售量函数的步骤如下：

设q为销售量，a为光伏板增值服务潜在的市场规模且其等价于当地的光伏发电量，b为关于光伏板增值服务销售价格的价格弹性因子，价格弹性因子为销售量随销售价格的变化率，p为光伏板的销售价格，w为光伏板的批发价格，c为光伏板单位面积的建设成本，政府对单位电价的补贴为v，政府环保收益补贴为z；

此时的市场期望销售量函数是由潜在市场需求即潜在市场规模和随机波动因素即价格弹性因子的形式所决定的，用函数y(p)表示。市场期望销售量函数一般可分为两种形式：线性期望函数以及固定弹性系数期望函数。此处由于光伏增值服务是新型的产品类型，故采用线性期望函数形式构建市场期望销售量函数，具体如下：y(p)＝q＝a-bp。

在步骤(3)中，构建电网公司售卖光伏增值服务层子模型，并获取电网公司提供增值服务最优价格的步骤如下：

在时间段[t，t+1]中，电网公司想要最大化自己的利益，需要调整光伏增值服务的价格，考虑消费者的价格敏感度，结合购买欲望，在销售量和销售价格之间寻找平衡；则在时间段t中获得的光伏增值服务收益可表示为：

∏r＝(pr-w+ce)×qr；

其中，qr＝a-b×pr；

ce＝pr×r-cg；

cg＝w×(a-b×pr)＝c×60％；

式中，ur为电网光伏增值服务的总收益，c为电网提供光伏增值服务的总成本；gi为不同光伏配电设备的建设规模，ii为不同光伏配电设备的单位综合造价；将cθ和qr代入得收益为：

∏r＝ur-c＝(pr-w+pr×r-cg-cm)×(a-b×pr)；

其中r为光伏曾珠消费者每年的光伏维护支出占增值服务售价的比例，一般取值为1％～3％，这里取3％；而电网公司自身提供光伏维护服务所支出的成本为光伏板批发价的1％～3％，这里同样取3％；故电网公司自身提供光伏维护服务所支出的成本cg为：cg＝w×3％，这里有a＝2500,b＝0.8，代入电网收益函数得：

在此情况下电网效益的最优解为：

由d∏r/dpr＝0得到电压增值服务的最优解，即：

-1.648pr+3348.68＝0

pr＝2031.97；

故获得最大收益的电网公司增值服务售价为2031.97。

在步骤(4)中，建立光伏增值服务消费者层子模型，并确定光伏增值服务定价的步骤如下：

(a)根据国家发改委公布的关于2018年光伏发电项目的价格政策通知中，将全国太阳能资源分为了i类区域、ii类区域和iii类区域。在不同的区域采用全部上网统购统销模式时，等同于小型光伏发电站，不同的区域补贴价格具有一定差异；在时间段[t，t+1]中，有光伏板的发电量为q，该地区消费者售卖回电网的价格为n，该地区每度电所能得到的政府补贴为h；则消费者通过向电网售电可以得到的收益为a×n，而该地区消费者从电网购买市电时所能得到的政府补贴收益为h×q0，其中q0为消费者的实际用电量，c1为消费者所要支付的光伏板维护成本，则在增值服务中消费者所能获得的净收益为：

∏x＝q×n+q0×h-pr×qx-pr×r；

(b)若采用自发自用余电上网的模式，则等同于分布式能源，即根据规定全国范围内自2018年1月1日以后投运的、采用“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目，补贴标准为每千瓦时0.37元；在时间段[t，t+1]中，采用此种运营模式时，上网的电量＝光伏板发电量-消费者实际的用电量，根据政策有光伏发电系统每度电的补贴为h1，该地区消费者售卖回电网的价格为n，当地市电基准价格为j，则消费者采用此运营模式时每年节省的电费为q0×j，而政府对分布式光伏产业每度电的补贴为|q-q0|×h1；则在此种运营模式的增值服务中消费者可以获得的净收益为：

∏l＝q0×j+(q-q0)×h1-pr×ql-pr×r；

其中，q-q0≥0时等式成立，若q-q0<0，则有：∏l＝q0×j-pr×ql-pr×r。

考虑到光伏增值服务的主要运营模式为自发自用余电上网模式，等同于分布式能源的应用。当系统的发电量大于用户的用电量时，可以由系统向电网输电。而光伏发电时间在早上7：00到下午5：00，与园区办公及生产时间吻合，光伏发电利用率高，90％的光伏发电量可以被有效率用，10％的光伏发电量上网外送。

根据规定全国范围内采用此种分布式能源光伏发电模式的项目每度电的补贴为0.42元，补贴时间为项目建成后20年。河南省作为第三类资源区光伏项目的上网电价为每度电1元，河南省电费为0.61元。

因而在时间段[t，t+1]中，采用“自发自用，余电上网”模式是，光伏增值服务消费者每年可以节约的电费为光伏板年发电量×90％×(0.61+0.42)，而通过余电上网获得的收益为光伏板年发电量×10％×(1+0.42)。

从而得消费者购买光伏增值服务的初期投资成本为：

ci＝pr×qr

＝pr×(a-b×pr)＝1776803.34；

而光伏消费者在此种运营模式下考虑光伏项目维护费用情况时每年的净收益为：

∏i＝q×90％×(0.61+0.42)+q×10％×(1+0.42)-cθ

＝q×90％×(0.61+0.42)+q×10％×(1+0.42)-cθ；

将设定及计算出的各参数值代入得：

∏i＝900×250×87.6％×(1-0.55％)^n-1×90％×(0.61+0.42)+900×250×87.6％×(1-0.55％)^n-1×10％×(1+0.42)

-(2031.97×3％-570×3％)×(2500-0.8×2031.97)

＝210699.9×0.9945^n-1-38351.45。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。