一种电价设定方法及系统与流程
本发明涉及能源利用领域，特别涉及一种电价设定方法及系统。
背景技术：
随着环境问题的日益严重和化石能源的日益枯竭，清洁、安全、高效和可持续的能源体系日益成为各国所追求的目标，可再生能源将成为各国未来能源结构中的重要组成部分。在将要到来的能源互联网时代中，需求侧响应是增强电力系统稳定性、提高可再生能源利用率和实现能源电力系统的开放协同的重要途径。
国内外学者对于需求侧响应方法已经进行了深入的探究。对于需求侧响应的方法，主要有基于激励和基于电价的需求侧响应方法。其中，基于激励的需求侧响应是通过在尖峰时刻或系统故障时，补偿用户因削减负载所造成的损失，进而鼓励用户去削减负载；基于电价的需求侧响应是通过在不同的时刻提供给用户不同的电价，以这些电价信息为参考依据，用户会主动的在高电价时减少用电量，进而减少尖峰时刻的用电需求。
基于激励的需求侧响应包括直接负载控制、可中断负载、负载竞价和回购以及紧急负载削减。其中，直接负载控制是指在系统的尖峰时刻，由直接负载控制执行机构通过远端控制装置来控制用户部分电力设备的启停状态，参与的用户可以得到由此造成损失的相应中断补偿。可中断负载是指按照供需双方事先签订的合约，在电网尖峰时段由可中断负载实施机构向用户发出中断请求信号，经由用户响应后，中断部分供电的一种方法，用户也将会得到相应地经济补偿。负载竞价和回购是指在尖峰时刻，用户若削减电力负载，可以按节约的电能以一个特殊的竞标价格获得收益。紧急负载削减是指当电网中的需求电量超出其储存电量时，若用户削减负荷，将被给予激励补偿来弥补他们在紧急事故时削减负载造成的损失。
由于激励的需求侧响应只在出现问题时启动机制，这样只能局部的缓解用电压力，无法从根本上解决用电不均衡的问题。
分时电价的不同时间段电价不同，可能会造成低电价时的用电高峰，产生“人造尖峰负载”。尖峰电价对负载的调节作用过于局限；且尖峰利率难制定，尖峰利率过高可能引起用户不满(有些设备无法避开尖峰时刻，需要承受高电价)，利率过低无法起到削减负载的效果。由于需求侧的技术限制，想要完全实现实时电价还很困难。
因此，如何设定电价使得能够引导用户合理用电，是当前需要解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电价设定方法及系统，以引导用户合理用电。其具体方案如下：
一种电价设定方法，包括：
获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集；
利用所述耗能量集，计算出所述用户在所述预设周期内的耗能电价分量；
利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述用户在所述预设周期内的跟随电价分量；
利用所述耗能电价分量和所述跟随电价分量，计算出周期电价；
利用所述周期电价、耗能量集和预先设定的在所述预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出所述用户的综合效益，以用于所述用户调整用电行为。
可选的，所述利用所述耗能量集，计算出所述用户在所述预设周期内的耗能电价分量的过程，包括：
利用所述耗能量集和耗能电价分量计算公式，计算出所述用户在所述预设周期内的耗能电价分量；其中，
所述耗能电价分量计算公式为：
式中，priie表示耗能电价分量，d表示预设的耗能参数，e表示耗能电价分量峰值，qit表示用户i在t时段的耗能量。
可选的，所述利用所述耗能电价分量和所述跟随电价分量，计算出周期电价的过程，包括：
利用电价函数、所述耗能电价分量和所述跟随电价分量，计算出周期电价；其中，
所述电价函数为：
式中，prii表示所述周期电价，g为峰值电价。
可选的，所述利用所述周期电价、耗能量集和预先设定的在所述预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出所述用户的综合效益的过程，包括：
利用综合效益计算公式、所述周期电价、耗能量集和所述用户需求度集中的用户需求度，计算出所述用户的综合效益；其中，
所述综合效益计算公式为：
式中，wi表示所述综合效益，
可选的，所述利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述用户在所述预设周期内的跟随电价分量的过程，包括：
利用与时段相应的耗能量，判断所述用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围；
如果未超过，则跟随电价分量为预设的跟随电价分量恒值；
如果超过，则利用所述计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述跟随电价分量。
可选的，所述利用所述计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述跟随电价分量的过程，包括：
利用所述计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，求平均，计算出初始跟随电价分量；
判断所述初始跟随电价分量是否超过预设的跟随电价分量阈值；
如果超过，则利用跟随电价分量修正公式和所述初始跟随电价分量，计算出所述跟随电价分量；其中，
所述跟随电价分量修正公式为：
式中，priif表示跟随电价分量，
一种电价设定系统，包括：
获取模块，用于获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集；
耗能电价计算模块，用于利用所述耗能量集，计算出所述用户在所述预设周期内的耗能电价分量；
跟随电价计算模块，用于利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述用户在所述预设周期内的跟随电价分量；
周期电价计算模块，用于利用所述耗能电价分量和所述跟随电价分量，计算出周期电价；
综合效益计算模块，用于利用所述周期电价、耗能量集和预先设定的在所述预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出所述用户的综合效益，以用于所述用户调整用电行为。
可选的，所述综合效益计算模块，具体用于利用综合效益计算公式、所述周期电价、耗能量集和所述用户需求度集中的用户需求度，计算出所述用户的综合效益；其中，
所述综合效益计算公式为：
式中，wi表示所述综合效益，
可选的，所述跟随电价计算模块，包括：
波动判断子模块，用于利用与时段相应的耗能量，判断所述用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围；
跟随电价赋值子模块，用于如果未超过，则跟随电价分量为预设的跟随电价分量恒值；
跟随电价计算子模块，用于如果超过，则利用所述计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出所述跟随电价分量。
可选的，所述跟随电价计算单元，包括：
初始电价计算单元，用于利用所述计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，求平均，计算出初始跟随电价分量；
电价阈值判断单元，用于判断所述初始跟随电价分量是否超过预设的跟随电价分量阈值；
初始电价修正单元，用于如果超过，则利用跟随电价分量修正公式和所述初始跟随电价分量，计算出所述跟随电价分量；其中，
所述跟随电价分量修正公式为：
式中，priif表示跟随电价分量，
本发明中，电价设定方法，包括：获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集；利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量；利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量；利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价；利用周期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以用于用户调整用电行为。
本发明通过获取用户在预设周期内的耗能量集，利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量，再利用与时段相应的预设的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量，利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价，最后利用期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以使用户通过不同用电行为的用电量求出最大综合效益，用户则可以利用最大综合效益对应的用电量和用电行为，来选择今后的用电行为，从而达到自身最大利益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种电价设定方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种恒功率用电模式图；
图3为本发明实施例公开的一种同步用电模式；
图4为本发明实施例公开的一种反向用电模式；
图5为本发明实施例公开的一种电价设定系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电价定价方法，参见图1所示，该方法包括：
步骤s11：获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集。
具体的，获取用户在预设周期内每个时段相应的耗能量，从而获得包括整个预设周期内所有时段的耗能量的耗能量集。
例如，预设周期可以为一天，可以将一天化分成t个时段，t可以为24，其下标用t∈t＝{1,2,....,t}表示，用户则可以用i∈n＝{1,2，....,n}表示；对任意一个用户i，i∈n，n表示自然数，用户的耗能向量可以表示为：
在实际的生活中，用户可随意改变家庭中部分用电设备的启停时间。在本发明实施例中，认为用户还可以调节其总的耗能量，如通过使用替代设备或调节用电设备的使用功率来改变耗能量。
步骤s12：利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量。
具体的，得到耗能量集后，可以与预设的耗能参数相乘，从而计算出用户在预设周期内的耗能电价分量，耗能电价分量与用户在预设周期内的用电量成正比关系，周期内用电量越多，电价随之越高。
例如，耗能量集为10，耗能参数为0.01，则两者相乘后，在预设周期内的耗能电价分量为1。
步骤s13：利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量。
具体的，由于电网负荷也分为高负荷时段和低负荷时段，因此，可以根据电网负荷情况，将预设周期内的时段划分为多个级别的时段，每个时段的预设计费标准均不相同，且同一时段内根据耗能量的不同计费标准也将进行相应的调整，所以每个时段的计费标准与相应的耗能量相对应，分别进行计算从而得出用户在预设周期内的跟随电价分量。
步骤s14：利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价。
具体的，周期电价是由耗能电价分量和跟随电价分量共同相加得到的，能够准确地表达用户在预设周期的的电价。
步骤s15：利用周期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以用于用户调整用电行为。
具体的，为了保证用户的切身利益，需要保证用户对于电力服务的满意度水平。在本发明实施例中，用户的满意度与对电能的需求度和用电量息息相关。其中，对电能的需求度主要反映了用户在某个时间段对于电力服务的迫切程度，用电量则反应了用户需要多少电量才能满足需求。
本发明实施例中，用户i在预设周期内各个时段对于电能的需求度可以用
如果用户i的需求度为ni，耗能量为qi，支付耗能费用为pi，则其在预设周期内的综合效益可以表示为：
进一步的，用户的综合效益可以利用周期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度计算出，用户通过周期电价和综合效益来调整自身的用电行为，即，调整在不同时段的用电量，从而使周期电价和综合效益达到自身预期值，完成对用电行为的调整，用户可以循环执行步骤s11至步骤s15，直到得到用户的最大综合效益，例如，在执行完步骤s15计算出用户的第一综合效益后，用户利用计算出的第一综合效益调整相应的用电行为，得到在预设周期内的时段的第一耗能量，再利用第一耗能量代入步骤s11直到步骤s15，计算出第二综合效益，用户再根据计算出的第二综合效益，调整相应的用电行为，得到在预设周期内的时段的第二耗能量，再利用第二耗能量代入步骤s11直到步骤s15，不断循环直到计算出用户的最大综合效益。
可见，本发明通过获取用户在预设周期内的耗能量集，利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量，再利用与时段相应的预设的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量，利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价，最后利用期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以使用户通过不同用电行为的用电量求出最大综合效益，用户则可以利用最大综合效益对应的用电量和用电行为，来选择今后的用电行为，从而达到自身最大利益。
本发明实施例公开了一种具体的电价设定方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：
步骤s21：获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集；
步骤s22：利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量。
具体的，利用耗能量集和耗能电价分量计算公式，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量；其中，
耗能电价分量计算公式为：
式中，priie表示耗能电价分量，d表示预设的耗能参数，e表示耗能电价分量峰值，qit表示用户i在t时段的耗能量，t表示预设周期内有t个时段。
可以理解的是，电价不可能为了调整用户的用电行为而任意定价，因此当超过一定限度后，就维持在预设的数值，因此，预先设定耗能电价分量峰值e，当耗能电价分量通过耗能参数和耗能量集计算出的值超过耗能电价分量峰值，则将耗能电价分量峰值作为耗能电价分量。例如，耗能参数可以为0.015，耗能电价分量峰值可以为0.5，预设周期可以为一天，t可以为24。
步骤s23：利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量。
具体的，步骤s23可以具体包括步骤s231至步骤s233；其中，
步骤s231：利用与时段相应的耗能量，判断用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围。
在实际应用中，用户的用电可能波动不大，在预设周期内用电量保持稳定，也可能波动剧烈，而根据用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围，可以选择不同的计算方式，得出跟随电价分量，为此，利用与时段相应的耗能量，判断用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围，来决定跟随电价分量的计算方式。例如，预设范围可以设定为0.7。
步骤s232：如果未超过，则跟随电价分量为预设的跟随电价分量恒值；
具体的，如果用户的用电负荷的波动程度未超过预设的波动范围，则跟随电价分量为预设的跟随电价分量恒值，由于用户的用电负荷的波动程度不大，则可以视为恒功率用电，给于跟随电价分量一个定值，即，预设的跟随电价分量恒值，例如，预设的跟随电价分量恒值可以为0.7。
步骤s233：如果超过，则利用计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出跟随电价分量。
本发明实施例中，可以根据预计的电网负荷曲线将整个用电周期分为高、中、低三个用电等级，表示电网配电的能量等级；
(1)在“高级时段”用电，用电量越高，该时段的单位用电费用越高；
(2)在“中级时段”用电，用电量越高，该时段的单位用电费用越高，且相同用电量时，该时段的单位用电费用低于“高级时段”的单位用电费用；
(3)在“低级时段”用电，用电量越高，该时段的单位用电费用越低，且该时段内用电量越高总费用越高。
例如，在“高级时段”用电，用10度电，每度电费为2元，用50度电，每度电费为5元；在“中级时段”用电，用10度电，每度电费为1元，用50度电，每度电费为2元；在“高级时段”用电，用10度电，每度电费为0.5元，用50度电，每度电费为0.25元。
具体的，如果用户的用电负荷的波动程度超过预设的波动范围，则利用计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出跟随电价分量，其中，计算出跟随电价分量的具体过程，可以包括步骤s2331至步骤s2333；其中，
步骤s2331：利用计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，求平均，计算出初始跟随电价分量。
具体的，由于不同时间段、不同耗能量的计费标准不一样，因此，同一时间段的计费标准要与相同时间段的耗能量进行计算，得到多个时段的子初始跟随电价分量，再将多个时段的子初始跟随电价分量求平均，从而得出初始跟随电价分量。
步骤s2332：判断初始跟随电价分量是否超过预设的跟随电价分量阈值。
具体的，由于初始跟随电价分量是基于不同时间段的计费标准简单计算得到的，因此，有可能用户的用电量导致初始跟随电价分量过高，不符合实际生产，为此，判断初始跟随电价分量是否超过预设的跟随电价分量阈值，根据判断结果对初始跟随电价分量进行相应的操作，以符合实际生产需求。例如，跟随电价分量阈值可以为0.8。
步骤s2333：如果超过，则利用跟随电价分量修正公式和初始跟随电价分量，计算出跟随电价分量；其中，
跟随电价分量修正公式为：
式中，priif表示跟随电价分量，
其中，
qgrid＝m1qgrid1+m2qgrid2+......+m7qgrid7+......+myqgridy；
其中，my表示预设的配电模型系数，my取值范围为m1+m2+m7+......+my＝1，qgrid1，qgrid2，qgrid7，qgridy分别表示不同历史预设周期内的电网负荷曲线。
具体的，利用跟随电价分量修正公式对价格过高的初始跟随电价分量进行修正，从而得到合理的跟随电价分量，由跟随电价分量修正公式可知，最终的跟随电价分量由初始跟随电价分量以及用户用电行为与电网负荷曲线的对比结果产生，这样做可以用针对性的高低电价引导用户用电，当电价过高时，为保障用户效益，再对用户的用电行为进行进一步分析，用户的负荷曲线与电网负荷曲线相似度越低，最终电价越低，进一步激励用户按照理想的方式用电，在此机制下，需要实现当用户用电负荷曲线与电网配电负荷曲线同步性较高时，跟随电价分量较高，如图3；当用户用电负荷曲线与电网配电负荷曲线反向性较高时，跟随电价分量较低，如图4。
步骤s24：利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价。
具体的，利用电价函数、耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价；其中，
电价函数为：
式中，prii表示周期电价，g为峰值电价。
可以理解的是，预先设定周期电价的峰值电价，当周期电价超过预设的峰值电价，则周期电价取峰值电价，以符合实际生产需求。
步骤s25：利用周期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以用于用户调整用电行为。
具体的，利用综合效益计算公式、周期电价、耗能量集和用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益；其中，
综合效益计算公式为：
式中，wi表示综合效益，
相应的，本发明实施例还公开了一种电价设定系统，参见图5所示，该系统包括：
获取模块11，用于获取用户在预设周期内的时段的耗能量，得到耗能量集；
耗能电价计算模块12，用于利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量；
跟随电价计算模块13，用于利用与时段相应的预设的计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量；
周期电价计算模块14，用于利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价；
综合效益计算模块15，用于利用周期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以用于用户调整用电行为。
可见，本发明通过获取用户在预设周期内的耗能量集，利用耗能量集，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量，再利用与时段相应的预设的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出用户在预设周期内的跟随电价分量，利用耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价，最后利用期电价、耗能量集和预先设定的在预设周期内与单位时间段对应的用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益，以使用户通过不同用电行为的用电量求出最大综合效益，用户则可以利用最大综合效益对应的用电量和用电行为，来选择今后的用电行为，从而达到自身最大利益。
本发明实施例中，上述耗能电价计算模块12，具体用于利用耗能量集和耗能电价分量计算公式，计算出用户在预设周期内的耗能电价分量；其中，
耗能电价分量计算公式为：
式中，priie表示耗能电价分量，d表示预设的耗能参数，e表示耗能电价分量峰值，qit表示用户i在t时段的耗能量。
上述周期电价计算模块14，具体用于利用电价函数、耗能电价分量和跟随电价分量，计算出周期电价；其中，
电价函数为：
式中，prii表示周期电价，g为峰值电价。
上述综合效益计算模块15，具体用于利用综合效益计算公式、周期电价、耗能量集和用户需求度集中的用户需求度，计算出用户的综合效益；其中，
综合效益计算公式为：
式中，wi表示综合效益，
本发明实施例中，上述跟随电价计算模块13，包括波动判断子模块、跟随电价赋值子模块和跟随电价计算子模块；其中，
波动判断子模块，用于利用与时段相应的耗能量，判断用户的用电负荷的波动程度是否超过预设的波动范围；
跟随电价赋值子模块，用于如果未超过，则跟随电价分量为预设的跟随电价分量恒值；
跟随电价计算子模块，用于如果超过，则利用计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，计算出跟随电价分量。
上述跟随电价计算子模块，还可以具体包括初始电价计算单元、电价阈值判断单元和初始电价修正单元；其中，
初始电价计算单元，用于利用计费标准集中的计费标准和与时段相应的耗能量，求平均，计算出初始跟随电价分量；
电价阈值判断单元，用于判断初始跟随电价分量是否超过预设的跟随电价分量阈值；
初始电价修正单元，用于如果超过，则利用跟随电价分量修正公式和初始跟随电价分量，计算出跟随电价分量；其中，
跟随电价分量修正公式为：
式中，priif表示跟随电价分量，
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种电价设定方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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