电能按质定价方法及装置与流程
本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种电能按质定价方法及装置。
背景技术：
随着诸如有源滤波器、柔性交流输电技术、统一电能质量控制器和用户电力技术等先进电能质量治理技术不断得以应用，未来电力系统中实现电能质量的用户按需定制成为可能。不同电能质量等级下，电力用户的用电成本效益和电能质量治理费用均不同，如何在电力市场交易中实现合理的电能按质定价具有重要意义。在电力市场合同交易中用户选择自己需求的电能质量，供电公司再根据用户的电能质量需求制定合理的电价。
在开放的电力市场环境下，各供电公司之间存在着竞争关系：在合同的签订过程中，不应是一对一，而是多对多。供电公司可以与多个用户签订合同，用户也可以与多个供电公司签订合同。供电公司如何选择各自的合同报价以获得更多的利润，用户选择何种等级的电能质量从而使自己的购电成本最低，就成了供电公司和用户进行合同交易时所要面临的主要问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电能按质定价方法及装置，以改善上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电能按质定价方法，所述方法包括：依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，i、j、i和j均为大于等于1的整数；获取供电公司i的售电收益；基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。
进一步地，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，包括：基于购电成本计算模型采用粒子群优化算法获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，所述购电成本计算模型为wj＝(pi,j+cuj)qi,j，式中，qi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电量，可设为常数；pi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电价；cuj为qj等级的电能使用平均成本费用；qj为电能质量等级。
进一步地，所述合同点价pi,j由
进一步地，获取所述供电公司i的售电收益，包括：基于wi＝pi-czi获取所述供电公司i的售电收益，其中，pi是所述供电公司i的总的售电收入；czi为所述供电公司i的总的治理成本。
进一步地，pi由
第二方面，本发明实施例提供了一种电能按质定价装置，所述装置包括：电能质量等级获取模块，用于依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，i、j、i和j均为大于等于1的整数；收益获取模块，用于获取供电公司i的售电收益；报价制定模块，用于基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。
进一步地，所述电能质量等级获取模块，具体用于基于购电成本计算模型采用粒子群优化算法获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，所述购电成本计算模型为wj＝(pi,j+cuj)qi,j，式中，qi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电量，可设为常数；pi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电价；cuj为qj等级的电能使用平均成本费用；qj为电能质量等级。
进一步地，所述合同点价pi,j由
进一步地，所述收益获取模块，具体用于基于wi＝pi-czi获取所述供电公司i的售电收益，其中，pi是所述供电公司i的总的售电收入；czi为所述供电公司i的总的治理成本。
进一步地，pi由
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供一种电能按质定价方法及装置，首先通过依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，在获得供电公司i的售电收益，基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。该方法通过主从博弈的方法，供电公司可以实现合同售电收益最大化，减小自身企业的运营风险，可以使用户减小自身的购电成本，获得稳定的电能供应，并且采用粒子群优化算法求解用户需求的电能质量等级，可以有效实现电力市场中电能质量用户定制，收敛速度快，算法规则简单，易于实现。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，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实施例了解。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
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了一种可应用于本申请实施例中的电子设备的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种电能按质定价方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种电能按质定价装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1示出了一种可应用于本申请实施例中的电子设备100的结构框图。电子设备100可以包括电能按质定价装置、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107。
所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、输入输出单元105、音频单元106、显示单元107各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述电能按质定价装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述电能按质定价装置的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述电能按质定价装置包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。
处理器103可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元105用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
音频单元106向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
显示单元107在所述电子设备100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元107可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器103进行计算和处理。
所述外设接口104将各种输入/输入装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元105用于提供给用户输入数据实现用户与处理终端的交互。所述输入输出单元105可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，所述电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种电能按质定价方法的流程图，所述方法包括如下步骤：
步骤s110：依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级。
用户从供电公司购电的过程中，用户可以从多个供电公司那购电，一个供电公司可以和多个用户签订购电合同，所以在合同签订过程中，用户和供电公司不是一对一的关系，而是多对多的关系，供电公司可以与多个用户签订合同，用户也可以与多个供电公司签订合同。
假如有i个供电公司，j个用户，则i取1到i，i为大于等于1的整数，j取1到j，j为大于等于1的整数，其中，具体地，基于购电成本计算模型采用粒子群优化算法获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级。
该购电成本计算模型为wj＝(pi,j+cuj)qi,j。式中，qi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电量，可设为常数；pi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电价，其值将随电能质量等级qj的提高而升高；cuj为qj电能质量等级的电能使用平均成本费用，其值将随电能质量等级qj的提高而降低；qj为电能质量等级。
另外，所述合同点价pi,j由
其中，采用粒子群优化算法获得用户需求的电能质量等级及最小购电成本，粒子群优化算法的基本思想是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解，其优势在于简单容易实现并且没有许多参数的调节。
粒子群优化算法是通过鸟群捕食行为设计的，假设区域里就只有一块食物(即通常优化问题中所讲的最优解)，鸟群的任务是找到这个食物源。鸟群在整个搜寻的过程中，通过相互传递各自的信息，让其他鸟知道自己的位置，通过这样的协作，来判断自己找到的是不是最优解，同时也将最优解的信息传递给整个鸟群，最终，整个鸟群都能聚集在食物源周围，即所说的找到了最优解。
粒子群算法通过设计一种无质量的粒子来模拟鸟群中的鸟，粒子仅具有两个属性，速度和位置，速度代表移动的快慢，位置代表移动的方向。每个粒子在搜索空间汇总单独的搜寻最优解，并将其记为当前个体极值，并将个体极值与整个粒子群里的气体粒子共享，找到最优的那个个体极值作为整个粒子群的当前全局最优解，粒子群中的所有粒子根据自己找到的当前个体极值和整个粒子群共享的当前全局最优解来调整自己的速度和位置。
粒子群优化算法的基本思想如下：
(1)对粒子群中粒子的位置和速度随机进行初始化。设定群体的规模为n，则随机生成如下矩阵：
其中，qij表示群体中i粒子的位置为j，vij是对应它的速度，二者为区间[r1j,r2j]上均匀分布的随机数。
(2)计算每个粒子的适应度(即购电成本计算模型值)。
(3)对每个粒子，将其适应值与其经过的最好位置pbseti(t)作比较，如果较好，则将其作为当前的最好位置，其由下式确定：
通过下式计算群体中所有粒子经历过的最好位置，即全局最好位置。
gbesti(t)＝max{f(pbest1(t),f(pbest2(t),…,f(pbestn(t)}。
(4)依据下式对粒子的速度和位置进行优化
vij(t+1)＝vij+c1r1(pbesti(t)-qij(t))+c2r2(gbesti(t)-qij(t))
q1j(t+1)＝qij(t)+vij(t+1)
其中，c1,2为加速度常数(学习速率)，r1,2为[0,1]中均匀分布的随机数。
(5)判断结束条件，购电成本的适应度达到足够好或者进化到预先设定的代数，否则返回步骤(2)，继续进行。
(6)输出个体极值pbest，即为用户需求的电能质量等级；全局极值gbest，即为购电成本最小值。
基于上述步骤，可获得各个用户最小购电成本，以及在该最小购电成本下对应的电能质量等级。
步骤s120：获取供电公司i的售电收益。
基于售电收益函数：wi＝pi-czi获取所述供电公司i的售电收益，其中，pi是所述供电公司i的总的售电收入；czi为所述供电公司i的总的治理成本。
pi由
由此，可获得i个供电公司分别的售电收益。
步骤s130：基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。
在上述获得i个供电公司的售电收益后，将各个供电公司进行博弈，从而获得nash均衡解。
nash均衡，又称非合作博弈均衡，是博弈论的一个重要术语，是一种策略组合，使得同一时间内每个参与人的策略是对其他参与人策略的最优反应。
假设有n个局中人参与博弈，如果某情况下无一参与者可以独自行动而增加收益(即为了自身利益的最大化，没有任何单独的一方愿意改变其策略的)，则此策略组合被称为纳什均衡。所有局中人策略构成一个策略组合(strategyprofile)。
纳什均衡的定义：在博弈g＝﹛s1,…,sn：u1,…，un﹜中，如果由各个博弈方的各一个策略组成的某个策略组合(s1*,…，sn*)中，任一博弈方i的策略si*，都是对其余博弈方策略的组合(s1*,…s*i-1,s*i+1,…，sn*)的最佳对策，也即ui(s1*,…s*i-1,si*,s*i+1,…，sn*)≥ui(s1*,…s*i-1,sij*,s*i+1,…，sn*)对任意sij∈si都成立，则称(s1*,…，sn*)为g的一个纳什均衡。
其过程如下：
(1)初始化建立博弈模型所需的数据，主要包括供电公司必须的参数，该博弈模型为上述的供电公司的售电收益函数。
(2)在设定均衡点初值，即在可行域内随机选取供电公司i(i＝1,2...,i)的报价策略a0；各供电公司依次进行独立优化。
(3)在第j轮优化时，各参与者根据上一轮的优化结果aj-1，通过粒子群优化算法得到最优报价策略组合aj。
(4)将各个供电公司的报价策略告知每一供电公司。
(5)判断系统是否找到nash均衡点。若博弈过程中各供电公司在相邻两次得到的最优解相同，即aj＝aj-1＝a*，则表明在该报价策略下，任何供电公司都不能通过独立改变报价策略而获得更多的收益。根据nash均衡的定义，可以认为该策略组合达到了nash均衡点。若找到nash均衡点，则进入步骤(6)，输出结果；若没有达到nash均衡，则返回步骤(3)，继续进行博弈。
(6)输出系统的nash均衡点a*。此时各供电公司的报价就是nash均衡解下各供电公司的报价。
由此各个供电公司可针对各个用户不同的需求的电能质量等级来生成对应的购电报价，从而制定合理的购电报价，采用主从博弈的方法，供电公司可以实现合同售电收益最大化，减小自身企业的运营风险，可以使用户减小自身的购电成本，获得稳定的电能供应。采用粒子群优化算法求解用户需求的电能质量等级，可以有效实现电力市场中电能质量用户定制，收敛速度快，算法规则简单，易于实现。
请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种电能按质定价装置200的结构框图，所述装置包括：
电能质量等级获取模块210，用于依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，i、j、i和j均为大于等于1的整数。
收益获取模块220，用于获取供电公司i的售电收益。
报价制定模块230，用于基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。
作为一种方式，所述电能质量等级获取模块210，具体用于基于购电成本计算模型采用粒子群优化算法获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，其中，所述购电成本计算模型为wj＝(pi,j+cuj)qi,j，式中，qi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电量，可设为常数；pi,j为所述用户j在所述供电公司i处签订的合同电价；cuj为qj等级的电能使用平均成本费用；qj为电能质量等级。
作为一种方式，所述合同点价pi,j由
作为一种方式，所述收益获取模块220，具体用于基于wi＝pi-czi获取所述供电公司i的售电收益，其中，pi是所述供电公司i的总的售电收入；czi为所述供电公司i的总的治理成本。
作为一种方式，pi由
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
综上所述，本发明实施例提供一种电能按质定价方法及装置，首先通过依次取j为1到j，i为1到i，获取所述用户j在供电公司i处购电的最小购电成本以及所述最小购电成本时对应的所述用户j需求的电能质量等级，在获得供电公司i的售电收益，基于所述用户j需求的电能质量等级以及所述供电公司i的售电收益，采用粒子群优化算法获得所述供电公司i对所述用户j需求的电能质量等级对应的购电报价。该方法通过主从博弈的方法，供电公司可以实现合同售电收益最大化，减小自身企业的运营风险，可以使用户减小自身的购电成本，获得稳定的电能供应，并且采用粒子群优化算法求解用户需求的电能质量等级，可以有效实现电力市场中电能质量用户定制，收敛速度快，算法规则简单，易于实现。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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。
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