一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法与流程

本发明涉及电力市场领域，具体涉及一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法。

技术背景

随着中国电力体制改革的发展，售电业务逐步开放。借鉴国外成熟的电力市场化机制，售电公司与发电企业可以通过批发市场进行电能交易。售电公司是中间商，从批发市场购得电能，再出售给所管理的用户。售电公司作为市场的参与者，不仅能够进行电能交易，还可以结合其业务范围内的用户需求，进行资源的统筹管理。当用户提出意愿，将自己的部分或全部用电需求参与统筹管理时，售电公司就会对其整合，参与到市场中来，优化资源配置，降低购电成本，为用户提供需求响应服务。

当前，售电公司和发电企业在电力市场中的交易模式，主要包括分时竞价和分段竞价2种模式。分时竞价模式下，电价随着时间的变化而改变，同一时间点，电价相同；而分段竞价模式，是按照负荷的连续持续时间长短作为分段依据，不同持续时间的负荷段，用电单价不同。分时竞价模式的优点是原理简单和易操作，因而在电力市场化初期被广泛使用，但是分时电价的缺点也很突出，其过度强调了时间特性，而忽略了电能连续生产的物理特性，即未考虑电能的生产成本和运行时间之间的关系，尤其对于以燃煤为原料的火力发电，机组启停成本远大于运行成本。随着电力改革的不断推进，分段竞价模式逐步成为热点。在分段竞价模式下，发电企业根据其发电成本按照负荷段长短进行报价，用户则按照负荷段长短进行结算。在这种电力交易模式下，售电公司如何能够有效整合用户的需求以最大化降低购电成本，扩大自身收益的同时，降低用户买电成本达到双赢，是一个亟需解决的问题。

因此，亟需提供一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法，优化整合需求侧的资源，降低购电成本。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法。该方法可以通过有效整合用户意愿参与调配的用电负荷，以最大化适应基于分段竞价的电力交易模式，降低售电公司的购电成本。

一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：售电公司向用户发布《参与需求侧整合意愿征集书》，该意愿书的内容具体包括：

(1)用户参与时间为下一日0时-24时；

(2)用户可参与需求侧调控的负荷分为两类：

(2-1)可平移负荷段类，即用户对该用电器的开始工作时间没有强制要求，服从统一调配，但该用电器具有一旦开始工作必须持续进行的特征；

(2-2)可拆分可平移负荷段类，即用户对该用电器的开始工作时间没有强制要求，服从统一调配，且该用电器的工作时间不需要持续进行；

(3)用户需填写清楚参与(2-1)中可平移负荷段调控的持续时间t/hour和该负荷的额定功率或平均功率p/mw；

(4)用户需填写清楚参与(2-2)中可拆分可平移负荷段调控的持续时间t/hour和该负荷的额定功率或平均功率p/mw；

(5)售电公司向用户承诺，对参与需求侧响应的负荷段产生的电能给与购电优惠。

步骤2：售电公司根据电力交易市场中发电企业的分段报价情况，对负责范围内所有参与需求侧调控的负荷资源，制定优化整合策略，该过程具体包括：

(1)发电企业的分段售价负荷段长为：24h，12h，8h，4h，2h，依次对应的电价：q1，q2，q3，q4，q5，且q1＜q2＜q3＜q4＜q5；单位为元/kw·h；

(2)售电公司的优化整合策略即为：对参与需求响应用户的负荷段通过平移，或平移和拆分的方法，使得整合后的集体的用电需求具有以下特点：

(2-1)整合后的用电需求，首先满足持续时间为24h的负荷段；

(2-2)整合后的用电需求，24h的负荷段用电量最大；

(2-3)整合后的用电需求中，除去24h用电需求外，剩余用电负荷组合后的持续时间结果优先级从高到低依次为12h，8h，4h，2h。

步骤3：售电公司对负责范围内所有参与需求侧调控用户的可平移负荷段类进行优化整合的具体方法为，不包含可拆分可平移负荷段类：

(1)定义每段可平移负荷段的持续时间和负荷量依次为hi和pi，其中i＝1，2，...，n。定义整合后的可平移负荷段i的开始工作时间为xi,且xi的取值为0到23的整数，即规定每段可平移负荷段都是从整点开始工作的。

(2)定义整合后第t时刻的总用电需求为qt，t＝0，1，...，23，且q＝(q0，q1，…，q23).

(3)最优问题可以表示为：

f＝maxminq

(4)约束条件为：

(4-1)

(4-2)qt＞0，1≤xi≤24-hi

(4-3)其中t＝0，1，…，23，i＝1，2，…，n，xi∈n。

步骤4：售电公司对负责范围内所有参与需求侧调控用户的可平移负荷段类及可拆分可平移负荷段类进行优化整合的具体方法为：

(1)定义每段可平移负荷段和可拆分可平移负荷段的持续时间和负荷量依次为hi和pii＝1，2，...，n，其中m0段为可拆分可平移负荷段，m0＜n，且h′l和p′l依次为相应负荷段的持续时间的负荷量，l＝1，2，...，m0；

(2)定义整合后第t时刻的总用电需求为qt，t＝0，1，...，23，，且q＝(q0，q1，…，q23)；

(3)拆分后的每小段负荷段持续时间为1h，因此包含可拆分可平移负段的总段数为：

(4)最优问题可以表示为：

f＝maxminq

(5)约束条件为：

(5-1)

(5-2)qt＞0，1≤xi≤24-hi

(5-3)其中t＝0，1，…，23，i＝1，2，…，n′，xi∈n。

本发明的有益效果是：基于电力交易市场中发电企业和售电公司间的分段竞价模式，提出了一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法，通过与用户填写《参与需求侧整合意愿征集书》，售电公司汇总所有参与调控的可平移负荷段类负荷和可拆分可平移负荷段类负荷的用电时间及负荷量；售电公司根据发电企业的分段报价情况，对负责范围内所有参与需求侧调控用户的可平移负荷段类进行优化整合，整合策略是使得持续时间为24h的负荷段的用电需求尽可能多；售电公司对可拆分可平移类负荷的优化整合策略，是将每个该类负荷段拆分为若干持续时间为1h的可平移负荷段，再通过平移使得持续时间为24h的负荷段的用电需求尽可能多。该方法可以通过有效整合用户意愿参与调配的用电负荷，以最大化适应基于分段竞价的电力交易模式，降低售电公司的购电成本。

附图说明

图1是可平移负荷段优化组合效果示意图；

图2是本发明一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法流程图；

图3是本发明实施例中用户参与需求侧响应前的用电负荷图；

图4是本发明实施例中用户参与需求侧响应后的组合优化用电负荷图。

具体实施方式

下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

图1是可平移负荷段优化组合效果示意图。图1(a)为持续时间为8h、功率均为p1的可平移负荷段；图1(b)为持续时间为4h、功率均为p2的可平移负荷段，且p2＜p1。通过平移组合后，得到如图1(c)中的两段负荷：(1)持续时间为12h、功率均为p2的可平移负荷段；(2)持续时间为8h、功率均为p1-p2的可平移负荷段。下面通过计算证明组合后可以降低购电成本：

假设持续时间为8h、4h、12h的单位发电成本依次为γ1、γ2、γ3，且γ3＜γ1＜γ2。组合前的购电成本为：f＝p1h1γ1+p2h2γ2＝8p1γ1+4p2γ2，组合后的购电成本为f′＝p2h3γ3+(p1-p2)h1γ1＝12p2γ3+8(p1-p2)γ1。

因为f-f′＝(12γ3-8γ1-4γ2)p2＞0，所以得到组合后的购电成本更低。

图2是本发明一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法流程图，所述方法包括：

(1)售电公司向用户发布《参与需求侧整合意愿征集书》，简称《意愿书》；

(2)用户需填写清楚参与《意愿书》中可平移负荷段调控的持续时间t/hour和该负荷的额定功率(或平均功率)p/mw；

(3)用户需填写清楚参与《意愿书》中可拆分可平移负荷段调控的持续时间t/hour和该负荷的额定功率(或平均功率)p/mw；

(4)将可拆分可平移负荷段，拆分为若干持续时间为1h的可平移负荷段，实现从可拆分可平移负荷段类到可平移负荷段类的转换；

(5)汇总(3)和(4)，得到该用户新的可平移负荷段调控的持续时间t/hour和该负荷的额定功率(或平均功率)p/mw；

(6)售电公司汇总完管辖范围内所有用户的可平移负荷段情况后，通过求解最优化问题f，得到最大用电需求的持续时间为24h的负荷段，该过程具体包括：

(6-1)定义每段可平移负荷段的持续时间和负荷量依次为hi和pi，其中i＝1，2，...，n。定义整合后的可平移负荷段i的开始工作时间为xi,且xi的取值为0到23的整数，即规定每段可平移负荷段都是从整点开始工作的。

(6-2)定义整合后第t时刻的总用电需求为qt(t＝0，1，...，23)，且q＝(q0，q1，…，q23).

(6-3)最优问题可以表示为：

f＝maxminq

(6-4)约束条件为：

qt＞0，1≤xi≤24-hi，

其中t＝0，1，…，23，i＝1，2，…，n，xi∈n。

(7)在整合后得到的用电需求曲线中，除去24h用电需求外，对剩余负荷段，按照持续时间优先级从高到低依次为12h、8h、4h、2h进行分段，生成售电公司最终的购电需求

图3是本发明实施例中用户参与需求侧响应前的用电负荷图。如图是某售电公司管理的17户用户参与需求响应前的负荷曲线。

图4本发明实施例中用户参与需求侧响应后的组合优化用电负荷图。表1为根据每户用户的《意愿书》汇总得到的17段参与需求侧响应的可平移负荷段的持续时间和该负荷的额定功率(或平均功率)p/mw。通过本发明提供的方法，最终对这17段可平移负荷段整合优化后的开始工作时间，如表2所示。图4对比图3可知，通过采用本发明提出的一种基于用户需求响应的售电公司购电策略方法，通过有效整合用户意愿参与调配的用电负荷，以最大化适应基于分段竞价的电力交易模式，获得最大用电需求的持续时间为24h的负荷段，达到降低售电公司的购电成本的目的。

表117户用户《意愿书》汇总情况

表2用户参与需求侧响应后的各段负荷开始工作时间