基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法

1.本发明涉及一种区域可靠性电价制定方法。特别是涉及一种基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法。


背景技术：

2.目前，为实现双碳目标，大量新能源和电力电子设备并入电网，这对配电网的可靠性提出了更高的要求。另一方面配电网中存在大量的工业、商业和居民等多种类型的终端用户，并且其用能特性和可靠性需求存在较大的差异性，考虑制定差异化的需求响应合约，激励更多的需求侧灵活性资源改变其用电行为，在配电网突发安全事件处于紧急状态下能灵活中断，以降低配电网的停电损失和升级投资成本。研究在配电网正常运行和紧急情况下的多场景区域可靠性电价有着重要意义，区域可靠性电价可作为一个有效的价格信号调节配电网运行的可靠性和经济性，能正确反映供电区域的供电可靠性水平和用户的实际响应情况，促进用户根据区域可靠性电价灵活改变用电行为，也为电网公司制定配电网长期规划提供可靠性和经济性两方面参考。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够反映终端用户差异化响应能力的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法。
4.本发明所采用的技术方案是：一种基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法，包括如下步骤：
5.1)利用多类型终端负荷的多元化用能和供电可靠性信息，并结合各负荷点差异化的需求响应情况，建立计及需求响应的负荷点频率型、时间型和电量型的供电可靠性指标，即，计及需求响应的负荷点供电可靠性指标；并计算计及需求响应的各供电分区可靠性指标；
6.2)综合考虑各供电分区的可中断响应因子、停电时间、单位停电损失值、可中断负荷单位补偿成本、负荷增长率和经济投资年限的影响因素，建立计及需求响应的各供电分区的停电损失模型和需求响应成本模型，将停电损失和需求响应成本相加得到计及需求响应的各供电分区的可靠性成本；
7.3)基于改进长期增量成本法，考虑系统正常运行和紧急情况下，负荷点单位功率注入产生的增量潮流对配电网经济投资年限的影响，取正常和紧急状态下最小的投资年限，推导计及需求响应的各供电分区的可靠性成本，最后通过计及需求响应的各供电分区可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价。
8.本发明的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法，利用多类型终端负荷的多元化用能和供电可靠性信息，并结合各负荷点差异化的需求响应情况，建立计及需求响应的频率型、时间型和电量型等负荷点供电可靠性指标，并计算计及需求响应的各供电分区可靠性指标。并且，综合考虑各供电分区的可中断响应因子、停电时间、单位停电
损失值、可中断负荷单位补偿成本、负荷增长率和经济投资年限等影响因素，建立各供电分区的停电损失模型和需求响应成本模型，将停电损失和需求响应成本相加得到各供电分区的可靠性成本。此外，本发明结合所提出的配电网规划的经济投资策略，改善了原模型在正常运行这种单一场景下的定价模式，将基于改进长期增量成本法，考虑系统正常运行和紧急情况下，负荷点单位功率注入产生的增量潮流对配电网经济投资年限的影响，取正常和紧急状态下较小的投资年限推导可靠性成本，最后通过各供电分区可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价，区域可靠性电价充分体现了供电区域实际的供电可靠性水平和用户对激励型需求响应的实际响应情况。
附图说明
9.图1是本发明基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法的流程图。
具体实施方式
10.下面结合实施例和附图对本发明的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法做出详细说明。
11.如图1所示，本发明的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法，包括如下步骤：
12.1)利用多类型终端负荷的多元化用能和供电可靠性信息，并结合各负荷点差异化的需求响应情况，建立计及需求响应的负荷点频率型、时间型和电量型的供电可靠性指标，即，计及需求响应的负荷点供电可靠性指标；并计算计及需求响应的各供电分区可靠性指标；其中，所述的计及需求响应的负荷点频率型供电可靠性指标，为计及需求响应的负荷点平均停电频率；所述的计及需求响应的时间型供电可靠性指标包括：计及需求响应的负荷点平均停电时间和计及需求响应的供电可靠率；所述的计及需求响应的电量型供电可靠性指标，为计及需求响应的电量不足期望值；
13.所述的计及需求响应的负荷点供电可靠性指标的计算公式如下：
[0014][0015]
式中，λ
u-dr
为计及需求响应的负荷点平均停电频率，λu为不计及需求响应的负荷点平均停电频率，e代表配电网负荷点到电源路径上第e个元件发生故障，n代表配电网系统中的元件总数量，λe表示第e个元件的平均故障率；t
u-dr
为计及需求响应的负荷点平均停电时间，te为负荷点到电源路径上第e个元件平均停电持续时间；a
u-dr
为计及需求响应的负荷点供电可靠率；eens
u-dr
为计及需求响应的电量不足期望值，β为可中断响应因子，du为供电分区内负荷点u参与需求响应的负荷量；
[0016]
所述的计及需求响应的各供电分区可靠性指标的计算公式如下：
[0017][0018]
式中，λ
q-dr
为计及需求响应的供电分区平均停电频率，m为供电分区内负荷点总数，λ
u-dr
为计及需求响应的负荷点平均停电频率，dq为供电分区参与需求响应的总负荷量，t
q-dr
为计及需求响应的供电分区平均停电时间，a
q-dr
为供电分区的供电可靠率，eens
q-dr
为计及需求响应的供电分区的电量不足期望值。
[0019]
2)综合考虑各供电分区的可中断响应因子、停电时间、单位停电损失值、可中断负荷单位补偿成本、负荷增长率和经济投资年限的影响因素，建立计及需求响应的各供电分区的停电损失模型和需求响应成本模型，将停电损失和需求响应成本相加得到计及需求响应的各供电分区的可靠性成本；其中，
[0020]
所述的计及需求响应的各供电分区的停电损失模型如下：
[0021][0022]
式中，c
out
为计及需求响应的供电分区停电损失，pw为计及需求响应的供电分区的单位停电损失值，τq为计及需求响应的供电分区的停电损失时间常数，t
q-dr
为计及需求响应的供电分区平均停电时间，eens
q-dr
为计及需求响应的供电分区的电量不足期望值，rq为供电分区内年负荷增长率，βq为供电分区的可中断响应因子，dq为供电分区参与需求响应的总负荷量，t为原经济投资年限；
[0023]
所述的计及需求响应的各供电分区的需求响应成本模型如下：
[0024]cdr
＝c
compdint
t
q-dr
(1+rq)
t
＝c
comp
β
qdq
t
q-dr
(1+rq)
t
[0025]
式中，c
dr
为计及需求响应供电分区的需求响应成本，c
comp
为可中断负荷的单位补偿成本，d
int
表示可中断负荷量；
[0026]
所述的计及需求响应的各供电分区的可靠性成本计算公式如下：
[0027]creli
＝c
out
+c
dr
[0028]
式中，c
reli
为计及需求响应的各供电分区的可靠性成本c
out
，为计及需求响应的供电分区停电损失，c
dr
为计及需求响应供电分区的需求响应成本。
[0029]
3)基于改进长期增量成本法，考虑系统正常运行和紧急情况下，负荷点单位功率注入产生的增量潮流对配电网经济投资年限的影响，取正常和紧急状态下最小的投资年限，推导计及需求响应的各供电分区的可靠性成本，最后通过计及需求响应的各供电分区
可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价；其中所述的：
[0030]
考虑系统正常运行下，所述的配电网经济投资年限，包括正常运行原经济投资年限t
nor
和正常运行现经济投资年限t
nor,new
，计算公式如下：
[0031][0032][0033]
式中，c
max,ava
为负荷点的最大可用容量，d
int
为可中断负荷量，d
uni
为不可中断负荷量，rq为供电分区内年负荷增长率，δp
nor
为正常运行下负荷点单位功率注入产生的增量潮流。
[0034]
考虑系统紧急情况下，所述的配电网经济投资年限，包括紧急情况原经济投资年限t
con
和紧急情况现经济投资年限t
con,new
，计算公式如下：
[0035][0036][0037]
式中，c
rated
为负荷点的额定容量，d
uni,con
为紧急情况下不可中断负荷量，βq为供电分区的可中断响应因子，dq为供电分区参与需求响应的总负荷量，ψ
cf
为偶发因子是所有紧急事件中，流过各负荷点最大的潮流与正常情况下潮流的比值，rq为供电分区内年负荷增长率，δp
con
为紧急情况下负荷点单位功率注入产生的增量潮流。
[0038]
负荷点单位功率注入产生的增量潮流，计算公式如下：
[0039][0040]
式中，δp为负荷点单位功率注入产生的增量潮流，p
ij
为负荷点i流向负荷点j的潮流，vi为负荷点i的电压值，d
in
为负荷点的单位功率注入量，vj为负荷点j的电压值，θi为负荷点i的相角值，θj为负荷点j的相角值。
[0041]
取正常和紧急状态下最小的投资年限推导计及需求响应的各供电分区的可靠性成本，计算公式如下：
[0042][0043][0044]
式中，c
reli
为原经济投资年限下的可靠性成本，c
reli,new
为现经济投资年限下的可靠性成本；pw为计及需求响应的供电分区的单位停电损失值，τq为计及需求响应的供电分区的停电损失时间常数，t
q-dr
为计及需求响应的供电分区平均停电时间，βq为供电分区的可中断响应因子，dq为供电分区参与需求响应的总负荷量，rq为供电分区内年负荷增长率，t
nor
为系统正常运行下原经济投资年限，t
nor,new
为系统正常运行下现经济投资年限，t
con
为系统紧
急情况下原经济投资年限，t
con,new
为系统紧急情况下现经济投资年限。
[0045]
通过计及需求响应的各供电分区可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价，计算公式如下：
[0046][0047]
式中，p0为区域可靠性电价，δc
reli
为可靠性成本增量，c
reli
为原经济投资年限下的可靠性成本，c
reli,new
为现经济投资年限下的可靠性成本，d
in
为负荷点的单位功率注入量。
[0048]
为了更进一步说明本发明的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法，下面给出具体实例。
[0049]
利用多类型用户的用能信息和实际响应情况，建立计及需求响应的频率型、时间型和电量型等供电分区供电可靠性指标，各供电分区的可靠性指标如表1所示。
[0050]
表1：计及需求响应后各供电分区可靠性指标值
[0051][0052]
根据调查统计情况，整理得到如表2所示的各供电分区内多类型用户单位停电损失和如表3所示的各供电分区内多类型用户用电量占比情况。
[0053]
表2：各供电分区多类型用户单位停电损失值(元/kwh)
[0054][0055]
表3:各供电分区内多类型用户用电量占比
[0056][0057]
经统计配电网ⅰ类供电分区年负荷增长率为1.8％，ⅱ类供电分区年负荷增长率为2.2％，ⅲ类供电分区年负荷增长率为2.8％。假设可中断负荷单位补偿成本为0.2元/kwh，负荷点单位注入功率为2.5mw，结合各影响因素得到正常运行和紧急情况下本模型是否有
单位功率注入下经济投资年限对比，如表4所示。
[0058]
表4：本模型是否有单位功率注入下经济投资年限对比
[0059][0060]
取表4中各供电分区正常和紧急状态下较小的投资年限推导可靠性成本，通过各供电分区可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价如表5所示。
[0061]
表5：各供电分区区域可靠性电价
[0062][0063]
基于以上技术方案可知，根据多类型终端负荷的多元化用能和供电可靠性信息，并结合各负荷点差异化的需求响应情况，得到计及需求响应的各供电分区频率型、时间型和电量型可靠性指标。结合各供电分区的可中断响应因子、停电时间、单位停电损失值、可中断负荷单位补偿成本、负荷增长率和经济投资年限等影响因素计算得到计及需求响应的各供电分区的停电损失、需求响应成本和可靠性成本。基于改进长期增量成本法，考虑系统正常运行和紧急情况下，负荷点单位功率注入产生的增量潮流对配电网经济投资年限的影响，通过各供电分区可靠性成本增量计算得到区域可靠性电价。算例结果证明，本发明的基于改进长期增量成本法的区域可靠性电价制定方法，能够制定合理的区域可靠性电价，符合实际情况。
[0064]
以上所述仅为本发明的一个优选实施方案，在不脱离本发明原理的前提下，本技术领域的普通技术人员可以作出若干修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。