一种基于最低成本算法的区域用电分配方法及系统与流程

1.本发明涉及电力领域，尤其是一种基于最低成本算法的区域用电分配方法及系统。


背景技术：

2.在当前，随着传统化石能源的日渐枯竭，能源利用率低下以及环境污染问题得到了世界各国密切地关注。实行市场化改革已成为世界范围内电力工业改革发展的总体方向，配电侧电力市场化改革是传统配电工业发展的必然趋势。这让原有垂直垄断经营的格局逐渐被打破，配电侧变成了独立于发电企业的经济实体。由于电力市场的不稳定性，尤其是电力市场的电价受多种因素影响，其波动性很大且难以预测；同时用户的用电电量是随机变化的。因此配电公司有必要建立一种最低成本的分配方法，以便于配电公司能够更好地管理和控制它。


技术实现要素：

3.本发明的目的是通过提出一种基于最低成本算法的区域用电分配方法及系统，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.提供一种基于最低成本算法的区域用电分配方法，包括。
6.s1.1：收集用电分配相关数据；
7.s1.2：对收集的数据根据最低成本分配的目标进行分析；
8.s1.3：根据规划目标建立最低成本运行模型；
9.s1.4：模型在区域内实施，对实际应用中不合理的部分及时调整。
10.作为本发明的一种优选技术方案：所述收集电力规划的相关数据包括电价水平、电价增加百分比、电力公司收入要求、污染物排放水平和环境外部性成本。
11.作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤s1.3中模型的目标函数是满足用电需求的总成本净现值最小，总成本包括扩容成本、系统运行成本以及环境成本，即：
12.f＝min[f
npv
(c1)+f
npv
(c2)+f
npv
(c3)]
[0013][0014][0015][0016]
其中：
[0017]
f为规划期总成本，f
npv
为计算资源成本净现值函数；
[0018]
c1为系统扩容成本，c2为系统运行成本，c3为环境成本；
[0019]
i为第i个新资源(i＝1，2，
……
，i)；
[0020]
n为第n个已有资源(n＝1，2，
……
，n)；
[0021]
s为规划期中的子规划期(s＝1，2，
…
s)；
[0022]
j为子规划期中的时间区间(j＝1，2，
…
j)；
[0023]
r为折现率；
[0024]
x为新资源的最大容量(mw)，决策变量；
[0025]cci
为第i个新资源的平均容量成本(元/mw)；
[0026]cei
为第i个新资源的平均电量成本(元/kwh)；
[0027]cen
为第n个已有资源的平均电量成本(元/kwh)；
[0028]cfi
为第i个新资源的环境成本(元/kwh)；
[0029]cfn
为第n个已有资源的环境成本(元/kwh)；
[0030]
pi
js
为第i个新资源在子规划期s时间区间j的出力(mw)，决策变量；
[0031]
p
njs
为第n个已有资源在子规划期s时间区间j的出力(mw)。
[0032]
作为本发明的一种优选技术方案：所述最低成本模型运行的约束条件包括用电需求、系统可靠性、资源运行约束、资源可用性和污染物排放水平。
[0033]
作为本发明的一种优选技术方案：所述用电需求约束中，资源的运行必须满足规划期中每个时间间隔的用电需求；
[0034][0035]
其中，d
js
为子规划期s时间区间j的最大电力需求(mw)。
[0036]
作为本发明的一种优选技术方案：所述可靠性约束中：
[0037][0038]
其中：r为系统备用容量系数；d
js
为子规划期s时间区间j的最大电力需求(mw)；gn为第n个已有资源的额定容量。
[0039]
作为本发明的一种优选技术方案：所述资源运行约束包括：
[0040]
s2.2：资源的容量贡献不能超过其额定容量：
[0041]
p
ijs
≤x
is
[0042]
p
njs
≤gn；
[0043]
s2.3：资源的电量贡献不能超过其等效电量：
[0044][0045]
[0046]
其中，na为资源的等效可用系数。
[0047]
作为本发明的一种优选技术方案：所述资源可用性约束包括新资源的上限约束，每个子规划期j中新资源的总容量不能超过一个上限，即：
[0048][0049]
xi≤ui[0050]
其中，u为规划期中新资源的容量上限；ui为规划期中第i个新资源的容量上限。
[0051]
作为本发明的一种优选技术方案：所述污染物排放约束，新资源在规划期的污染物排放不应超过法律、法规、标准等允许的排放上限，即：
[0052][0053][0054]
其中，hn为第n个已有资源的排放因子(g/kwh)；hi为第i个已有资源的排放因子(g/kwh)；hn为规划期中第n个已有资源的污染物排放上限(g)；hi为规划期中第i个新资源的污染物排放上限(g)。
[0055]
提供一种基于最低成本算法的区域用电分配系统，包括：
[0056]
数据收集模块：收集关于用电分配的有关数据；
[0057]
数据分析模块：对收集的数据根据最低成本分配的目标进行分析；
[0058]
模型建立模块：建立最低成本区域配电模型；
[0059]
实施调整模块：模型在区域内实施，对实际应用中不合理部分相应调整。
[0060]
本发明提供的基于最低成本算法的区域用电分配方法及系统，与现有技术相比，其有益效果有：
[0061]
本发明通过建立最低成本算法模型，有效减小供电成本，提高电厂配电的经济性，缓解新电厂的压力，更好的解决传统电力行业发展模式下资源、资金、环境等因素问题的限制，有利于电力工业的资源优化配置和可持续发展。
附图说明
[0062]
图1为本发明优选实施例的方法流程图；
[0063]
图2为本发明优选实施例的系统框图。
[0064]
图中各个标记的意义为：100、数据收集模块；110、数据分析模块；120、模型建立模块；130、实施调整模块。
具体实施方式
[0065]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
[0066]
参照图1，本发明优选实施例提供了一种基于最低成本算法的区域用电分配方法，包括：
[0067]
s1.1：收集电力规划相关数据；
[0068]
s1.2：对收集的数据根据最低成本分配的目标进行分析；
[0069]
s1.3：根据规划目标建立最低成本运行模型；
[0070]
s1.4：模型在区域内实施，对实际应用中不合理的部分及时调整。
[0071]
所述收集电力规划的相关数据包括电价水平、电价增加百分比、电力公司收入要求、污染物排放水平和环境外部性成本。
[0072]
所述步骤s1.3中模型的目标函数是满足用电需求的总成本净现值最小，总成本包括扩容成本、系统运行成本以及环境成本，即：
[0073]
f＝min[f
npv
(c1)+f
npv
(c2)+f
npv
(c3)]
[0074][0075][0076][0077]
其中：
[0078]
f为规划期总成本，f
npv
为计算资源成本净现值函数；
[0079]
c1为系统扩容成本，c2为系统运行成本，c3为环境成本；
[0080]
i为第i个新资源(i＝1，2，
……
，i)；
[0081]
n为第n个已有资源(n＝1，2，
……
，n)；
[0082]
s为规划期中的子规划期(s＝1，2，
…
s)；
[0083]
j为子规划期中的时间区间(j＝1，2，
…
j)；
[0084]
r为折现率；
[0085]
x为新资源的最大容量(mw)，决策变量；
[0086]cci
为第i个新资源的平均容量成本(元/mw)；
[0087]cei
为第i个新资源的平均电量成本(元/kwh)；
[0088]cen
为第n个已有资源的平均电量成本(元/kwh)；
[0089]cfi
为第i个新资源的环境成本(元/kwh)；
[0090]cfn
为第n个已有资源的环境成本(元/kwh)；
[0091]
pi
js
为第i个新资源在子规划期s时间区间j的出力(mw)，决策变量；
[0092]
p
njs
为第n个已有资源在子规划期s时间区间j的出力(mw)。
[0093]
所述最低成本模型运行的约束条件包括用电需求、系统可靠性、资源运行约束、资源可用性和污染物排放水平。
[0094]
所述用电需求约束中资源的运行必须满足规划期中每个时间间隔的用电需求；
[0095][0096]
其中，d
js
为子规划期s时间区间j的最大电力需求(mw)。
[0097]
所述可靠性约束中：
[0098][0099]
其中：r为系统备用容量系数；d
js
为子规划期d时间区间j的最大电力需求(mw)；gn为第n个已有资源的额定容量。
[0100]
所述资源运行约束包括：
[0101]
s2.2：资源的容量贡献不能超过其额定容量：
[0102]
p
ijs
≤x
is
[0103]
p
njs
≤gn；
[0104]
s2.3：资源的电量贡献不能超过其等效电量：
[0105][0106][0107]
其中，na为资源的等效可用系数。
[0108]
所述资源可用性约束包括新资源的上限约束，每个子规划期j中新资源的总容量不能超过一个上限，即：
[0109][0110]
xi≤ui[0111]
其中，u为规划期中新资源的容量上限；ui为规划期中第i个新资源的容量上限。
[0112]
所述污染物排放约束中，新资源在规划期的污染物排放不应超过法律、法规、标准等允许的排放上限，即：
[0113][0114]
[0115]
其中，hn为第n个已有资源的排放因子(g/kwh)；hi为第i个已有资源的排放因子(g/kwh)；hn为规划期中第n个已有资源的污染物排放上限(g)；hi为规划期中第i个新资源的污染物排放上限(g)。
[0116]
本实施例中，以河南省商丘市陈集村为例，其他数据已知，现收集当地电价0.6元一度电，工业用电1.2元一度电，租房电费1元一度电，电价增加百分比为百分之十五，电力公司收入要求利润不低于成本的百分之三十，当地污染物排放水平为良好，当地规定最低排放标准国家规定行业排放标准，环境外部成本包括除尘、灰渣利用、废水处理和余热利用等产生的费用；根据收集的当地数据以及工厂自身需求，以最低成本分配的目标进行分析；根据规划目标建立最低成本运行模型；利用公式：
[0117][0118][0119][0120]
分别计算系统扩容成本，系统运行成本，环境成本；再利用公式
[0121]
f＝min[f
npv
(c1)+f
npv
(c2)+f
npv
(c3)]
[0122]
计算规划期总成本，按照当地用电需求、系统运行的可靠性、资源运行、资源可用性和污染物排放水平的约束条件，将建立的用电分配模型在区域内实施，对实际应用中不合理的部分及时调整，如当地河流污染较严重，排放后的废水导致当地水源检测不达标，就需要再提高自身废水排放标准以符合当地行业排放标准。
[0123]
参照图2，本发明优选实施例提供了一种基于最低成本算法的区域用电分配系统，包括：
[0124]
数据收集模块100：收集关于电力资源规划的有关数据；
[0125]
数据分析模块110：对收集的数据根据最低成本分配的目标进行分析；
[0126]
模型建立模块120：建立最低成本区域配电模型；
[0127]
实施调整模块130：模型在区域内实施，对实际应用中不合理部分相应调整。
[0128]
本实施例中，以河南省商丘市陈集村为例，收集当地电价水平、电价增加百分比、电力公司收入要求、污染物排放水平和环境外部性成本的相关数据，对收集的数据根据最低成本用电分配的目标进行分析，根据模型建立模块120建立最低成本用电分配模型，根据建立的模型在当地实施最低成本配电，当有不适应当地实际需要的情况出现时，进行及时调整。
[0129]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0130]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。