一种促进风电消纳的峰谷电价优化方法
【专利说明】一种促进风电消纳的峰谷电价优化方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于电力市场领域，涉及一种峰谷电价的优化方法。 【【背景技术】】
[0002] 近年来，随着风电的大规模并网，使风电消纳问题更加复杂，充分挖掘负荷侧潜 力、通过需求响应促进可再生能源消纳已成为电力系统运行的重要手段。随着智能电网技 术的发展和完善，供需互动技术也日渐发展并不断成熟。中国风电在迅速发展的同时也面 临着低利用率、弃风电量严重等问题，造成此问题的一个重要原因在于风电出力与负荷用 电之间的不协调。风电出力具有反调峰性和随机性，风电出力一般主要集中在夜间负荷低 谷时段，同时风电出力预测精度相对较低，系统难以完全根据其预测出力制定发电计划。
[0003] 价格是市场的杠杆，电价在需求侧管理中发挥着关键性的作用，销售电价是用户 与电网的纽带，也是互动化的信号传递者。在传统的电力运营模式中，销售电价是基于电力 生产的平均成本制定的，大部分用户无论在何时用电，其支付电费是固定不变的，甚至在电 力需求的峰荷时期以及电力容量短缺影响系统稳定的情况下也是如此。除此之外，在决定 满足未来的电力需求的发电容量的过程中，用户也没有得到足够的参与。这种固定电价不 能正确反映电力供应在不同时间的成本，不利于电力资源的合理分配，不利于电能的高效 利用。
[0004] 峰谷电价（Time of use Price, TOU Price)是一种基于价格的需求侧管理措施， 反映了电能的生产成本在时间上的差别，它遵循着市场经济的原则。实行峰谷电价有以下 好处：第一，峰谷电价仅仅通过峰谷电价价差来达到削峰填谷的目的，用户总用电量基本保 持不变，因此峰谷电价不会降低居民用户的生活水准，也不影响工商业用户的生产效率；第 二，部分用户通过响应峰谷电价，调整用电模式，将峰时段用电转移至谷时段，从而减少电 费开支；第三，峰谷电价减少了峰时段的负荷需求，从而减少拉闸限电的次数，提高用户的 满意度。
[0005] 随着风电并网规模的加大，风电将从本质上改变系统净负荷的峰谷特性，使得净 负荷曲线波动性、随机性增强。传统的峰谷电价制定方法大多基于传统能源发电系统，且局 限于原始负荷曲线的形状进行削峰填谷，未能充分考虑大规模风电并网的需求及直接效益 的评估，难以充分挖掘需求侧响应的效益，不能很好地适用于含大量风电的现代电力系统。
[0006] 综上，现有的销售电价及峰谷电价没有充分地发挥它在风电消纳方面的优势，同 时现有的峰谷电机制定方法具有对风电消纳的考虑不足以及调整目标单一等缺点。有必 要结合新形势下风电大力发展的现代电力系统，设计考虑促进风电消纳的峰谷电价制定方 法，发挥需求侧灵活用电的优势，促进风电的消纳。 【
【发明内容】
】
[0007] 本发明的目的在于针对现有销售电价及峰谷电价制定方法的不足，提供一种促进 风电消纳的峰谷电价优化方法，通过电价引导用户转变用电方式，实现降低发电成本、提高 系统可靠性、有效地促进风电消纳、增大社会效益、并实现多方共赢的目的。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种促进风电消纳的峰谷电价优化方法，包括以下步骤：1)、采用模糊半梯形隶属 函数法对峰谷时段进行划分；2)、建立用户响应模型；3)、建立促进风电消纳的峰谷电价优 化模型；4)、使用遗传模拟退火算法找到促进风电消纳的峰谷电价优化模型的最优解。
[0010] 本发明进一步的改进在于：步骤1)具体包括：利用模糊半梯形隶属函数法，对典 型天负荷曲线的η个时段进行划分，先设定峰隶属度和谷隶属度，再将每个时段的负荷数 据代入偏大或偏小半梯形隶属函数，得到对应的隶属度，与峰谷隶属度进行比较，若大于峰 隶属度，为峰时段；若小于谷隶属度，为谷时段；其余时段为平时段。
[0011] 本发明进一步的改进在于：步骤2)中用户响应模型为：
[0012]
[0013] 式中：ε "-一自弹性系数；ε u-一交叉弹性系数。
[0014] 本发明进一步的改进在于：自弹性系数ε π和交叉弹性系数ε u表示：
[0017] 式中：i，j--表示i时段和j时段；Qi--表示实施峰谷电价前i时段的用电量； Δ Qi--表不实施峰谷电价后i时段用电量的变化；APi--表不实施峰谷电价后i时段的 电价变化；Pi--表示表示实施峰谷电价前i时段电价。
[0018] 本发明进一步的改进在于：促进风电消纳的峰谷电价优化模型为：
[0020] 式中λ2、λ3--为加权系数，X1+λ 2+λ 3= I ;k$缺电补偿系数，典型值 取匕=lX106Y/MWh ;EENS表示电量不足期望值；k2S弃风电量与价值的转换系数，典型 值取k2= 5X102Y/MWh ;Spill t为风电的弃风电量；
表示火电机组运行的燃 煤成本。需要指出：以上火电燃煤成本、电量不足期望和弃风电量等指标的计算均以响应后 的负荷曲线为基准，根据AQ/Q = E(AP/P)可以得到AQ，进而Q' =Q+AQ，在响应后负荷 Q'的基础上进行生产模拟即可计算以上各项指标。
[0021] 本发明进一步的改进在于：Gencostt和EENS均通过随机生产模拟得到，Spill t根 据负荷曲线和风电出力预测情况计算得到。
[0022] 本发明进一步的改进在于：促进风电消纳的峰谷电价优化模型的约束条件包括：
[0023] (1)用电总量变化约束：
[0025] 式中！Q1--实施峰谷电价后总电量；Qtl--实施峰谷电价前总电量；α为用电总 量变化比例系数，α取值为5% ;
[0026] (2)电量转移总量约束：
[0027] Σ Δ Q/Q0< p (9)
[0028] 式中：Σ AQ-一实施峰谷电价前后，用户各时段电量变化总和；Qtl-一峰谷电价 实施前的总用电量；P-一表示转移百分比上限，考虑到过多的转移负荷会造成"峰谷导 致"情况的发生，一般将P设置在10%~30%之间，算例取20%。
[0029] (3)平均电价的约束：
[0033] 其中，声为实施峰谷电价平均电价，κ 一一平均价格变化幅度上限，考虑到实施峰 谷电价前后平均电价不应有过大波动，一般κ <5%。
[0034] F (Pf，Pp，Pg) = PfQf+PpQp+PgQ g;P p为实施峰谷电价前的电价、P f为实施峰谷电价后 峰时段电价、Pg为实施峰谷电价后谷时段电价、Pg为实施峰谷电价后平时段电价；Q f为实施 峰谷电价后峰时段总的用电量、Qg为实施峰谷电价后谷时段总的用电量、Qp为实施峰谷电 价后平时段总的用电量；
[0035] (4)最大负荷约束：
[0036] L1fflax^ η % Lfflax (15)
[0037] Lmax, L'max为实施峰谷电价前后最大负荷，η %为实施峰谷电价后系统要求的最大 负荷系数，〇彡η %彡1 ;
[0038] (5)峰谷电价比约束：
[0040] 式中：β D β 2--峰谷电价比值范围，β丨取1. 96, β 2取5。
[0041] 与现有技术相比，本发明具有如下突出有益效果：本发明考虑了在大量风电接入 系统的情况下，建立了基于多目标的峰谷电价制定的数学模型并整合了考虑风电接入情况 下的峰谷电价模型的约束条件。该方法能够实现降低发电成本、提高系统可靠性、减小弃风 量和增大社会效益的目的。本发明方法有效地克服了传统峰谷电价下对风电消纳的考虑不 足以及调整目标单一等缺点。实证分析结果表明，本发明方法可以有效地促进风电消纳并 实现多方共赢，为系统和全社会都带来效益。 【【附图说明】】
[0042]图1为本发明基于遗传模拟退火算法的电价优化流程图；
[0043]图2为具体实施例原始负荷与风电出力曲线；
[0044]图3为具体实施例净负荷曲线与时段划分结果；
[0045] 图4为具体实施例促进风电消纳的峰谷电价负荷响应曲线；
[0046] 图5为具体实施例弃风电量曲线。 【【具体实施方式】】
[0047] 在