CN105631580A - 一种面向能源互联网的能量交易模型 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面向能源互联网的能量交易模型，所述模型包括：x_n＝f_n(t)，p_n＝F_n(p′_n)；y为用户购买能源总支出；x_n为有效用能价格，由时间函数f_n(t)确定；n表示能源互联网中能源输入的种类；t表示时段；p_n为有效用能量；F_n(p′_n)为某种能源具有的自身特性函数；N表示能源种类的总数。本发明的交易模型在当前分段电价基础上更新了能源价格的计量方式，为未来的能源广泛互联打好基础。即使在单一能源交易模式下，这种能源交易模式相对于当前的阶梯式电价交易模型也可以增加能源定价与交易的优化途径。

Description

一种面向能源互联网的能量交易模型

技术领域

本发明属于能源交易控制领域，具体涉及一种面向能源互联网的能量交易模型。

背景技术

互联网+智慧能源构成的能源互联网是未来能源供用体系的整体愿景，能源互联网基于先进互联网技术，以电能为核心的能源替代转化技术扩展了能源供用的优化范围。在电力行业中，微电网和分布式电源的发展，在能源系统中扮演重要角色的电网中出现了海量“发用电联合体”在满足自身负荷的需求外，具备了供应多余电能的能力。未来的能源供用体系中要考虑，数以亿计的人们将在自己家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源，并在能源互联网上与大家分享。对于这种大量分布的不同规模供电能力的管理和调度是电网企业面临的全新课题。同时，以电能为核心的能源间替代和转换技术的发展也将为不同种类能源间的替代和转换创造条件。技术条件支持下能源间的替代转化需要建立描述能源间等价替换的交易模型。

现有的能源销售体系采用单一定价模式。政府提供配套的补贴政策，以及能源价格间的指导折算系数。优点是价格稳定，结算方便。能通过补贴能够及时发布市场引导信号。但是目前的交易模式对应的模型缺乏对用能选择和交互的支持。用户侧安装的分布式电源等向电网送电价格单一，缺乏引导和市场供求信息信号的反应，现有模型没有表现出不同负荷在不同时段之间能源消耗需求间的差别，因此亟需抽象出一种新的可以发挥不同负荷特性、不同时段用能需求，充分利用负荷和分布式电源供电(供能)能力的交易模型。

发明内容

本发明提出一种面向能源互联网的能量交易模型，在当前分段电价基础上更新了能源价格的计量方式，为未来的能源广泛互联打好基础。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种面向能源互联网的能量交易模型，所述模型包括：

$y={\Σ}_{n=1}^N{x}_n{p}_n$

x_n＝f_n(t)

p_n＝F_n(p′_n)

y为用户购买能源总支出；x_n为有效用能价格，由时间函数f_n(t)确定；n表示能源互联网中能源输入的种类；t表示时段；p_n为有效用能量；F_n(p′_n)为某种能源具有的自身特性函数；N表示能源种类的总数。

优选的，所述交易模型的等式约束为：

能源的输入等于能源的消费需求：

用户购买能源总支出最低：

污染最小： $min{\Σ}_{n=1}^N{F}_n\left({p^{\′}}_n\right)$

式中：P_n(t)为各种能源的供给约束；L_j(t)为各种负荷的应用约束；t表示时段，取值为1，2，3.......24；T表示时间范围为24小时；

j表示能源互联网中负荷的种类，共有m种；n表示能源互联网中能源输入的种类共有N种。

优选的，当需要考虑某种能源的燃料消耗特性时，所述F_n(p′_n)如下式：

F_n(p′_n)＝Ap′_n ²+Bp′_n+C

上式中F_n(p′_n)为能源的燃料消耗量；p′_n为能源供应功率；A、B、C为常数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该交易模型统一考虑用户的全部能源需求，进行一体化建模，从而实现对多种能源互动的支持。实现多种能源互补，通过物理系统与信息系统的融合，实现多种能源统一的商业模式。

支持未来能源在更大范围内实现优化。统一能源市场运行，简化能源管理，提升可再生绿色能源应用比例，同时发挥用户侧资源优势，减少能源的供应高峰与低谷差，减少能源容量性备用，提高能源有效使用效率。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

当前典型的电能交易模型为：

y＝x₁p₁+x₂p₂+x₃p₃

y……购买能源总支出；

x_n……第n(n＝1,2,3)档电价；

p_n……第n(n＝1,2,3)档电量。

电价与电量的定义见下表：

该模型因为参数基本固定，没有变量，基本上无法针对该模型进行优化。减小支出只能从节省能源消耗量方面解决。

未来的能源供用体系(能源互联网)具备如下三个特征：

1、多种能源以电为介质高效互动。利用电网与热力、油气系统互动，以及电网与用户侧各类用能设备的双向互动，大幅提高用户侧可再生能源的利用规模。

2、信息与能源深度融合。利用大数据、云计算等信息通信技术，大幅提高能源系统的可观性和可控性，提高网-源-荷的一体化运行能力，支撑可再生能源消纳利用，提升能源系统发展效率。

3、全面支撑市场化能源配置。基于信息资源的协同共享，融合互联网理念，创新商业模式，引导多元主体参与能源市场竞争合作。

当前的能源交易模式对应的交易模型无法适用于未来能源互联网环境下的能源交易与供用优化。为了支持未来能源的替代与转化以及用户与能源供应者之间的互动，设计一种支持能源互联网环境下能源运营的能源互联网交易模型

这种统一能源交易模型需要具有如下特点：

(1)形式上统一，将电、燃气、热、冷等能源供给用统一的函数形式进行表示，便于能源间的互动的描述和建模；

(2)参数上各自独立，虽然不同能源供应采用统一的函数形式表示，但是不同的能源供应具备不同的特点，必须加以区分，精确表述不同能源本身的特点；

(3)开放、可扩充，模型既要统一精确表述现有的能源供用，又要能准备描述未来的能源供应形式。

一种面向能源互联网的能量交易模型，所述模型包括：

$y={\Σ}_{n=1}^N{x}_n{p}_n$

x_n＝f_n(t)

p_n＝F_n(p′_n)

y为用户购买能源总支出，单位为货币单位，例如在中国，则为人民币元；x_n为有效用能价格，由时间函数f_n(t)确定，可以是根据生产能源成本确定的分段函数；n表示能源互联网中能源输入的种类；t表示时段可以是一天或者其他时间周期。典型应用T＝24小时(1天)，t为1，2，3.......24；F_n(p′_n)为某种能源具有的自身特性函数；N表示能源种类的总数。

例如，对于实行峰谷电价的x_e可以采用如下方式定义：

当电能按照来源来划分的情况时有：

上述描述也可以进行结合表述：

此时：

同样x_n也可以用来代表其他能源供应，比如天然气、供热制冷等。此时x_n表示其代表的能源价格。

Pn为有效用能量，某种能源具有其自身特性的函数F_n(p′_n)，一般应用时其用来表示某种能源的消耗量，常规使用时其数值等于能源的计量表计读数。当需要考虑某种能源的燃料消耗特性时可以考虑如下公式：

F_n(p′_n)＝Ap′_n ²+Bp′_n+C

上式中F_n(p′_n)：为能源的燃料消耗量(或者能源成本、或者能源污染排放量)；

p′_n为能源供应功率；

A、B、C为常数与能源种类有关，例如对于风能，风电只有价格，而没有燃料消耗和污染排放,通过实验或者根据发电机组出厂说明书确定。

特殊情况下，例如通过某种特殊能源集中转化装置实现多种能源互动的情况下，可以通过不同能源间可以进行等效比较和折算。典型的确定方式为根据当前技术水平下能源生成效率和对应应用该能源的装置使用效率统计得出。

所述交易模型的等式约束为：

能源的输入等于能源的消费需求，包含冷、热、电等需求： ${\Σ}_{n=1}^N{P}_n\left(t\right)={\Σ}_{j=1}^m{L}_j\left(t\right)$

用户购买能源总支出最低：

污染最小： $min{\Σ}_{n=1}^N{F}_n\left({p^{\′}}_n\right)$

式中：P_n(t)为各种能源的供给约束；L_j(t)为各种负荷的应用约束；t表示时段，取值为1，2，3.......24；T表示时间范围为24小时；

j表示能源互联网中负荷的种类，共有m种；n表示能源互联网中能源输入的种类(如风能、太阳能、煤、石油等)共有N种；F_n(p′_n)为某种能源具有的自身特性函数。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种面向能源互联网的能量交易模型，其特征在于，所述模型包括：

$y={\Σ}_{n=1}^N{x}_n{p}_n$

x_n＝f_n(t)

p_n＝F_n(p′_n)

y为用户购买能源总支出；x_n为有效用能价格，由时间函数f_n(t)确定；n表示能源互联网中能源输入的种类；t表示时段；p_n为有效用能量；F_n(p′_n)为某种能源具有的自身特性函数；N表示能源种类的总数。

2.如权利要求1所述的能量交易模型，其特征在于，所述交易模型的等式约束为：

能源的输入等于能源的消费需求：

用户购买能源总支出最低：

污染最小： ${\mathrm{min\Σ}}_{n=1}^N{F}_n\left({p^{\′}}_n\right)$

式中：P_n(t)为各种能源的供给约束；Lj(t)为各种负荷的应用约束；t表示时段，取值为1，2，3…….24；T表示时间范围为24小时；

j表示能源互联网中负荷的种类，共有m种；n表示能源互联网中能源输入的种类共有N种。

3.如权利要求1所述的能量交易模型，其特征在于，当需要考虑某种能源的燃料消耗特性时，所述F_n(p′_n)如下式：

F_n(p′_n)＝Ap′_n ²+Bp′_n+C

上式中F_n(p′_n)为能源的燃料消耗量；p′_n为能源供应功率；A、B、C为常数。