CN110689277A - 一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备,通过建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型,建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型,计算所述用户最优响应量,并根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格。降低了售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域,尤其涉及一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备。
背景技术
随着节点电力供需紧张关系的变化,现货市场中实时电价也会随之波动,售电商在现货市场面临的风险来源于此。由于售电商相当大一部分利润来源于购售电业务,其面向用户的售电价格通常在一定时期内是固定不变的,当节点电力供需趋向紧张时,现货市场的实时电价必然高涨,那么售电商将面对售电损失。有鉴于此,售电商可以通过需求响应的手段来规避此风险。
需求响应(demand response,DR)是这样一种行为:电力用户与供电方签定合同约定,在特定的情况下,供电方发出通知要求电力用户减少或推移某时段的用电负荷,而供电方补偿电力用户的这种响应行为。根据需求响应发布的补偿形式,可以分为价格型需求响应和激励型需求响应。
在当前市场,随着电气汽车、智能家居、空调、电热水器等柔性负荷的占比不断提高,用电负荷具备主动调节能力,即用电负荷能够支撑电力用户参与需求响应。而对售电商而言如何通过需求响应降低售电损失的风险是当前市场亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备,通过借助需求响应建立博弈模型,降低了售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。
有鉴于此,本申请第一方面提供了一种售电商规避现货市场风险的方法,所述方法包括:
建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型;
建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型;
根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。
优选地,所述用户需求响应收益模型为:
优选地,所述售电商需求响应收益模型为:
Fr=Bbuy-Cs-Cr,e
Bbuy表示售电商节省的购电成本,Cs表示售电商损失的售电收益,Cr,e表示售电商提供给用户的响应补偿。
优选地,所述售电商的需求响应博弈模型为:
优选地,所述多元用户的响应博弈模型为:
优选地,所述求得所述用户最优响应量的计算公式为:
优选地,所述根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格具体为:
S1:初始化鲸鱼种群xi;
S2:计算种群中个体的适应度以及个体的位置值,获取适应度最高搜索个体的位置值;
S3:根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型更新当前搜索个体的位置值;
S4:检查是否存在搜索个体超出搜索空间,若存在,则对超出搜索空间的个体位置进行修改;
S5:更新适应度最高搜索个体的位置值;
S6:重复步骤S3至S5直到达到预设的最大迭代次数,得到最优搜索个体的位置值。
本申请第二方面提供一种售电商规避现货市场风险的系统,所述系统包括:
第一模型建立模块,所述第一模型建立模块用于建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型;
第二模型建立模块,所述第二模型建立模块用于建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型;
模型计算模块,所述模型计算模块用于根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。
本申请第三方面提供一种售电商规避现货市场风险的设备,所述设备包括处理器以及存储器:
所述存储器用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令,执行如上述第一方面所述的一种售电商规避现货市场风险的方法的步骤。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质用于存储程序代码,所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:本申请提供了一种售电商规避现货市场风险的方法,包括建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型;建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型;根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。本申请通过售电商以及多元用户等多方主体共同的需求响应研究,并在此基础上提出了激励型需求响应中的需求响应博弈模型,通过座头鲸猎食算法得到售电商最优补贴价格,使得能够快速求解最优解,并能降低售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。
附图说明
图1为本申请一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例的方法流程图;
图2为本申请一种售电商规避现货市场风险的系统的一个实施例的系统结构图;
图3为本申请一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例中现货市场实时电价所对应的售电商最优补贴价格的示意图;
图4为本发明一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例中现货市场实时电价所对应的用户的最优响应量的示意图;
图5为本发明一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例中现货市场实时电价所对应的售电商需求响应收益的示意图;
图6为本发明一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例中现货市场实时电价所对应的用户需求响应收益的示意图。
具体实施方式
本申请通过售电商以及多元用户等多方主体共同的需求响应研究,并在此基础上提出了激励型需求响应中的需求响应博弈模型,通过座头鲸猎食算法得到售电商最优补贴价格,使得能够快速求解最优解,并能降低售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
为了便于理解,请参阅图1,图1为本申请一种售电商规避现货市场风险的方法的一个实施例的方法流程图,如图1所示,图1中包括:
101、建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型。
需要说明的是,用户需求响应收益模型可以是:
用户i参与需求响应的补贴收益Ci,e为:
用户i减少购电成本Bi,c为:
其中表示用户的响应电量;系数ai与bi为某大于0的常数,系数ai与bi的数值与负荷特性有关。根据用户参与需求响应的过往历史数据,采用参数辨识方法,辨识出需求响应成本函数和系数ai与bi的数值。
售电商需求响应收益模型可以为:
Fr=Bbuy-Cs-Cr,e
其中,Bbuy表示售电商节省的购电成本,Cs表示售电商减少的售电收益;Cr,e表示售电商提供给用户的响应补偿。
其中,售电商节省的购电成本Bbuy为:
售电商损失的售电收益Cs为:
售电商提供给用户的响应补偿Cr,e为:
102、建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型。
需要说明的是,计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型为:
计算用户最优响应量的需求响应博弈模型为:
103、根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。
需要说明的是,由于用户作为随从方,当售电商的补贴价格确定后,用户的最优响应量即可随之确定,售电商的需求响应收益也可最终确定。因此,求解计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型,首先需要计算出售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型,在一种具体的实施例中,可以采用座头鲸猎食算法对出售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型进行计算。
其中,求解用户侧最优响应量的问题,相当于求自变量在某一连续区间内时二次函数的最大值。那么可以令用户i收益函数的一阶导数等于0,得出:
采用座头鲸猎食算法求解售电商最优补贴价格具体包括包围猎物、冒泡攻击和随机搜索、以及捕获猎物。
其中包围猎物具体为:假设目前鲸鱼位置中的最佳候选解是目标猎物位置,在定义最佳候选解后,其他搜索个体将更新其相对于最佳候选解的位置,该过程由以下等式表示:
其中在整个搜索过程中从2线性减少到0;为[0,1]中的随机向量。
冒泡攻击具体包括两种方法:收缩环绕机制以及螺旋更新位置。
其中收缩环绕机制为:的波动范围随着的减少而减少,即,是区间[-a,a]中的随机值,其中a在迭代过程中从2线性减小到0。在[-1,1]中设置的随机值,个体在搜索过程中的新位置可以定义为其原始位置和当前最佳目标位置之间的任何位置。
螺旋更新位置具体为:首先计算鲸鱼和猎物之间的距离,然后在鲸鱼和猎物的位置之间创建螺旋方程,以模仿座头鲸的螺旋形运动,如下所示:
可以假设鲸鱼有50%的概率可以在收缩环绕机制或螺旋模型之间进行选择,以在优化过程中更新鲸鱼的位置,数学模型如下所示:
其中p是[0,1]中的随机数。
随时搜索猎物具体为:座头鲸根据彼此的位置随机搜索。因此,使用随机值大于1或小于-1来强制搜索个体远离参考鲸鱼。与冒泡攻击策略相反,算法根据随机选择的搜索个体而不是目前发现的最佳搜索个体去更新搜索个体的位置。这个机制中强调探索并允许座头鲸猎食算法执行全局搜索。
数学模型如下:
其中,是从当前总体中随机选择的位置矢量。
座头鲸猎食算法是以一组随机解决方案开始,在每次迭代中,搜索个体会根据随机选择的搜索个体或目前为止获得的最佳候选解更新其位置。a参数从2减少到0,以便分别提供探索和利用。当时选择随机搜索代理,而当时选择最佳解决方案用于更新搜索代理的位置。根据p的值,座头鲸猎食算法能够在螺旋或圆周运动之间切换。最后,座头鲸猎食算法算法通过满足终止标准来终止,其终止标准可以是达到最大迭代次数。
在一种具体的实施例中,采用座头鲸猎食算法求解售电商最优补贴价格的过程具体为:
首先初始化鲸鱼种群xi(i=1,2,...,n),其中xi表示用户的响应电量,计算每个搜索个体的适应度,适应度的计算公式为:
求得当前适应度最高的搜索个体位置X*;
设定最大迭代次数T,系数向量a,A,C,随机数l,随机数p;
当p>=0.5,采用售电商需求响应收益模型Fr=Bbuy-Cs-Cr,e更新当前搜索个体的位置。
检查是否有任何搜索个体超出搜索空间,若有则对其位置进行修改;并计算每个搜索个体的适应度,如果找到更优的个体适应度则更新X*。
重复上述步骤直到迭代次数到达最大迭代次数停止迭代。
以上实施例是对售电商规避现货市场风险的方法的具体步骤进行描述,而本申请还包括本申请的方法与传统方法进行实验对比,具体如图3-6所示的示意图。
本实施例中包括五个用户和一个售电商的系统,假设五个用户的响应成本模型中二次项系数均相同,统一表示为0.01,一次项系数分别为0.62、0.58、0.54、0.56、0.65,,用户最大响应量分别为30、18、25、24、37kWh,售电商的零售电价为0.5元/kWh,当市场实时电价高于售电商的零售电价时,售电商才会考虑发布补贴价格以减少亏损,所以设定市场实时电价为0.5元/kWh到4元/kWh。
将本方案的方法与传统粒子群算法在收敛特性方面进行对比,实际可以得到本方案算法在30次迭代时即可达到收敛,而传统粒子群算法需要900次迭代达到收敛,因此本方案方法具有更优的性能,可以快速、稳定地收敛到目标位置。
如图2和3所示的现货市场实时电价所对应的售电商最优补贴价格和用户的最优响应量。当现货市场实时电价较低时,售电商的补贴价格也比较低,用户不会参与需求响应;随着市场实时电价的升高,用户开始参与需求响应的顺序不同,这与用户响应成本模型中的一次项系数bi有关,当bi越低时,用户越容易参与需求响应。当实时电价升高时,售电商的最优补贴价格总体呈上升趋势,用户的响应量也相应升高,直到其达到最高响应量后保持不变。在某些实时电价的区间内,售电商的最优补贴价格不会改变,这是因为某一用户的响应量达到饱和,如果提高补贴价格,剩余用户增加的响应量不足以使售电商的收益升高,只有当实时电价升高到一定程度后,售电商才会提高补贴价格。
图4和图5分别为现货市场实时电价所对应的售电商和用户的需求响应收益。结果表明,售电商的需求响应收益随着市场实时电价升高近似线性增加。当参与需求响应的用户响应量没有达到自身最大响应量时,用户的需求响应收益呈阶梯性上升,这是因为其收益受到响应成本以及售电商制定的补贴价格的影响,对于不同的市场实时电价,只要售电商的补贴价格不变,用户的响应量也就不变,收益因而不会变化。售电商制定的补贴价格越大,用户的响应成本越小,用户的需求响应收益就越大;当用户响应量达到自身最大响应量时,用户的收益还受到最大响应量的影响。
本申请通过售电商以及多元用户等多方主体共同的需求响应研究,并在此基础上提出了激励型需求响应中的需求响应博弈模型,通过座头鲸猎食算法得到售电商最优补贴价格,使得能够快速求解最优解,并能降低售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。当参与需求响应的用户响应量没有达到自身最大响应量时,其收益受到响应成本以及售电商制定的补贴价格的影响。售电商制定的补贴价格越大,用户的响应成本越小,用户的需求响应收益就越大;当用户响应量达到自身最大响应量时,用户的收益还受到最大响应量的影响。
本申请还提供了一种售电商规避现货市场风险的系统,为了便于理解,请参阅图2,图2为本申请一种售电商规避现货市场风险的系统的一个实施例的系统结构图,如图2所示,具体包括:
第一模型建立模块201,用于建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型。
第二模型建立模块202,用于建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型。
模型计算模块203,用于根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据售电商最优补贴价格确定用户最优响应量。
本申请通过售电商以及多元用户等多方主体共同的需求响应研究,并在此基础上提出了激励型需求响应中的需求响应博弈模型,通过座头鲸猎食算法得到售电商最优补贴价格,使得能够快速求解最优解,并能降低售电商在现货市场面临的实时电价波动的风险。
本申请实施例还提供一种售电商规避现货市场风险的设备,设备包括处理器以及存储器:存储器用于存储程序代码,并将程序代码传输给处理器;处理器用于根据程序代码中的指令执行一种售电商规避现货市场风险的方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,用于存储程序代码,该程序代码用于执行前述各个实施例所述的一种售电商规避现货市场风险的方法中的任意一种实施方式。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:Read-OnlyMemory,英文缩写:ROM)、随机存取存储器(英文全称:Random Access Memory,英文缩写:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种售电商规避现货市场风险的方法,其特征在于,包括:
建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型;
建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型;
根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。
2.根据权利要求1所述的一种售电商规避现货市场风险的方法,其特征在于,所述用户需求响应收益模型为:
Ci,e表示用户参与需求响应的补贴收益,Bi,c表示用户减少用电量获得的收益,表示用户参与需求响应的成本。
3.根据权利要求1所述的一种售电商规避现货市场风险的方法,其特征在于,所述售电商需求响应收益模型为:
Fr=Bbuy-Cs-Cr,e
Bbuy表示售电商节省的购电成本,Cs表示售电商损失的售电收益,Cr,e表示售电商提供给用户的响应补偿。
7.根据权利要求1所述的一种售电商规避现货市场风险的方法,其特征在于,所述根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格具体为:
S1:初始化鲸鱼种群xi;
S2:计算种群中个体的适应度以及个体的位置值,获取适应度最高搜索个体的位置值;
S3:根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型更新当前搜索个体的位置值;
S4:检查是否存在搜索个体超出搜索空间,若存在,则对超出搜索空间的个体位置进行修改;
S5:更新适应度最高搜索个体的位置值;
S6:重复步骤S3至S5直到达到预设的最大迭代次数,得到最优搜索个体的位置值。
8.一种售电商规避现货市场风险的系统,其特征在于,包括:
第一模型建立模块,所述第一模型建立模块用于建立用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型;
第二模型建立模块,所述第二模型建立模块用于建立计算售电商最优补贴价格的需求响应博弈模型以及计算用户最优响应量的需求响应博弈模型;
模型计算模块,所述模型计算模块用于根据用户需求响应收益模型以及售电商需求响应收益模型结合座头鲸猎食算法求解所述售电商最优补贴价格,并根据所述售电商最优补贴价格确定所述用户最优响应量。
9.一种售电商规避现货市场风险的设备,其特征在于,所述设备包括处理器以及存储器:
所述存储器用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的一种售电商规避现货市场风险的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质用于存储程序代码,所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的一种售电商规避现货市场风险的方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910963404.3A CN110689277A (zh) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备 |
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CN201910963404.3A CN110689277A (zh) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 一种售电商规避现货市场风险的方法、系统及设备 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112634080A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-09 | 沈阳工程学院 | 一种基于Pareto最优理论的多目标需求响应管理方法 |
CN113781091A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-12-10 | 北京沃东天骏信息技术有限公司 | 一种物品属性值的监控方法和装置 |
-
2019
- 2019-10-11 CN CN201910963404.3A patent/CN110689277A/zh active Pending
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