CN113283640A - 基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，克服了现有技术的难以制定用户响应满意度高的电价决策模型的问题，先用户对峰谷分时电价响应测量；所述响应包括单时段响应和多时段响应基于多种因素构建用户满意度函数，最后基于用户对峰谷分时电价响应和用户用能满意度构建峰谷分时电价决策模型，本发明考虑了用户负荷曲线将用户用电满意度建立在调整电量与原负荷曲线的差值基础上，实现日负荷曲线最大峰荷最小化、日负荷曲线峰谷差最小化的目的,同时又达到用户的满意度最大化。

Description

基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法。

背景技术

根据用户的电力消费行为受电价的影响程度，可以将用户分为顽固型、积极型、从众型3种。顽固型：该类用户对电价的响应程度较低。代表用户包括：①大工业用户中的石油加工业、钢铁制造业等，此类用户的设备连续生产，负荷曲线波动较小，负荷率较高；②一般工商业用户中的住宿餐饮服务业等典型服务业，其可调节负荷如空调照明负荷等与客户舒适度相关；③居民用户中的部分家庭人均收入较高者，此类用户对用电舒适度的敏感度普遍高于对用电成本的敏感度。积极型：该类用户对电价敏感，响应程度高。代表用户包括：①大工业用户中的水泥等非金属矿物制造业、通用及专用设备制造业等此类用户生产班制较为灵活且用电成本占生产成本比例较大；②一般工商业用户中的部分小规模的加工业企业，此类用户生产效益低，具有较高的移峰潜力；③居民用户中的部分用户，此类用户节电意识强，对用电成本比较敏感。从众型：该类用户对电价的响应程度介于顽固型和积极型之间。代表用户包括：①大工业用户中的食品纺织物加工业、电子设备制造业等，此类用户负荷峰谷分明，具有移峰潜力，但用电成本占生产成本比例不够高；②一般工商业用户中的运输仓储业、批发零售业等，此类用户具有一定的节电意识，但负荷可调节能力较差。用户满意度是电力营销的概念，在制定峰谷分时电价时应当充分考虑不同用户对电价制定的满意程度，电价对于不同用户的影响幅度改变时不同的，得到的用户反映度馍丁虽然可以较为接近实际情况但并没有考虑到用户在一定的时段内符合并不是总能够自由调整的，根据用户种类的不同存在多种不同设备运转能力限制负荷上限，现有技术难以充分考虑所有用户响应满意度制定让用户普遍满意的电价决策模型。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的难以制定用户响应满意度高的电价决策模型的问题，提供一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，考虑用户负荷曲线将用户用电满意度建立在调整电量与原负荷曲线的差值基础上，实现日负荷曲线最大峰荷最小化、日负荷曲线峰谷差最小化的目的,同时又达到用户的满意度最大化。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，包括以下步骤：

S1、用户对峰谷分时电价响应的测量；所述响应包括单时段响应和多时段响应；

S2、构建用户满意度函数：所述用户满意度包括用户用电方式满意度和电费支出满意度；基于用户用电方式满意度和电费支出满意度计算用户用能满意度；

S3、基于用户对峰谷分时电价响应和用户用能满意度构建峰谷分时电价决策模型。

用户响应的行为体现在调整内部的用电时段，分时段地改变用电方式，为了量化用户对峰谷分时电价的响应，引用电价弹性矩阵来表示用户的价格需求弹性，峰谷分时电价的价格弹性是指各峰谷平时段价格的变动所引起的电量的变动，即在一定的时间段内，用电量变化率与相应的电价变化率之比。

用户对电价的响应表现为单时段响应和多时段响应，单时段响应指的是用户决定某时段的用电量只与本时段的电价变化有关，其通常发生在用户该时段的可变电量中非必需用电情况下。多时段响应是指用户决定某一时段的用电量受其他时段电价的影响，原用电量在各时间段内重新分配，将电量从电价较高的时段转移到电价相对较低的时段，这种用户响应与用户的生产类型以及生产班制有关。

作为优选，S1包括以下步骤：

S11、构建峰谷电价响应矩阵；

S12、构建峰谷分时电价用户响应模型；

S13、对响应度模型进行修正。

作为优选，S11包括以下内容：

引用电价弹性矩阵来表示用户的价格需求弹性，定义电价的自弹性系数ρ_ii表示用户对峰谷分时电价的单时段响应：

ΔQ_i＝∫[f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)-f_t(P_t)]dt

ΔP_i＝P_TOU,i-P_i

式中：ΔQ_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电量变化值；ΔP_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电价变化值；P_TOU,i为i时段的峰谷分时电价；P_i为i时段未实行峰谷电价前的电价；P_p,P_s,P_v分别为峰、平、谷时段的电价；f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)为实行峰谷分时电价后t时刻的用户负荷,它是峰平谷各时段的电价的函数；f_t(P_t)为未实行峰谷分时电价时t时刻的用户负荷，它是t时刻电价P_t的函数；

若ΔP_i＝0，则i时段用户的自弹性系数为0；

定义交叉弹性系数ρ_ij表示用户对峰谷分时电价的多时段响应：

式中:i和j代表不同的时间段

若ΔP_i＝0，则i时段用户的交叉弹性系数为0，

通过上述定义，可得如下的电价弹性矩阵E:

式中：n为时段数。

作为优选，S12包括以下内容：根据电价弹性矩阵求出求出实行峰谷电价后用户用电量变化率列向量：

继而得出实行峰谷分时电价后的用电量为：

式中：Q_i'为实行峰谷分时电价后i时段的用电量，即建立的分时电价用户响应模型。

作为优选，S13包括以下内容：对分时电价用户响应模型进行修正，

式中：Q_i'^*为实行峰谷分时电价后i时段的用电量修正值；Q_Fi为i时段的固定负荷；Q_maxi为i时段的最大负荷。

因为S12中得到的模型虽然可以较为接近实际情况，但并没有考虑用户在一定的时段内负荷并不是总能够自由调整的，存在一定的固定负荷比率这一现实约束，而且受设备运转能力限制还存在负荷上限，计算出来的Q_i'有可能大于该时段的最大负荷,或小于该时段的固定负荷，所以要对分时电价用户响应模型进行修正。

作为优选，S2中用户用电方式满意度函数表示为：

式中

为实行峰谷分时电价的用户各时段用电量变化值；ε∈[0,1]为用户用电方式的满意度；

S2中电费支出满意度表示为：

式中：θ为用户电费支出的满意度；c(P₀)为未实行峰谷分时电价时用户的电费支出，是原电价P₀的函数；c(P_P,P_S,P_V)为实行峰谷分时电价后用户的电费支出，是用户不同参与调节程度的电价函数；

然后将用户用电满意度和用户电费支出满意度进行加权平均得到用户用能满意度：R＝γ₁ε+γ₂θ

γ₁+γ₂＝1

式中：R为用户用能满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值。

由于不同用户的用能偏好有所差别，因此，其对于γ1、γ2的偏重也不一样，如对于电费支出很大的用户，其γ1的值就比较大；对于对供电可靠性要求比较严格的用户，其γ2的值比较大。用户的用能满意度含有的主观因素比较多，在计算时可以考虑根据不同用户的用能偏好进行赋值。

作为优选，S3包括以下内容：

目标函数为:

min(maxQ'^*)

min(maxQ'^*-minQ'^*)

max(R)

约束条件为：

min(maxQ'^*)表示最小化系统最大负荷，min(maxQ'^*-minQ'^*)表示最小化系统负荷峰谷差，max(R)表示最大化用户满意度，

设定了峰谷分时电价的变化区间；

使用Pareto解进行求取，采用设定权值法将目标函数转化为单目标规划：

λ₁+λ₂+λ₃＝1

式中:maxQ和maxQ一minQ分别代表未实行峰谷电价前的最大负荷和峰谷差，用

和

计算的目的是为了将其取值范围设定为1左右，以便与R在同一水平上进行比较，避免因为数值上相差带来的影响；λ₁,λ₂,λ₃分别代表权值；

具体计算时将二者设为相同的权值，即可将上述单目标规划转化为如下形式：

ω₁+ω₂＝1

式中：ω₁,ω₂分别代表用户对系统削峰填谷的贡献以及自身满意度的权重。

因此，本发明具有如下有益效果：本发明先用户对峰谷分时电价响应测量；所述响应包括单时段响应和多时段响应基于多种因素构建用户满意度函数，最后基于用户对峰谷分时电价响应和用户用能满意度构建峰谷分时电价决策模型，本发明考虑了用户负荷曲线将用户用电满意度建立在调整电量与原负荷曲线的差值基础上，实现日负荷曲线最大峰荷最小化、日负荷曲线峰谷差最小化的目的,同时又达到用户的满意度最大化。

附图说明

图1是本实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

本实施例提供了一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、用户对峰谷分时电价响应的测量；所述响应包括单时段响应和多时段响应；

S2、构建用户满意度函数：所述用户满意度包括用户用电方式满意度和电费支出满意度；基于用户用电方式满意度和电费支出满意度计算用户用能满意度；

S3、基于用户对峰谷分时电价响应和用户用能满意度构建峰谷分时电价决策模型。

用户响应的行为体现在调整内部的用电时段，分时段地改变用电方式，为了量化用户对峰谷分时电价的响应，引用电价弹性矩阵来表示用户的价格需求弹性，峰谷分时电价的价格弹性是指各峰谷平时段价格的变动所引起的电量的变动，即在一定的时间段内，用电量变化率与相应的电价变化率之比。

用户对电价的响应表现为单时段响应和多时段响应，单时段响应指的是用户决定某时段的用电量只与本时段的电价变化有关，其通常发生在用户该时段的可变电量中非必需用电情况下。多时段响应是指用户决定某一时段的用电量受其他时段电价的影响，原用电量在各时间段内重新分配，将电量从电价较高的时段转移到电价相对较低的时段，这种用户响应与用户的生产类型以及生产班制有关。

作为优选，S1包括以下步骤：

S11、构建峰谷电价响应矩阵；

S12、构建峰谷分时电价用户响应模型；

S13、对响应度模型进行修正。

作为优选，S11包括以下内容：

引用电价弹性矩阵来表示用户的价格需求弹性，定义电价的自弹性系数ρ_ii表示用户对峰谷分时电价的单时段响应：

ΔQ_i＝∫[f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)-f_t(P_t)]dt

ΔP_i＝P_TOU,i-P_i

式中：ΔQ_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电量变化值；ΔP_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电价变化值；P_TOU,i为i时段的峰谷分时电价；P_i为i时段未实行峰谷电价前的电价；P_p,P_s,P_v分别为峰、平、谷时段的电价；f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)为实行峰谷分时电价后t时刻的用户负荷,它是峰平谷各时段的电价的函数；f_t(P_t)为未实行峰谷分时电价时t时刻的用户负荷，它是t时刻电价P_t的函数；

若ΔP_i＝0，则i时段用户的自弹性系数为0；

定义交叉弹性系数ρ_ij表示用户对峰谷分时电价的多时段响应：

式中:i和j代表不同的时间段

若ΔP_i＝0，则i时段用户的交叉弹性系数为0，

通过上述定义，可得如下的电价弹性矩阵E:

式中：n为时段数。

作为优选，S12包括以下内容：根据电价弹性矩阵求出求出实行峰谷电价后用户用电量变化率列向量：

继而得出实行峰谷分时电价后的用电量为：

式中：Q_i'为实行峰谷分时电价后i时段的用电量，即建立的分时电价用户响应模型。

作为优选，S13包括以下内容：对分时电价用户响应模型进行修正，

式中：Q_i'^*为实行峰谷分时电价后i时段的用电量修正值；Q_Fi为i时段的固定负荷；Q_maxi为i时段的最大负荷。

因为S12中得到的模型虽然可以较为接近实际情况，但并没有考虑用户在一定的时段内负荷并不是总能够自由调整的，存在一定的固定负荷比率这一现实约束，而且受设备运转能力限制还存在负荷上限，计算出来的Q_i'有可能大于该时段的最大负荷,或小于该时段的固定负荷，所以要对分时电价用户响应模型进行修正。

作为优选，S2中用户用电方式满意度函数表示为：

式中

为实行峰谷分时电价的用户各时段用电量变化值；ε∈[0,1]为用户用电方式的满意度；

S2中电费支出满意度表示为：

式中：θ为用户电费支出的满意度；c(P₀)为未实行峰谷分时电价时用户的电费支出，是原电价P₀的函数；c(P_P,P_S,P_V)为实行峰谷分时电价后用户的电费支出，是用户不同参与调节程度的电价函数；

然后将用户用电满意度和用户电费支出满意度进行加权平均得到用户用能满意度：

R＝γ₁ε+γ₂θ

γ₁+γ₂＝1

式中：R为用户用能满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值。

由于不同用户的用能偏好有所差别，因此，其对于γ1、γ2的偏重也不一样，如对于电费支出很大的用户，其γ1的值就比较大；对于对供电可靠性要求比较严格的用户，其γ2的值比较大。用户的用能满意度含有的主观因素比较多，在计算时可以考虑根据不同用户的用能偏好进行赋值。

作为优选，S3包括以下内容：

目标函数为:

min(maxQ'^*)

min(maxQ'^*-minQ'^*)

max(R)

约束条件为：

min(maxQ'^*)表示最小化系统最大负荷，min(maxQ'^*-minQ'^*)表示最小化系统负荷峰谷差，max(R)表示最大化用户满意度，

设定了峰谷分时电价的变化区间；

使用Pareto解进行求取，采用设定权值法将目标函数转化为单目标规划：

λ₁+λ₂+λ₃＝1

式中:maxQ和maxQ一minQ分别代表未实行峰谷电价前的最大负荷和峰谷差，用

和

计算的目的是为了将其取值范围设定为1左右，以便与R在同一水平上进行比较，避免因为数值上相差带来的影响；λ₁,λ₂,λ₃分别代表权值；

具体计算时将二者设为相同的权值，即可将上述单目标规划转化为如下形式：

ω₁+ω₂＝1

式中：ω₁,ω₂分别代表用户对系统削峰填谷的贡献以及自身满意度的权重。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、用户对峰谷分时电价响应的测量；所述响应包括单时段响应和多时段响应；

S2、构建用户满意度函数：所述用户满意度包括用户用电方式满意度和电费支出满意度；基于用户用电方式满意度和电费支出满意度计算用户用能满意度；

S3、基于用户对峰谷分时电价响应和用户用能满意度构建峰谷分时电价决策模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S1包括以下步骤：

S11、构建峰谷电价响应矩阵；

S12、构建峰谷分时电价用户响应模型；

S13、对响应度模型进行修正。

3.根据权利要求2所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S11包括以下内容：

引用电价弹性矩阵来表示用户的价格需求弹性，

定义电价的自弹性系数ρ_ii表示用户对峰谷分时电价的单时段响应：

ΔQ_i＝∫[f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)-f_t(P_t)]dt

ΔP_i＝P_TOU,i-P_i

式中：ΔQ_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电量变化值；ΔP_i为i时段用户实行峰谷分时电价前后的电价变化值；P_TOU,i为i时段的峰谷分时电价；P_i为i时段未实行峰谷电价前的电价；P_p,P_s,P_v分别为峰、平、谷时段的电价；f_TOU,t(P_p,P_s,P_v)为实行峰谷分时电价后t时刻的用户负荷,它是峰平谷各时段的电价的函数；f_t(P_t)为未实行峰谷分时电价时t时刻的用户负荷，它是t时刻电价P_t的函数；

若ΔP_i＝0，则i时段用户的自弹性系数为0；

定义交叉弹性系数ρ_ij表示用户对峰谷分时电价的多时段响应：

式中:i和j代表不同的时间段

若ΔP_i＝0，则i时段用户的交叉弹性系数为0，

通过上述定义，可得如下的电价弹性矩阵E:

式中：n为时段数。

4.根据权利要求2所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S12包括以下内容：根据电价弹性矩阵求出求出实行峰谷电价后用户用电量变化率列向量：

继而得出实行峰谷分时电价后的用电量为：

式中：Q_i'为实行峰谷分时电价后i时段的用电量，即建立的分时电价用户响应模型。

5.根据权利要求2所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S13包括以下内容：对分时电价用户响应模型进行修正，

式中：Q_i'^*为实行峰谷分时电价后i时段的用电量修正值；Q_Fi为i时段的固定负荷；Q_maxi为i时段的最大负荷。

6.根据权利要求1所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S2中用户用电方式满意度函数表示为：

式中

为实行峰谷分时电价的用户各时段用电量变化值；ε∈[0,1]为用户用电方式的满意度；

S2中电费支出满意度表示为：

式中：θ为用户电费支出的满意度；c(P₀)为未实行峰谷分时电价时用户的电费支出，是原电价P₀的函数；c(P_P,P_S,P_V)为实行峰谷分时电价后用户的电费支出，是用户不同参与调节程度的电价函数；

然后将用户用电满意度和用户电费支出满意度进行加权平均得到用户用能满意度：

R＝γ₁ε+γ₂θ

γ₁+γ₂＝1

式中：R为用户用能满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值。

7.根据权利要求1所述的一种基于用户响应和满意度的峰谷分时电价决策模型构建方法，其特征是，S3包括以下内容：

目标函数为:

min(maxQ'^*)

min(maxQ'^*-minQ'^*)

max(R)

约束条件为：

min(maxQ'^*)表示最小化系统最大负荷，min(maxQ'^*-minQ'^*)表示最小化系统负荷峰谷差，max(R)表示最大化用户满意度，

设定了峰谷分时电价的变化区间；

使用Pareto解进行求取，采用设定权值法将目标函数转化为单目标规划：

λ₁+λ₂+λ₃＝1

式中:maxQ和maxQ一minQ分别代表未实行峰谷电价前的最大负荷和峰谷差，用

和

计算的目的是为了将其取值范围设定为1左右，以便与R在同一水平上进行比较，避免因为数值上相差带来的影响；λ₁,λ₂,λ₃分别代表权值；

具体计算时将二者设为相同的权值，即可将上述单目标规划转化为如下形式：

ω₁+ω₂＝1

式中：ω₁,ω₂分别代表用户对系统削峰填谷的贡献以及自身满意度的权重。

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