CN115375091A - 一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，采集典型用户历史典型日负荷数据和峰谷分时电价水平；基于所述典型用户历史典型日负荷数据和所述峰谷分时电价水平，获得峰谷用电量差和峰谷价差；基于所述峰谷用电量差和所述峰谷价差，获得峰谷负荷‑电价价格弹性系数；基于所述峰谷负荷‑电价价格弹性系数，获得负荷可调节能力综合测算函数；基于所述负荷可调节能力综合测算函数，实现负荷可调节能力量化。本申请可以有效提高数据处理的精确度，赋予价格弹性系数更贴合实际的经济意义。

Description

一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法
技术领域
本申请属于负荷可调节能力量化研究领域，具体涉及一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法。
背景技术
随着新型电力系统的深入建设，构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系，负荷侧参与电力交易的作用日渐凸显。2021年，全国最高用电负荷连续6个月均创历史同期新高，部分地区采取有序用电；煤炭供应偏紧，价格高位震荡。随着国家经济飞速发展，全社会用电量和用电负荷增长，峰谷差持续拉大，负荷可调空间与可调潜力巨大。能源供需持续偏紧，稳供需、保供应，全力填补负荷缺口是保障电网安全稳定运行的重中之重。
可调节负荷主要包括可激励负荷和可中断负荷。可激励负荷也是可转移负荷，总用电量不变，对电价敏感，且用户的自主性较高，不同用户可以按照自身需求和喜好灵活选择用电时间。可中断负荷可以随时关断，但断电时长受到用户舒适度的约束。可调负荷体量和用户参与电网调节的积极性日益增长，同时电网调节负荷曲线保证运行安全的需求也日趋紧迫，但无论是用户侧还是电网侧都无法测算负荷可调潜力和调节空间，难以对负荷调节量和调节速率综合量化，也缺少考虑经济特性与物理特性耦合的负荷可调能力测算方法，因此在考虑价格弹性的基础上，如何计算负荷综合调节潜力提供调节数据参考成为当前负荷参与电网调节的关键问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提出了一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，在价格弹性系数的基础上，结合负荷可调节能力的物理特性，得到负荷可调节量和调节速率综合加权后的负荷可调节能力量化方法。
为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，包括如下步骤：
采集典型用户历史典型日负荷数据和峰谷分时电价水平；
基于所述典型用户历史典型日负荷数据和所述峰谷分时电价水平，获得峰谷用电量差和峰谷价差；
基于所述峰谷用电量差和所述峰谷价差，获得峰谷负荷-电价价格弹性系数；
基于所述峰谷负荷-电价价格弹性系数，获得负荷可调节能力综合测算函数；
基于所述负荷可调节能力综合测算函数，实现负荷可调节能力量化；
优选的，所述典型用户历史典型日负荷数据为：典型行业中具有代表性的典型用户在典型日的负荷数据；
优选的，所述峰谷价差的计算公式为：
P＝P't-Pt
其中，P表示峰谷价差，Pt'表示t时段的峰时电价，Pt表示t时段的谷时电价；
优选的，所述峰谷用电量差的计算公式为：
Q＝Q't-Qt
其中，Q表示峰谷用电量差；Qt'表示典型日t时段的峰时用电量； Qt表示典型日t时段的谷时用电量；
优选的，获得峰谷负荷-电价价格弹性系数的方法为：
获得预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
获得预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
基于所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差，获得所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差的变化率；
对所述变化率取对数，获得所述峰谷负荷-电价价格弹性系数；优选的，所述峰谷负荷-电价价格弹性系数的计算公式为：
Figure BDA0003748348270000031
其中，ε表示峰谷负荷-电价价格弹性系数；Qi+1表示预设周期的下一周期的峰谷用电量差；Qi表示预设周期的峰谷用电量差；Pi+1表示预设周期的下一周期的峰谷电价价差；Pi表示预设周期的峰谷电价价差；
优选的，获得所述负荷可调节能力综合测算函数的方法：
基于所述峰谷负荷-电价价格弹性系数，构建负荷调节量函数；
构建负荷调节速率函数；
对所述负荷调节量函数和所述负荷调节速率函数综合加权，获得所述负荷可调节能力综合测算函数；
优选的，所述负荷调节量函数的计算公式为：
Figure BDA0003748348270000041
其中，Ra(t)、ΔL(t1)表示负荷可调节量；t为负荷曲线中的采样时刻，ε表示t1时刻的价格弹性；L0(t1)表示用户在t1时刻的负荷量；p0(t2)为分时电价前t2时刻的电价；p(t2)为分时电价后t2时刻的电价；
优选的，所述负荷调节速率函数的计算公式为：
Figure BDA0003748348270000042
其中，Rs(t)表示t时刻负荷的调节速率；L(t)表示t时刻的负荷值； L(t-Δt)为t-Δt时刻的负荷值；L(t+Δt)为t+Δt时刻的负荷值；Δt表示实测数据的采样时间间隔；
优选的，所述负荷可调节能力综合测算函数的计算公式为：
Figure BDA0003748348270000043
其中，Rp(t)表示负荷综合可调节能力；Ra(t)表示负荷调节量；Rs(t) 表示t时刻负荷的调节速率；
Figure BDA0003748348270000044
表示负荷平均可调节速率。
本申请的有益效果为：本发明提出一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，通过对典型行业典型用户在典型日的负荷数据进行调研分析，并在计算峰谷用电量差以及峰谷电价价差的基础上，提出一种峰谷负荷-电价价格弹性系数计算方法。本发明可以有效提高数据处理的精确度，赋予价格弹性系数更贴合实际的经济意义。同时在价格弹性系数的基础上，结合负荷可调节能力的物理特性，得到负荷可调节量和调节速率综合加权后的负荷可调节能力量化方法。对于开展需求响应、调度负荷参与削峰填谷工作具有重要的借鉴意义。本方法具有广阔的推广空间和使用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法实施例的流程示意图；
图2为本申请实施例某地区2020-2022年某三天典型日的负荷数据曲线图；
图3为本申请实施例某工业用户各时段负荷曲线及调节潜力曲线图；
图4为本申请实施例某商业用户各时段负荷曲线及调节潜力曲线图。
具体实施方式
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。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示，本申请公开了一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，包括以下步骤：
步骤1：收集研究对象，本例中收集某地区2020-2022年某三天典型日的负荷数据作为基础数据，如表1所示，负荷曲线详情如图2 所示；
表1
Figure BDA0003748348270000061
步骤2：对步骤1所采集的典型用户历史典型日负荷数据以年为周期，根据当地实施的峰谷时段对应进行峰谷用电量差与峰谷价差的计算；
在本实施例中，计算典型日每一天的峰时用电量、谷时用电量以及总用电量，计算峰谷用电量差；此外，采集对应年份的峰时电价与谷时电价，并计算峰谷电价价差。其计算公式为：
P＝P't-Pt (1)
其中，P表示峰谷价差，Pt'表示t时段的峰时电价，Pt表示t时段的谷时电价。
Q＝Q't-Qt (2)
其中，Q表示峰谷用电量差；Qt'表示典型日t时段的峰时用电量； Qt表示典型日t时段的谷时用电量；
计算结果如表2所示:
表2
Figure BDA0003748348270000071
步骤3：基于步骤2计算获得的峰谷用电量比例和峰谷电价价差结果，计算峰谷负荷-电价价格弹性系数，具体方法为：
获得预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
获得预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
基于所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差，获得所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差的变化率；
对所述变化率取对数，获得所述峰谷负荷-电价价格弹性系数。
利用步骤2计算得到的峰谷用电量比例与峰谷价差的结果，计算对应的峰谷负荷-电价价格弹性系数，计算公式如下：
Figure BDA0003748348270000081
其中，ε表示峰谷负荷-电价价格弹性系数；Qi+1表示预设周期的下一周期的峰谷用电量差；Qi表示预设周期的峰谷用电量差；Pi+1表示预设周期的下一周期的峰谷电价价差；Pi表示预设周期的峰谷电价价差，峰谷负荷-电价价格弹性系数计算结果如表3所示：
表3
Figure BDA0003748348270000082
步骤4：将步骤3计算得到的峰谷负荷-电价价格弹性系数作为负荷调节量函数的变量，结合负荷调节速率函数，对负荷调节量函数和负荷调节速率函数综合加权得到负荷可调节能力综合测算函数。
所述步骤4的具体步骤包括：
将步骤3得到的峰谷负荷-电价价格弹性系数作为变量EL(t1)输入负荷调节量函数，计算公式如下：
Figure BDA0003748348270000083
其中，Ra(t)、ΔL(t1)表示负荷可调节量；t为负荷曲线中的采样时刻，EL(t1)表示t1时刻的价格弹性；L0(t1)表示用户在t1时刻的负荷量；p0(t2)为分时电价前t2时刻的电价；p(t2)为分时电价后t2时刻的电价。
负荷调节速率计算公式如下：
Figure BDA0003748348270000091
其中，Rs(t)表示t时刻负荷的调节速率；L(t)表示t时刻的负荷值； L(t-Δt)为t-Δt时刻的负荷值；L(t+Δt)为t+Δt时刻的负荷值；Δt表示实测数据的采样时间间隔。
根据公式(4)和公式(5)综合加权得到负荷可调节能力综合测算方法，计算公式如下：
Figure BDA0003748348270000092
其中，Rp(t)表示负荷综合可调节能力；Ra(t)表示负荷调节量；Rs(t) 表示t时刻负荷的调节速率；
Figure BDA0003748348270000093
表示负荷平均可调节速率，计算结果如表4所示：
表4
Figure BDA0003748348270000094
更进一步地，选取较为典型的企业对其各时段负荷调节潜力进行具体分析，结果如图3某工业用户各时段负荷曲线及调节潜力曲线图和图4某商业用户各时段副渡河曲线及调节潜力曲线图所示；
如图3所示，负荷平均水平在340664.84KW左右，其中9：00-14： 00点负荷为负荷峰值，通过运用分时点价，该企业具备向下的削峰潜力，平均调节潜力为10826.1KW，在20：00-4：00为负荷谷值，该企业具备向上的填谷潜力，平均调节潜力为9338.2KW，通过运用价格信号的激励，负荷调节效果提高；
如图4所示，负荷平均水平在1130KW左右，8:00-22:00期间为负荷高峰时段，其中在12：00-2：00间存在负荷小浮动下降，通过分时电价激励，其负荷在0：00-3：00与12：00-2：00间负荷有明显升高，在负荷高峰时段，通过价格激励，负荷量均有不同程度下降。但该企业总体响应量为6％，较其他工商业用户而言响应潜力较低。其原因在于，一方面作为商业企业，价值创造能力高，对价格激励不敏感；另一方面商业用户购物的高峰时段固定，如进行大规模需求响应则将造成商业用户满意度的下降。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集典型用户历史典型日负荷数据和峰谷分时电价水平；
基于所述典型用户历史典型日负荷数据和所述峰谷分时电价水平，获得峰谷用电量差和峰谷价差；
基于所述峰谷用电量差和所述峰谷价差，获得峰谷负荷-电价价格弹性系数；
基于所述峰谷负荷-电价价格弹性系数，获得负荷可调节能力综合测算函数；
基于所述负荷可调节能力综合测算函数，实现负荷可调节能力量化。
2.根据权利要求1所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述典型用户历史典型日负荷数据为：典型行业中具有代表性的典型用户在典型日的负荷数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述峰谷价差的计算公式为：
P＝P't-Pt
其中，P表示峰谷价差，Pt'表示t时段的峰时电价，Pt表示t时段的谷时电价。
4.根据权利要求1所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述峰谷用电量差的计算公式为：
Q＝Q't-Qt
其中，Q表示峰谷用电量差；Qt'表示典型日t时段的峰时用电量；Qt表示典型日t时段的谷时用电量。
5.根据权利要求1所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，获得峰谷负荷-电价价格弹性系数的方法为：
获得预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
获得预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差；
基于所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差，获得所述预设周期的峰谷价差与峰谷用电量差和所述预设周期的下一周期的峰谷价差与峰谷用电量差的变化率；
对所述变化率取对数，获得所述峰谷负荷-电价价格弹性系数。
6.根据权利要求5所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述峰谷负荷-电价价格弹性系数的计算公式为：
Figure FDA0003748348260000021
其中，ε表示峰谷负荷-电价价格弹性系数；Qi+1表示预设周期的下一周期的峰谷用电量差；Qi表示预设周期的峰谷用电量差；Pi+1表示预设周期的下一周期的峰谷电价价差；Pi表示预设周期的峰谷电价价差。
7.根据权利要求1所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，获得所述负荷可调节能力综合测算函数的方法：
基于所述峰谷负荷-电价价格弹性系数，构建负荷调节量函数；
构建负荷调节速率函数；
对所述负荷调节量函数和所述负荷调节速率函数综合加权，获得所述负荷可调节能力综合测算函数。
8.根据权利要求7所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述负荷调节量函数的计算公式为：
Figure FDA0003748348260000031
其中，Ra(t)、ΔL(t1)表示负荷可调节量；t为负荷曲线中的采样时刻，ε表示t1时刻的价格弹性；L0(t1)表示用户在t1时刻的负荷量；p0(t2)为分时电价前t2时刻的电价；p(t2)为分时电价后t2时刻的电价。
9.根据权利要求7所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述负荷调节速率函数的计算公式为：
Figure FDA0003748348260000032
其中，Rs(t)表示t时刻负荷的调节速率；L(t)表示t时刻的负荷值；L(t-Δt)为t-Δt时刻的负荷值；L(t+Δt)为t+Δt时刻的负荷值；Δt表示实测数据的采样时间间隔。
10.根据权利要求7所述的一种基于价格弹性系数的负荷可调节能力量化方法，其特征在于，
所述负荷可调节能力综合测算函数的计算公式为：
Figure FDA0003748348260000041
其中，Rp(t)表示负荷综合可调节能力；Ra(t)表示负荷调节量；Rs(t)表示t时刻负荷的调节速率；
Figure FDA0003748348260000042
表示负荷平均可调节速率。
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