基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，电力系统的稳定可靠运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。

电网系统存在电力生产和电力消费实时平衡的特征，而且电网系统负荷的大范围波动对电网系统有着极大的影响。因此，提高电网系统负荷的稳定性，就成为了电网系统的研究目标之一。

电网负荷存在着明显的峰-谷特征，造成电网系统负荷的波动。通过差异化的电价机制，通过低电价鼓励用户在电网负荷处于低谷时用电(比如在夜间进行生产)，而通过高电价鼓励用户避免在电网负荷高峰时大规模用电，从而达到电网负荷“削峰填谷”的目的，进一步提高了电网系统的供电稳定性和可靠性。

但是，目前的电网差异化电价机制，依旧存在着定价主观性高、可靠性较差的问题，从而使得电网的定价机制的实施效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种客观性较好、可靠性较高且精准稳定的基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法。

本发明提供的这种基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法，包括如下步骤：

S1.选择超越对数生产函数构建电力消费模型；

S2.计算电网峰时用电量，并计算得到削峰前峰时价格；

S3.在不考虑平价变动的基础上，按负荷整形目标确定峰、谷电价初始变化量；

S4.在保持各时段电价等幅变化的条件下，设置峰、平、谷电价的修正量，从而调节销售电费以达到预期的经济效益分配方案要求的下降幅度；

S5.根据步骤S3和步骤S4的计算结果，确定最终的分时峰谷电价中各时段电价最终所需的变化量。

步骤S1所述的选择超越对数生产函数构建电力消费模型，具体为采用如下算式构建电力消费模型：

式中E

步骤S2所述的计算电网峰时用电量，并计算得到削峰前峰时价格，具体为将尖峰和高峰用电量求和得到峰时用电量

步骤S3所述的在不考虑平价变动的基础上，按负荷整形目标确定峰、谷电价初始变化量，具体为采用如下步骤确定峰电价初始变化量Δα和谷电价初始变化量Δβ：

A.采用如下算式表示峰、谷电价摄动引起的各时段用电的变化量等于本时段与其他时段电价变化引起的该时段用电变化量之和：

式中ΔE

B.考虑电价由p1＝(p

式中p

C.设定电力公司期望的削峰幅度为ξ

式中ε

步骤S4所述的设置峰、平、谷电价的修正量，具体为采用如下步骤设置峰、平、谷电价的修正量：

a.采用如下算式计算系统因分时峰谷电价而获得的经济效益B(ξ

B(ξ

式中c(ξ

b.采用如下算式计算电力公司的让利额度

式中ΔW为分时峰谷电价实施后允许的销售电费下降量；

c.在不改变削峰填谷效果的同时，控制用户和电力公司分享分时峰谷电价经济效益的比例达到设定预期的

条件1：修整使得各时段电价等幅变化——

条件2：修整后的最终分时峰谷电价能够使销售电费变化量满足

其中γ

d.采用如下算式计算得到电价由p1→p3时引起的销售电费下降量：

式中E

e.采用如下算式计算得到各时段电价的修正量：

式中χ(Δα,Δβ)为峰谷价格变动引起用电量变动的比例。

步骤S5所述的确定最终的分时峰谷电价中各时段电价最终所需的变化量，具体为采用如下算式计算得到最终的分时峰谷电价中各时段电价最终所需的变化量：

Δp

Δp

式中Δp

本发明提供的这种基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法，通过拟合分时电力生产函数，再由生产函数系数确定参数，从而得到最终的电价制定结果；因此本发明方法能够更好的体现用户的需求，而且客观性较好、可靠性较高且精准稳定。

附图说明

图1为本发明方法的方法流程示意图。

具体实施方式

电力需求短期分时价格弹性的定义：需求的价格弹性定义为：需求的变化幅度与引起该变化的价格变化幅度之比。本文忽略用户在同一时段不同时刻的电力需求价格弹性的差异，即假定电价变化时同一时段内各时刻的电力需求按相同幅度变化。在该假设下，对每一对象(用户、行业或地区)、在每一时段i，可定义电力需求的自弹性ε

式中i,j∈{T,H,N,L}；T,H,N,L分别表示尖峰时段、高峰时段、平时段和谷时段；E为用电量；p＝(p

设电力用户在用电效用要求u下、面对分时电价p时，最优分时用电需求为

性质1(对称性)：ε

性质2(齐次线性)：

性质3(零和性)：

同时可以发现：性质3实际上表明：若各时段电价等幅变化，即当Δp

如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种基于电力需求分时价格弹性模型的电价制定方法，包括如下步骤：

S1.选择超越对数生产函数构建电力消费模型；超越对数生产函数是一种更一般化的变替代弹性生产函数形式，它在结构上属于平方反应面模型，可以较好的研究生产函数中投入的相互影响；因此，具体可以采用如下算式构建电力消费模型：

式中E

S2.计算电网峰时用电量，并计算得到削峰前峰时价格；具体为将尖峰和高峰用电量求和得到峰时用电量

分时峰谷电价的制定需要兼顾负荷整形目标和经济效益分配2方面的要求。设α为峰平价差、β为平谷价差，用下标1、2分别表示不实施和实施分时电价情况下的量；利用短期电力需求价格弹性的性质，计算分时峰谷电价；

S3.在不考虑平价变动的基础上，按负荷整形目标确定峰、谷电价初始变化量；具体为采用如下步骤确定峰电价初始变化量Δα和谷电价初始变化量Δβ：

A.采用如下算式表示峰、谷电价摄动引起的各时段用电的变化量等于本时段与其他时段电价变化引起的该时段用电变化量之和：

式中ΔE

B.考虑电价由p1＝(p

式中p

C.设定电力公司期望的削峰幅度为ξ

式中ε

S4.在保持各时段电价等幅变化的条件下，设置峰、平、谷电价的修正量，从而调节销售电费以达到预期的经济效益分配方案要求的下降幅度；具体为采用如下步骤设置峰、平、谷电价的修正量：

a.采用如下算式计算系统因分时峰谷电价而获得的经济效益B(ξ

B(ξ

式中c(ξ

b.采用如下算式计算电力公司的让利额度

式中ΔW为分时峰谷电价实施后允许的销售电费下降量；

c.在不改变削峰填谷效果的同时，控制用户和电力公司分享分时峰谷电价经济效益的比例达到设定预期的

条件1：修整使得各时段电价等幅变化——

条件2：修整后的最终分时峰谷电价能够使销售电费变化量满足

其中γ

d.采用如下算式计算得到电价由p1→p3时引起的销售电费下降量：

式中E

e.采用如下算式计算得到各时段电价的修正量：

式中χ(Δα,Δβ)为峰谷价格变动引起用电量变动的比例；

S5.根据步骤S3和步骤S4的计算结果，确定最终的分时峰谷电价中各时段电价最终所需的变化量；具体为采用如下算式计算得到最终的分时峰谷电价中各时段电价最终所需的变化量：

Δp

Δp

式中Δp

以下结合具体实施例，对本发明方法进行进一步说明：

本发明通过拟合分时电力生产函数，再由生产函数系数确定参数，根据构建的某省电力消费数据库构建四大行业的电力需求分时弹性。电力分时需求价格弹性的估计结果如表1所示。

表1某省电力分时需求价格弹性示意表

表中各行业在各时段的自弹性和交叉弹性之和在0附近，验证了零和性。结果显示，大部分弹性的绝对值都小于1，表明总体上电力分时需求价格缺乏弹性。但是，工业的合成峰时对平时替代弹性较大，代表在尖峰、高峰时段提升价格会较大程度上增加平时的电力消费。

接下来本发明进一步分析，在给定削峰填谷目标下分时电力需求价格弹性随电力公司让利额度的变化。假设期望对这四个行业实施分时峰谷电价，在电力消费总量不变的情况下，实现削峰1％，填谷1.5％的目标。某省2019年的峰谷分时电价为尖峰0.8664千瓦时/元，高峰0.8164千瓦时/元，平时0.6164千瓦时/元，低谷0.4164千瓦时/元。尖、高、平、谷四个时段的用电比重依次为0.1189、0.3004、0.2591和0.3214。

某省用电大户中农业、工业、一般工商业、居民生活四个行业用电占总用电量的比重依次为0.5％、76.2％、22.2％、1.1％。用用电量的比重作为权重对4大行业价格弹性进行加权平均，所得均值就可以描述尖、高、平、谷电价变动时系统总负荷在短期的变化特征，如表1第6列所示。为确定达到预期负荷整形目标的分时价格变动，需要确定平时价格不变情况下峰时价格和谷时价格变动。结果为峰时价格需要提升0.019，谷时价格需要下降0.057。若需要维持总电费不变(让利额度为0)平时价格变动依次为峰、平、谷0.0087、0.0066、0.0045。

表2预期目标下峰谷电价变动随电力公司让利额度的变化示意表

表2列出了电力公司让利额从0到100％按10％递增时，实现预期削峰填谷目标所需的峰谷电价变动量。其中，设系统日运行成本节省1000元，满足单位电力供应的电力投资为7000元每千瓦。资本价值按20年计提折旧，贴现率为8％，年金按等额年金方式计算。从表2中可以得出电力公司可以通过估算分时电力消费弹性的方式，在一定削峰填谷目标下，对尖峰、高峰、平时、低谷电价做出调整，分配经济利益，以达到降价减负的目标。