考虑风电消纳的峰谷分时电价模型研究.pdf
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1、现代电子技术Modern Electronics Technique2023年11月1日第46卷第21期Nov.2023Vol.46 No.210 引 言电力可靠性管理办法(暂行)进一步指出电力工业的高质量发展、供电水平提高的全局要求,对于电力可靠性管理的成果在电力设备制造企业得到充分应用进行了鼓励。一方面,大量研究结果表明,峰谷分时电价作为一种可以有效改善电力负荷曲线的手段,能够有效保障电力系统的稳定性和经济性;同时,峰谷分时电价能促进风电消纳,提高整体的风电消纳水平,大范围实施峰谷分时电价,可以有效减少能源消耗,改善能源结构12。另一方面,由于全球能源短缺和环境恶化3和我国对电力可靠性提出
2、更高标准,且风力发电具有不稳定性,合理利用风电改善电力负荷峰谷差已成为目前研考虑风电消纳的峰谷分时电价模型研究孔 峰,杨金辉,任恒君,郑 旺,张少华(华北电力大学 经济管理系,河北 保定 071000)摘 要:在充分发挥电力可靠性管理在电力供应保障工作中的基础性作用目标大背景下,考虑我国部分区域风电消纳不足和调峰能力有限所导致的电力结构不稳定,构建发电侧与需求侧联动的峰谷分时电价模型,探索出一种电网向发电企业收取“过网费”、需求侧与发电侧直接交易的新模式。该模型根据电力需求价格弹性矩阵计算实施峰谷分时电价后的电力负荷,构建发电侧与需求侧约束条件,以火电机组平均发电成本为目标函数,综合考虑风电消
3、纳影响,采用粒子群算法进行模型求解,并通过输配电价连接上网电价和用户电价,输电损耗电量连接发电量与用电量,达到发电侧与需求侧的联动。算例分析表明,所建立的模型能更好地消纳风电,同时也提高了火电机组发电功率的稳定性和经济性。关键词:峰谷分时电价;价格联动;价格弹性;风电消纳;削峰填谷;粒子群算法中图分类号:TN911.134;F714 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)21016006Study on peakvalley timeofuse electricity price model considering wind power consumptionKONG Feng
4、,YANG Jinhui,REN Hengjun,ZHENG Wang,ZHANG Shaohua(Department of Economic Management,North China Electric Power University,Baoding 071000,China)Abstract:In the context of giving full play to the basic role of power reliability management in power supply and guarantee work,a peakvalley timeofuse elect
5、ricity price model of linkage between power generation side and demand side is constructed,and a new mode in which the power grid side charges the power generation enterprise the crossnetwork fees and the demand side directly trades with the power generation side is explored by taking into account t
6、he unstable power structure caused by the insufficient consumption and limited peak adjustment capacity of some areas in China.In the model,the power load after the implementation of peak valley time of use electricity price is calculated and the constraint conditions between the power generation si
7、de and the demand side are built according to the elastic matrix of the price of power demand.By taking the average power generation cost of thermal power units as the objective function,the influence of wind power consumption is taken into account comprehensively.The particle swarm optimization(PSO
8、)algorithm is used to solve the model.In addition,the transmission and distribution price is used to connect the on grid electricity price and the user electricity price,and the transmission loss of power is used to connect the power generation and power consumption,so as to achieve the linkage betw
9、een the power generation side and the demand side.Example analysis shows that the established model can consume wind power better and improve the stability and efficiency of the power generation of thermal power unit.Keywords:peakvalley timeofuse electricity price;price linkage;price elasticity;wind
10、 power consumption;peakload shifting;PSODOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.21.029引用格式:孔峰,杨金辉,任恒君,等.考虑风电消纳的峰谷分时电价模型研究J.现代电子技术,2023,46(21):160165.收稿日期:20230605 修回日期:20230627基金项目:国家自然科学基金项目(72101089)160160第21期究的重点。因此,在考虑风电消纳的基础上,建立分时电价模型使发电侧和需求侧进行联动对电力可靠性管理的全局理念具有重要意义。由于峰谷分时电价的实施对于用户侧和上网侧在经济方面均有着重大意义45,
11、众多学者对该问题进行了相关研究。在制定电价方面,文献6提出了一种电源、虚拟电厂运营商和用户三方联动博弈的方法制定售电电价,使得三方均收益,形成了纳什均衡,达到了一定程度的削峰填谷。文献7采用灵活运用机制,针对不同地区风电作用影响制定了不同的电价机制,使得风力发电更有柔性。在时段划分上,文献8首先考虑用户需求价格弹性、风电出力等不确定因素,然后通过聚类分析方法优化该不确定因素,以进行峰平谷的时段划分。文献9对峰谷分时电价时段划分做出进一步研究,其采用分层聚类算法确定时段划分。在综合电力调度方面,文献10考虑大型电动汽车不规范的同时充电调度,以电动汽车充电成本最低为目标函数建立峰谷分时电价模型。文
12、献11将发电侧ESS调度与风电消纳两者考虑进电价模型,该模型达到发电侧与需求侧电价与电量的联动,实现了一定程度上的政策指导意义。然而大部分学者对分时电价的研究仅考虑基于电力负荷,或仅考虑分时电价条件下的各种电力统筹调度,鲜有学者综合考虑以满足电力可靠性管理的全局要求和风电等各种新能源电力的消纳。本文在考虑风电部分消纳的情况下,目标函数为实现火电机组的平均发电成本达到最低,基于粒子群算法构建实现发电侧与需求侧联动的峰谷分时电价模型。该模型响应了电力可靠性管理的总要求,有利于风电消纳,最终提高了火电机组发电功率的稳定性。1 发电侧成本发电机组的成本一般为12:Cm=0.5aP2dm+bPdm+c0
13、(1)式中:在m时刻发电机组的发电成本表示为Cm;机组在m时刻的发电功率表示为Pdm;机组的发电成本曲线系数分别表示为a和b,可通过历史数据模拟得出;c0则为机组空载成本。2 需求侧电价响应需求侧电价响应一般指用户通过内部的经济决策而响应电价变化的行为13,用户的电力需求价格弹性与用户对分时电价的响应相关14,其公式为:ij=QiQiPjPj(2)式中:Qi为i时段的用电量;Qi为在i时间段用电变化量;Pj为在j时段的电价;Pj为在j时间段的电价变化量。当时段1时电价升高,则时段1用电量会相应减少,并且转移到时间段 2 上,其用电量会相应增加,即当P1 0,则Q10。因此,当i=j时,ij0。
14、因此,具有多时段的电力需求价格弹性矩阵为:E=11121n21222nn1n2nn(3)式中n为时段总数。电价变化后,各时段的用电量也会改变,计算公式为:Q1Q2Qn=Q1000Q2000Qn EP1P1P2P2PnPn+Q1Q2Qn(4)式中Qi为电价变化后i时段的用电量。3 峰谷分时电价定价模型将时段划分为峰时段、平时段和谷时段,即n=3,为简化模型,在考虑风电部分消纳的情况下,发电侧与需求侧峰谷分时电价时段划分一致。3.1 发电侧约束条件根据相关政策指出,为保障发电侧火电机组的收益,保证的约束要求为实施峰谷分时电价前的上网电价应不高于实施后的平均上网电价,即:Pg=PgpQfp+PgfQ
15、ff+PgvQfvQfp+Qff+Qfv Pg0(5)式中:Pg0为实施峰谷分时电价前的平均上网电价;Pg为实施后平均上网电价;Pgp、Pgf、Pgv依次代表实施后的峰、平、谷时间段的上网电价;Qfp、Qff、Qfv依次代表实施后火电机组在峰、平、谷时间段的发电量。火电机组各时刻的发电功率为:Wfm=Wm-Wwm(6)式中:在m时刻火电机组的发电功率表示为Wfm;在m时刻的电力负荷表示为Wm;在m时刻风电机组的发电功率为Wwm;表示风电消纳率,其中m时刻归属于峰平谷时段对应其风电消纳率分别表示为p、f、v,下同。孔 峰,等:考虑风电消纳的峰谷分时电价模型研究161现代电子技术2023年第46卷
16、因此,火电机组峰平谷各时段的发电量为:Qfp=m tp(Wfmhm)(7)Qff=m tf(Wfmhm)(8)Qfv=m tv(Wfmhm)(9)式中:tv、tf、tp分别为谷、平、峰时段;hm表示m时刻的时长。同时,峰平谷时段上网电价约束为:Pmin Pgv Pgf Pgp Pmax(10)式中:Pmin和Pmax分别为发电公司设定的上网电价最小值和政府设定的上网电价最大值。3.2 需求侧约束条件为保障电力用户的利益,保证的约束要求为实施峰谷分时电价前的平均用户电价应不高于实施后的平均用户电价,即:Pu=PupQp+PufQf+PuvQvQp+Qf+Qv P0(11)式中:P0为实施峰谷分时
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