一种评估用户电价设计对电力系统新能源消纳影响的方法与流程

1.本发明属于电气工程技术领域，尤其是一种评估用户电价设计对电力系统新能源消纳影响的方法。


背景技术：

2.目前，电力行业正在积极构建以新能源为主体的新型电力系统，同时加快深化电力体制改革，建立适应新型电力系统、促进大规模、高比例新能源消纳的市场机制。国家发展改革委印发《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，有序放开全部燃煤发电电量上网电价，扩大市场交易电价上下浮动范围，推动工商业用户都进入市场，取消工商业目录销售电价。用户电价将逐步实现由市场决定，峰谷电价水平及时段也将相应调整，势必将影响和改变用户的用电行为，进而影响到电力系统新能源消纳。合理的峰谷电价结构设计，将对提升新能源消纳产生积极作用。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种评估用户电价设计对电力系统新能源消纳影响的方法，能够合理优化用户峰谷平电价水平和时段，提升系统新能源消纳水平。
4.本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种评估用户电价设计对电力系统新能源消纳影响的方法，包括以下步骤：
6.步骤1、获取待评估地区电网各类用户的原始用电数据，并构造各类用户的日典型用电曲线；
7.步骤2、获取待评估地区电网目前的用户电价结构；
8.步骤3、构造待评估地区电网各类用户的用电行为特性与电价结构之间的函数关系模型；
9.步骤4、构建电力系统生产模拟模型，根据各类用户典型用电曲线，进行全年8760小时生产模拟，求得待评估地区电网新能源消纳量和利用率；
10.步骤5、根据待评估地区电网新能源出力特性和各类用户用电行为特性，对用户电价结构进行优化调整；
11.步骤6、应用步骤3中得到的用电行为特性与电价结构之间的函数关系模型，计算步骤5中优化调整电价结构后各类用户的典型用电曲线；
12.步骤7、采用步骤4构建的电力系统生产模拟模型，根据步骤6中得到各类用户的典型用电曲线，进行全年8760小时生产模拟，求得待评估地区电网电价结构优化调整后的新能源消纳量和利用率；
13.步骤8、比较步骤7和步骤3得到的新能源消纳量和利用率的差异，作为调整用户电价后对系统新能源消纳的影响。
14.进一步，所述各类用户包括大工业、一般工商业不同电压等级用户。
15.进一步，所述步骤1的具体实现方法包括以下步骤：
16.⑴
对某一电压等级中各企业的第j时段的样本进行汇总，得到该电压等级的第j时段的样本负荷：
[0017][0018]
式中，i代表电压等级，大工业用户电压等级分为1-10千伏、20千伏、35千伏、110千伏、220千伏及以上；一般工商业用户电压等级分为不满1千伏、1-10千伏、20千伏、35千伏及以上；j代表24个时段；k代表企业用户；s代表季节；p
i,k,j,s
代表第i电压等级第k企业用户在第s季节典型日负荷曲线中第j时段的负荷；
[0019]
⑵
计算某个电压等级下所有用户典型日用电量与抽样选取企业用户的日用电量的比值，作为该电压等级的扩大系数：
[0020][0021][0022]
式中，ei代表第i电压等级用户的样本平均日用电量；ei代表第i电压等级用户平均日用电量；βi第i电压等级的扩大系数；
[0023]
⑶
计算某电压等级第j时段的典型用电负荷：
[0024][0025]
⑷
将获得的24时段的各典型负荷p
i,j,s
分别与24个试点对应，得到某电压等级的用电负荷拟合曲线。
[0026]
进一步，所述步骤2获取的用户电价结构包括大工业、一般工商业不同电压等级用户尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段电价。
[0027]
进一步，所述步骤3构造的用电行为特性与电价结构之间的函数关系模型为：
[0028][0029]
式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分别代表待评估地区电网某电压等级用户尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段电价；a1、b1、c1代表尖峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a2、b2、c2代表高峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a3、b3、c3代表平段电价对用户用电功率的影响系数，a4、b4、c4代表低谷时段电价对用户用电功率的影响系数，上述影响系数根据历史用电数据和电价数据计算得出。
[0030]
进一步，所述步骤4构建电力系统生产模拟模型包括常规电源发电、新能源发电、负荷预测、日负荷特性曲线、年负荷特性曲线和外送受电曲线，该模型中的目标函数为最小
化系统发电成本：
[0031][0032]
上述模型中的约束条件包括：
[0033]
⑴
火电机组出力上下限为：
[0034][0035]
⑵
火电机组报价段出力限制为：
[0036][0037]
⑶
火电机组总出力为：
[0038][0039]
⑷
火电机组爬坡约束为：
[0040]
p
th,i,t-1-p
th,i,t
≤rd
th,i
[0041]
p
th,i,t-p
th,i,t-1
≤rd
th,i
[0042]
⑸
新能源发电约束为：
[0043]
0《p
re,i,t
《p
re,i,t
[0044]
⑹
功率平衡约束为：
[0045][0046]
进一步，所述步骤4计算出的新能源消纳量为：
[0047][0048][0049]
p
re,i,t
＝p
re,i,t-p
re,i,t
[0050]
式中，p
re,i,t
代表第i个新能源场站t时段发电功率，p
re,t
代表待评估地区电网t时段新能源场站总发电功率，p
re
为待评估地区电网全年新能源总消纳量；
[0051]
所述步骤4计算出新能源利用率为：
[0052][0053]
式中，ε为待评估地区电网新能源年平均利用率，p'
re
为待评估地区电网新能源全年弃电量。
[0054]
进一步，所述步骤5对用户电价结构进行优化调整包括：不同电压等级的大工业和一般工商业用户的尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段的电价水平和时间范围。
[0055]
进一步，所述步骤6计算优化调整电价结构后各类用户的典型用电曲线的方法为：
[0056]
⑴
计算不同电压等级大工业用户典型用电曲线，将优化调整不同等级电压等级用户的尖峰、高峰、平段和低谷时段电价输入到用电行为特性与电价结构之间的函数关系模
型中计算得出；
[0057]
⑵
计算不同电压等级一般工商业用户典型用电曲线，将优化调整不同等级电压等级用户的尖峰、高峰、平段和低谷时段电价输入到用电行为特性与电价结构之间的函数关系模型中计算得出；
[0058]
所述用电行为特性与电价结构之间的函数关系模型为：
[0059][0060]
式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分别代表待评估地区电网某电压等级用户尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段电价；a1、b1、c1代表尖峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a2、b2、c2代表高峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a3、b3、c3代表平段电价对用户用电功率的影响系数，a4、b4、c4代表低谷时段电价对用户用电功率的影响系数，上述影响系数根据历史用电数据和电价数据计算得出。
[0061]
本发明的优点和积极效果是：
[0062]
本发明通过获取待评估地区电网电价数据和用电数据，构造各类用户的典型用电曲线以及用户用电特性(曲线)与电价结构之间的函数关系以及电力系统生产模拟模型，分别计算基于各类用户典型用电曲线计算出待评估地区电网新能源消水平和电价调整后的新能源水平，根据电价调整前后新能源消纳水平差异得到对系统新能源消纳的影响，能够合理优化用户峰谷平电价水平和时段，提升了系统新能源消纳水平。
附图说明
[0063]
图1是本发明的处理流程图。
具体实施方式
[0064]
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
[0065]
一种评估用户电价设计对电力系统新能源消纳影响的方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0066]
步骤1、获取待评估地区电网大工业、一般工商业不同电压等级用户的原始用电数据，并构造各类用户的日典型用电曲线。
[0067]
在本步骤中，构造各类用户的日典型用电曲线的方法是从负控系统获得的众多用户日负荷曲线，按照不同电压等级对其进行分类，并从每个电压等级中选取若干典型型用户，然后按照统计学中从样本到总体的思路，抽取不同电压等级典型用户并拟合出对应电压等级的日用电曲线。具体方法包括以下步骤：
[0068]
⑴
对某一电压等级中各企业的第j时段的样本进行汇总，得到该电压等级的第j时段的样本负荷：
[0069]
[0070]
式中，i代表电压等级，大工业用户电压等级分为1-10千伏、20千伏、35千伏、110千伏、220千伏及以上。一般工商业用户电压等级分为不满1千伏、1-10千伏、20千伏、35千伏及以上；j代表24个时段；k代表企业用户；s代表季节；p
i,k,j,s
代表第i电压等级第k企业用户在第s季节典型日负荷曲线中第j时段的负荷。
[0071]
⑵
计算某个电压等级下所有用户典型日用电量与抽样选取企业用户的日用电量的比值，作为该电压等级的扩大系数：
[0072][0073][0074]
式中，ei代表第i电压等级用户的样本平均日用电量；ei代表第i电压等级用户平均日用电量；βi第i电压等级的扩大系数。
[0075]
⑶
计算某电压等级第j时段的典型用电负荷：
[0076][0077]
⑷
将获得的24时段的各典型负荷p
i,j,s
分别与24个试点对应，即可得到某电压等级的用电负荷拟合曲线。
[0078]
步骤2、获取待评估地区电网目前的用户电价结构。用户电价结构包括大工业、一般工商业不同电压等级用户尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段电价。
[0079]
步骤3、构造待评估地区电网不同类型、不同电压等级用户的用电行为特性(曲线)与电价结构之间的函数关系。
[0080]
在本步骤中，根据用户历史用电数据和电价数据建立的用电行为特性(曲线)与电价结构之间的函数关系如下：
[0081][0082]
式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分别代表待评估地区电网某电压等级用户尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段电价。a1、b1、c1代表尖峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a2、b2、c2代表高峰时段电价对用户用电功率的影响系数，a3、b3、c3代表平段电价对用户用电功率的影响系数，a4、b4、c4代表低谷时段电价对用户用电功率的影响系数。
[0083]
步骤4、构建电力系统生产模拟模型，各类用户典型用电曲线，进行全年8760小时生产模拟，求得待评估地区电网新能源消纳量和利用率。
[0084]
在本步骤中，构建的电力系统生产模拟模型包括常规电源发电、新能源发电、负荷预测、日负荷特性曲线、年负荷特性曲线、外送受电曲线等，模型中的目标函数为最小化系统发电成本：
[0085][0086]
上述模型中的约束条件包括：
[0087]
⑴
火电机组出力上下限为：
[0088][0089]
⑵
火电机组报价段出力限制为：
[0090][0091]
⑶
火电机组总出力为：
[0092][0093]
⑷
火电机组爬坡约束为：
[0094]
p
th,i,y-1-p
th,i,t
≤rd
th,i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0095]
p
th,i,t-p
th,i,t-1
≤rd
th,i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0096]
⑸
新能源发电约束为：
[0097]
0《p
re,i,t
《p
re,i,t
[0098]
⑹
功率平衡约束为：
[0099][0100]
在本步骤中，通过生产模拟计算得出的新能源消纳量为：
[0101][0102][0103]
p'
re,i,t
＝p
re,i,t-p
re,i,t
[0104]
式中，p
re,i,t
代表第i个新能源场站t时段发电功率，p
re,t
代表待评估地区电网t时段新能源场站总发电功率，p
re
为待评估地区电网全年新能源总消纳量。
[0105]
新能源利用率为：
[0106][0107]
式中，ε为待评估地区电网新能源年平均利用率，p'
re
为待评估地区电网新能源全年弃电量。
[0108]
步骤5、根据待评估地区电网新能源出力特性和不同类型用户用电行为特性，对用户电价结构进行优化调整，包括调整不同电压等级的大工业和一般工商业用户的尖峰时段、高峰时段、平段和低谷时段的电价水平和时间范围。
[0109]
步骤6、应用步骤3中得到的电价结构与用户用电行为特性的函数关系模型，计算步骤5中优化调整电价结构后各类用户的典型用电曲线。
[0110]
计算优化调整电价结构后各类用户的典型用电曲线步骤如下：
[0111]
①
计算不同电压等级大工业用户典型用电曲线，将优化调整不同等级电压等级用户的尖峰、高峰、平段和低谷时段电价输入公式(5)计算得出。
[0112]
②
计算不同电压等级一般工商业用户典型用电曲线，将优化调整不同等级电压等级用户的尖峰、高峰、平段和低谷时段电价输入公式(5)计算得出。
[0113]
步骤7、采用步骤4构建的电力系统生产模拟模型，根据步骤6中得到各类用户的典型用电曲线，其余电源、电网和负荷边际条件保持不变，进行全年8760小时生产模拟，求得待评估地区电网电价结构优化调整后的新能源消纳量和利用率。
[0114]
步骤8、比较步骤7和步骤3得到的新能源消纳量和利用率差异，作为调整用户电价后对系统新能源消纳的影响。
[0115]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。