可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法和系统，属于行为建模技术领域。本发明专利技术以可再生能源配额制在售电侧的实施为背景，采用电力用户真实行为样本，结合用户效益函数刻画用户对电价方案的最优响应。分别从不同市场购电成本和分时电价售电收入两方面建立售电公司的盈利模型，并引入条件风险价值作为售电公司购售电风险衡量指标，建立售电公司购售电策略的优化模型。最后，通过算例分析验证所提模型和方法的有效性，为售电公司的购售电决策以及RPS参数的设置提供参考。

【技术实现步骤摘要】
可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法和系统
本专利技术涉及可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法和系统，属于行为建模

技术介绍
通过售电侧改革实现向社会资本开放售电业务,带来了众多售电公司的诞生。售电公司作为一类新兴市场主体,代理大量终端电力用户参与到电力市场的交易中,制定多样化的售电经营方案,提升售电服务质量和用户用能水平,进一步促进资源优化配置。随着可再生能源配额制(renewableportfoliostandard,RPS)在售电侧的实施，包括电网在内的售电企业承担与其售电量相对应的消纳量,通过批发市场购电的电力用户和拥有自备电厂的企业承担其年用电量相对应的消纳量。因此,在保障用户用电需求的同时,积极调动用户侧的负荷调节能力来参与可再生能源消纳也将成为售电公司需要面对的新挑战之一。国内外现有研究大多停留在可再生能源发电参与市场对售电公司购电组合及相关风险的影响层面,然而,在售电侧实施RPS后,可再生能源发电的消纳成本将以配额考核的形式转移到售电侧,最终通过电价套餐传导至终端用户中,而用户侧的负荷响应特性也将直接影响售电公司完成RPS配额的成本。因此,有必要针对RPS下售电公司的购电组合与售电定价策略展开研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种考虑可再生能源发电配额制的售电公司购售电优化方法和系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案实现：一方面，本专利技术提供可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，包括以下步骤：分别确定可再生能源配额制下售电公司在中长期市场、现货市场、可再生能源购电协议以及绿色证书市场中的购电成本；根据售电公司的售电收益和用户用电量确定售电公司的售电收益；确定衡量售电公司的购售电风险的条件风险价值；构建用户效用函数描述用户对电价方案的最优响应，并根据用户效用函数确定用户效用约束条件；建立分时电价的分时结构优化约束；基于确定的售电收益、各购电成本以及条件风险价值构建售电公司的购售电最优策略函数；结合所述售电公司的购售电最优策略函数、所述用户效用约束条件以及分时结构优化约束确定购售电最优策略模型，求解所述购售电最优策略模型获得针对不同用户的分时电价策略。第二方面，本专利技术提供可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化系统，包括：购电成本计算模块、优化约束确定模块和购售电最优策略模型建立和求解模块；所述购电成本计算模块，用于分别确定可再生能源配额制下售电公司在中长期市场、现货市场、可再生能源购电协议以及绿色证书市场中的购电成本；根据售电公司的售电收益和用户用电量确定售电公司的售电收益；确定衡量售电公司的购售电风险的条件风险价值；所述优化约束确定模块，用于构建用户效用函数描述用户对电价方案的最优响应，并根据用户效用函数确定用户效用约束条件；建立分时电价的分时结构优化约束；所述购售电最优策略模型建立和求解模块，用于基于确定的售电收益、各购电成本以及条件风险价值构建售电公司的购售电最优策略函数；结合所述售电公司的购售电最优策略函数、所述用户效用约束条件以及分时结构优化约束确定购售电最优策略模型，求解所述购售电最优策略模型获得针对不同用户的分时电价策略。有益技术效果：本专利技术以可再生能源配额制在售电侧的实施为背景，采用电力用户真实行为样本，结合用户效益函数刻画用户对电价方案的最优响应。分别从不同市场购电成本和分时电价售电收入两方面建立售电公司的盈利模型，并引入条件风险价值作为售电公司购售电风险衡量指标，建立售电公司购售电策略的优化模型。最后，通过算例分析验证所提模型和方法的有效性，为售电公司的购售电决策以及RPS参数的设置提供参考。附图说明图1为可再生能源配额制下售电公司的购售电业务框架；图2为本专利技术方法的流程图；图3为居民用户分时电价方案与负荷曲线；图4为工业用户分时电价方案与负荷曲线；图5为商业用户分时电价方案与负荷曲线。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。在承担可再生能源消纳责任后,售电公司的购售电业务也将相应发生变化,如附图1所示。面对消纳量的考核,售电公司在制定购电组合时,将结合配额比例与绿证价格,更多地考虑可再生能源的购买。而在制定售电价格时,也会积极通过分时电价激发用户侧的互动能力,调节用户负荷曲线参与可再生能源的消纳。而负荷特性优质,响应能力强的用户,也能因协同促进可再生能源消纳而获得更低的用电价格,实现政策目标与市场主体利益的激励相容。实施例一、本专利技术实施例提供可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法如附图2所示，包括以下步骤：分别对售电公司在中长期市场、现货市场、可再生能源购电协议,以及绿色证书市场中的购电成本进行建模。为规避现货市场的价格波动风险,售电公司通常会根据其用户构成及用户的典型负荷曲线,在中长期市场中进行双边交易来覆盖用户的大部分用电需求。双边交易合约通常可被分为峰期、平期、谷期三类。每类合约均有一定的数量可供选择。因此,售电公司在中长期市场的购电成本可表示为:式中:PtF表示售电公司在中长期市场中时段t的总购电量；CF表示售电公司在中长期市场中的总购电成本；NF表示售电公司在中长期市场中签订的双边合约数量；PiF和riF分别表示第n份双边合约的电量和价格；是一个0-1变量,表示第n份合约是否覆盖时段t,若覆盖则否则理想状况下,售电公司倾向于用中长期合约尽可能地覆盖其用户的用电需求,提前锁定购电费用。但由于用户实际用电行为的不确定性,在中长期合约电量与用电需求之间总会存在偏差。因此,售电公司需要在现货市场中购买相应电力来平衡用电量的偏差,而现货市场的电价波动也给售电公司带来了一定的风险。售电公司在现货市场中的购电成本可表示为:式中:Csp表示售电公司在现货市场中的购电成本；Ptsp表示售电公司在现货市场时段t的购电量；rtsp表示时段t的现货价格估计值。可再生能源发电通常拥有极低的边际生产成本,因而其购电价格也较低。但由于其出力的随机性和波动性,也将使售电公司在现货市场中面临更大的风险。可再生能源发电企业通过与售电公司按容量签订PPA购电协议,将可再生能源发电不确定性带来的电量风险转移至售电公司,同时售电公司通过承担相应风险来获得相对较低的购电价格。假设以风电和光伏为代表的可再生能源机组的基本发电单元规格相同,且实时出力大小一致。在合同履约期内,售电公司以固定价格全额收购可再生能源机组所发电量,其风电和光伏可再生能源购电协议的购电成本分别为:式中:Cw和Cpv分别表示售电公司购买风电和光伏可再生能源发电的购电成本；nw表示风电基本发电单元的购电规模，npv表示风电/基本发电单元的购电价格，rw表示光伏光伏基本发电单元的购电规模，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n分别确定可再生能源配额制下售电公司在中长期市场、现货市场、可再生能源购电协议以及绿色证书市场中的购电成本；根据售电公司的售电收益和用户用电量确定售电公司的售电收益；确定衡量售电公司的购售电风险的条件风险价值；/n构建用户效用函数描述用户对电价方案的最优响应，并根据用户效用函数确定用户效用约束条件；建立分时电价的分时结构优化约束；/n基于确定的售电公司的售电收益、各购电成本以及条件风险价值构建售电公司的购售电最优策略函数；/n结合所述售电公司的购售电最优策略函数、所述用户效用约束条件以及分时结构优化约束确定购售电最优策略模型，求解所述购售电最优策略模型获得针对不同用户的分时电价策略。/n

【技术特征摘要】
1.可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别确定可再生能源配额制下售电公司在中长期市场、现货市场、可再生能源购电协议以及绿色证书市场中的购电成本；根据售电公司的售电收益和用户用电量确定售电公司的售电收益；确定衡量售电公司的购售电风险的条件风险价值；
构建用户效用函数描述用户对电价方案的最优响应，并根据用户效用函数确定用户效用约束条件；建立分时电价的分时结构优化约束；
基于确定的售电公司的售电收益、各购电成本以及条件风险价值构建售电公司的购售电最优策略函数；
结合所述售电公司的购售电最优策略函数、所述用户效用约束条件以及分时结构优化约束确定购售电最优策略模型，求解所述购售电最优策略模型获得针对不同用户的分时电价策略。


2.根据权利要求1所述的可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，可再生能源配额制下售电公司在中长期市场的购电成本表示如下：






其中PtF表示售电公司在中长期市场中时段t的总购电量；CF表示售电公司在中长期市场中的总购电成本；NF表示售电公司在中长期市场中签订的双边合约数量；PiF和riF分别表示第n份双边合约的电量和价格；是中间参数，用于表示第n份合约是否覆盖时段t，T表示总时段。


3.根据权利要求1所述的可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，可再生能源配额制下售电公司在现货市场的购电成本表示如下：



式中Csp表示售电公司在现货市场中的购电成本；Ptsp表示售电公司在现货市场时段t的购电量；rtsp表示时段t的现货价格估计值，T表示总时段。


4.根据权利要求1所述的可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，可再生能源配额制下售电公司在风电和光伏可再生能源购电协议的购电成本分别为表示如下:






其中Cw表示售电公司购买风电可再生能源发电的购电成本，Cpv表示售电公司购买光伏可再生能源发电的购电成本；nw表示风电基本发电单元的购电规模，npv表示风电/基本发电单元的购电价格，rw表示光伏光伏基本发电单元的购电规模，rpv表示光伏基本发电单元的购电价格，E(Ptw)表示风电在时段t的发电出力的期望值，E(Ptpv)为光伏在时段t的发电出力的期望值。


5.根据权利要求1所述的可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，可再生能源配额制下售电公司在绿色证书市场中的购电成本表示如下：
Lt＝PtF+Ptsp+nw·Ptw+npv·Ptpv



CTGC＝QTGC·rTGC
其中Lt表示售电公司所代理的用户在时段t的总负荷；PtF表示售电公司在中长期市场中时段t的总购电量，Ptsp表示售电公司在现货市场时段t的购电量；nw表示风电基本发电单元的购电规模，Ptw表示风电基本发电单元在在时段t的发电出力实际值，Ptpv表示光伏基本发电单元在在时段t的发电出力实际值；QTGC表示售电公司在绿色证书市场中的购买量，CTGC表示售电公司在绿色证书市场中的购买费用；kTGC表示售电公司需要完成的可再生能源消纳比例,由政府及市场管理部门规定；rTGC表示绿色证书市场每单位消纳量的价。


6.根据权利要求1所述的可再生能源发电配额制下售电公司购售电优化方法，其特征在于，构建用户效用函数描述用户对电价方案的最优响应，并根据用户效用函数确定用户效用约束条件具体方法包括：
所述用户效用函数f(r,L)表...

【专利技术属性】
技术研发人员：何勇，黄杰，陈学通，黄玲，曲晓蕾，宋晓芳，陈汹，陈征，张翼飞，
申请(专利权)人：贵州万峰电力股份有限公司，国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52