峰谷分时电价设计的优化模型

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1、万方数据第13卷2005正第5期10月中国管理科学ChineseJournalofManagementScienceV01．13．No．5Oct．。2005文章编号：1003—207(2005)05—0087—06峰谷分时电价设计的优化模型刘严，谭忠富，乞建勋(华北电力大学电力经济研究所，北京102206)摘要：峰谷分时电价是实施需求侧管理的措施之一，有利于削峰填谷，其效果依赖于科学的峰谷时段划分和合适的分时电价。文中利用电价理论及有关经济学原理阐述了实行峰谷分时电价对于供电企业和用户的经济意义、峰谷分时电价的结构及时段的划分方法。在此基础上，给出了峰谷分时电价设计的目标

2、函数，并参考一般用户的反应模型建立了用户对分时电价的反应模型。通过对该模型的需求侧管理目标函数进行优化，得出了最优时段划分及其相应的分时电价定价方法。对算例进行了仿真，说明了峰谷分时电价的具体实现过程。关键词：分时电价；削峰填谷；用户反应；数值仿真中图分类号：F224．5文献标识码：A1引言近两年来我国很多地区纷纷出现缺电现象，为缓解这种电力紧张的局面，目前国内外普遍实行需求侧管理(DSM)这一有效的调节手段，通过价格信号引导电力用户采取合理的用电结构和用电方式，形成比较平稳的电力负荷状态llJ。峰谷分时电价即为一种有效的DSM措施，是供电公司为实施DSM而向用户提供的一

3、种经济上的刺激手段。所谓峰谷分时电价(Time—of—use)就是供电公司根据电网的负荷特性确定峰谷平时段，根据不同时段确定不同的销售电价旧J，通过提升用电高峰期的电价、降低用电低谷期的电价来从经济上激励用户改变用电方式，从而缓解高峰期的用电紧张状况，挖掘低谷期的用电需求，因此采取峰谷分时电价可以达到削峰填谷的目的∞J。文献[4]提出了用户反应的概念来描述电价对负荷的影响，并提出了基于DSM的分时电价数学模型。文献[5]对文献[4]的模型进行了改进，把平值段电价作为一个变量引入优化目标函数，通过求解这个优化问题得到平值段的电价。文献[6]对平谷段电价的确定进行了探索性研究

4、，提出了用市场清算价(MCP—MarketClearingPrice，对于每个交易时段，电力调度交易中心按发电机组收稿日期：2004—06—08；修订日期：2005—09—02基金项目：国家自然科学基金资助项目(70373017)；华北电力大学重点预研项目资助作者简介：刘严(1977一)，男(汉族)，吉林省吉林市人，华北电力大学电力经济研究所博士研究生，研究方向：电力经济电力市场风险管理．的报价从低到高排序，根据系统负荷需求按此排序确定被调度的发电机及其出力，最后采用统一的市场清算价MCP进行结算)计算的平均购电电价来确定平时段电价，将文献[5]的工作拓展到与电力市场报价

5、端相关联的模型研究，但由于MCP对平时段电价的限制，文献[6]确定的分时电价不能得到最优的平时段电价。但在实际应用中，尚无一种公认的峰谷分时电价制定方法，本文就是在这些文献的基础上，参考一般用户的反应模型建立了用户对分时电价的反应模型，针对该模型的变量特征，结合不同时段划分方法给出模型的求解方法，得出了最优时段划分及其相应的分时电价定价方法，说明了峰谷分时电价具体实现的一般过程。2峰谷时段的划分分时电价实施的主要原因之一就是用电负荷曲线有着明显的高峰低谷现象，通过划分峰谷时段来确定分时电价，促使用户自觉地调整用电方式，通过用户对电价的反应来达到削峰填谷的目的，影响负荷曲线

6、的形状。由于各地经济发展水平、北部和南部、东部和西部地区的时钟差异较大，导致用户的用电方式具有明显的不同，因此只能根据各供电企业所在地的情况具体分析，即使在同一地区，不同季节的峰谷时段划分也应不同。’以往峰谷时段的划分是根据日负荷曲线的特点大概估计得出的，缺乏科学的理论根据，划分的地方也有着不合理之处，因此要针对不同的时段划分方法进行讨论比较，找出其中最优的一种。万方数据·88·中国管理科学2005正在进行峰谷时段划分时，首先分析构成系统负荷曲线的主要负荷，对其进行分类，然后对每类负荷的持续曲线进行有针对性地分析。如对高能耗企业、居民等不同类型用户的用电高峰所处时段进行统

7、计，由此可以定性地给出高峰时段所在的位置，但高峰时段持续时间的长度还要进一步确定。针对负荷曲线的最高峰点和最低谷点进行讨论，确定负荷曲线上各点分别处于峰时段和谷时段的可能性，从而为峰谷时段的划分提供一定的科学依据。其确定原则为_7J：a．负荷曲线上最高峰点处于峰时段的可能性为100％，最低谷点处于峰时段的可能性为0。b．负荷曲线上最低谷点处于谷时段的可能性100％，最高峰点处于谷时段的可能性为0。C．负荷曲线上其余各点处于峰时段和谷时段的可能性采用半梯形隶属函数来确定。由于该方法只需确定负荷曲线上各点相对于最高峰点与最低谷点的