一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法

摘要

本发明公开了一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，通过分析电烤烟房用能特性，引入经济学中的自弹性和交叉弹性的价格弹性系数，结合响应能力和响应速度，建立了电烤烟房在分时电价下的需求响应能力模型，根据得到电烤烟房的需求响应矩阵制定不同的分时电价策略，可以通过算例验证不同电价拉开比下电烤烟房区域不同时段的调峰能力差别以及不同电价弹性系数对调峰能力的影响程度；依据不同弹性价格系数定价策略下的调峰能力不同，对未来指导多段分时电价制定，平抑电网峰谷差值，维护电网稳定运行，减少发电侧的装机容量，提升经济性等有参考意义。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法。

背景技术

随着社会经济的发展，煤炭资源逐渐枯竭，货运成本也在逐渐上升，大宗煤炭商品的使用成本也在逐年增加。以煤炭作为能源的烤房对环境污染非常大，不符合目前国内提出的双碳战略的思想，同时煤烤房的自动化改造不现实，与此同时，由于传统煤烤烟房需要大量的人力监管，但人力资源的成本也在随着社会的发展变得不断增加，在国家能源战略方面也提出了以电代煤的思想，于是在云南以烤烟为支柱产业的省份，电烤烟房的高效，环保易于控制，对人力资源的需求少等优点变得愈发突出。所以，针对分时电价下电烤烟房参与调峰能力需要提出一种新的方法对其进行计算。

发明内容

本发明提出了一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，其目的在于结合分时电价对电烤烟房行为的影响能力，计算在不同的电价差距之下电烤烟房在不同时段的调峰能力差别以及不同电价弹性系数对调峰能力的影响程度，从而为云南当地的电烤烟业参与电网的需求响应项目，参与电网调峰提供一种较为有力的技术和理论的指导。

本发明采用如下技术方案：

一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，其关键在于，包括以下步骤：

S1.分析近几年电烤烟房用电特性并建立历史数据库；

S2.根据上述历史数据库中数据，引入经济学中的需求价格弹性系数的概念，建立起电烤烟房在不同时间下用电需求的自弹性系数模型，并据此建立起电烤烟房在多个时间节点下的用电能耗的交叉弹性系数模型；

S3.根据上述历史数据库中日均用电需求将24小时用电周期分为峰、平、谷三个时段时，分析分时电价下的电烤烟房用能的需求响应行为，构建与之相对应的电烤烟房负荷的削减模型和转移模型，通过计算分析获得电烤烟房的需求响应矩阵；

S4.最后从电烤烟房负荷自身的需求响应能力，需求响应速度这两个不同的角度进行分析判断，对电烤烟房每个时段的需求响应能力进行定义并总结出计算方法。

作为优选方案，步骤S1中所述近几年电烤烟房用电特性包括时间特性数据、温度特性数据、烤烟产量特性数据，所述时间特性数据包括月均用电时间及用电需求数据和日均用电时间及用电需求数据，所述温度特性数据主要包括月均温度数据，所述烤烟产量特性数据包括月均烤烟产量数据。

3.根据权利要求1所述的一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S2.1.将一段时间内，由于当地电力价格变化而导致的电烤烟房用电需求量变化的百分比，定义为用电需求价格弹性系数，公式为：

其中：E为电烤烟房的需求价格弹性系数；Δd表示由于当地电力价格变化所产生单位时间内的负荷用电需求量的变化，kWh；Δρ为单位时间内电烤烟区域电力价格的变化，(元/kWh)；ρ

S2.2.将一段时间内电烤烟房负荷需求的变化相对于同一时间间隔内当地电力价格的变化定义为自弹性系数，具体模型如下：

其中：E

S2.3.引入有关电烤烟房负荷的交叉弹性系数，该系数可描述电烤烟房地区在采取分时电价的前后t1时刻电烤烟房向t2时刻的转移量，此时可将电烤烟房在t1和t2两个时间点的价格之间的交叉弹性系数定义为：

当t

作为优选方案，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1.对比烤烟房区域采取了分时电价之前和之后，电烤烟房的负荷削减量和负荷转移量:

在t时刻电烤烟房的负荷削减量为：

其中；ΔL

在t时刻电烤烟房的负荷转移量为：

其中；ΔL

S3.2.电价前后电烤烟房的负荷改变量是由电烤烟房的本身的负荷削减量与负荷转移量共同决定的，将24小时作为一个计算周期分为峰、平、谷三个时段时，在采取分时电价前后的t1时刻，电烤烟房负荷的改变量可以定义为：

令k(t

令λ

因此，当t

式中：T

将24小时作为一个计算周期，在采取分时电价前后的t时刻，电烤烟房负荷的改变量可以定义为：

L(t)＝L(t

其中：L(t)为电烤烟房能耗在采取了分时电价后t时刻的值；ΔL(t

采取分时电价下的电烤烟房需求响应能耗模型可定义为：

其中：L(t)为电烤烟房在采取分时电价后t时刻的能耗值；L

通过将上述的公式进行矩阵化后，可以得到电烤烟房负荷的需求响应矩阵为：

L'＝L+λ×L

其中：

其中：向量L和L’分别表示电烤烟房在进行需求响应前后的用电量，结合电烤烟房的需求响应矩阵λ，可以得到该区域在采用分时电价前后电烤烟房负荷曲线的变化情况，而λ中元素的数值，和分时电价的峰谷差值的大小，以及电烤烟房自身的弹性系数有关；关键点是，λ元素包括分时电价所划分时段的集合中的各个时段的移峰或削峰量；若将日电烤烟房负荷曲线分为24个点，则矩阵λ为24×24的矩阵，对于矩阵中任意元素λ

作为优选方案，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S4.1.根据上文所阐述的电烤烟房负荷在分时电价下的变化情况进行分析，定义出与之相对应的需求响应能力，通过计算得出电烤烟房的需求响应量，具体公式如下：

S4.2.对电烤烟房的需求响应速度进行计算，根据实测数据的采样间隔Δt，可将t时刻电烤烟房的需求响应速度定义为电烤烟房在t时刻左右两个时间段之间变化率的平均值的绝对值：

S4.3.将上述电烤烟房的需求响应能力和响应速度进行结合计算，得到了需求响应能力综合计算的方法，即可得到t时刻电烤烟房的需求响应综合能力指标R

R

则电烤烟房一日平均需求响应能力R

其中：R

有益效果：本发明的一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，通过分析电烤烟房用能特性，引入经济学中的自弹性和交叉弹性的价格弹性系数，结合响应能力和响应速度，建立了电烤烟房在分时电价下的需求响应能力模型，根据得到电烤烟房的需求响应矩阵制定不同的分时电价策略，可以通过算例验证不同电价拉开比下电烤烟房区域不同时段的调峰能力差别以及不同电价弹性系数对调峰能力的影响程度；依据不同弹性价格系数定价策略下的调峰能力不同，对未来指导多段分时电价制定，平抑电网峰谷差值，维护电网稳定运行，减少发电侧的装机容量，提升经济性等有参考意义。

附图说明

图1为本发明所采取的分时电价下电烤烟房参与调峰的能力计算流程图；

图2为电烤烟房日均用电的需求响应分布图；

图3为不同价格比下电烤烟房的需求响应能力分析图；

图4为不同弹性矩阵下电烤烟房的需求响应能力分析图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明：

实施例：本发明所提供的一种分时电价下电烤烟房参与电网区域调峰能力的计算方法，所采取的模糊综合评估方法流程图如图1所示，具体实施例包括以下步骤：

S1.分析近几年电烤烟房用电特性并建立历史数据库，所述近几年电烤烟房用电特性包括时间特性数据、温度特性数据、烤烟产量特性数据，所述时间特性数据包括月均用电时间及用电需求数据和日均用电时间及用电需求数据，所述温度特性数据主要包括月均温度数据，所述烤烟产量特性数据包括月均烤烟产量数据。

本实施例选取历史数据库中云南曲靖电烤烟房区域的所有用电设备日负荷曲线(用电量)为研究算例，对当地不同分时电价政策下，分析电烤烟房自身的需求响应能力特性。以云南曲靖的电烤烟房区域为例，该区域由400座电烤烟房组成，分析计算的采样时间间隔是1小时，相应电烤烟房的电价弹性系数如表1所示。

表1电烤烟房电价弹性系数

S2.通过引入经济学中的需求价格弹性系数的概念，建立起电烤烟房在不同时间下用电需求的自弹性系数模型，同时建立起电烤烟房在多个时间节点下的用电能耗的交叉弹性系数模型，将其矩阵化获得相应的需求响应矩阵以便于之后的运算。

本步骤中，将24小时作为一个计算周期分为峰、平、谷三个时段时，不同时段的电价见表2：

表2不同时段电价划分

如图2所示为云南曲靖电烤烟房区域在当地的分时电价下，某一日的需求响应能力分布情况。在电烤烟房区域的日负荷曲线里可以清楚的看出，在同一时刻电烤烟房的需求响应最大值与最大负荷并不在同一点上，实际上是在晚上18点时需求响应能力最大，对应在图上的尖峰时刻。与此同时，同处于电价峰时段的17点30分的电烤烟房能耗值比18点的电烤烟房能耗值大，但是由于18点电烤烟房具有更大的需求响应速率，因此可以认为在18点的时候，该电烤烟房区域的需求响应能力时最大的。

峰谷电价之间的差值太大可能会导致电烤烟房的响应行为过大，具体体现在电烤烟房负荷在高峰时段大幅度减小，而低谷时段大幅增加负荷。这在严重的情况下会引起系统高峰和低谷时段颠倒，引起调峰失败，也会对电网的经济性造成严重的破坏。电价差如果过小，直接导致电烤烟房的响应不足，无法达到分时电价的目的。因此提前了解电烤烟房的需求响应特性成为之后电网公司对分时电价制定的先决条件。

S3.分析采取了分时电价下的电烤烟房用能的需求响应行为，构建了与之相对应的电烤烟房负荷的削减模型，电烤烟房负荷的转移模型，最终通过计算分析获得电烤烟房的需求响应矩阵；

对比烤烟房区域采取了分时电价之前和之后，在t时刻电烤烟房的负荷削减量为：

其中；ΔL

对比烤烟房区域采取了分时电价之前和之后，在t时刻电烤烟房的负荷转移量为：

其中；ΔL

步骤四，最后从电烤烟房负荷自身的需求响应能力，需求响应速度这两个不同的角度进行分析判断，对电烤烟房每个时段的需求响应能力进行定义并给出计算方法。

本步骤中，通过三种分时电价下的电烤烟房需求响应及调峰能力分布情况对比分析研究。图3所示为电烤烟房区域在表1中的电价下的电烤烟房在某一日的需求响应能力分布情况。从图3中可以看出，电烤烟房区域的峰谷电价差值越大，直接导致其需求响应能力也越大。在3种定价方法中，可以清晰的看出在分时电价机制C下，该区域电烤烟房的需求响应能力能被最大程度的激发。因此，本专利所提出方法可以作为电烤烟地区分时电价制定的参考。

随着智能电网的发展，智能电网能够更加高效地转移和削减电烤烟房，不同时段自弹性和交叉弹性需求会逐渐增加，见表3。

表3未来加装智能设备后电烤烟房用电弹性系数

随着科技的进步，电烤烟控制系统逐渐精细化，灵敏度的提高，接入电网的容量逐渐增大，需求响应速度可以更加迅速。通过图4可以得出结论，在不同的弹性系数下，电价弹性系数的变化只能改变电烤烟房需求响应能力的绝对大小，对相对大小的影响并不明显。由此可以得出结论：在稳定性方面，对于电价弹性系数在时间尺度上，电烤烟房的需求响应能力的定义方法表现得很好。电烤烟房的调峰能力在不同时间段上面并不太受电价弹性系数影响。因此，所提方法可以针对云南烤烟业在大量以电代煤进行产业转型，耗电量急剧攀升的环境下，对电网的修改制定电价策略提供一定的指导。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。