一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制制造技术

本发明专利技术公开了一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，在现有电价机制及电价定价原则的基础上，引入用户需求响应和用户满意度的概念，建立动态差别电价模型根据空气质量指数的变化来对电价进行调控，将电价调整为原有电价的k倍，本发明专利技术从需求侧响应的角度出发，提出一种面向工业用户的动态差别电价调控机制，旨在通过电价的变化促使用户调整用电行为，以达到节能减排的目的，本发明专利技术中建立的电价调控机制根据空气污染程度调整电价，空气污染越严重调整系数越大，调整后的电价也越高。在确定电价调整系数时，建立综合考虑用户满意度和节能减排的多目标优化模型，并利用层次分析法针对不同用户的自身特点对目标函数进行调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及节能减排
，具体为一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制。
技术介绍
随着空气质量的恶化，雾霾天气持续增多，在我国的一些地区，每年的雾霾天气多达数十甚至天。日益严重的空气污染问题，给我国交通运输、农业生产、电力供应等安全造成不同程度的危害，同时也对人民的健康构成极大的威胁。调查表明，工业排放和原煤燃烧是空气重污染过程最主要的来源，而火电用煤量占全国总用煤量的近一半；此外，工业用电量约占我国全社会用电量的70％。因此，工业用户是造成空气污染和电力能源浪费的主要群体。我国目前应对空气污染问题的主要措施有：减少大气污染物排放总量，比如工业企业安装污染净化装置，重污染企业限制产量；严格限制机动车尾气排放，改善交通管理；优化城市规划，减少工地扬尘；完善空气质量评价标准和预警机制等。我国在治理空气污染过程中采取的强制性措施，往往达不到理想的效果，许多用户并不积极响应国家政策措施，甚至私自违规生产，造成资源浪费，同时又大量超标排放污染物，加重了环境污染。电力行业作为国民经济的基础性行业，其整体状况关系到国家的能源安全和经济社会发展状况。主要的定价方法有：最大利润定价法、边际成本定价法、会计成本定价法、两部制定价法等。主要的电价结构有：单一制电价、两部制电价、峰谷分时电价、阶梯电价、差别电价、功率因数调整电价等。差别电价制度是供电企业根据用户对电力产品的不同需求，并在不同的时间、地点，用户用电的具体情况，适当修正基础价格出售电能产品的策略。我国目前实行的差别电价是针对高耗能产业而制定的电价政策，其目标是限制高能耗企业的盲目发展，降低能耗，提高单位能耗的产值。传统的差别电价制度是将高耗能类企业分为允许和鼓励类、限制类、淘汰类三类，对于对限制类和淘汰类的用电执行相对较高的销售电价，其执行方式较为固定。本专利从需求侧响应的角度出发，综合考虑用户的用电满意度和节能减排的需求，针对日益严重的空气污染问题，提出一种面向节能减排的工业用户动态差别电价。该电价执行与否根据空气质量情况而定，在调控周期内，若空气质量持续较好时不启动该差别电价，而空气质量较差时启动该差别电价，且差别电价的调整力度与空气的污染程度相对应；此外在启动差别电价时还需要根据用户的具体属性，如耗能量、排污量、社会地位等来动态地对修正差别电价的调整力度。从而在达到节能减排，缓解日益严重的空气污染的同时，兼顾工业用户的生产和收益，促使用户主动进行节能减排改造，加快产业结构调整并保障社会稳定。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，本专利技术从需求侧响应的角度出发，提出一种面向工业用户的动态差别电价调控机制，旨在通过电价的变化促使用户调整用电行为，以达到节能减排的目的，本专利技术中建立的电价调控机制根据空气污染程度调整电价，空气污染越严重调整系数越大，调整后的电价也越高。在确定电价调整系数时，建立综合考虑用户满意度和节能减排的多目标优化模型，并利用层次分析法针对不同用户的自身特点对目标函数进行调整，针对上述优化模型，采用基于多目标遗传算法进行求解，并通过算例验证了所提机制的合理性和有效性，可以有效解决
技术介绍
中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，在现有电价机制及电价定价原则的基础上，引入用户需求响应和用户满意度的概念，建立动态差别电价模型根据空气质量指数的变化来对电价进行调控，将电价调整为原有电价的k倍；其建立步骤如下：首先确立目标函数：用户的综合满意程度最大表达式为F1＝maxS0＝max[γ1Sm+γ2Sc](1)为了便于分析，将目标函数F1变为求极小值的形式，即：F1＝min[-S0]＝min[-γ1Sm-γ2Sc](2)式中：S0为用户的综合满意度；Sm为用户用电方式满意度；Sc为用户用电费用支出满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值，γ1+γ2＝1；用户的总用电需求量最低的表达式为：F2=minΣi=1nQi′---(3)]]>式中：Q为用户总用电需求量；Qi为i时段的用户用电需求量；使在空气质量指数较高时，用户的用电需求量量最低表达式为：F3=minΣj=1NQj′---(4)]]>式中：Qj'为空气质量指数较高时用户的用电需求量，N为调控周期内空气质量指数较高时的天数；然后考虑到发电成本和用户的承受能力，制定电价调整方案时，对电价调整模型进行如下约束：pmin<pi'<pmax(5)式中：pmin，pmax为监管部门规定的t时段电价的最小值和最大值；最后建立差别电价调控模型：F1=min[-γ1Sm-γ2Sc]F2=minΣi=1nQi′F3=minΣj=1NQj′---(6)]]>s.t.pmin<pi′<pmaxγ1+γ2=1---(7).]]>优选的，所述目标函数分为包括用户用电方式满意度和用户电费支出满意度：(a)用户用电方式满意度：用户用电方式满意度是建立在调整电量与原负荷曲线上的差值基础之上的，具体表示为：Sm=1-Σi=1n|Qi′-Qi|Σi=1nQi---(8)]]>(b)用户电费支出满意度：用户用电费用支出满意度是衡量用户电费支出的变化量的指标，具体表示为：Sc=1-Σi=1n(Qi′pi′-Qipi)Σi=1nQipi---(9)]]>式中：C(P0)为原始电价政策下用户的用电费用支出，它是原电价P0的函数；C(P0')为调整电价之后用户的用电费用支出，它是新电价P0'的函数。优选的，采用层次分析法和多目标遗传算法对动态差别电价模型求解：首先考虑用户属性，基于层次分析法的模型修正如下：在式(6)建立的目标函数，有三个目标函数：提高用户用电满意度、节约电力能源、缓解空气污染问题，在具体制定电价调整方案时，需要根据不同用户类型和属性，结合实际情况，对目标函数赋予不同的权值，进行一定程度的修正，从而控制电价调整的力度，将目标函数调整为：其中：分别代表三个目标函数的权值。且不同的工业用户对应的将会不同；不同的工业用户参与差别电价调控时，采用层次分析法确定各个目标函数的权重基本步骤如下：(1)建立递阶层次结构模型，包括目标层：调整目标函数权重；决策层：单位产值耗电量；单位产值排污量；污染物的净化难度；社会地位；地理位置；方案层：提高满意度；减少电能负荷；减少污染排放；(2)构造成对比较矩阵：由专家利用1～9尺度构造不同层的成对比较矩阵；(3)计算单排序权向量并做一致性检验；(4)计算总排序权向量并做一致性检验；(5)计算方案层对目标层总排序的权向量，即目标函数的权重然后基于pareto最优的多目标遗传算法求解，采用MATLAB进行计算，调用了MATLAB中的gamultiobj函数，具体的步骤如下：(1)设定电价调整周期n；(2)若电价调整周期内预计存在AQI值大于200时，则启动该差别电价，否则不启动；其中A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，其特征在于，在现有电价机制及电价定价原则的基础上，引入用户需求响应和用户满意度的概念，建立动态差别电价模型根据空气质量指数的变化来对电价进行调控，将电价调整为原有电价的k倍；其建立步骤如下：首先确立目标函数：用户的综合满意程度最大表达式为F1＝max S0＝max[γ1Sm+γ2Sc]    (1)为了便于分析，将目标函数F1变为求极小值的形式，即：F1＝min[‑S0]＝min[‑γ1Sm‑γ2Sc]    (2)式中：S0为用户的综合满意度；Sm为用户用电方式满意度；Sc为用户用电费用支出满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值，γ1+γ2＝1；用户的总用电需求量最低的表达式为：F2=minΣi=1nQi′---(3)]]>式中：Q为用户总用电需求量；Qi为i时段的用户用电需求量；使在空气质量指数较高时，用户的用电需求量量最低表达式为：F3=minΣj=1NQj′---(4)]]>式中：Qj'为空气质量指数较高时用户的用电需求量，N为调控周期内空气质量指数较高时的天数；然后考虑到发电成本和用户的承受能力，制定电价调整方案时，对电价调整模型进行如下约束：pmin<pi'<pmax    (5)式中：pmin，pmax为监管部门规定的t时段电价的最小值和最大值；最后建立差别电价调控模型：F1=min[-γ1Sm-γ2Sc]F2=minΣi=1nQi′F3=minΣj=1NQj′---(6)]]>s.t.pmin<pi′<pmaxγ1+γ2=1---(7).]]>...

【技术特征摘要】
1.一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，其特征在于，在现有电价机制及电价定价原则的基础上，引入用户需求响应和用户满意度的概念，建立动态差别电价模型根据空气质量指数的变化来对电价进行调控，将电价调整为原有电价的k倍；其建立步骤如下：首先确立目标函数：用户的综合满意程度最大表达式为F1＝maxS0＝max[γ1Sm+γ2Sc](1)为了便于分析，将目标函数F1变为求极小值的形式，即：F1＝min[-S0]＝min[-γ1Sm-γ2Sc](2)式中：S0为用户的综合满意度；Sm为用户用电方式满意度；Sc为用户用电费用支出满意度；γ1为用户用电方式满意度的权值；γ2为用户电费支出满意度的权值，γ1+γ2＝1；用户的总用电需求量最低的表达式为：F2=minΣi=1nQi′---(3)]]>式中：Q为用户总用电需求量；Qi为i时段的用户用电需求量；使在空气质量指数较高时，用户的用电需求量量最低表达式为：F3=minΣj=1NQj′---(4)]]>式中：Qj'为空气质量指数较高时用户的用电需求量，N为调控周期内空气质量指数较高时的天数；然后考虑到发电成本和用户的承受能力，制定电价调整方案时，对电价调整模型进行如下约束：pmin<pi'<pmax(5)式中：pmin，pmax为监管部门规定的t时段电价的最小值和最大值；最后建立差别电价调控模型：F1=min[-γ1Sm-γ2Sc]F2=minΣi=1nQi′F3=minΣj=1NQj′---(6)]]>s.t.pmin<pi′<pmaxγ1+γ2=1---(7).]]>2.根据权利要求1所述的一种面向节能减排的工业用户动态差别电价机制，其特征在于：所述目标函数分为包括用户用电方式满意度和用户电费支出满意度：(a)用户用电方式满意度：用户用电方式满意度是建立在调整电量与原负荷曲线上的差值基础之上的，具体表示为：Sm=1-Σi=1n|Qi′-Qi|Σi=1nQi---(8)]]>(b)用户电费支出满意度：用户用电费用支出满意度是衡量用户电费支出的变化量的指标，具体表示为：Sc=1-Σi=1n(Qi′pi′-Qipi)Σi=1nQip...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亚静，杨文海，薛伏申，程华新，朱静，胡晓博，郭世枭，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13