基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，以各类电力用户设备运行效率与用电同时率作为电力成本在各类用户之间分摊的基准，假设居民用电中处于中、高阶梯部分的电量应承担补偿成本的要求，计算中、高阶梯的应付电费。通过引入阶梯电价的经典分析理论——拉姆齐定价原理，将基于设备运行效率及用电同时率的居民用电成本分析结果带入该定价原理，计算中、高档最优居民阶梯电价，并在保证电网公司售电收入的基础上计算低阶梯居民用电电价。本发明专利技术将各类电力用户设备运行效率与用电同时率引入阶梯电价的策略研究中，提高居民用户用电成本分摊的合理性。

A calculation system of resident ladder price based on equipment efficiency and electricity consumption rate

The invention discloses a computing system equipment running efficiency and electricity rate based on the residents of the price ladder, with all kinds of electric power users and power equipment running efficiency at the same time as the rate of power cost allocation between users in all types of benchmark assumptions for residents in the middle and high ladder part power should bear the compensation cost requirements of electricity in the calculation, high step with electricity. Theoretical analysis of Ramsay pricing principle by introducing the price ladder classic, equipment operation efficiency and at the same time residents rate electricity electricity cost analysis results into the pricing based on the principle of optimal calculation, high-grade residents of the price ladder, and on the basis to ensure the sale of electricity Power Grid Corp income calculated on the lower ladder residential electricity tariff. The invention adopts the strategy of introducing the efficiency of the power user equipment and the rate of the electricity consumption into the step electricity price, thereby improving the rationality of the share of the electricity cost of the resident user.

【技术实现步骤摘要】
基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统
本专利技术涉及居民阶梯电价计算系统，具体涉及一种基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统。
技术介绍
电力行业是国民经济的支柱产业，各行各业、以及居民的正常生活都离不开持续稳定的电力供应，电费支出也已经成为各类生产活动成本中的一项重要组成部分。电价作为一种重要的经济杠杆，起着优化资源配置，调整利益关系等作用，居民用户电价更是关系到广大人民群众的切身利益与生活水平的提高，直接影响到社会效率、效益与公平。因此，科学合理的居民电价制定方法显得尤为重要。2009年11月，国家发改委提出对居民用户生活用电实行阶梯电价机制，旨在通过电价引导居民合理用电，促进节能减排，并帮助实现居民用电成本的内部补偿。阶梯电价的制定需要均衡居民、政府、供电公司等社会各方面的利益，综合考虑居民承受能力、用电需求、用电特性、资源稀缺性等条件。阶梯电价的实施具有以下意义：有利于反映电力的商品属性，合理体现商品成本，提高用电效率；有利于促进合理能源消费结构的形成，缓解煤电联动、环保等压力；有利于减少工商业等其他行业对居民用电的补偿，在居民用电内部引导高支付能力群体履行交叉补贴，体现公平性与公正性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，在已知分档电量前提下求解最优阶梯电价。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，包括：设备运行效率计算模块，计算居民用户设备运行效率及不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率；成本计算模块，计算不满1kV电压等级所有用户的输配电成本及用电成本；居民平均用电成本及中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求计算模块，计算居民用户平均用电成本，分析中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求；最优分档电价计算模块，基于拉姆齐定价原理计算中、高档用户的最优分档电价；低阶梯居民销售电价计算模块，假设分档电量及电网公司居民用户平均售电价格已知，计算低阶梯居民销售电价。进一步的，设备运行效率计算模块的计算方法为：根据计算公式：分别计算居民用户的综合设备运行效率EERres、不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率EER；其中，S1表示评价周期内设备运行在第1段的实际供电量；S2表示评价周期内设备运行在第2段的实际供电量；SE1为评价周期内设备在第1段满足安全运行限值时的最大可输送电量；SE2为评价周期内设备在第2段满足安全运行限值时的最大可输送电量；ρ1为设备运行在第1段的效率权重系数；ρ2为设备运行在第2段的效率权重系数。进一步的，成本计算模块的计算方法如下：2.1计算不满1kV电压等级所有用户应承担的输配电成本FAC,T计算公式如下其中，FC,i→1kV表示不满1kV用户应分担的高电压等级i的输配电成本，FC,1kV为不满1kV电压等级的输配电成本；Q1kV为不满1kV电压等级的总用电量；2.2计算不满1kV电压等级所有用户应承担的用电成本FAC,1kV计算公式如下：FAC,1kV＝FAC,T+FAC,G，其中，FAC,1kV为不满1kV电压等级用户应承担用电成本，FAC,G为不满1kV系统的单位电量平均发电成本。进一步的，居民平均用电成本及中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求计算模块计算方法包括如下步骤：4.1计算居民平均用电成本假设系统平均容量成本记为FAC,sr(元/kW·月)，将居民标识为第res类用户，则居民用户应承担平均用电成本为其中，Fres为居民用户应承担平均用电成本，dres为居民用户用电同时率，EERres为居民用户的综合设备运行效率，T为月时长732h，由于电力系统的运行应尽可能保证设备不超出其安全运行限值运行，因此可假设设备运行效率与设备平均负载率接近，结合负载率的定义，推导可得系统电量成本与容量成本之间存在以下的等式关系：其中，k为不满1kV电压等级系统容量成本比重，EER为不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率，根据公式(8)及(9)可得居民用电成本Fres：4.2计算中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求总结居民阶梯电价的历史实行情况，根据低、中、高三档的居民用电量及居民总用电量Q1，Q2，Q3，Q，确定居民总用电成本中应由中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求D，其中，γ为根据实际情况确定的常数系数，即中、高档居民用电量应承担的成本补偿的程度，进一步的，最优分档电价计算模块的计算方法为：将高、中、低三档电量看作三类产品，且各类电量的需求相互独立，交叉需求价格弹性为0，消费者剩余CS与生产者剩余PS分别为：其中，i＝1,2,3分别表示低、中、高档居民用电，Qi表示第i档用户的电力消费量，pi表示第i档用户的电价，Di(Q)表示第i档用户的需求函数，C(Q1,Q2,Q3)表示供电成本函数，社会总福利最大化可表示为：MAX(CS+PS)将公式(12)及(13)带入公式(14)中，并分别对Qi求导，可得拉姆齐定价公式：其中，MC为居民用户的边际供电成本，ηi为第i档用户的自需求价格弹性，λ为优化问题的拉格朗日乘子，为拉姆齐指数，分类用户的拉姆齐指数彼此相等；假设中、高档用电量需求函数为：ln(Qi)＝ηi·ln(pi)+ln(li)(16)或式中li为常数。首先对中、高阶梯的电价进行最优测算，公式(15)变形为为使中、高档价格的制定能够满足成本补偿需求，应满足p2·Q2+p3·Q3＝D(19)其中，D根据公式(11)计算，联立公式(17)至(19)，中、高档最优电价可根据下式计算：其中α满足：实现最小效率损失的偏离边际成本的最优价格条件是为增加单位收入的价格调整所引起各细分市场的福利损失均相等，据此推论出，实现最小效率损失的偏离平均用电成本的最优电价条件是将MC换为居民平均用电成本即可，即各档最优电价pi，i＝2,3：其中α满足：进一步的，低阶梯居民销售电价计算模块的计算方法为为保证电网公司售电收入，应使得阶梯电价满足如下条件：p1·Q1+p2·Q2+p3·Q3＝Q·p(24)其中，p为平均电价；因此，低阶梯居民销售电价为：本专利技术以各类电力用户设备运行效率与用电同时率作为电力成本在各类用户之间分摊的基准，假设居民用电中处于中、高阶梯部分的电量应承担补偿成本的要求，计算中、高阶梯的应付电费。通过引入阶梯电价的经典分析理论——拉姆齐定价原理，将基于设备运行效率及用电同时率的居民用电成本分析结果带入该定价原理，计算中、高档最优居民阶梯电价，并在保证电网公司售电收入的基础上计算低阶梯居民用电电价。本专利技术用于在已知分档电量前提下求解最优阶梯电价的问题，为电网企业居民供电的销售管理决策提供依据。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)将各类电力用户设备运行效率与用电同时率引入阶梯电价的策略研究中，提高居民用户用电成本分摊的合理性。(2)将中、高档居民用电量成本补偿需求与地区实际用电量与历史经验结合，提高拉姆齐定价结果的可靠性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的具体流程图；图2为负荷持续曲线图；图3是将某区域电力系统居民用户及不满1kV用户年负荷持续曲线简化为逐月电量持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，其特征在于，包括：设备运行效率计算模块，计算居民用户设备运行效率及不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率；成本计算模块，计算不满1kV电压等级所有用户的输配电成本及用电成本；居民平均用电成本及中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求计算模块，计算居民用户平均用电成本，分析中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求；最优分档电价计算模块，基于拉姆齐定价原理计算中、高档用户的最优分档电价；低阶梯居民销售电价计算模块，假设分档电量及电网公司居民用户平均售电价格已知，计算低阶梯居民销售电价。

【技术特征摘要】
1.基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，其特征在于，包括：设备运行效率计算模块，计算居民用户设备运行效率及不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率；成本计算模块，计算不满1kV电压等级所有用户的输配电成本及用电成本；居民平均用电成本及中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求计算模块，计算居民用户平均用电成本，分析中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求；最优分档电价计算模块，基于拉姆齐定价原理计算中、高档用户的最优分档电价；低阶梯居民销售电价计算模块，假设分档电量及电网公司居民用户平均售电价格已知，计算低阶梯居民销售电价。2.根据权利要求1所述的基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，其特征在于，设备运行效率计算模块的计算方法为：根据计算公式：分别计算居民用户的综合设备运行效率EERres、不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率EER；其中，S1表示评价周期内设备运行在第1段的实际供电量；S2表示评价周期内设备运行在第2段的实际供电量；SE1为评价周期内设备在第1段满足安全运行限值时的最大可输送电量；SE2为评价周期内设备在第2段满足安全运行限值时的最大可输送电量；ρ1为设备运行在第1段的效率权重系数；ρ2为设备运行在第2段的效率权重系数。3.根据权利要求2所述的基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，其特征在于，成本计算模块的计算方法如下：2.1计算不满1kV电压等级所有用户应承担的输配电成本FAC,T计算公式如下其中，FC,i→1kV表示不满1kV用户应分担的高电压等级i的输配电成本，FC,1kV为不满1kV电压等级的输配电成本；Q1kV为不满1kV电压等级的总用电量；2.2计算不满1kV电压等级所有用户应承担的用电成本FAC,1kV计算公式如下：FAC,1kV＝FAC,T+FAC,G，其中，FAC,1kV为不满1kV电压等级用户应承担用电成本，FAC,G为不满1kV系统的单位电量平均发电成本。4.根据权利要求3所述的基于设备运行效率及用电同时率的居民阶梯电价计算系统，其特征在于，居民平均用电成本及中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求计算模块计算方法包括如下步骤：4.1计算居民平均用电成本假设系统平均容量成本记为FAC,sr(元/kW·月)，将居民标识为第res类用户，则居民用户应承担平均用电成本为1其中，Fres为居民用户应承担平均用电成本，dres为居民用户用电同时率，EERres为居民用户的综合设备运行效率，T为月时长732h，由于电力系统的运行应尽可能保证设备不超出其安全运行限值运行，因此可假设设备运行效率与设备平均负载率接近，结合负载率的定义，推导可得系统电量成本与容量成本之间存在以下的等式关系：其中，k为不满1kV电压等级系统容量成本比重，EER为不满1kV电压等级所有用户的综合设备运行效率，根据公式(8)及(9)可得居民用电成本Fres：4.2计算中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求总结居民阶梯电价的历史实行情况，根据低、中、高三档的居民用电量及居民总用电量Q1，Q2，Q3，Q，确定居民总用电成本中应由中、高档居民用电量应承担的成本补偿需求D，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋华，张建松，牛东晓，黄建平，夏慧聪，施永益，成敬周，张文军，阳东，方志强，王晓辉，李玮玮，刘然，樊礼，张霞，颜虹，解林超，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司，华北电力大学，浙江华云信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33