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        考慮水電來水預(yù)測偏差的發(fā)電側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)研究

        2013-10-17 14:14:48張麗娟郭海峰
        電力自動化設(shè)備 2013年12期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        王 睿 ,程 瑜 ,張麗娟 ,郭海峰

        (1.華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院,北京 102206;2.電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 技術(shù)經(jīng)濟(jì)部,北京 100120)

        0 引言

        目前,我國上網(wǎng)電價(jià)、銷售電價(jià)均實(shí)行政府定價(jià)模式。隨著近年來多地電力供需矛盾的加劇,為緩解電力供需緊張局面,促進(jìn)資源優(yōu)化配置,我國多個(gè)省份在銷售側(cè)引入豐枯/峰谷分時(shí)電價(jià)。由于替代效應(yīng)與收入效應(yīng)的存在,銷售側(cè)分時(shí)電價(jià)的實(shí)施通常會導(dǎo)致電網(wǎng)企業(yè)的虧損。為解決由于銷售側(cè)分時(shí)電價(jià)實(shí)施引發(fā)的電網(wǎng)企業(yè)虧損問題,并激勵(lì)發(fā)電企業(yè)在用電高峰時(shí)段提高發(fā)電能力,以緩解電力供需緊張局面,在實(shí)行銷售側(cè)分時(shí)電價(jià)的省份中引入發(fā)電側(cè)分時(shí)電價(jià)是可行的方案。目前,我國已在四川、浙江、江蘇等省實(shí)行發(fā)電側(cè)分時(shí)電價(jià)。

        峰谷時(shí)段劃分、峰谷電價(jià)和峰谷電量是發(fā)電側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)的3個(gè)結(jié)構(gòu)要素[1]。其中,發(fā)電側(cè)峰谷時(shí)段的劃分多與售電側(cè)的時(shí)段設(shè)置一致,峰谷電價(jià)、峰谷電量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題則是需要深入研究的重點(diǎn)課題。

        目前,峰谷電價(jià)和峰谷電量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題已引起廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[2]提出了基于會計(jì)成本法確定發(fā)電側(cè)峰谷電價(jià)和峰谷電量的方法。文獻(xiàn)[3-7]基于售電側(cè)分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)了發(fā)電側(cè)分時(shí)電價(jià)的實(shí)施方案。文獻(xiàn)[1,8]則以減少發(fā)電污染物排放量為原則,以發(fā)電總能耗最低為目標(biāo),研究了以資源優(yōu)化配置為導(dǎo)向的發(fā)電側(cè)峰谷電價(jià)和峰谷電量優(yōu)化問題。

        已有峰谷電價(jià)和峰谷電量優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的研究多基于電量分配的約束機(jī)制,即在各機(jī)組年度電量調(diào)控目標(biāo)確定的前提下,研究峰谷電價(jià)比價(jià)關(guān)系及各機(jī)組年度電量在峰、平、谷時(shí)段的分配問題。

        但在實(shí)際電力系統(tǒng),由于負(fù)荷預(yù)測誤差與水電來水預(yù)測偏差的存在,各類機(jī)組年發(fā)電量的實(shí)際值通常與其年度電量調(diào)控目標(biāo)間存在一定的偏差。由于我國仍采用電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度并由調(diào)度機(jī)構(gòu)編制發(fā)電調(diào)度計(jì)劃的方式,當(dāng)產(chǎn)生偏差電量時(shí),電網(wǎng)企業(yè)可以其購電成本最低為目標(biāo)對偏差電量在峰、平、谷時(shí)段間進(jìn)行分配,而這與價(jià)格的核心職能——引導(dǎo)資源優(yōu)化配置的取向并不完全一致。

        考慮到隨著負(fù)荷預(yù)測技術(shù)的發(fā)展,各省制訂發(fā)電機(jī)組電量調(diào)控目標(biāo)時(shí)所依照的下一年度全社會用電量預(yù)測數(shù)據(jù),已可達(dá)到較高的預(yù)測精度水平(一般年份,預(yù)測誤差可控制在2%以內(nèi)[9-13])。相較之下,水電來水預(yù)測仍存在較大偏差[14-15](預(yù)測誤差在±20%區(qū)間范圍內(nèi))。因此,本文將重點(diǎn)研究水電來水預(yù)測偏差對上網(wǎng)側(cè)分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)的影響。

        針對現(xiàn)有分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型在含水電系統(tǒng)實(shí)施面臨的前述現(xiàn)實(shí)問題,本文首先分析了峰谷電價(jià)與偏差電量分配間的關(guān)系,提出各時(shí)段間水、火電價(jià)差的設(shè)置是影響水電偏差電量分配的決定性因素。而后以系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低為目標(biāo),在電量分配約束機(jī)制的基礎(chǔ)上,引入表征不同時(shí)段水、火電價(jià)差設(shè)置關(guān)系的校驗(yàn)條件,建立了考慮水電來水預(yù)測偏差問題的發(fā)電側(cè)分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型。

        1 含水電系統(tǒng)峰谷電價(jià)與偏差電量的關(guān)系

        1.1 基本假設(shè)

        假設(shè)某區(qū)域電力系統(tǒng)有火電、水電2類機(jī)組將執(zhí)行發(fā)電側(cè)分時(shí)電價(jià),其中,第i類機(jī)組共有ni臺(火電機(jī)組取i=1;水電機(jī)組取i=2)。該地區(qū)下一年度電量總需求為Q,峰、平、谷3個(gè)時(shí)段的電量需求分別為Qf、Qp、Qg。第i類機(jī)組j在該時(shí)期的電量調(diào)控目標(biāo)為且滿足式(1)。

        為簡明起見,本文將基于水電來水預(yù)測誤差較小的假設(shè)條件,對含水電系統(tǒng)分時(shí)電價(jià)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究??紤]到本文假設(shè)與實(shí)際系統(tǒng)水電來水預(yù)測誤差偏大這一現(xiàn)實(shí)情況間的偏離,本文將在第2.3節(jié)對基于前述假設(shè)條件建立的分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型在實(shí)際電力系統(tǒng)中的拓展應(yīng)用進(jìn)行探討。

        在水電來水預(yù)測偏差較小的前提條件下,可認(rèn)為水電偏差電量的分配對各時(shí)段水、火電年平均發(fā)電能耗的影響不大,即水電偏差電量分配前后,水、火電在峰、平、谷各時(shí)段的年平均發(fā)電能耗基本不變。

        電網(wǎng)企業(yè)為經(jīng)濟(jì)社會中的理性人,在權(quán)限允許范圍內(nèi),以自身購電成本最低為目標(biāo)進(jìn)行行為選擇。水電執(zhí)行可再生能源全額保障性收購政策。

        1.2 基于電量分配約束機(jī)制的分時(shí)電價(jià)實(shí)施效果

        由于來水預(yù)測偏差的存在,水電機(jī)組實(shí)際可發(fā)電量通常與其分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)時(shí)確定的年度電量調(diào)控目標(biāo)間存在偏差,兩者間差值稱作偏差電量。當(dāng)產(chǎn)生偏差電量時(shí),由于水電偏差電量無電量分配方案的約束限制,電網(wǎng)企業(yè)可以其購電成本最低為目標(biāo),對偏差電量在各時(shí)段進(jìn)行分配。為簡化分析,本文假定火電、水電分別執(zhí)行統(tǒng)一的平段電價(jià),分別為P1、P2,上述假設(shè)并不影響分析結(jié)論。

        a.水電實(shí)際可發(fā)電量>水電電量調(diào)控目標(biāo)。

        其中,Cep、C′ep分別為偏差電量替代前后電網(wǎng)企業(yè)的購電成本,和分別為峰、平、谷3個(gè)時(shí)段水電偏差電量對火電的替代量。式(2)等號右側(cè)第1、2部分分別為替代前、后偏差電量的購電成本,式(2)可進(jìn)一步整理為式(4)形式。

        由于水、火電在峰、平、谷3個(gè)時(shí)段的電價(jià)已知,影響電網(wǎng)企業(yè)購電成本的變量僅為各時(shí)段偏差電量的分配量。由式(4)可知,當(dāng)某一時(shí)段火電、水電間電價(jià)之差最大時(shí),將全部替代電量在該時(shí)段分配是電網(wǎng)企業(yè)最為理性的分配方案。

        b.水電實(shí)際可發(fā)電量<水電電量調(diào)控目標(biāo)。

        此情形下,水電實(shí)際可發(fā)電量與年度電量調(diào)控目標(biāo)間的偏差電量,記作水電欠發(fā)電量將由等量的火電電量替代。而替代電量在各時(shí)段的分配仍由電網(wǎng)企業(yè)按其購電成本最低為目標(biāo)進(jìn)行選擇。

        式(5)可進(jìn)一步整理為式(7)。

        由式(7)可知,與偏豐情形下的電量分配方案相反,當(dāng)某時(shí)段火電與水電間電價(jià)之差最小時(shí),在該時(shí)段由火電替代全部水電欠發(fā)電量,對電網(wǎng)企業(yè)而言最為合理。

        1.3 發(fā)電能耗最低目標(biāo)下的偏差電量分配

        假設(shè)火電、水電在峰、平、谷3個(gè)時(shí)段的單位電量平均發(fā)電能耗分別為以及分析在系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低的目標(biāo)下水電偏差電量的分配方案。

        a.水電實(shí)際可發(fā)電量>水電電量調(diào)控目標(biāo)。

        與電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)下水電偏差電量分配方案的分析方法相類似,水電偏差電量Q2+替代火電電量前后,系統(tǒng)發(fā)電總能耗之差越大,系統(tǒng)發(fā)電總能耗下降越明顯。

        同理于式(2)—(4)的分析過程,可得:在火電與水電單位電量平均發(fā)電能耗之差最大的時(shí)段,由水電增發(fā)電量替代火電,對系統(tǒng)發(fā)電能耗的降低效果最為明顯。

        b.水電實(shí)際可發(fā)電量<水電電量調(diào)控目標(biāo)。

        同理可知:在火電與水電的單位電量平均發(fā)電能耗之差最小的時(shí)段,由火電替代全部水電欠發(fā)電量對系統(tǒng)發(fā)電總能耗的降低效果最為顯著。

        1.4 含水電系統(tǒng)峰谷電價(jià)與偏差電量關(guān)系

        基于第1.2節(jié)分析可知:在電網(wǎng)購電成本最低目標(biāo)下,峰、平、谷各時(shí)段水、火電間價(jià)差的設(shè)置是影響水電偏差電量分配的決定性因素。

        由于在已有模型中,火電、水電間電價(jià)之差最大、最小的時(shí)段并不必然對應(yīng)于火電、水電間平均發(fā)電能耗之差最大及最小的時(shí)段,因此,依電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)所形成的水電偏差電量分配方案通常與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低目標(biāo)下形成的分配方案并不完全一致。

        在分析得出相關(guān)規(guī)律的基礎(chǔ)上,一個(gè)問題隨即產(chǎn)生,即能否通過對峰、平、谷時(shí)段設(shè)置適當(dāng)?shù)乃?、火電價(jià)差,引導(dǎo)電網(wǎng)企業(yè)將偏差電量集中于對系統(tǒng)發(fā)電能耗降低作用最顯著的時(shí)段替代?換言之,能否建立一種依賴于價(jià)格信號的、可引導(dǎo)電網(wǎng)企業(yè)促進(jìn)資源優(yōu)化配置的峰谷分時(shí)電價(jià)機(jī)制?

        2 含水電系統(tǒng)峰谷分時(shí)電價(jià)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2.1 設(shè)計(jì)思路

        針對基于電量分配約束機(jī)制的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型在含水電系統(tǒng)實(shí)施時(shí)面臨的現(xiàn)實(shí)困境,本文在已有分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上,引入基于系統(tǒng)發(fā)電能耗最低目標(biāo)形成的、表征不同時(shí)段間水電與火電價(jià)差設(shè)置關(guān)系的校驗(yàn)條件,以引導(dǎo)電網(wǎng)企業(yè)在購電成本最低的目標(biāo)下形成的偏差電量分配方案與系統(tǒng)發(fā)電能耗最低的目標(biāo)形成的方案相一致。下面給出具體設(shè)計(jì)思路。

        a.取水電預(yù)測可發(fā)電量作為其年度電量調(diào)控目標(biāo),基于已有分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型,以系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低為目標(biāo)函數(shù)[1,8]設(shè)計(jì)峰谷分時(shí)電價(jià),形成峰谷分時(shí)電價(jià)的備選方案。

        b.針對峰谷電價(jià)的各備選方案,形成與之對應(yīng)的分時(shí)電價(jià)校驗(yàn)條件。校驗(yàn)條件的建立是為篩選出偏差電量分配中,電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低與系統(tǒng)發(fā)電能耗降低兩目標(biāo)相容的分時(shí)電價(jià)備選方案。建立流程如下:基于備選方案中的峰谷電量分配方案,測算峰、平、谷各時(shí)段火電、水電的單位電量平均發(fā)電能耗及兩者間的差值;由于在火電與水電平均能耗差最大的時(shí)段,由水電增發(fā)電量替代火電,對系統(tǒng)發(fā)電能耗的降低效果最為明顯,因此,此時(shí)段火電、水電間價(jià)差應(yīng)設(shè)定為最大;而火電與水電的平均能耗差最小的時(shí)段,與之對應(yīng)的,兩者間價(jià)差應(yīng)在各時(shí)段間最小。通過上述價(jià)差約束關(guān)系的引入,可確保在偏差電量分配中,電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低與系統(tǒng)發(fā)電能耗最低目標(biāo)的一致性。

        c.校驗(yàn)分時(shí)電價(jià)各備選方案中的峰谷電價(jià)設(shè)置是否滿足校驗(yàn)條件,若不滿足,則此方案將被剔除;若滿足,形成分時(shí)電價(jià)推薦方案。

        2.2 發(fā)電側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

        2.2.1 基于電量分配約束機(jī)制,建立初始優(yōu)化模型

        以系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低為目標(biāo)函數(shù),建立發(fā)電側(cè)峰谷分時(shí)電價(jià)的優(yōu)化模型[1,8]。

        約束條件包括:電量平衡約束,機(jī)組電量調(diào)控目標(biāo)約束,各時(shí)段最大、最小發(fā)電量約束,機(jī)組收益增量約束,平均上網(wǎng)電價(jià)保持不變約束[1,8]。表示第 i類機(jī)組j的收入增量,該參數(shù)表示機(jī)組發(fā)電的環(huán)境價(jià)值,其值可正可負(fù),根據(jù)機(jī)組發(fā)電過程中所排污染物的環(huán)境價(jià)值及其造成的經(jīng)濟(jì)損失確定[8]。

        由于較已有優(yōu)化模型相比,本文所設(shè)計(jì)的模型并未要求各類機(jī)組峰、谷時(shí)段的電價(jià)上調(diào)、下調(diào)幅度必須相等,即各類機(jī)組間的α、β值并無必然的聯(lián)系,因此,本文模型求解將會生成多組可行解,或者稱為備選方案。

        2.2.2 基于初始優(yōu)化模型形成的備選方案,建立分時(shí)電價(jià)的補(bǔ)充校驗(yàn)條件

        基于上述優(yōu)化模型得出各峰谷分時(shí)電價(jià)備選方案,測算各備選方案峰、平、谷各時(shí)段火電、水電的平均發(fā)電能耗及兩者間差值,并以此建立與之匹配的分時(shí)電價(jià)校驗(yàn)條件。以某備選方案中,峰、谷時(shí)段火電、水電間平均發(fā)電能耗之差分別為最大及最小的情況為例。此時(shí),峰時(shí)段的火電、水電價(jià)差應(yīng)在各時(shí)段間最大,而谷時(shí)段兩者的價(jià)差應(yīng)最小,建立的補(bǔ)充約束條件如式(9)所示。

        校驗(yàn)分時(shí)電價(jià)各備選方案中的峰谷電價(jià)設(shè)置是否滿足與之對應(yīng)的補(bǔ)充約束條件,若不滿足,則此方案將被剔除;若滿足,形成分時(shí)電價(jià)推薦方案。

        2.3 實(shí)際含水電電力系統(tǒng)分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)問題探討

        本文前述分析與優(yōu)化模型的建立均基于水電來水預(yù)測偏差較小的假設(shè)條件。但在實(shí)際電力系統(tǒng)中,受預(yù)測技術(shù)等因素制約,水電來水預(yù)測仍存在較大預(yù)測誤差。因此,基于前述假設(shè)條件建立的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)需加以調(diào)整:在實(shí)際電力系統(tǒng)中,分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)的核心理念及分時(shí)電價(jià)備選方案的形成方式與前述模型相同;校驗(yàn)條件的形成方式則在前述模型基礎(chǔ)上有所調(diào)整,首先通過引入水電來水預(yù)測偏差統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及等間距抽樣方法,實(shí)現(xiàn)水電預(yù)測誤差場景的構(gòu)建,而后借用前述模型所用方法計(jì)算形成各場景所對應(yīng)的校驗(yàn)條件,最后綜合各場景下校驗(yàn)條件,匯總形成實(shí)際系統(tǒng)分時(shí)電價(jià)定價(jià)模型的補(bǔ)充校驗(yàn)條件,并最終優(yōu)選得出分時(shí)電價(jià)的推薦方案。從本質(zhì)上,實(shí)際系統(tǒng)中分時(shí)電價(jià)的設(shè)計(jì)原理及基本思路同前述模型是一致的,兩者均是通過對不同時(shí)段間水、火電價(jià)差關(guān)系的合理設(shè)定,引導(dǎo)發(fā)電資源的合理配置。因此,其合理性仍可通過本文1.4節(jié)及2.1節(jié)的論證得以證明。校驗(yàn)條件的具體形成流程如下。

        a.基于水電來水預(yù)測誤差的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),形成水電來水偏差電量的置信區(qū)間——正偏差電量區(qū)間[Q+l,Q+u]以及負(fù)偏差電量區(qū)間[Q-l,Q-u]。

        b.在正、負(fù)偏差電量置信區(qū)間內(nèi)分別等間距選取 n 個(gè)采樣點(diǎn),分別記作 Q+i、Q-i(i=1,2,…,n),所取采樣點(diǎn)即為水電預(yù)測誤差場景;并計(jì)算各場景對應(yīng)的偏差電量在峰、平、谷哪一時(shí)段替代火電(或被火電替代)發(fā)電時(shí),系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低,進(jìn)而形成與各場景對應(yīng)的分時(shí)電價(jià)校驗(yàn)條件。

        c.若正偏差電量區(qū)間[Q+l,Q+u]內(nèi)所取 n個(gè)采樣點(diǎn)均在同一時(shí)段替代火電時(shí),系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低,則可認(rèn)定該時(shí)段水電增發(fā)電量最宜替代火電,其對應(yīng)的火電與水電電價(jià)差值應(yīng)在各時(shí)段間最大;負(fù)偏差電量的分析過程同理。

        d.若正(或負(fù))偏差電量區(qū)間內(nèi)存在不同采樣點(diǎn)在系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低目標(biāo)下的最宜替代時(shí)段不同的情況,則涉及的2個(gè)或多個(gè)時(shí)段其水、火電價(jià)差設(shè)置應(yīng)相同,以保證電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)與能耗最低目標(biāo)在偏差電量分配中的相容。

        e.基于上述確定的各時(shí)段間水、火電價(jià)差設(shè)置關(guān)系,形成分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型的補(bǔ)充校驗(yàn)條件。

        3 計(jì)算流程

        考慮到本文所建立優(yōu)化模型的非線性特征,可采用遺傳算法求解,具體步驟如下。

        a.輸入峰谷分時(shí)電價(jià)設(shè)計(jì)年的負(fù)荷數(shù)據(jù)、水電預(yù)測可發(fā)電量數(shù)據(jù)、各機(jī)組電價(jià)等基礎(chǔ)信息。

        b.以αi和βi為優(yōu)化變量,產(chǎn)生初始種群,設(shè)置種群規(guī)模、交叉概率、變異概率等參數(shù)。

        d.基于個(gè)體i匹配的峰谷電量分配方案及各時(shí)段水、火電平均發(fā)電能耗之差,形成分時(shí)電價(jià)的校驗(yàn)條件,并依此建立罰函數(shù)。

        e.判斷當(dāng)前最優(yōu)個(gè)體是否滿足終止條件。若滿足,則結(jié)束計(jì)算,并返回最優(yōu)結(jié)果;若不滿足,則轉(zhuǎn)至步驟 f。

        f.根據(jù)個(gè)體的適應(yīng)度值及選擇策略對群體中的染色體進(jìn)行選擇性復(fù)制;并對已復(fù)制個(gè)體進(jìn)行交叉、變異操作,產(chǎn)生新一代種群,轉(zhuǎn)步驟c。

        具體流程如圖1所示。

        圖1 計(jì)算流程圖Fig.1 Calculation flowchart

        4 算例分析

        4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

        某區(qū)域水、火電機(jī)組總裝機(jī)容量分別為800 MW和2000 MW,下一年度的電量控制目標(biāo)分別為2 960 GW·h和11 200 GW·h,上網(wǎng)電價(jià)分別為 315元/(MW·h)和 330 元/(MW·h)。火電機(jī)組在各時(shí)段的最大、最小發(fā)電量約束分別為4800GW·h和1200GW·h;水電機(jī)組在各時(shí)段的最大、最小發(fā)電量約束分別為1920GW·h 和 0GW·h[1]。用發(fā)電成本代表發(fā)電能耗,表1給出了水火電機(jī)組在峰、平、谷時(shí)段的發(fā)電成本及各時(shí)段的需求電量[1]。

        表1 各時(shí)段的發(fā)電成本及電量需求Tab.1 Power demand and generation cost for different periods

        根據(jù)水電可發(fā)電量預(yù)測偏差統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),偏差電量區(qū)間為[-0.1Q2,0.1Q2]。按照水電相對于脫硫火電的環(huán)境價(jià)值,取 ε2=0.0055195Q2[1],ε1+ε2=0。

        4.2 優(yōu)化結(jié)果

        將負(fù)荷數(shù)據(jù)及水電可發(fā)電量預(yù)測數(shù)據(jù)分別代入本文建立的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型以及已有的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型[1,8]進(jìn)行求解,可得峰谷分時(shí)電價(jià)方案如表2及表3所示。

        表2 基于所提優(yōu)化模型的峰谷分時(shí)電價(jià)方案Tab.2 TOU tariff based on improved optimization model

        表3 基于已有優(yōu)化模型的峰谷分時(shí)電價(jià)方案Tab.3 TOU tariff based on existing optimization model

        4.3 實(shí)施效果分析

        對比分析已有及本文提出的2個(gè)峰谷分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型在含水電系統(tǒng)的實(shí)施效果。兩方案各時(shí)段火電、水電的價(jià)差及發(fā)電成本差值如表4所示。

        a.基于已有模型的分時(shí)電價(jià)方案實(shí)施效果分析:當(dāng)水電實(shí)際可發(fā)電量>水電電量調(diào)控目標(biāo),產(chǎn)生正的偏差電量時(shí),在電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)的引導(dǎo)下,偏差電量將于峰時(shí)段集中替代,而此時(shí)段火電與水電的變動成本之差最小,此時(shí),偏差電量的分配方案與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低的目標(biāo)不一致;而當(dāng)水電實(shí)際可發(fā)電量<水電電量調(diào)控目標(biāo),產(chǎn)生負(fù)的偏差電量時(shí),偏差電量將集中于谷時(shí)段替代,同樣與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低的目標(biāo)不一致。

        表4 兩方案各時(shí)段火電、水電電價(jià)及發(fā)電成本差值Tab.4 Tariff and cost differences between thermal power and hydro power for different periods 元/(MW·h)

        b.基于本文模型的分時(shí)電價(jià)方案實(shí)施效果分析:當(dāng)水電實(shí)際可發(fā)電量>水電電量調(diào)控目標(biāo),產(chǎn)生正的偏差電量時(shí),在電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)的引導(dǎo)下,偏差電量將集中于谷時(shí)段集中替代,同時(shí),此時(shí)火電與水電的變動成本之差最大,因此,偏差電量的分配方案與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低的目標(biāo)相一致;而當(dāng)水電實(shí)際可發(fā)電量<水電電量調(diào)控目標(biāo),產(chǎn)生負(fù)的偏差電量時(shí),偏差電量將集中于峰時(shí)段替代,同樣與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低的目標(biāo)一致。

        綜合上述分析,本文所設(shè)計(jì)的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型,通過價(jià)格信號的引導(dǎo)作用,實(shí)現(xiàn)了含水電系統(tǒng)偏差電量分配時(shí)電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低目標(biāo)的一致,促進(jìn)了資源優(yōu)化配置目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

        如圖2所示,當(dāng)水電偏差電量分別取 -0.1Q2、-0.05Q2、0、0.05Q2及 0.1Q2時(shí),兩優(yōu)化模型在電網(wǎng)企業(yè)購電成本最低目標(biāo)的引導(dǎo)下,形成的偏差電量分配方案所對應(yīng)的系統(tǒng)發(fā)電總能耗曲線也驗(yàn)證了上述分析結(jié)論的正確性。

        圖2 偏差電量情況下兩方案系統(tǒng)發(fā)電總能耗比較Fig.2 Comparison of total energy consumption between two models with power deviation

        5 結(jié)論

        針對基于電量分配約束機(jī)制的分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型在含水電系統(tǒng)實(shí)施面臨的現(xiàn)實(shí)困境,本文在已有優(yōu)化模型基礎(chǔ)上,引入基于水、火電價(jià)差信號的偏差電量分配激勵(lì)機(jī)制,設(shè)計(jì)了考慮水電來水偏差問題的峰谷分時(shí)電價(jià)優(yōu)化模型,解決了已有模型在偏差電量分配問題上電網(wǎng)購電成本最低與系統(tǒng)發(fā)電總能耗最低兩目標(biāo)不一致的問題,并通過算例驗(yàn)證了在存在偏差電量的情況下,該模型較已有模型更有利于系統(tǒng)發(fā)電總能耗的降低,有助于電力資源優(yōu)化配置目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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