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        基于消費者心理學的尖峰電價優(yōu)化研究

        2019-11-27 02:40:26朱鋁芬陳美玲
        通信電源技術(shù) 2019年11期
        關(guān)鍵詞:消費者用戶模型

        朱鋁芬,周 珣,陳美玲,張 云

        (南京工業(yè)大學浦江學院,江蘇 南京 211100)

        0 引 言

        隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,電力需求持續(xù)增長,僅依靠擴大投資規(guī)模、增加裝機容量來滿足短暫的高峰用電,必然導(dǎo)致發(fā)電資源的極大浪費,也會加重電力企業(yè)的負擔。融入消費者心理學,利用價格信號或激勵作用,使用戶的用電方式發(fā)生改變,從而保障電網(wǎng)的穩(wěn)定[1-7]。尖峰電價具有削峰填谷、平緩系統(tǒng)負荷的作用,國內(nèi)外對此作出了很多研究。文獻[8]搭建了綜合考慮電力用戶、風電場及供電公司利益的多目標變時段尖峰電價決策模型,通過風速的蒙特卡羅模擬,結(jié)合遺傳算法對模型進行求解。本文融入消費者心理學,以實現(xiàn)削峰填谷和使用戶滿意度最大化為目的建立尖峰電價模型,并結(jié)合改進粒子群算法優(yōu)化模型。

        1 基于消費者心理學的用戶響應(yīng)尖峰電價行為分析

        文章融入消費者心理學,利用價格信號改變用戶用電方式,從而實現(xiàn)削峰填谷。以居民負荷為研究對象進行負荷特性分析,并在此基礎(chǔ)上融入消費者心理學進行居民用戶對電價的靈敏度分析,獲得負荷轉(zhuǎn)移率曲線[8],如圖1所示。

        圖1 負荷轉(zhuǎn)移率

        圖1表明,銷售電價對居民用戶的刺激有一個最小可覺差。當電價小于最小可覺差時,居民用戶基本上無反應(yīng);當電價大于一個上限值時,居民用戶不再有更多的可轉(zhuǎn)移負荷,響應(yīng)趨近飽和。負荷轉(zhuǎn)移率為[9]:

        式中:d、g分別為低電價、高電價,Δgd=g-d;agd、bgd分別為用戶對電價差在死區(qū)及線性區(qū)的上限值;Kgd為斜率。

        基于消費者心理學的尖峰電價費率體系包含尖峰日和非尖峰日,共有6類負荷轉(zhuǎn)移率,即尖-谷轉(zhuǎn)移率λcg、尖-平轉(zhuǎn)移率λcp、尖-峰轉(zhuǎn)移率λcf、峰-谷轉(zhuǎn)移率λfg、峰-平轉(zhuǎn)移率λfp、平-谷轉(zhuǎn)移率λpg。

        2 建立基于消費者心理學的負荷響應(yīng)模型

        假設(shè)某地區(qū)所有簽訂了尖峰電價合同的用戶,其負荷響應(yīng)模型可用一組基于消費者心理學理論的折線表示,則可建立單一電價轉(zhuǎn)變?yōu)榧夥咫妰r后尖峰日的負荷響應(yīng)模型:

        式中:Tc、Tf、Tp、Tg分別為尖峰時段、峰時段、平時段、谷時段;k為其中的任一時段;Lk0、Lk分別為CPP實施前、后k時段的負荷;Lc、Lf、Lp、Lg分別為CPP實施前尖、峰、平、谷時段的負荷值;μfg、μfp、μpg分別為實行分時電價時的峰-谷、峰-平、平-谷的轉(zhuǎn)移率。

        非尖峰日的負荷響應(yīng)模型與尖峰日的負荷響應(yīng)模型類似,不重復(fù)闡述。

        3 建立基于消費者心理學的尖峰電價優(yōu)化模型

        本文以尖峰日尖峰時段電價Pc、非尖峰日電價折扣率r為變量,實現(xiàn)月負荷的最大峰荷最小化、月負荷的峰谷差最小化及用戶滿意度最大化,建立多目標的規(guī)劃模型[10]:

        式中:Lday,t為執(zhí)行CPP后第day天t時刻的負荷,Lmax為執(zhí)行CPP后該月的最大負荷;Cday為執(zhí)行CPP后第day天的峰谷差,Cmax為執(zhí)行CPP后該月的最大峰谷差;ε為用戶電費支出滿意度,C(Pc,Pf,Pg)為實行峰谷分時電價時用戶的電費支出,C(Pc,Pf,Pp,Pg)為實行尖峰電價后用戶的電費支出;θ為用戶用電方式滿意度,N為計算時間段數(shù)為實行尖峰電價的用戶各時段用電量變化值。

        利用設(shè)定權(quán)值法,將多目標函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標規(guī)劃:

        式中,Lmax0為執(zhí)行CPP前該月的最高負荷,Cmax0為執(zhí)行CPP前該月的最大峰谷差,ω1、ω2分別代表用戶對系統(tǒng)削峰填谷的貢獻以及自身滿意度的權(quán)重。

        尖峰電價模型為非線性混合規(guī)劃模型,目標函數(shù)具有一定的復(fù)雜性,通過改進粒子群算法優(yōu)化模型參數(shù)即Pc、r,相對于傳統(tǒng)粒子群算法引入基于精英個體適應(yīng)值方差的混沌搜索策略和自適應(yīng)激活機制,有效提高了其全局搜索能力,緩解了“早熟現(xiàn)象”。

        4 算例驗證

        以某市2017年8月份的居民負荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行算例驗證。算例中,設(shè)置ω1=0.6,ω2=0.4,采用改進粒子群算法求解。結(jié)果為Pc=1.35元/kW·h,r=0.95,尖峰電價上浮了200%。執(zhí)行前后最高負荷減少了212 MW,下降了11.5%;最大峰谷減少了47 MW,下降了3.82%;電網(wǎng)公司的月售電收入增加了173萬元。圖2為尖峰電價實施前后的負荷曲線。

        圖2 尖峰電價實施前后負荷曲線比較

        截取某尖峰日執(zhí)行尖峰電價前后的負荷數(shù)據(jù)作曲線對比,如圖3所示。

        圖3 某尖峰日尖峰電價實施前后負荷曲線比較

        5 結(jié) 論

        本文融入消費者心理學對尖峰電價模型進行研究,利用改進粒子群算法優(yōu)化模型,并通過算例驗證其可行性,為尖峰電價的實施提供了科學的理論依據(jù)。然而,本文采用的負荷響應(yīng)模型過于粗糙,用戶的響應(yīng)情況實際處于動態(tài)變化之中,與負荷類型、季節(jié)等多種因素相關(guān),應(yīng)采用幾條不同的作用機理折線表示,并隨著時間的發(fā)展不斷修正,這將是下一步的研究內(nèi)容。

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