（电力系统及其自动化专业论文）电网公司优化错峰避峰计划的研究.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电网公司优化错峰避峰计划的研 究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：址日期：洲7 、弓莎 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文：学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：蕉l导师签名：蒸逢红 日 期：2 埤：墨， r 日 期：皇啤：曼：矽 华北电力大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 前言 2 0 0 2 年3 月，国务院印发国务院关于电力体制改革方案的通知( 国发 2 0 0 2 5 号) ，确定了电力体制改革的总体目标“打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成 本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，推进全国联网，构建政府监管 下的政企分开、公平竞争，开放有序、健康发展的电力市场体系”，标志着我国的 电力市场化改革的全面铺开。我国的电力市场化改革在立足本国现状、借鉴国外经 验的基础上有条不紊地进行着。由于电网环节的自然垄断性，使得电网企业成为电 力监管的焦点，2 0 0 5 年5 月1 日国务院颁布了电力监管条例部分条例明确了对 调度的监管，国家电网公司认真落实并颁布国家电网公司“三公”调度工作管理 规定规范公正、公平、公开调度工作。2 0 0 5 年6 月在夏季用电高峰即将来临之际， 为了最大限度地满足经济社会对电力的需求，国家电网公司发布了员工服务“十个 不准”、“三公”调度“十项措施”、供电服务“十项承诺”，以三个“十条”确保供 电优质服务。 电力工业市场化改革积极稳妥推进的同时，我国的经济大幅增长，造成了2 0 0 3 年以来的用电紧张，使得市场化改革进展缓慢，但是电力市场的观念已深入人心， 一部分学者在不断探索通过推进销售侧电价改革来缓解电力供需紧张局面，实施削 峰填谷已经成为新的研究热点。通过实施季节电价、峰谷电价改变年负荷曲线和日 负荷曲线从而调节电力需求、合理配置社会资源。由于我国的用户侧并没有开放， 负荷具有刚性使得季节电价和峰谷电价政策捉襟见肘，电网调度不可避免的需要安 排错峰避峰计划。受传统观念影响调度上把错峰避峰计划安排简单的看成是压负荷 限电行为，从而简单的选择压负荷效果明显的大工业用户，致使错峰避峰安排上缺 乏统筹考虑和科学分析，这种方式使电网公司和广大电力用户的利益均受到损失。 因此，如何使电网公司和广大用户尽可能减少损失，优化错峰避峰计划成为电网公 司和广大电力用户共同关注并且亟待解决的问题。 本论文意在立足我国电力工业发展和电力体制改革的现状，遵循我国电力系统 运行的实际情况，充分借鉴国外电力需求侧改革和电网公司调度管理的先进经验， 研究探讨与我国电力改革实际相配合的优化错峰避峰计划的手段、方法、模型。 1 2 优化错峰避峰计划的必要性 近几年我国电网供需形势紧张，电力负荷需求无法全部满足，负责保障安全供 电的电网公司不得不采取一定的措施，以引导或限制电力用户的高峰用电需求。传 统计划经济体制下，主要采用行政手段，通过拉闸限电实现电力平衡。市场经济体 华北电力大学硕士学位论文 制下，对于强制性的行政手段，电力用户对电力公司的直接拉闸限电的意见日益增 多，实施难度大。因此，必需通过制定合理的错峰避峰计划，增强电力用户参与负 荷管理和控制的灵活性与主动性，更有效缓解电力供需紧张的矛盾。 电力公司在高峰负荷时段基本参考用户的安全等级，按照用电缺口制定几个等 级的高峰负荷管理方案。在进行错峰避峰时优先选择大工业用户，因为他们的压负 荷效果明显，几个企业可能就把负荷缺口顶上，而且原有的负荷管理方式忽略用户 积极主动地错峰避蜂，而采用行政命令式的压负荷命令，通知用户没有多少时间的 提前量，都是高峰负荷来临之前“现通知现压负荷”，调度电话通知既节省时间又 能把负荷缺口顶上的最可行办法就是选择大工业用户。但在市场环境下，这种方式 忽略了电力企业自身利益( 机会成本的错失) ，也忽略了用户的利益，本身就是对 社会资源的种歧视。应该采取措施、改进管理模式变“被动限电”为“主动错峰”， 使更多用户参与错峰避峰，因此，电网企业制定错峰避峰计划时必须提前预计，针 对不同等级的负荷缺口制定逐级错峰避峰方案，同时不仅要考虑自身的利润损失， 还要考虑用户的利益进行错峰避峰计划的优化。可见，如何优化错峰避峰计划不仅 是当前电网公司关心的问题，也是广大电力用户关注的焦点问题。 国外电力公司往往通过电价等经济手段对负荷进行调控，包括制定峰谷电价、 季节电价、可中断电价等。由于国外大部分实施电力市场的国家销售侧已经开放， 用户可以对电力公司的负荷管理措施做出响应，在尖峰负荷时段，电力公司在峰谷 电价、季节电价等没能够转移全部负荷的情况下一般通过以下可中断电价( 合约) 、 现金折扣、期权合约三种不同形式的优惠电价政策和合约调整供需平衡。见诸于文 献【l 卜f 6 】，但这些方法并不适合现阶段我国的实际情况，实施起来较为困难，国内 的研究也在积极探索适合我国的高峰负荷管理方法，主要的研究成果集中在两方 面：借鉴国外需求侧管理和可中断电价的模式积极推进我国的需求侧改革【7 卜 1 9 】， 研究成果具有前瞻性，但对现阶段电力公司来看难以实施；文献 2 0 卜 3 0 】对我国现 阶段的错峰避峰计划安排给予了详细的阐述，但都是从电网公司的安全角度考虑， 选择用户也是按照安全等级，同时也看到了在错峰避峰计划安排时协调电网公司和 广大电力用户之间的矛盾的困难，致使错峰避峰安排上缺乏统筹考虑和科学分析， 这种方式使电网公司和广大电力用户的利益均受到损失。因此，如何使电网公司和 广大用户尽可能减少损失，优化错峰避峰计划成为电网公司和广大电力用户共同关 注并且亟待解决的问题。 1 3 优化错峰避峰计划研究的意义 从电网公司消减高峰负荷的角度来看，高峰负荷管理方案按图1 的分类，从中 我们不难理解错峰方案和避峰方案的含义；从电力用户的角度，日高峰负荷管理只 分三类，如图2 所示。从电网公司的角度和电力用户的角度，对错峰和避峰的理解 - 2 华北电力大学硕士学位论文 稍有不同，但在讨论优化错峰避峰计划时，一般的把不改变日总用电时间的负荷管 理笼统称其为“错峰”，改变日总用电时间的笼统称其为“避峰”，也按此把负荷缺 口分为错峰缺口和避峰缺口。 f 企业检修 g 季节高峰负荷管理 企业轮体 高峰负荷管理 1 为整数) ( 公式3 3 ) 华北电力大学硕士学位论文 以上求得的向量f = + ，刀9 , o9 f ) 7 ，只是一个理想点，一般不能达到它。其 中心思想是定义一种模，在这种模的意义下，找一个点，尽量接近理想点f ，使 ( x ) = 护( 曲一f 0 - - , b m i l l ，故称它为理想点法。 ， 构造了评价函数，考虑用户满意度的优化错峰避峰计划问题就变为一个单目标 的优化问题，可以采用同3 1 4 节相同的遗传算法或排队法进行求解。 3 3 基于分配理论的错峰避峰计划的优化 优化错峰避峰计划问题，实质上可以看成是把错峰避峰缺口逐级分配给用户， 因此优化错峰避峰计划的问题可以用经济学中的分配理论来解释，而且分配理论对 模型的求解过程简单易行、实用性强，兼顾效率与公平。 3 3 1 分配理论及其公理体系 3 3 1 1 分配理论 分配问题是现代管理科学的重要研究内容之一，也是多目标决策和群体决策理 论所关注的重要课题。西方古典经济学中传统的分配理论是克拉克提出的边际生产 率分配论。该理论认为，在竞争的生产要素市场上，投资者为获得最大利润，通常 是以边际产品价格来解决费用或剩余的分配问题。 边际生产率分配论是以产权私有化和完全竞争作为前提条件的，在这种假设 下，社会上每个经济组织及个人追求其自身效用最大化，用市场机制解决分配问题 的确可实现帕累托效率。然而在现实经济生活中，并不是所有分配问题都能通过市 场机制找到答案，由于垄断、外部效应、产权界定不清等问题的存在，使某些分配 问题不能或不适宜用市场机制来解决。例如：1 ) 公共设施和资源开发的成本分摊问 题；2 ) 合作生产项目的利润分配问题；3 ) 计算机或电信网络等联合服务设施的成本 分摊问题；4 ) 自然垄断的控制问题。 不同的分配问题，其投入与产出的性质各不相同，因而解决分配问题的方法也 有所不同。为此文献【3 4 】对分配问题进行了分类，如图1 1 所示。 华北电力大学硕士学位论文 分 配 问 题 分 类 按分配对致分i 鬟娄：耋塞：薯篓鬟篓 按需求的形式分 篙薹蓑差如整数模型) 按分配对象的傩质分 ：蠢篓萎模型 l 同质投入、同质产出模型 按投入与产出的性质分 同质投入，不可划分的异质产出模型 l 嗣质投入、可划分的异质产出模型 按分配阶段分 萎筹量薯篓鬟篓 图1 1 分配问题分类图 按照分配对象分类，所有分配问题均可归入成本( 或费用) 分配和剩余( 或效益) 分配中。在不考虑个体偏好的前提下，成本分配和剩余分配是严格等价的。 从经济学角度来看，收入分配有三种标准：第一个是贡献标准，即按社会成员 的贡献分配。如前所述按生产要素的价格进行分配。这种分配标准能保证经济效率， 但由于各成员能力、机遇的差别，又会引起分配的不平等。第二个是需要标准，即 按个体对产品的需要分配。第三个是平等标准，即按公平的准则来分配。后两个标 准有利于分配的平等化，但不利于经济效率的提高。有利于经济效率则会不利于平 等，有利于平等则会有损于经济效率，这也正是经济学中所说的平等与效率的矛盾。 分配问题的一般描述：设成本分配总量事先给定，以正数c 表示；= ，l ，2 ，哪 为一组个体的集合；占= 6 ，b 玉，b 。) 为非负n 维向量，表示需求、效用和权利等； q = q l ，钐，锄 个体使用资源的组合，也可看作是个体的投入，令g ，= g ，假设 j - ! 包c ，则成本分配问题可表示为求解x = x 1 ，勘岛 ，满足t = c ，其中，解向量 j ；l 。 x 是b 的函数。 3 3 1 2 分配理论的公理体系 分配理论的基本公理性质包括三类：第一类是基本公理性质，它们反映了公平 性的基本要求，一般具有强制性；第二类是一般公理性质，它们从公平性的某一侧 面对分配规则提出要求，强制性相对较弱，而且与成本函数的变化密切相关；第三 类是特殊公理性质，是在解决某些特殊分配问题时，分配方法应满足的公理性质。 表5 分配理论公理体系 i 公理性质名称i 数学描述解释与说明 1 2 3 华北电力大学硕士学位论文 基有效性 t = c 表明分配总额应等于总成本，也被视为成 本 本分配的预算平衡等式，具有最高强制 公性。 理 非负性是所有成本分配方法必须满足的性质之 性 工0 质 个体无效表明当个体不需要任何产出时，他同样不 性 若q j = 0 ，则x ，= 0 应担负任何成本 等价问题如果所有个体对技术有同等权利的话，成 等价处理 若q ，= q j ，则= x j 本分配额仅依赖于投入大小，而与个体的 身份无关，也可称为亚里士多德公理 递阶性这一公理有时也被称为无优势性，它说明 苇q t s qj ，鼬x x i 个体的投入越大，成本份额应越大。 投入单调 般性 当毋增加为q j 时，一一 说明分配额x t 应是的不减函数。它在投 公 资贡献和产出份额之间体现一个正确的 理关系。 性可分性如果成本函数是可分的，则成本分配额也 质 对任意丑0 ，著c = 幻，则 应是可分的 x | = ；t q t 可加性对成本函数的分散组份分别计算成本份 x ( c 1 + c 2 ) = x ( c 1 ) + 并( c 2 ) 额，与对总成本函数计算成本份额的结论 相同。 成本函数当生产技术进步使成本降低时，每个人都 单调性 若c 1 c 2 ，则x ，( c i ) x , ( c z ) 会从技术进步中获得好处 特需求可控个体之间不能通过合并或分散其需求 殊性 任取f ，j n ，对f ，j 的投入吼，q ， 来降低各自的成本份额 公进行重新组合， 使 理 性 q j t + dj = q i + q i 质 一致性如果i 之外的个体集合、f 根据相同的 工，( c ) = x j ( c u 、，) ， 其中 规则对剩余成本( c x 。) 进行再分配， c m 、l = c t 则在投入不变的前提下，每个个体的分配 额也应不变 3 3 1 。3 分配方法 考虑公平性的分配方法应用最为广泛的是平均成本分配，其基本思想是个体的 成本份额与其使用的资源成正比，它是分配理论的基本方法，满足全部的公理性质。 其公式为 华北电力大学硕士学位论文 州g ，驴刍任尝cg j 9 ” ( 公式3 4 ) 式中g = g q 2 , ，劬) 个体使用资源的组合，也可看作是个体的投入，令q = “。 j 1 1 此外考虑公平性的分配方法还有边际成本分配【3 5 】、还有序列成本分配【3 6 1 等。 考虑经济性的分摊方法源于对个体贡献大小的衡量，s h a p l e y 值法最早出现在对 联盟成员之间的利润分配问题，后来被引申到更普遍、更一般化的函数范畴。夏普 利值( s h a p l e y ) 是合作对策收益分配的依据。它可以使每个局中人在对策过程中， 可以合乎情理地得到他们期望的报酬。如果联盟中的局中人能够满足他在联盟中获 得的收益要大于或等于他单独行动的收益这个前提，那么夏普利值分配方法表现 为： 州v 】：尘掣掣小) _ v ( j 叫 ) 】 ( 公式3 5 ) j ，e 其中：仍【v 】称为夏普利值，w ( s ) ：立兰掣是加权因子。 刀! 夏普利值利润分配理论的优点在于它充分考虑了各个成员联盟的自愿性，表现 为在联盟中每个成员可以和别的成员中的一个或多个结盟，那么它所带来的收益都 是不同的。 3 3 2 负荷缺口的分配原则 目前，我国部分地区发电环节市场开放，引入竞争，输、配电和售电环节市场 还未开放。在这种市场环境下，用户仍处于从属地位，用户拥有的用电选择权相对 缺乏，无法根据市场的供求情况和电价情况，及时调整自身的用电需求做出响应。 因此，具有行政管理色彩的错峰避峰计划是现阶段高峰负荷管理的主要手段。 伴随着“厂网分开、竞价上网”的实施，电力市场化改革的进一步推进，电 网企业作为独立的市场成员，正逐步树立起积极的市场观念，企业的生产经营活动 安排也由传统的计划模式转向计划与市场相结合的模式，以适应电力市场化改革的 大趋势。长期以来，错蜂避峰方案中的经济性和公平性问题并没有得到应有的重视， 安排错峰避峰计划主要考虑安全性。下图显示了电网负荷缺口的逐级分解过程。 华北电力大学硕士学位论文 电网总用电缺口( 网省公司) 供电公司一r ，供电司2 供公司3 错峰量l 避峰量 错峰量l 避峰量ll 错峰量l 避峰量i 图1 2 电网负荷缺口的逐级分解 注：图中避峰量可以为0 当把供电公司看成是网省公司的“用户”时，实际上网省公司对供电公司的错 峰避峰分配模型和供电公司对电力用户的分配模型是相同的，只是网省公司的分配 模型比供电公司的分配模型更宏观，供电公司的分配模型更加具体，由于直接面对 用户要考虑一些诸如用户的安全级别等问题。 可见，优化错峰避峰计划问题可以看成是负荷缺口的逐级合理分配问题。当把 负荷缺口看成是剩余时，把各个用户的停电损失的相反数看成是个体所获得的利 润，错峰避峰计划安排问题可以看成是剩余分配问题。因此沿用了效率与公平的理 念，在进行优化错峰避峰计划时，兼顾公平性和经济性两方面的要求，对负荷缺口 进行分割，公平性缺口体现平等，按平等标准进行分配；经济性缺口的优化过程体 现了效率，等价于按贡献进行分摊，按贡献进行分摊，理应选择按s h a p l e y 值的分 摊方法，并且以用户对电力公司的利润损失作为计算s h a p l e y 值的贡献大小时，但 其对用户的负荷缺口分配和3 1 节的优化过程得出的用户的负荷缺口分配( 实际上 是每个用户的错峰避峰量) 结果是相同的，因为优化模型本质上也是按利润损失的 大小进行的负荷缺口的分配。但是在处理错峰避峰问题时s h a p l e y 值显得画蛇添足， 因此，在对经济性缺口分配是仍然采用前述的优化模型求解，而把分配理论仅应用 于对公平性负荷缺口的分配。 本章在综合考虑系统的安全性、各类用户的安全等级及实施错峰避峰计划的公 平性需求基础上，考虑实施错峰避峰计划对区域电网公司售电收入的影响，优化制 定错峰避峰计划。基于分配理论及其公理体系和电网公司优化错峰避峰实际情况， 髑护引 力一 错峰量 由uri瞄训 力一 错峰量 由-ri 华北电力大学硕士学位论文 负荷缺口的逐级分配应遵循以下几方面原则： 1 ) 错峰避峰计划的优化制定过程中，对安全性、公平性以及经济性的考虑按 照一定优先原则：先保障系统运行的安全性需求、其次兼顾公平性和经济性的需求 优化制定计划。 2 ) 保障电网安全性要求。错峰避峰计划总量的安排尽可能满足电网的负荷缺 口。并且，从尽可能保障用户供电的角度出发，先优化安排错峰任务，如果错峰计 划仍无法满足系统安全需求时，再优化安排避峰任务。 3 ) 兼顾公平性和经济性两方面的要求。参与错峰避峰的各供电公司以及各用 户在负荷需求、可提供的错峰避峰能力、电价水平等方面存在差异，不同分配比例 的错峰避峰任务安排，对电网公司收益的影响不同。如果仅从经济性角度出发，尽 可能安排电价水平低的供电公司和电力用户执行错峰避峰任务，则电网公司的售电 损失最小。考虑到错峰避峰计划的顺利实施有赖于各地市地方政府、各级供电公司、 各用户的积极配合和参与。仅从电网公司经济性最优化的角度出发，制定的错峰避 峰计划操作难度大，无法激励各方积极参与。因此，错峰避峰任务量在各供电公司 和各用户问的分配要适当兼顾公平性。即错峰避峰容量的安排拆分成两部分：一部 分从公平性的角度出发，按照公平均摊的思路，确定分摊比例；另一部分从经济性 的角度出发，优化错峰避峰容量的分摊比例。 4 ) 考虑经济性优化方案时，综合考虑区域电网参与错峰避峰的各供电公司的 销售电价水平，以及参与错峰避峰的各供电公司的不同时段的平均销售电价水平， 以区域电网有限公司售电收入损失最小为优化目标，在参与错峰避峰的各个供电公 司之间优化分配错峰避峰任务填补电力缺口。 5 ) 优化方案的制定逐层细化。结合区域电网负荷管理工作的实际情况，首先 针对实施错峰避峰计划的供电公司优化安排错峰避峰任务，然后再针对各供电公司 管理的电力用户优化安排错峰避峰任务。 按照上述负荷缺口的分配原则，在对照分配理论的公理体系，不难建立适合优 化错峰避峰计划的分配模型，本章3 3 4 节将详述优化错峰避峰计划的分配模型。 3 3 3 公平性缺口和经济性缺口的合理分配 3 3 。3 1 公平性缺口分配系数 本文处理兼顾效率与公平的方法是把负荷缺口作横向分割成两部分，负荷缺口 d 分为兼顾公平性的缺口d l 和考虑电网公司售电收入损失优化的经济性缺口d 2 两 部分，并且错峰计划和避峰计划都要面l 隘公平性缺口和经济性缺口的合理分配。本 节方法适合后续章节的所有经济性缺口和公平性缺口的合理分配。 - 2 7 华北电力大学硕士学位论文 通过公平性缺1 ：3 分配系数k l 把d 分为d 。、d 2 两部分。k j = 5 0 表示公平性和经 济性同等侧重，k l 5 0 表示侧重视公平性。 d = d i + d 2 d i = d 岛 ( 公式3 6 ) ( 公式3 7 ) d 2 = d ( 1 一k 1 ) ( 公式3 8 ) 其中，d 1 为公平性分摊部分；d 2 为经济性分摊部分；岛为公平性缺口分配系数 ( 0 k ls 1 ) 。 k l 的确定原则： k t 是供电公司“三公”调度的一种考虑，同时也是对公平对待所有用户的一种 姿态； 体现了电网公司对效率与公平的倾向性； 它的确定一般应根据，用户满意度的评价进行取值，文献【4 1 卜1 4 3 探讨了电力 用户满意度的衡量，都需要建立评价指标体系，采用综合评价的方法对底层指标进 行用户调查和打分，确定用户的满意度。但这种方法不便于操作，因此分摊系数的 取值一般靠人为取定。 本文采用了一种更加客观的指标和容易计算的方法来计算满意度。 3 3 3 2 可能一满意度法 ( 一) 可能性 可能性是指一个指标肯定能够实现的可能度有多少。通常p = i 表示实现的可能 度最大；p = o 表示某项指标肯定达不到。一般情况下，p 在o l 之间。当可能度的 变化是线性时，可用如下公式表达。尸与，有时成反比关系，如成本越大，获取高 额利润的可能性就越小：p 与，有时成正比关系，如工人工资越高，其进行高额消 费的可能性就越大。 p ( r ) = 1 r s r a 三垒，_ j 口 霸一 0 , s 珞 ( 公式4 0 ) ( 三) 可能一满意度 如指标同时既有可能性属性p ( r ) ，又有满意度q ( s ) n 性，这时采用综合表达法， 可能一满意度法。当百分之百的既可能又满意时，记w = l ；当百分之百的既不可能 又不满意时，记w = 0 。但这两种极端情况的中间状态却是极端复杂的，一般仍然用 线性表示。 3 3 。3 3 可能一满意度法确定公平性缺口分配系数 ( 一) 用户的可能一满意度：( 用k l 直接计算) 当k l = l 时，这是可能度的上限，达到这个上限时，用户是完全满意的，毛= l 也是满意度上限。 当毛= o 时，这是可能度的上限，达到这个上限时，用户是完全不满意的，k i = 0 也是满意度下限。 所以，用户的可能一满意度矾是用户满意度上限下限之间的线性函数。用户可 能一满意度依赖公平性缺1 ：3 所占比例，所以度量变量取公平性缺口分配系数k l 。 = l ，向1 业，1l-010一 。 l 0 k l ， r b r 一b “ 0 ， f ，耳- - e , a ，a 其中，只。为第i 个用电 扭l 公司可提供的错峰量，只为供电公司最大用电负荷( k w ) ，钟“为供电公司最大错 峰比例系数，i = l ，2 ，3 ，n ( n 为参与错峰的供电公司数目) 。此时，系统的总错 峰负荷d 即为系统的总负荷缺口f 。 把错峰负荷缺口d 分为兼顾公平性的缺口d l 和考虑网省电力公司售电收入损 失优化的经济性缺口d 2 两部分。通过错峰公平性缺口分配系数k l 把d 分为d l 、d 2 两 部分。毛= 5 0 表示公平性和经济性同等侧重，毛 5 0 表示侧重视公平性。 d 2 d l + d 2 d 1 = d k l ( 公式4 3 ) ( 公式4 4 ) d 2 = d ( 1 一毛) ( 公式4 6 ) 其中，d 1 为公平性分摊部分；砬为经济性分摊部分；毛为错峰公平性缺口分配 系数( 0 k l 1 ) 。 2 、d 1 缺口分摊 电网公司在分配d l 缺口容量时要体现对各供电公司的公平性，可按下面四种方 式确定各供电公司对应公平性分摊负荷缺口d 1 的分摊比重，定义为各供电公司公平 性错峰比例因子屈。 ( 1 ) 按最大用电负荷比重分摊 按最大用电负荷比重分摊法中，负荷缺口d 1 是由于所有用户在高峰时期用电造 成的，也就是说是各用户用电负荷的叠加成为了高峰负荷，所以高峰负荷超出电网 华北电力大学硕士学位论文 供应能力按照平均成本分配方法的理念，这部分缺口应按照各用户在高峰时期的用 电电力同比例缩减，但是错峰避峰计划是提前安排的，因此近似按照已经发生了的 最大负荷分摊。公式4 7 完全照搬了平均成本分配的表达方式。 d l 缺口容量由电网公司依据参与错峰的各供电公司的最大用电负荷比重分摊 到各供电公司。如果分配到供电公司的错峰量超过其可提供的错峰量时，电网公司 按此供电公司可提供的错峰量对该供电公司实施错峰，剩余未分配的错峰需求量转 入d ，部分，在d 部分由电网公司对剩余有错峰能力的供电公司间实施错峰量分摊。 尼竽泛严旷= 等， 其中 口：土旦：旦 。 窆只只窆只 剩余未分配的错峰需求量 蛆= d 1 一只届 ( 公式4 6 ) ( 公式4 7 ) ( 公式4 8 ) ( 2 ) 按用电量比重分摊 众所周知公平性缺口d 1 的分摊必须体现平等对待性，最合理的方法是把各用户 在高峰时期的用电电力同比例缩减已达到电网安全的要求，由于错峰避峰方案的计 划性，必须超前安排，使得我们对d l 的分摊实际上是在努力寻找与各用户在高峰时 期的用电电力相同比例的近似量，上述按最大用电负荷比重分摊中的最大负荷就是 近似的一种，这种近似把所有用户的用电同时率都看成是1 ；用电量是负荷在时间 轴上的积分，按用电量比重分摊等于说用面积比近似高度比，也可以是说把各用户 在高峰时期的用电电力用时间的累积量作了平滑，从认知角度讲具有直观性和可操 作性。同理照搬平均成本分配的表达方式有公式4 9 的分摊方法。 口缺口容量由电网公司依据参与错峰的各供电公司用电量占各供电公司总用 电量的比重分摊到各供电公司。 屈：( q 与只 形 i - ( 公式4 9 ) ( 3 ) 按错峰电量比重分摊 按错峰电量比重分摊对公平性的理解与前面两种方法有所不同，这种方法的本 质是“按需分摊”的思想，体现了对弱者的同情( 错峰能力小的用户分摊的就少) ， 同时也带来了一定的不公平性。 华北电力大学硕士学位论文 d 1 缺口容量由电网公司依据参与错峰的各供电公司可提供的错峰量占各供电 公司总错峰容量的比重分摊到各供电公司。 屈：( d 1 与只 只。 ，- 1 ( 公式5 0 ) ( 4 ) 综合考虑最大用电负荷比重、错峰电量比重、用电量比重的分摊 d l 缺口容量由电网公司依据参与错峰的各供电公司综合考虑最大用电负荷比 重、错峰电量比重、用电量比重分摊到各供电公司。 纠q 音坶寺坶专等 眙加。 只耳形 式中：q 、吐、q 为倾向性权重。 3 、d 缺口分摊 以电网公司售电收入损失最小为优化目标， 错峰能力的各供电公司。具体优化模型如下： 目标函数： m i nr = ( r 一r 6 ) 公式( 5 2 ) 中： n b ， 彤= 飘毋石 i = i 尸机 nh = 泓异石 i = l b 约束条件： 只( 石+ 屈) = d f = t 0 石口 分配d 2 与蛆的缺口容量给剩余有 其中，当i 为没有错峰能力的供电公司的编号时，石= o ； ( 公式5 2 ) ( 公式5 3 ) ( 公式5 4 ) ( 公式5 5 ) ( 公式5 6 ) 式( 5 3 ) 中：r 7 一电网公司在高峰时段损失的售电收入； ( 一啊) 一一电力尖峰用 电缺口时间跨度，即负荷曲线上需要错峰的负荷时段( h ) ： 华北电力大学硕士学位论文 式( 5 4 ) 中：r 6 一电网公司在低谷时段重新获得的售电收入；( h 4 一) 一一错峰电 力在低谷时填谷时间跨度( h ) ； 式( 5 3 ) ，( 5 4 ) 中：屯一一第i 供电公司的第j 时段的销售电价( 元k w h ) ；优化变 量为石。 各供电公司最后分摊的错峰量由错峰比例系数口f 决定，其中= 屈+ 石，各供 电公司分摊到的错峰量为： 只错= 只口j = 只( 届+ 石) ( 公式5 7 ) 3 3 4 2 网省公司对所辖供电公司优化避峰计划的分配模型 当所有供电公司可提供的总错峰容量小于电网的总用电缺口时，除制定错峰计 划，还要再对剩余负荷缺口进行避峰计划安排。避峰负荷缺口即为总负荷缺口扣减 错峰负荷缺口。避峰计划制定的流程如图1 3 右半部分所示： 当各供电公司可提供的总错峰容量不超过电网的总用电缺口，即罗只。f ，此 时需要在错峰计划优化的基础上制定避峰计划。从尽可能保障用户用电的角度，电 网公司先按各供电公司的最大错峰能力分摊错峰缺口，即为总错峰负荷。对于剩余 的负荷缺口由电网公司对各供电公司根据各供电公司可提供的避峰量实施具体的 避峰计划优化。分配避峰缺口的理念和方法和前一节分配错峰缺口是相同的。其中， 为第i 个供电公司能可提供的避峰量，为供电公司的最大避峰比例系数。 根据上图，具体实施步骤如下： 1 、避峰负荷缺口分解 把避峰负荷缺口e 分解为兼顾公平性的缺口e l 和考虑电网公司售电收入损失 优化的经济性缺口e 两部分。由电网公司制定避峰公平性缺口分配系数t 把e 分为 巨、e ：两部分。k 2 = 5 0 表示公平性和经济性同等侧重，k ： 5 0 表示侧重公平性。 e = f d( 公式5 8 ) e = e l + e 2 = e k 2 + e ( 1 一k 2 ) ( 公式5 9 ) 式( 1 7 ) 中，七2 为避峰公平性缺口分配系数( o k 2 1 ) 。 2 、e 缺口分解 电网公司在分配e 缺口容量时要体现对各供电公司的公平性，可按下面四种方 式对巨缺口容量进行分配，定义为各供电公司公平性避峰比例因子“。 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 按最大用电负荷比重分摊 e 缺口容量由电网公司依据参与避峰的各供电公司的最大用电负荷比重平均 分摊到各供电公司。如果分配到供电公司的避峰量超过其可提供的避峰量时，电网 公司按此供电公司可提供的避峰量对该供电公司实施避峰。剩余未分配的避峰需求 量转入易部分，在最部分由电网公司对剩余有避峰能力的供电公司实施避峰量分 摊。 i l , y “2 1 矿，胪圹 胪轰鲁隶 式( 6 0 ) 中，麒为公平性避峰比例因子； 矿。等 剩余未分配的避蜂需求量 蛆= 蜀一只肛 ( 公式6 0 ) ( 公式6 1 ) ( 公式6 2 ) ( 公式6 3 ) ( 2 ) 按避峰电量比重分摊 蜀缺口容量由电网公司依据参与避峰的各供电公司可提供的避峰量占各供电 公司可提供的总避峰量的比例平均分摊到各供电公司。 胪( 局善) 只 口 ( 公式6 4 ) ( 3 ) 按用电量比重分摊 e 。缺口容量由电网公司依据参与错峰的各供电公司用电量占各供电公司总用 电量的比重分摊到各供电公司。 舻( 即墨) 形 f $ i ( 公式6 5 ) ( 4 ) 综合考虑最大用电负荷比重、避峰电量比重、用电量比重的分摊 e 缺口容量由电网公司依据参与避峰的各供电公司综合考虑最大用电负荷比 重、避峰电量比重、用电量比重分摊到各供电公司。 华北电力大学硕士学位论文 胪c q 轰坶妥z p , 坶参鲁 讼加6 ) 只 6 形 式中：q 、2 、q 为倾向性权重。 3 、e 缺口分解 电网公司在分配e 与a e l 缺口容量时要体现其在避峰时的经济性。缺1 2 1 容量由 电网公司根据避峰计划的优化原则，以尽量减少避峰导致的售电收入损失为优化目 标，在e 缺口分解步骤完成后，优化剩余避峰需求在有避峰能力的各供电公司间的 分配，从而使电网公司的售电收入损失最小。 目标函数： m i n r ：r 式( 2 5 ) 中， 五，：窆壹乃只4 l = i ，呐 约束条件： 只( 麒+ 4 ) = e 0 曼6 l s y 式( 7 0 ) 中，当i 为没有避峰能力的供电公司的编号时，玩= o i ( 公式6 7 ) ( 公式6 8 ) ( 公式6 9 ) ( 公式7 0 ) 式( 6 8 ) 中：r 9 一电网公司在高峰时段损失的利润； ( 红一啊) 一一电力尖峰用电缺口 时间跨度，即负荷曲线上需要避峰的负荷时段( h ) ；乃一一第i 电力公司的第j 时 段的销售电价( 元k w h ) ；优化变量为4 。 各供电公司最后分摊的避峰量由避峰比例系数乃决定，其中 = 朋+ 4 ，各供 电公司分摊到的避峰量为： 只遥= 只以= 只( ，+ 4 ) 3 3 5 供电公司对电力用户优化错峰避峰计划的分配模型 ( 公式7 1 ) 错峰避峰计划安排到各供电公司后，各供电公司要把错峰避蜂任务分配给用 华北电力大学硕士学位论文 户。用户级的错峰避峰计划优化方案时，要考虑各个用户可提供的不同错峰和避峰 能力的实际情况和执行的不同销售电价水平。 用户的错峰避峰能力根据用户实际保障生产用电安全性的需求情况，一般可以 分为几个等级。对于具体某个用户来说，可以最先安排参与错避峰计划的用电负荷， 安全等级最低；安全等级越高的用电负荷，则越迟安排参与错避峰。 鉴于以上情况，本报告分两种情况研究面向用户的错峰避峰计划的优化。 1 ) 用户的错峰避峰能力不分安全级别时的优化方案的研究。 2 ) 用户的错峰避峰能力根据生产用电的安全需求不同划分了多级，根据系统 错峰避峰需求，对用户实施分轮错峰避峰时优化方案的研究。 3 3 5 1 错峰避峰能力不分安全级别时对用户优化错峰避峰计划的分配模型 ( 一) 对用户优化错峰避峰计划的总体方案 和网省电力公司对各个供电公司进行错避峰计划优化方案类似，各供电公司根 据用户可提供的总错峰容量与该供电公司分配的总错峰避峰量的大小关系，提供两 种错避峰计划的优化方案。 具体流程如下图所示： 华北电力大学硕士学位论文 辩 搬 汁 盈 毋 肄 套 串 嚣 确定供电公司分摊到 豹错避峰总量f 统计本地区各用户可 提供的错蜂曩 g ； f 否 供电公司只对各用户实施错峰 计划优化安捧 1 ，确定供电公司实施的总错峰 负荷为d 7 d 7 = f 2 分解妒? 镄为砹、或 3 、考虑公平性 采用四种方法 赍摊d ! 辩 湘 毋 瓣 礤 噼 碡 蒜 辩 雄 茹 嚣 h 跨 蔫 4 、采用最优化 的方法分摊d ： l ，按用户可提供的错峰量，分 摊错峰负荷 2 、对剩余的避峰量e r 由供电公 司对用户实施避峰计划优化安捧 辩 辣 斗 盈 母 撩 鸷 砖 葡 3 ，统计各用户的避峰能力数据 4 舅留皇负e 募为残、； 5 、考虑公平性采 用四种方法分摊 啭 弛 函 胁 菇 l 翊| i 肆 = 藩 辩 酶 屦 嚣 b 母 赫 6 、采用最优化 的方法分摊e 图t 4 供电公司视用户为单独个体时对用户错避峰计划优化总流程图 3 9 辨玲潍糯辩汁蕊毋挣封碍磷，麓鼐母雄洋脚，盗菌 潍脚器串赫 辩玲瀑赫灏冲搿j毋跨辩氏瓣，菲蒋拱懈坪狲，月j母 脚e匕狲兽串嚣 华北电力大学硕士学位论文 ( 二) 供电公司对用尸的错峰计划优化模型 当用户可提供的总错峰容量大于电网分配给该供电公司的总用电缺i = 1 时，供电 公司对本地区用户只实施错峰计划，不考虑实施避峰计划。 1 、用户错峰负荷缺口分解 供电公司负荷高峰时分摊到的错避峰总负荷缺口f 确定后，校核本地区用户可 提供的总错峰容量是否大于电网分配给该供电公司的错避峰量，即群 ，。其中， l l 仁只培+ p 严；g ；为第i 个用户可提供的错峰量，i = 1 ，2 ，3 ，n ( n 为参与错峰的用 户数目) 。此时，用户总错峰负荷为d 7 即为该供电公司分摊的错避峰总负荷缺口f 。 把d 7 分为兼顾公平性的缺e ld 1 7 和考虑供电公司售电收入损失优化的经济性 缺e ld 2 7 两部分，通过供电公司制定的错峰公平性缺口分配系数毛把d 7 分为q 7 、 d 2 7 两部分。毛= 5 0 表示公平性和经济性同等侧重，毛 5 0 表示侧重视公平性。 d 7 = d 1 7 + d 2 7 ( 公式7 2 ) d 1 7 = d 7 岛 ( 公式7 3 ) d 2 7 = d 7 ( 1 - 毛) ( 公式7 4 ) 上式中：d 1 7 为公平性分摊部分； d ，7 为供电公司的优化错峰计划的部分； k l 为错峰公平性缺1 ：3 分配系数( 0 毛1 ) 。 2 、d 1 7 负荷缺e 1 分摊方法： 供电公司分配d 1 7 缺口容量时要体现对各用户的公平性，可按下面四种方式确 定d 1 7 的分摊比重，定义为各用户的公平性错峰比例因子屈。 ( 1 ) 按最大用电负荷比例分摊 d t 7 缺口容量由供电公司依据参与错峰的各用户的最大用电负荷比重分摊到各 华北电力大学硕士学位论文 个用户。如果分配到用户的错峰量超过其可提供的错峰量时，供电公司按此用户可 提供的错峰量对该用户实施错蜂，剩余未分配的错峰需求量转入d 2 部分，在d 2 7 部 分由供电公司对剩余有错峰能力的用户实施错峰量分摊。 n 8 ，8 量f 岛2 i ，严，p r 严 ，：笪 。轰鲁2 景x qg ，吼 ， ( 公式7 5 ) ( 公式7 6 ) ( 公式7 7 ) 式( 7 5 ) ( 7 7 ) 中：尼为公平性错峰比例因子；吼为第i 个用户的最大用电负荷，i = l ， 2 ，3 ，n ( n 为参与错峰的用户数目) ；严为第i 个用户的最大错峰比例因子，即 该用户的最大错峰比例。 剩余未分配的错峰需求量 峨- - o , - x q i p | ( 公式7 8 ) ( 2 ) 按错峰能力比例分摊 d 1 7 缺口容量由该供电公司依据参与错峰的各用户可提供的错峰量占各用户总 错峰容量的比重分摊到各用户。 ( 公式7 9 ) ( 3 ) 按用电量比重分摊 d 1 7 缺口容量由该供电公司依据参与错峰的各用户用电量占用户总用电量的比 重分摊到各用户。 p t ：( d i y b f q 彬 i = l ( 公式8 0 ) ( 4 ) 综合考虑最大用电负荷比重、错峰电量比重、用电量比重的分摊 知 q肛 华北电力大学硕士学位论文 d 1 7 缺口容量由该供电公司依据参与错峰的各用户综合考虑最大用电负荷比 重、错峰电量比重，用电量比重分摊到各用户。 式中：q 、吐、0 ) 5 为倾向性权重。 3 、d ：7 负荷缺口分摊方法： ( 公式8 4 ) 以供电公司售电收入损失最小为优化目标，分配d ；与叫的缺口容量给剩余有 错峰能力的各用户。具体优化模型如下： 目标函数为： m l nr = ( r 5 一r 6 ) 式( 4 0 ) 中， nh = 乳蚴 nh 萨= 巍镅 爿j = h 约束条件为： 吼( 屈+ 而) = d 7 ( 公式8 2 ) ( 公式8 3 ) ( 公式8 4 ) ( 公式8 5 ) 0 z 。f ，m a x ( 公式8 6 ) 式( 8 5 ) 中，当i 为没有错峰能力的用户的编号时，石= o ； 式( 8 3 ) 中：r 7 一供电公司在高峰时段损失的利润； ( 一j l l l ) 一电力尖峰用电缺 口时间跨度，即负荷曲线上需要错峰的负荷时段( h ) ； 式( 4 4 ) 中：r 6 一供电公司在低谷时段重新获得的利润；( 玩一h 3 ) 一一错峰电力在 低谷时填谷时间跨度( h ) ； 式( 8 3 、8 4 ) 中乃一一第i 用户的第j 时段销售电价( 元k w h ) ，优化变量石。 各用户的最后分摊的错峰量由错峰比例系数d ，决定， 吖i 善弘 鸭 乒酗 吃 告酗 慨 屈 华北电力大学硕士学位论文 其中： 口l = p i + z i ( 公式8 7 ) 各用户分摊到的错峰量为 g 尹= q l c c ，= 吼( 尼+ 石) ( 公式8 8 ) ( 三) 电网所辖供电公司对用户避峰计划模型 当用户可提供的总错峰容量不超过大于电网分配给该供电公司的总用电缺口 时，供电公司对本地区用户同时实施错峰和避峰计划的优化安排。 当用户可提供的总错峰容量不超过电网分配给该供电公司的错避蜂负荷需求 时，即酊，要在错峰计划优化的基础上制定避峰计划a 其中，总错峰负荷 t - i d = 卵，供电公司按各用户的最大错峰能力分摊错峰缺口。对于剩余的负荷缺口 i - i e 7 由供电公司对各用户可提供的避峰量实施具体的避峰计划优化。其中， g ? = 吼f ，g ? 为第i 个用户可提供的避峰量，f 为用户的最大避峰比例因子。 具体实施步骤如下： 1 、避峰负荷缺口分解 把避峰负荷缺口e 7 分解为兼顾公平性的缺口群和考虑供电公司售电收入损失 优化的经济性缺口鹾两部分。由供电公司制定避峰公平性缺口分配系数七：把e 7 分 为掣、霹两部分。屯= 5 0 表示公平性和经济性同等侧重，t 5 0 表示侧重公平性。 e 7 = f d e 7 = 群+ e ；= e 7 七2 + e 7 ( 1 - k 2 ) 0 屯l 2 、群缺口分摊方法： ( 公式8 9 ) ( 公式9 0 ) ( 公式9 1 ) 供电公司在分配群容量时要体现对各用户的公平性，可按下面四种方式对群 容量进行分配，定义为各用户公平性避峰比例因子h 。 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 按最大用电负荷比例分摊 群容量由供电公司依据参与避峰的各用户的最大用电负荷占各用户总最大用 电负荷的比例平均分摊到各个用户。如果分配到用户的避峰量超过其可提供的避峰 量时，供电公司按此用户可提供的避峰量对该用户实施避峰。剩余未分配的避峰需 求量转入鹾部分，在硭部分由供电公司对剩余有避峰能力的用户实施避峰量分摊。 舻 m 尹 ( 公式9 2 ) 朋2 1 矿， f 公式 式( 9 2 ) 中，“为用户公平性避峰比例因子 “：旦望：旦 。n 吼吼n 吼 f ，：立 q j 剩余未分配的避峰需求量 址? = e ? 一q | “i ( 公式9 3 ) ( 公式9 4 ) ( 公式9 5 ) ( 2 ) 按避峰电量比重分摊 群容量由供电公司依据参与避峰的各用户可提供的避峰量占各用户总避峰量 的比例平均分摊到各个用户。 ( 公式9 6 ) ( 3 ) 按用电量比重分摊 群缺口容量由该供电公司依据参与错峰的各用户用电量占各用户总用电量的 比重分摊到各用户。 舻( 日罢) g 彬 i = 1 ( 公式9 7 ) ( 4 ) 综合考虑最大用电负荷比重、避峰电量比重、用电量比重的分摊 y 乒酗 吖 华北电力大学硕士学位论文 矸缺口容量由该供电公司依据参与避峰的各用户综合考虑最大用电负荷比重、 避峰电量比重、用电量比重