分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法技術方案

分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法，包括：對分布式發電系統或微電網及區域內所有電力用戶進行詳細的電力需求、用電情況及參與保險意愿等調研，將整個區域劃分為若干個電能質量層級子區域；對各層級子區域分別布置電能質量監測裝置，獲取其電能質量各單項指標數據；采用一種基于模糊一致性判斷矩陣的改進AHP法和灰色理論建立綜合評價體系，得到各子區域的電能質量綜合評估等級指標；擬合各層級子區域電力用戶總費用的各組成項與電能質量綜合評估等級的關系，構建電力用戶意愿支付函數；結合質量保險理論，構建系統運營方的利潤函數；構建電能按質定價模型，獲得各層級子區域電力用戶向系統運營方支付的電價水平。

【技術實現步驟摘要】
分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法
本專利技術涉及一種分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法，屬電氣工程和電能定價機制領域。
技術介紹
隨著世界能源和環境問題的日益嚴峻，大力發展分布式發電系統和微電網是實現未來能源可持續發展的必然趨勢。但分布式發電系統和微電網中含有多種微源，具有隨機性強、波動大等特點，而且包含大量電力電子裝置，其運行面臨較嚴重的電能質量問題。而電能質量問題將導致電氣環境污染、威脅系統安全運行、降低能量效率、損壞用戶設備等嚴重后果。大力發展分布式發電系統和微電網、提高電能質量是推動新能源發電事業可持續發展的兩個重要內容。一方面，隨著電能質量治理水平的不斷提高，諸如電能質量控制中心等先進技術得以應用，未來分布式發電系統和微電網中實現電能質量的用戶定制成為可能。另一方面，隨著電力市場化發展等電力改革的不斷推進，電能質量的優劣將直接影響分布式發電系統和微電網能否被允許并網，根據質量等級進行合理的按質定價成為重要的趨勢。分布式發電系統和微電網區域中，電力用戶所需要擔負的電能費用不僅和系統發電成本有關，也和其定制的質量等級以及電能質量的治理成本密切相關。系統運營方向電力用戶收取電能費用前，應首先對電力用戶的質量需求及用電成本進行調研，并實現系統本身電能質量的合理評估，若未達到電力用戶的質量要求，則根據用戶需求對該處進行質量治理。目前，已有相關成果主要集中在電能質量綜合評估技術的研究方面：申請號為200810020219.2、200910045003.6、201210196636.9、201110206251.1、201110445808.7和201310664699.7等專利技術專利申請書分別從物元法、層次分析法、模糊算法、突變決策模型、灰色加權關聯分析算法等不同技術路線提出多種電能質量綜合評估方法，但其基本為針對普通電網電能質量綜合評估的研究，未能充分考慮分布式發電系統和微電網在指標特征、權重排序、用戶需求、層級劃分等多方面的特殊性，而且，均未涉及電能的按質定價問題。同時，目前針對分布式發電系統和微電網的按質定價方法的研究尚不多。本專利技術專利針對分布式發電系統和微電網中不同電力用戶具有不同的電能質量等級需求特性，提出一種融合電能質量綜合評估技術和質量保險理論的電能按質定價方法，從而可為電力市場情境下系統運營方和用戶方合理地協商確定分級電價提供有效依據。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，針對目前分布式發電系統和微電網缺乏與其電能質量水平關聯的合理定價機制缺陷，提出一種融合電能質量綜合評估技術和質量保險理論的電能按質定價方法，能滿足兼顧電能質量合理評價、用戶質量需求定制、電能質量治理成本、分布式發電系統和微電網運行經濟優化等多方面的要求。為解決上述目的所需的技術問題，針對分布式發電系統和微電網的運行管理，本專利技術提出一種融合了電能質量綜合評估技術和質量保險理論的電能按質定價方法，包括步驟：1、對分布式發電系統或微電網運營方及區域內所有電力用戶進行詳細的電力需求、用電效益情況、參與保險意愿等多個方面的詳細調研，并根據調研結果將整個區域合理劃分為N個電能質量層級子區域；各電能質量層級可記為qi(i＝1,2,...,N)，層級越高表示該子區域用戶對電能質量水平的需求越高。2、對各層級子區域分別布置電能質量監測裝置，獲取其電能質量各單項指標數據，并將各監測裝置所獲信息匯集至分布式發電系統或微電網電能質量監控中心。3、根據所得電能質量各單項指標數據，采用一種基于模糊一致性判斷矩陣的改進層次分析法(AHP)和灰色理論建立綜合評價體系，得到各子區域的電能質量綜合評估等級指標。其具體步驟又可細分為：步驟301，根據實際情況合理選擇n個電能質量單項指標集合，建立綜合評估的多指標體系，并實現各指標的歸一化處理和等級界線劃分。步驟302，采用0.1～0.9標度法，并通過專家打分建立模糊一致性判斷矩陣G＝(gij)n×n，通過式子eij＝gij/gji將其轉化為正互反矩陣E＝(eij)n×n，并輸入誤差限制ε和最大迭代次數M，進而采用幾何平均法和迭代計算方法求得滿足精度要求的權重排序向量W＝(wi)n。步驟303，通過灰色理論求取關聯度矩陣(設有m個樣本)：①構建初始樣本指標矩陣B＝(bij)n×m；②通過式子將樣本數據無量綱化，得到矩陣X＝(xij)n×m；③通過式子(i＝2,3,...m；k＝1,2,...n)計算關聯系數，并得到關聯矩陣Y＝(yij)n×(m-1)，其中：Δi(k)＝|xki-x1i|，ρ＝0.5，步驟304，通過式子λ＝10×(W*Y)，得到電能質量綜合評估指標數據并取整為電能質量等級qi(i∈[1,10])。4、根據步驟1中相關調研數據，擬合各層級子區域電力用戶總費用CTi的各組成項與電能質量綜合評估等級qi的關系，主要包括：用戶電能基本費用CB、各層級平均質量治理費用CZi和各層級用戶平均電能使用費用CUi。CB可設為常數，CZi和CUi可分別基于調研數據進行數據擬合：①CZi與用戶定制質量等級和實際質量等級之間的等級差Δqi的關系基本符合正相關的二次函數關系②CUi與電能質量層級qi的關系基本符合負相關的二次函數關系因系統中電能質量等級設定為非連續的分層分級分布，可將上述擬合特性曲線按電能質量層級qi離散化。設為電力用戶總費用CTi曲線的最小值段，q*為處對應的電能質量等級。以電力用戶最經濟用電角度考慮，q*應該是電力用戶最意愿選擇的電能質量等級，而當該子區域實際供電質量等級為qi時，其意愿支付函數Pi可表示為Pi＝min(CB+CZi+CUi)-CUi(3)5、從分布式發電系統或微電網運營方角度出發，綜合考慮發電成本、基本電價、質量治理費用、保險賠償等各種因素構建系統利潤函數其中，Qi為qi層級電力用戶的實際電能使用總量；Ri為不考慮保險因素時qi層級的基本電價；ci為qi層級電力用戶是否參保選擇系數，參保時ci＝1，否則ci＝0；di為qi層級電力用戶參保金額比例系數，以百分比值表示；CG表示系統實際平均發電成本，其值可通過調研確定；Si為qi層級參保用戶的退還保險金，可表示為00,Δqi≤0---(5)]]>其中，Ki1、Ki2為賠償系數。6、以系統運營方利潤最大化為目標，以分布式發電系統或微電網中各qi層級電力用戶的凈效用剩余量Ui＝Pi-Ri為約束，構建分布式發電系統或微電網電能按質定價優化模型...

【技術保護點】
一種分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法，包括如下步驟：?步驟1、對分布式發電系統或微電網運營方及區域內所有電力用戶進行詳細的電力需求、用電效益情況、參與保險意愿等多個方面的詳細調研，并根據調研結果將整個區域合理劃分為N個電能質量層級子區域；各電能質量層級可記為qi(i＝1,2,...,N)，層級越高表示該子區域用戶對電能質量水平的需求越高；?步驟2、對各層級子區域分別布置電能質量監測裝置，獲取其電能質量各單項指標數據，并將各監測裝置所獲信息匯集至分布式發電系統或微電網電能質量監控中心；?步驟3、根據所得電能質量各單項指標數據，采用一種基于模糊一致性判斷矩陣的改進層次分析法(AHP)和灰色理論建立綜合評價體系，得到各子區域的電能質量綜合評估等級指標。其具體步驟又可細分為：?步驟301，根據實際情況合理選擇n個電能質量單項指標集合，建立綜合評估的多指標體系，并實現各指標的歸一化處理和等級界線劃分；?步驟302，采用0.1～0.9標度法，并通過專家打分建立模糊一致性判斷矩陣G＝(gij)n×n，通過式子eij＝gij/gji將其轉化為正互反矩陣E＝(eij)n×n，并輸入誤差限制ε和最大迭代次數M，進而采用幾何平均法和迭代計算方法求得滿足精度要求的權重排序向量W＝(wi)n；?步驟303，通過灰色理論求取關聯度矩陣(設有m個樣本)：?①構建初始樣本指標矩陣B＝(bij)n×m；?②通過式子將樣本數據無量綱化，得到矩陣X＝(xij)n×m；③通過式子(i＝2,3,...m；k＝1,2,...n)計算關聯系數，并得到關聯矩陣Y＝(yij)n×(m?1)，其中：Δi(k)＝|xki?x1i|，ρ＝0.5，?步驟304，通過式子λ＝10×(W*Y)，得到電能質量綜合評估指標數據并取整為電能質量等級qi(i∈[1,10])?步驟4、根據步驟1中相關調研數據，擬合各層級子區域電力用戶總費用CTi的各組成項與電能質量綜合評估等級qi的關系，主要包括：用戶電能基本費用CB、各層級平均質量治理費用CZi和各層級用戶平均電能使用費用CUi；CB可設為常數，CZi和CUi可分別基于調研數據進行數據擬合：?①CZi與用戶定制質量等級和實際質量等級之間的等級差Δqi的關系基本符合正相關的二次函數關系?②CUi與電能質量層級qi的關系基本符合負相關的二次函數關系?如圖2所示，因系統中電能質量等級設定為非連續的分層分級分布，可將上述擬合特性曲線按電能質量層級qi離散化。設為電力用戶總費用CTi曲線的最小值段，q*為處對應的電能質量等級。以電力用戶最經濟用電角度考慮，q*應該是電力用戶最意愿選擇的電能質量等級，而當該子區域實際供電質量等級為qi時，其意愿支付函數Pi可表示為Pi＝min(CB+CZi+CUi)?CUi??????(3)?步驟5、從分布式發電系統或微電網運營方角度出發，綜合考慮發電成本、基本電價、質量治理費用、保險賠償等各種因素構建系統利潤函數?其中，Qi為qi層級電力用戶的實際電能使用總量；Ri為不考慮保險因素時qi層級的基本電價；ci為qi層級電力用戶是否參保選擇系數，參保時ci＝1，否則ci＝0；di為qi層級電力用戶參保金額比例系數，以百分比值表示；CG表示系統實際平均發電成本，其值可通過調研確定；Si為qi層級參保用戶的退還保險金，可表示為?其中，Ki1、Ki2為賠償系數。?步驟6、以系統運營方利潤最大化為目標，以分布式發電系統或微電網中各qi層級電力用戶的凈效用剩余量Ui＝Pi?Ri為約束，構建分布式發電系統或微電網電能按質定價優化模型?求解該優化模型，可得滿足按質定價原則的電能基本電價Ri，再結合用戶參加保險情況，可最終獲得各qi層級用戶需向分布式發電系統或微電網運營方支付的電價水平?。...

【技術特征摘要】
1.一種分布式發電系統和微電網的電能按質定價方法，包括如下步驟：步驟1、對分布式發電系統或微電網運營方及區域內所有電力用戶進行詳細的電力需求、用電效益情況、參與保險意愿等多個方面的詳細調研，并根據調研結果將整個區域合理劃分為N個電能質量層級子區域；各電能質量層級可記為qi(i＝1,2,...,N)，層級越高表示該子區域用戶對電能質量水平的需求越高；步驟2、對各層級子區域分別布置電能質量監測裝置，獲取其電能質量各單項指標數據，并將各監測裝置所獲信息匯集至分布式發電系統或微電網電能質量監控中心；步驟3、根據所得電能質量各單項指標數據，采用一種基于模糊一致性判斷矩陣的改進層次分析法AHP和灰色理論建立綜合評價體系，得到各子區域的電能質量綜合評估等級指標；其具體步驟又可細分為：步驟301，根據實際情況合理選擇n個電能質量單項指標集合，建立綜合評估的多指標體系，并實現各指標的歸一化處理和等級界線劃分；步驟302，采用0.1～0.9標度法，并通過專家打分建立模糊一致性判斷矩陣G＝(gij)n×n，通過式子eij＝gij/gji將其轉化為正互反矩陣E＝(eij)n×n，并輸入誤差限制ε和最大迭代次數M，進而采用幾何平均法和迭代計算方法求得滿足精度要求的權重排序向量W＝(wi)n；步驟303，設有m個樣本，通過灰色理論求取關聯度矩陣：①構建初始樣本指標矩陣B＝(bij)n×m；②通過式子將樣本數據無量綱化，得到矩陣X＝(xij)n×m；③通過式子(i＝2,3,...m；k＝1,2,...n)計算關聯系數，并得到關聯矩陣Y＝(yij)n×(m-1)，其中：Δi(k)＝|xki-x1i|，ρ＝0.5，步驟304，通過式子λ＝10×(W*Y)，得到電能質量綜合評估指標數據并取整為電能質量等級qi(i∈[1,10])；步驟4、根據步驟1中相關調研數據，擬合各層級子區域電力用戶總費用CTi的各組成項與電能質量綜合評估等級qi的關系，主要包括：用戶電能基本費用CB、各層級平均質量治理費用CZi和各層級用戶平均電能使用費用CUi；CB可設為常數，CZi和CUi可分別基于調研數據進行數據擬合：①CZi與用戶定制質量等級和實際質量等級之間的等級差Δqi的關系基本符合正相關的二次函...

【專利技術屬性】
技術研發人員：翁國慶，唐海定，黃耀波，王強，謝志云，余子文，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33