收稿日期:20180926;修回日期:20181112 基金项目:国家自然科学基金资助项目(71572113,71432007,71871144);国家自然科学
基金匹配项目(IP16303003,2017KJFZ024,2018KJFZ035,2019KJFZ048);上海理工大学大学生创新训练计划项目(XJ2019156)
作者简介:李军祥(1971),男(通信作者),教授,博导,博士(后),主要研究方向为管理科学与工程、系统科学(lijx@usst.edu.cn);潘婷婷
(1992),女,安徽芜湖人,硕士,主要研究方向为智能电网;高岩(1962),男,教授,博导,博士,主要研究方向为优化管理.
智能电网互补能源供用电实时定价算法研究
李军祥
,潘婷婷,高 岩
(上海理工大学 管理学院,上海 200093)
摘 要:在智能电网背景下,针对化石能源短缺、峰时供电压力大的现状,提出了由光伏和化石燃料互补供电的
方式,并建立了社会福利最大化用户侧微电网实时定价模型。该模型中,电力供应商通过制定实时电价来协调
用户对两种类型能源所发电能的使用量,并设计了实时定价算法来求解模型。仿真结果表明,相比仅靠化石能
源供电的大电网,互补供电方式能有效降低化石能源峰时供电量和价格,提升社会福利,这为以后智能电网的有
效管理提供了参考。
关键词:智能电网;用户侧微电网;互补供电;实时定价;社会福利
中图分类号:TP391.9 文献标志码:A 文章编号:10013695(2020)04028109205
doi:10.19734/j.issn.10013695.2018.09.0761
Realtimepricingalgorithmforsupplyanddemandof
complementaryenergyonsmartgrid
LiJunxiang
,PanTingting,GaoYan
(BusinessSchool,UniversityofShanghaiforScience&Technology,Shanghai200093,China)
Abstract:Inthebackgroundofsmartgrid,inconnectionoftheshortageoffossilenergyandthehighpressureofpeaktime
powersupply
,thispaperdevelopedamethodofcomplementarypowersupplyofphotovoltaicandfossilfuel.Itconstructedare
altimepricingmodelofusersidemicrogridbasedonsocialwelfaremaximization.Inthemodel,thepowersuppliercoordinated
thetwotypesofenergysourcesbyrealtimepricing.Besides
,thispaperdesignedarealtimepricingalgorithmtosolvethemo
del.Thesimulationresultsshowthatcomparedwiththelargepowergridusingfossilenergyalone,thecomplementarypower
supplymodecaneffectivelyreducethepowersupplyoffossilenergyandelectricitypriceinpeaktimeslots,andenhancethe
socialwelfare.Themethodoffersareferencefortheeffectivemanagementofsmartgridinfuture.
Keywords:smartgrid;usersidemicrogrid;complementarypowersupply;realtimepricing;socialwelfare
0 引言
随着智能电网的飞速发展以及城镇化的全面推进,人们对
电能的需求量越来越大。现有的仅靠化石能源(煤炭等)发电
的供电方式,不仅资源有限、环境污染严重,而且遇到用电高峰
情况时易断电,为此,各地大力支持发展可再生能源。太阳能
资源在中国储量丰富,已成为可再生能源发电的主要能源之
一。据国家能源局统计,截至
2018年 6月,全国新增光伏装机
2430.6万 kW,其中,光伏电站新增 1206.2万 kW,同比减少
30%;分布式光伏新增 1224.4万 kW,同比增长 72%。可见分
布式光伏发电的发展迅速,其具有清洁高效、灵活分布的优势,
但也面临难以实时消纳的问题,而在智能电网背景下,用户侧
微电网 的 出 现 为 分 布 式 光 伏 发 电 系 统 提 供 了 集 成 应 用 的
平台
[1~3]
。
智能电网就是电网的智能化,它具有坚强、自愈、互动、经
济、优质、环保等特点
[4]
。用户侧微电网是智能电网的有机组
成部分,是对智能电网的有力补充。结构上,用户侧微电网是
指由分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有
机整合在一起的小型发配电系统,其中分布式电源根据所使用
能源类型可分为化石能源发电与可再生能源发电两种类型;形
式上,用户侧微电网是指在居民小区、商业大楼、工业厂区用电
上发展而来的微电网形式,它直接面向未来城镇用户,可以促
进光伏发电就地消纳利用、提高电力系统能效
[5,6]
,但是如果
用户不能实时消纳光伏所发的电能,将会增加用户侧微电网的
储能成本甚至导致弃光现象。为了促进光伏电的实时消纳,对
用户侧微电网采用需求侧管理技术,鼓励人们在适当的时候增
加或减少电能消费。其中,基于价格的需求响应机制是最有效
的一种需求侧管理技术
[7]
,它是指电力用户根据电力市场价
格信号(分时电价响应、尖峰电价响应、实时电价响应)主动改
变固有电力消费模式的行为,当前最理想的电价需求响应方式
是实时电价
[8]
。
实时电价概念最早由美国 Schweppe教授提出来
[8]
,它是
指在考虑电力系统运行和满足基本投资条件下,在给定的极短
时间内向用户提供电能的边际成本。实时电价具有兼顾电力
供应商侧和用户侧利益的优势,电力供应商通过制定合理的电
价调整用户的用电行为,同时用户根据自身利益及时改变用电
模式。通过不断更新实时电价最终形成电力供应商侧和用户
侧良好的互惠互利模式,并满足电力供需平衡要求。然而在制
定实时电价过程中,如何实现电力供应商和用户之间的电力信
息交流是关键,智能电表的出现为此问题提供了解决方案。结
合大数据技术,智能电表设备除了有传统电表的电能计量功能
之外,还有实现用户和电力公司、用户和用户之间数据交换的
功能。智能电表的应用为用户侧微电网实时定价提供了供需
双向信息沟通的基础
[9]
。
第 37卷第 4期
2020年 4月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol37No4
Apr.2020