基于智能電網售電側和需求側效益的電力營銷策略研究

郭武杰

（國網阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 843000）

為了實現安全、經濟、高效、可靠、清潔、互動的智能電網，電力需求響應提供了新的機遇和挑戰。智能電網不同于傳統電網的一個主要原因是智能電網具有信息共享、智能化、交互性強的特點。在智能電網中，電力系統中的相關信息可以通過網絡共享，實現模塊化交互。供需信息交互是信息交互的主要方面。廣義上，Demand Response（DR）的定義是：電力市場中的用戶為了應對市場的價格信號或激勵，通過改變正常的用電方式參與市場。DR項目經理部可通過智能電網及時收集、分析、上傳、統計用戶的不同需求；電力用戶還可以通過DR項目管理部實時動態發布的電力相關信息進行關注。

在未來的電網建設中，需求響應作為智能電網的重要組成部分將受到廣泛關注。作為2種不同的元素，信息和電能可以相互交流和相互作用。用戶可以通過這2個要素參與電網的運行和管理。這種方式也改變了以往的用電方式，有利于未來電網的建設。需求響應是用戶通過調整實時電價來改變用電方式的主要手段。

本文綜合考慮了銷售側的利潤和需求側的效用，建立了以社會效益最大化為目標函數的數學模型。當電價高時，消費者用電減少，而當電價低時，消費者用電增多。這樣，就可以降低高峰負荷，緩解電網在高峰時段的壓力，增加售電方的收入，降低用戶方的成本。

1 需求響應的建模

本節建立了消費者和零售商之間信息交換的模型。為了實時掌握電價和電量的變化，將智能電表安裝在每個用戶端。智能電表提供雙向信息交換，將用戶的用電量實時傳送給零售商。零售商通過這個反饋來估計下一個時期的電力需求，然后計算出需要購買的電力。通過對實時電價和用電量的分析，考慮購電人數和響應程度，最終計算出實時電價的最優解。然后，將數據反饋給用戶，用戶可以根據電價實時調整自己的用電量，既保證了用電的效用，又最大限度地降低了用電的成本。同時，也保證了整個電力系統安全運行，實現了供電企業利潤的最大化。

2 目標函數的建立

2.1 建立效用函數

效用函數，即消費者通過購買各種商品，獲得收入計量工具。本節所說的效用函數是指用戶在一定時期內通過銷售用電量所獲得的利潤。通常，理想效用函數通常具有以下四個屬性：

根據效用函數的定義，其表達式如下（5）。我們可以看到效用函數是關于x和ω單調遞增的。

其中x是不同用戶和同一用戶的不同時間段的用戶功耗，ω>0也是不同的，α>0是一個參數。

2.2 供電公司利潤分析

供電公司的收入由用戶用電、電價、購電量和價格4個方面決定。用戶用電需求越大，購電量增加越多。當購電不能滿足用電需求時，就會啟動峰值電站，給電網帶來巨大壓力，影響穩定。另一方面，電廠電價將呈現指數增長趨勢，供電企業成本也將增加。供電商的利潤取決于向用戶售電的利潤減去購電成本。

2.3 建立目標函數

式中，D為用戶用電量，P為用戶的電價大小，M為用戶數，pm(t)為在時間t時m個用戶的電價，dm(t)為在時間t時m個用戶的用電量；D為賣方購買的電量，P為賣方購買的電價，J1為供電商所得到的利潤，J2為用戶用電的需求量。

在對J1和J2的數值模擬中，需要對參數進行調整，使2者的數量級相等。

2.4 限制條件

（1）對用戶響應的限制。每個用戶都有相對獨立的用電行為，有著不同的用電習慣和不同的用電需求。對于同一電價，不同用戶的反應可能不同。比如，個人用戶和工業用戶對電價變化的反應是不同的。根據用戶效用的不同，用電方式也會發生變化，用戶方會及時應對電價的變化，從而實現用電效用的最大化。

式中，p(h)為時間點h的價格，d(t)為對應于時間點t的用戶負載；d0(t)為時間點h的初始價格和時間t初始負荷；E(t，h)為時間點t隨著市電h價格變化而做出的變化。

（2）用電量限制。根據不同的時段，用戶會根據自己的需要進行適當的調整，這導致一些電氣設備必須在規定的時間內使用，從而產生最大和最小的電力消耗。

（3）最小用電量限制。因為在我們的日常生活中，有些電器設備是沒有必要的，即使不用，也不會對我們的生活產生很大的影響。因此，在我們的日常生活中，這部分可以作為一個非必要的選擇來調整相應的需求，并且我們可以找到一個最小的功耗來滿足正常的生活需求。

式中，ED為一天所需的最小電量。

2.5 價格限制

要引導用戶參與需求響應項目，就必須給出合理的價格區間來吸引客戶的眼球。因此，價格上限必須在用戶可接受的范圍內。

3 結語

基于需求—響應雙邊合同側和價格側數學模型，綜合考慮當前市場、政策、電價和用戶需求，建立了基于賣方利益和用戶效用的實時電價標準體系。目標函數是零售商利潤的最大化和用戶角色的最大化，引入需求系數和用戶響應作為約束條件，計算出最優解，并將其引入實時用電數據進行數值模擬。

本文的預期結果希望能找到價格變化與用戶反應之間的關系。用戶在電價高時會降低用電量，并將用電量轉為低電價，以降低電費，此時，賣家的成本將會降低。此外，此時的負荷曲線將比以前更加平滑，降低了電網的壓力，提高了穩定性。對售電方而言，購電成本降低，收入增加。因此，在保證售電側利潤和用戶用電需求質量的前提下，可以節約尖峰電站的投資和運行成本。同時，可以節約電網改造成本，既保護了環境，又改善了我國的空氣質量。