一种电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应方法

技术领域

本发明属于电力资源调度技术领域，具体地说，是涉及一种电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应方法。

背景技术

目前，国外电力市场已经形成了较为完善的需求响应市场体系。例如，美国得克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)电力市场为需求响应提供了多种参与方式，包括负荷资源可以在日前或实时现货市场进行竞价，也可以参与辅助服务市场提供备用电力[1]。相较于西方发达国家，我国在需求侧管理方面起步较晚且经验有限。在电力售电侧改革背景下，随着传统电力市场逐渐向需求响应资源开放，市场主体也逐渐增多，这为需求侧管理开辟了新的发展方向。需求响应作为电力需求侧管理的重要组成部分，为了鼓励更多企业参与需求响应，我国已经采取了一系列政策、激励措施以及技术发展支持等相关举措。

国内外已有相关机构和学者针对需求响应参与电力现货市场的机制进行研究。文献[2]在能量与备用市场联合优化模式下提出计及激励型需求响应的市场出清模型。文献[3]在日前市场的优化调度中考虑需求响应交易市场，系统运营商通过购买需求响应资源减少系统运行成本。文献[4]在用户报量不报价方式下的电力现货市场中对用户日前申报负荷进行弹性化修正，提出了相应的需求响应市场机制。文献[5]在未改变现有智能电网调度控制系统结构的前提下,提出了可调节负荷资源参与电网调控的技术架构和若干技术。然而，国外的需求响应机制依托于成熟的电力市场体系，并不适用于中国尚未成熟的电力市场环境[6]。国内相关地区开展的需求响应试点工作虽取得了较好的效果，但当前的需求响应项目均未在现货市场背景下开展，难以发挥现货市场的动态电价信号对用户需求响应的引导作用。

参考文献如下：

[1]王冬容.价格型需求侧响应在美国的应用[J].电力需求侧管理,2010,12(4):74-77.

[2]段秦刚,陈永椿,王一,等.电力现货市场下激励型需求响应交易机制及出清模型[J].电力建设,2021,42(6):145-156.

[3]Wu H,Shahidehpour M,Alabdulwahab A,等.Demand Response Exchange inthe Stochastic Day-Ahead Scheduling With Variable Renewable Generation[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2015,6(2):516-525.

[4]陈雨果,张轩,罗钢,等.用户报量不报价模式下电力现货市场需求响应机制与方法[J].电力系统自动化,2019,43(9):179-186.

[5]宁剑,江长明,张哲,等.可调节负荷资源参与电网调控的思考与技术实践[J].电力系统自动化,2020,44(17):1-8.

[6]谢康,张凯杰,栾开宁,等.电力体制改革背景下的需求响应积分方案探索[J].电力需求侧管理,2019,21(3):7-10.

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应方法，运用市场化手段将用户侧纳入电网调度体系，实现当前中长期电力现货市场下需求侧响应机制融入。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应方法，包括以下步骤：

S1，定义现货运行期间电力用户电能电费的组成及结算方式；

S2，建立电力用户削峰需求响应和填谷需求响应的收益测算模型，计算用电侧参与削峰填谷的响应收益；

S3，建立电力用户中长期超额、缺额回收机制，限制响应收益；

S4，建立削峰需求响应和填谷需求响应下费用分摊机制，明确响应收益来源；

S5，完成实现需求响应用户的补贴与补偿，实现电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应。

进一步地，在所述步骤S1中，电力用户电能电费是指电力用户在现货市场和中长期合约交易中以电能量为交易标的物的电费，包含现货全电量电能电费、中长期差价合约电能电费；其中，现货全电量电能电费为t时段实际用电量与区域结算参考点电价的乘积；中长期差价合约电能电费为合约电价减去用户侧区域结算参考点电价，与合约电量的乘积；即：

式中，R

进一步地，在所述步骤S2中，削峰需求响应电量为基线电量与计量电量的差值，削峰响应收益为区域现货出清价格和合约电价的差值与削峰需求响应电量的乘积；即：

式中，

进一步地，在所述步骤S2中，填谷需求响应电量为计量电量与基线电量的差值，填谷响应收益为合约电价和区域现货出清价格的差值与用户需求侧响应电量的乘积；即：

式中，

进一步地，在步骤S3中，对于电力用户中长期超额回收；首先设定电力用电交易单元月度中长期净合约电量除以月度用电量为中长期签约比例λ

式中，R

对于电力用户中长期缺额回收；首先设定电力用电交易单元月度中长期净合约电量除以月度用电量为中长期签约比例λ

式中，R

进一步地，在所述步骤S4中，削峰需求响应分摊费用计算方式为：

式中，R

填谷需求响应分摊费用由全部市场主体按代理用户在运行日高峰时段用电量与填谷需求响应执行时段用电量的差值的比例进行分摊。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在现有中长期现货市场规则下融入需求侧响应交易机制，充分发挥用户侧用电灵活性，实现资源的合理配置和电网与发电侧、需求侧的交互响应能力。在现阶段下用户侧电能电费组成与结算方式的基础上，通过削峰需求响应和填谷需求响应的计量电量以及收益测算模型，计算用电侧参与削峰填谷的响应收益；对于用户侧恶意签订中长期合约电量获取额外收益的问题设计了超额与缺额回收机制，规定用户侧签订中长期合约电量的上下限，限制响应收益；建立削峰和填谷两种需求响应情况下费用分摊机制，明确收益费用来源。算例表明，参与需求响应会导致用户的电能电价增长，但响应补贴价格能够弥补其损失并获得额外补偿，能够在现有中长期市场规则下有效鼓励用户参与需求响应的积极性。

附图说明

图1为用户分时负荷量、合约电量、区域现货出清价格示意图

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本发明公开的一种电力中长期与现货交易联动下的需求侧响应方法，需求响应是用户侧调节资源针对市场价格或激励机制做出响应，并主动改变常规电力消费模式的市场行为。主要参与方式有两种：削峰需求响应和填谷需求响应，在此过程中用户将获得一定的补偿和补贴。

现货运行期间，电力用户电能电费是指电力用户在现货市场和中长期合约交易中以电能量为交易标的物的电费，包含现货全电量电能电费、中长期差价合约电能电费。其中，现货全电量电能电费为t时段实际用电量与区域结算参考点电价的乘积；中长期差价合约电能电费为合约电价减去用户侧区域结算参考点电价，与合约电量的乘积。用户线、变损分摊电量按照用户所在区域现货月度均价结算。电力用户电能电费：

式中，R

削峰需求响应指在用电负荷高峰期，电力用户主动参与需求响应，少用电或推迟用电，避免被有序用电的同时，获得一定经济补偿，从而缓解高峰期电力供应紧张的形势，维持电网平衡与安全。其需求响应电量为基线电量与计量电量的差值。响应收益为区域现货出清价格和合约电价的差值与用户削峰需求响应电量的乘积。即：

式中，

填谷需求响应是指在用电低谷时段，通过经济补偿的方式，鼓励用户谷段生产，在不影响企业生产进度的同时，既能缓解用电高峰时段的电力供应紧张形势，也能增加系统闲时发电容量利用水平。其需求响应电量为计量电量与基线电量的差值。响应收益为合约电价和区域现货出清价格的差值与用户需求侧响应电量的乘积。即：

式中，

为规范发用两侧按照预测上网电量、用网电量合理签订中长期合约，对现货运行月发用两侧中长期合约电量超出(低于)实际上网电量、用网电量规定比例的获利部分进行回收。考虑中长期市场与现货市场衔接，中长期交易电量在日前市场开市前分解确定，对应中长期交易价格和分时电量在各时刻进行中长期超额回收和中长期缺额回收。

用电交易单元月度中长期净合约电量除以月度用电量为中长期签约比例为λ

式中，R

对于电力用户中长期缺额回收；首先设定电力用电交易单元月度中长期净合约电量除以月度用电量为中长期签约比例λ

式中，R

按照“谁收益、谁分摊”原则，按该时段需求地区市场主体代理用户实际用电量(参与批发市场的电力大用户按自身实际用电量)比例进行分摊。第l个分摊主体需要承担的分摊费用计算公式为：

式中，R

填谷需求响应收益由全部市场主体按代理用户(参与批发市场的电力大用户按自身实际)在运行日高峰时段用电量与填谷需求响应执行时段用电量的差值的比例进行分摊(差值小于或等于0的不参与分摊)。

以某地区某用户2023年1月1日清算表单为例。采用自定义分解曲线，提交至电力交易平台的用户负荷曲线、合约电量曲线以及区域现货出清价格如图1所示。

用户1月1日18:00进行削峰需求响应。由于用户中长期签约比例低于上限值，不考虑用户侧超额回收费用，代入需求响应收益计算公式，其电能电费、响应电量及响应收益结果如表1所示。

由表1可知，用户18:00电能电费共计25440.03元。根据其实际用电量即计量电量可计算出电能电价为117.21元/兆瓦时，因参与需求响应用户需支付更高的电能电价。而用户参与削峰需求响应电量为88.712兆瓦时，其收益为79289.90元，远高出其电能电费。由此可知，虽然参与需求响应会导致用户的电能电价增长，但响应补贴价格能够弥补其损失并获得一定补偿，能够有效鼓励用户参与积极性。

表1为用户18:00进行削峰需求响应收益

综上所述，通过上述响应方法，参与需求响应会导致用户的电能电价增长，但响应补贴价格能够弥补其损失并获得额外补偿，能够在现有中长期市场规则下有效鼓励用户参与需求响应的积极性。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。