考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体的是考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算 方法及系统。

背景技术

随着以分布式光伏为代表的分布式资源(Distributed Energy Resources,DER)装机规模爆 发式增长，如何更加高效地开发和利用清洁能源成为世界各国关注的重点。在此背景下，分 布式资源的拥有者同时成为电能生产者和消费者，而向“产消者”的身份转变。与此同时， 近几年上网电价补贴政策退坡力度逐渐加大，加上大量分布式电源并网后对电力系统电能质 量、电网安全和供电可靠性等方面产生了不容忽视的影响，甚至可能导致功率倒送。在市场 环境中，产消者作为参与电力市场运行的独立主体，可合理安排调度协调灵活有效地利用分 布式资源，参与电能共享交易，实现节能减排的同时获取一定经济收益。

然而，对于受分布式资源接入直接影响的输配电网公司来说，作为服务型企业和公共事 业公司，其监管运营模式使得输配电价对分布式电能渗透非常敏感，在分布式能源现有的运 营模式与接入形势之下，电网公司的新增收入可能会有所波动，进而影响到输配电价的变化。 因此，对于电网公司、输配电价的相关监管部门与规划部门需要科学合理的输配电价计算模 型，对分布式光伏共享接入场景下的电网公司收入与输配电价变化进行前瞻性分析，提供参 考依据。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供考虑分布式光伏共享接入下 的输配电成本计算方法及系统，针对分布式光伏安装率逐渐提高、分布式光能不断渗透背景， 搭建了包含全区用户、电网公司收益和输配电价的输配电成本计算系统模型。模拟分布式光 伏共享接入对电网公司收入，进而反馈到输配电价层面的动态传导过程，提供一种考虑分布 式光伏共享接入下的输配电成本计算方法及系统，通过定量分析，有助于把握输配电成本的 动态变化，促进分布式资源与配电网的良性协同发展。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：考虑园区内分布式光伏渗透与用户间的电能共享交易，构建用户侧分布式光伏 扩散与共享模型；

步骤2：考虑计及分布式光伏接入的电网缓建效益、可靠性提高收益、线损减少收益、 电源备用增加支出和售电损失，计算电网公司新增准许收入变化；

步骤3：建立电网公司新增收入与输配电价之间的传导模型，计算得到中长期时间尺度 下的输配电价动态变化。

进一步的，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1-1：建立用户侧分布式光伏扩散模型；

分布式光伏技术从无到有的动态普及过程符合Bass扩散模型，分布式光伏Bass扩散公 式模型如下所示：

式中：M为市场极限，表示园区内潜在的安装用户数量；p为创新系数，表示未安装光 伏的用户受设备普及商安装宣传推广，政府政策鼓励等其他外部因素影响选择安装分布式光 伏的可能性；q为模仿系数，表示未安装分布式光伏的用户受到其他使用者影响，选择安装 分布式光伏的可能性。

步骤1-2：建立用户侧模块分布式安装率模型

N

式中：N

步骤1-3：建立分布式电能共享计费模型

以光伏发电量和用户的用电量为依据将用户划分为两类，其中A类用户负荷较轻，用电 量低于光伏发电量，即负荷曲线位于光伏出力曲线之下，可以满足“自发自用，余量上网” 的要求；而B类用户负荷较重，用电量高于发电量，除了“自发自用”外仍然需要从电网购 电。

工业园区中A类用户比例p

式中：p

进一步的，所述步骤2中线损减少收益的计算公式模型为：

R

式中：R

将R

ΔR

式中：R

进一步的，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3-1：建立光伏渗透率模型

光伏渗透率衡量了园区内用户安装分布式光伏的发电量在总用电量中的比重，系统中某 一时刻渗透率概念定义为：

式中：S

步骤3-2：建立输配电价计算模型Q

输配电价模块主要模拟了DER装机接入容量增长，发电量渗透率提高传导到输配电价水 平上的动态变化。采用准许收入除以核价电量的方法核定输配电价水平，其中准许收入包括 准许成本，准许收益和税金三个部分。

Q

P

式中：p

考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法，所述系统包括如下模块：

配电网络及园区用户参数输入模块，用于获取目标网络物理参数和对应利益相关方参数；

分布式光伏共享电费输出模块，用于将获取到的园区用户参数数据输入到园区用户模块， 计算园区内用户用电费用以及分布式光伏安装率的变化情况，计算进行分布式光伏共享的电 费变化；

电网公司新增收益输出模块，用于将获取到的配电网络状态等参数输入到电网公司利益 模型，计算电网缓建效益、可靠性提高收入、线损减少收益、电源备用增加支出和售电损失 5个指标的变化情况，计算考虑分布式光伏共享接入对电网公司新增收益，进而反馈到输配 电成本方面的影响；

输配电价输出模块，用于将得到的电网公司新增收益，分布式电能渗透率等数据输入到 输配电价计算模型，得到输配电价的动态变化。

进一步的，所述系统包括如下设备组件：

处理单元16，系统存储器28和连接不同系统组件(存储器28和处理单元16)的总线18。

进一步的，所述总线18包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MAC)总线、增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总 线。

进一步的，所述系统存储器28包括随机存取存储器(RAM)30和高速缓存存储器32。

进一步的，所述处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功 能应用以及数据处理。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明考虑了分布式电能市场建设现状与未来 发展的可能情况，从中长期时间尺度对分布式光伏共享接入给电网公司收入和输配电价带来 的联动变化进行模拟仿真，弥补了未考虑高比例分布式能源渗透等因素对输配电成本计算影 响的不足，能够对分布式光伏共享接入下的电网公司新增收入进行定量分析，前瞻性地计算 反映在输配电价上可能的变化，从而更好地把握输配电成本的动态变化情况，控制分布式能 源接入比例保持在合理水平，提高分布式能源市场运行效率，促进分布式资源与配电网的良 性协同发展。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的一个实施例的流程示意图；

图2是本发明具体的算法流程示意图；

图3是电网公司新增收入变化示意图；

图4是输配电价变化示意图；

图5是本发明实施例提供的一种考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法及系 统的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算系统设备 的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图4所示，一种考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法，所述方法包 括如下步骤：

步骤1：考虑园区内分布式光伏渗透与用户间的电能共享交易，构建用户侧分布式光伏 扩散与共享模型；

步骤2：考虑计及分布式光伏接入的电网缓建效益、可靠性提高收益、线损减少收益、 电源备用增加支出和售电损失，计算电网公司新增准许收入变化；

步骤3：建立电网公司新增收入与输配电价之间的传导模型，计算得到中长期时间尺度 下的输配电价动态变化。

步骤1具体包括如下方法，

步骤1-1：建立用户侧分布式光伏扩散模型，

分布式光伏技术从无到有的动态普及过程符合Bass扩散模型，会经历初始期、发展期和 成熟期这三个发展阶段，呈现S型的增长趋势。在Bass扩散模型中有三个主要参量，即市场 潜力，创新系数和模仿系数，分别表示采用者潜量，创新者行为和模仿者追随行为。

分布式光伏Bass扩散公式模型如下所示：

式中：M为市场极限，表示园区内潜在的安装用户数量；p为创新系数，表示未安装光 伏的用户受设备普及商安装宣传推广，政府政策鼓励等其他外部因素影响选择安装分布式光 伏的可能性；q为模仿系数，表示未安装分布式光伏的用户受到其他使用者影响，选择安装 分布式光伏的可能性。

步骤1-2：建立用户侧模块分布式安装率模型

N

式中：N

步骤1-3：建立分布式电能共享计费模型

以光伏发电量和用户的用电量为依据将用户划分为两类，其中A类用户负荷较轻，用电 量低于光伏发电量，即负荷曲线位于光伏出力曲线之下，可以满足“自发自用，余量上网” 的要求；而B类用户负荷较重，用电量高于发电量，除了“自发自用”外仍然需要从电网购 电。

以峰时段为例，A类用户和B类用户在峰时段电费的计算公式如下：

r

式中：

两类用户不共享时在平时段的电费计算与峰时段电费的计算相类似，由此可以计算得到 不采用共享模式时所有用户总的电费作为对比，如下：

式中：C

工业园区中A类用户比例p

式中：p

步骤2具体包括：

计算5个指标(电网缓建效益，可靠性提高收入，线损减少收益，电源备用增加支出和 售电损失)对于配电网新增准许收入变化的影响。其中，线损减少收益的计算公式模型为：

R

式中：R

配网新增准许收入变化计算公式如下：

ΔR

式中：R

步骤3具体包括：

步骤3-1：建立光伏渗透率模型

光伏渗透率衡量了园区内用户安装分布式光伏的发电量在总用电量中的比重，系统中某 一时刻渗透率概念定义为：

式中：S

步骤3-2：建立输配电价计算模型

输配电价模块主要模拟了DER装机接入容量增长，发电量渗透率提高传导到输配电价水 平上的动态变化。采用准许收入除以核价电量的方法核定输配电价水平，其中准许收入包括 准许成本，准许收益和税金三个部分。

Q

P

式中：p

采用的峰谷电价时段与价格如表1所示，对应的A、B两类用户的基本信息如表2所示。

表1

表2

案例设置仿真参数为：园区用户模块设置参数如下：工业园区总用户总数N

图3显示了电网公司新增收入变化情况。可以看出，电网公司在初期享有分布式光伏普 及带来的福利，分布式光伏接入一方面减缓了用户负荷对电网的冲击，另一方面也实现了就 地消纳新能源的目的，此时网损降低收益，供电可靠性提高收益体现较为明显，但随着分布 式光伏普及率的提高，电源备用费用的增加和售电损失导致电网公司利润流失明显加快，如 从图3中12月的最高25.2万元，降低了169％。

进一步分析分布式资源接入对输配电价的影响，从图4中可以看出，在初期由于分布式 光伏接入给配电网带来了正收入，输配电价会有所降低。当分布式光伏的渗透率高于35.35％ 时，输配电价会有大幅上升，在第60个月时维持在0.47元/kWh的水平，约为初始输配电 价的22.4倍，而无分布式光伏接入的情况下输配电价将稳定在0.2元/kWh左右，平均年增 长率约为3.5％，处于比较合理的区间。由此可见分布式光伏的大量接入在后期会对电网公 司造成利益损失，很大一部分用户选择自主发电而不购买网供电，由此带来输配电资源利用 率的降低，由于输配电公司属于公共事业公司，其监管运营模式迫使其不得不在后续监管周 期提出上涨输配价格以覆盖固定资产投资，输配电价可能出现“报复性增长”，因此使得更 多用户减少购电而安装太阳能光伏，再度导致更多的利益流失和电价升高，进入新一轮的恶 性循环，最终可能导致垄断的公用事业公司进入“死亡螺旋”。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因 此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

实施例二

如图5所示，考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算系统可采用软件和/或硬件的 方式实现，且该系统可以配置于终端设备中，所述系统包括：

配电网络及园区用户参数输入模块，用于获取目标网络物理参数和对应利益相关方参数；

分布式光伏共享电费输出模块，用于将获取到的园区用户参数数据输入到园区用户模块， 计算园区内用户用电费用以及分布式光伏安装率的变化情况，计算进行分布式光伏共享的电 费变化；

电网公司新增收益输出模块，用于将获取到的配电网络状态等参数输入到电网公司利益 模型，计算电网缓建效益、可靠性提高收入、线损减少收益、电源备用增加支出和售电损失 5个指标的变化情况，计算考虑分布式光伏共享接入对电网公司新增收益，进而反馈到输配 电成本方面的影响；

输配电价输出模块，用于将得到的电网公司新增收益，分布式电能渗透率等数据输入到 输配电价计算模型，得到输配电价的动态变化。

上述系统中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上 述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相 互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

实施例三

如图6所示，考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算系统包括设备12，所述设备 12包括如下设备组件：

一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存 储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总 线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说， 这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线， 增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备12访问 的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器 (RAM)30和/或高速缓存存储器32。设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易 失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、 非易失性磁介质。可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器， 以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动 器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器 28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序 模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中， 这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序 数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本 发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备12交互的设备通信，和/或与使得该设备12能与一 个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信 可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网 络适配器20通过总线18与设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合 设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、 外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据 处理，例如实现本发明实施例所提供的考虑分布式光伏共享接入下的输配电成本计算方法。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应 该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内。