基于动态过网费机制的配电网运营方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及碳减排协调优化技术领域，具体涉及一种基于动态过网费机制的配电网运营方法、装置、设备及介质。

背景技术

配电网设计的初衷在于稳定可靠地给用户供电，为此向用户收取一定的费用以弥补在供电过程中产生的部分成本。由于分布式P2P交易会影响系统网损，因此可能造成有功损失，同时配电网应保证系统各个节点电压的稳定，以控制综合电压合格率维持在一定标准，保障供电的电能质量，由于分布式交易的存在，使得节点的电压波动加大，为维持系统电压稳定需要付出额外的电压调整成本。

此外考虑到线路的基态潮流或日前计划下的线路占用情况，大量双向P2P交易可能对基态潮流有正向或者反向的影响，尤其是正向影响的产生使得线路容量裕度变小，提高了线路发生阻塞的几率，交易产生的增量潮流也会产生额外的线路阻塞机会成本。因此有必要从线路占用成本、电压调整成本和网损成本三个方面设计短期P2P交易过网费机制。同时由于配电网的运营状态会受到用户交易情况的影响，因此有必要基于网络使用情况及时更新配电网的运营机制。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于动态过网费机制的配电网运营方法、装置、设备及介质，在进行配电网的运营机制调整的同时可以保证系统各个节点电压的稳定，以控制综合电压合格率维持在一定标准，保障供电的电能质量。

根据本申请的第一方面，提供了一种基于动态过网费机制的配电网运营方法，包括：采用灵敏度分析方法，依据物理拓扑中不同节点注入和吸收的电量估算对电网的影响,建立短期P2P交易过网费模型；基于所述短期P2P交易过网费模型，在分布式资源P2P交易初次匹配后，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，并判断交易实际达成结果；根据配电网运营状况的变化，调整过网费的收取机制，更新所述过网费用；

其中，过网费模型通过公式表示为：

式中，

根据本申请的一些实施例，所述线路占用成本，通过基于线性化潮流的PTDF方法计算得到，公式表示为：

D

式中：D

根据本申请的一些实施例，所述电压调整成本的公式表示为：

式中，V

根据本申请的一些实施例，所述网损成本的计算，公式表示为：

式中：L

电阻，κ为电网承担单位功率损耗所付出的成本。

根据本申请的一些实施例，所述基于所述短期P2P交易过网费模型，在分布式资源P2P交易初次匹配后，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，并判断交易实际达成结果，包括：获取目标交易信息，所述目标交易信息包括分布式资源P2P交易初次匹配结果数据及买卖双方的实际报价；基于所述目标交易信息，进行当前配电网运行状态下的过网费计算，所述网费计算由布式交易中的买卖双方分摊；基于过网费计算结果，确定买卖双方当前报价，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，若当前买方报价低于原卖方报价，则原交易不达成，未成交的部分自动计入下一个时段的交易池继续执行交易，交易达成后进行最终的交易结果出清、公示和结算。

根据本申请的一些实施例，所述基于过网费计算结果，确定买卖双方当前报价包括：基于过网费计算结果，确定折算机制，计算买卖双方的实际报价；其中，折算机制包括折算后买方的有效报价

式中，

根据本申请的一些实施例，所述根据配电网运营状况的变化，调整过网费的收取机制，更新所述过网费用，通过更新网费中的线路占用成本进行调整，所述网费中的线路占用成本通过公式表示为：

式中：γ为调整后的单位距离传输单位功率的费用。

根据本申请的第二方面，提供一种基于动态过网费机制的配电网运营装置，包括：模型构建模块，用于采用灵敏度分析方法，依据物理拓扑中不同节点注入和吸收的电量估算对电网的影响,建立短期P2P交易过网费模型；交易匹配模块，用于基于所述短期P2P交易过网费模型，在分布式资源P2P交易初次匹配后，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，并判断交易实际达成结果；动态调整模块，用于根据配电网运营状况的变化，调整过网费的收取机制，更新所述过网费用；其中，过网费模型通过公式表示为：

/>

式中，

根据本申请的第三方面，一种电子设备，括处理器，以及与处理器连接的内存和网络接口；所述网络接口与服务器中的非易失性存储器连接；所述处理器在运行时通过所述网络接口从所述非易失性存储器中调取计算机程序，并通过所述内存运行所述计算机程序，执行如上述所述的基于动态过网费机制的配电网运营方法。

根据本申请的第四方面，提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的基于动态过网费机制的配电网运营方法。

由上述技术方案可知，本申请提出了一种基于动态过网费机制的配电网运营方法、装置、设备及介质，通过构建考虑动态过网费机制的分布式电能交易方法，可以保证系统各个节点电压的稳定，以控制综合电压合格率维持在一定标准，保障供电的电能质量，同时对配电网运营机制进行动态调整，能够合理对配电网进行投资扩容成本回收。

附图说明

图1出示了根据本申请的基于动态过网费机制的配电网运营方法流程图；

图2出示了根据本申请实施例的考虑过网费的P2P交易模型示意图；

图3出示了根据本申请的基于动态过网费机制的配电网运营装置示意图；

图4出示了根据本申请的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

示例性方法

图1出示了根据本申请实施例的基于动态过网费机制的配电网运营方法的流程图。

如图1所示，根据本申请实施例的基于动态过网费机制的配电网运营方法包括：S11、采用灵敏度分析方法，依据物理拓扑中不同节点注入和吸收的电量估算对电网的影响,建立短期P2P交易过网费模型。建立短期P2P交易过网费模型包括线路占用成本、电压调整成本及网损成本的计算；具体如下：

1)线路占用成本

线路占用成本反映P2P交易占用电网资产以及传输时产生的网损对配电网成本造成的影响，主要依据交易双方节点位置的电气距离、网损率及交易量建立模型。由于功率传输分布系数(Power Transfer Distribution Factors,PTDF)可以衡量节点间交易电量对支路潮流变化的影响，其物理意义为在指定注入端和受端之间传输单位功率有功时各个支路的潮流变化，因此本申请采用PTDF方法计算P2P交易过网费中的线路占用成本。本申请基于线性化潮流的PTDF矩阵推导：

对于一个有n个节点，l条支路的电网，根据潮流计算方法可得：

θ

式中：P

上式可写成矩阵形式：

P＝Bθ

则：θ＝B

式中P为n维的列向量，每行表示各节点的注入功率；B为n×n维的节点导纳矩阵；θ为表示节点电压相角的n维列向量。

根据P-Q分解法可得对于每一条支路有：

上式可以进一步写成矩阵的形式：

P

式中：P

可知矩阵P

在实际计算G矩阵时需要考虑平衡节点，否则在计算过程中可能出现奇异矩阵导致计算结果错误。计及平衡节点时有：

G'＝B

式中A'为l×(n-1)维的删去平衡节点所在列的节点关联矩阵，B'

PTDF＝G

H矩阵为发用电矩阵，是一个n维的列向量，H矩阵表示确定的注入和负荷节点，其元素可表示为：

由PTDF矩阵可计算发电节点与用电节点间的电气距离(power transferdistance,PTD)，电气距离衡量了P2P交易对网络资产的占用程度，节点i，j之间的电气距离可表示为：

则线路占用成本可表示为：

D

式中：γ为单位距离传输单位功率的费用；η

2)电压调整成本

由于P2P交易产生的线路潮流变化可能导致配电网中节点电压的越限，因此在过网费中应包含公共配电网运营商向发电公司支付的提供无功支撑服务，进行电压调整的成本。

可由配电网络参数、节点注入功率和电压推导得到反映节点注入功率变化对网络中各个节点电压影响的线性化近似方程：

式中V

且近似误差满足：

其中

式中A

假设平衡节点电价的模值为1，相角为0，在只考虑有功功率的情况下有：

V

(V

ΔV

Δv＝ZH

式中：ΔV

式中μ为电压单位偏移的治理成本。

3)网损成本

由支路中的功率损耗表达式：

可得当电压标幺值近似为1，即|V|＝1时有:

则P2P交易产生的网损成本可以表示为：

式中：P

节点i、j之间进行P2P交易总过网费为：

S12、基于所述短期P2P交易过网费模型，在分布式资源P2P交易初次匹配后，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，并判断交易实际达成结果；

匹配按照时间优先、价格优先的原则进行匹配，交易平台匹配时间间隔为T，时间T内的交易为本轮交易。对于买方报价按照从高到低的顺序进行排序，对于卖方报价按照从低到高的顺序进行排序。当卖方的最低报价低于买方的最高报价时则执行自动匹配出清，初次匹配的成交价格取当前交易对买卖双方报价的平均值，成交量取较小申报量，匹配成功的交易对完成出清后结束本轮初次交易。

此时若一方有剩余交易量，则留在本轮交易池中与其余主体继续匹配交易，直到剩余所有主体中的最高买方报价低于最低卖方报价，或交易达到时间T时则结束本轮匹配。

其中，

进行初次交易匹配的目的在于确定P2P交易对，以进行当前配电网运行状态下的过网费计算，在初次交易匹配后需要进行进一步考虑过网费结果，判断交易实际能否达成后再进行最终的交易结果出清、公示和结算。

若将过网费包括在买方报价中，虽然可以使得购电价格位于可控范围内，但这种分摊方式有损交易公平性。由于分布式交易的过网费是由公共配电网运营商进行收取，在分布式交易中的买卖双方均需要承担，因此本算例中每笔交易的过网费由交易双方进行1：1分摊。在计算完过网费之后需要计算买卖双方的实际报价，折算后买方的有效报价

若折算后的买方报价低于原卖方报价，则原交易不达成，未成交的部分自动计入下一个时段的交易池继续执行交易。考虑过网费会影响P2P交易的市场出清结果，使得所需过网费更低的发用电节点发用电节点交易对达成交易。

S13、根据配电网运营状况的变化，调整过网费的收取机制，更新所述过网费用。

对于给定输电容量的线路和线路当前负荷水平，在确定的负荷增长率水平下，该线路的负载增长到最大值所需要的时间T

式中：C

假设采用相同型号及容量的供电线路对原有支路进行扩容，则在确定的折现率下线路的投资折现值可表示为：

式中：

若在当前负荷水平下，给定线路的负荷增量ΔP

式中：

对应的线路投资折现值将发生变化，表示为：

可得：

当ΔP

式中：AnnunityFactor为年值系数，是年金限值系数的倒数；T为投资年限期数。

可进一步整理得LRIC和线路使用收费(Use-of-line Charge，UoLCharge)与线路利用率的关系：

式中，Utilization

基于增量成本的过网费功率传输因子动态调整模型：

在Utilization

LRIC

LRIC

LRIC

则可建立起γ与线路利用率之间的关系：

式中：λ

则过网费中的线路占用成本可进一步表示为：

/>

式中：γ

示例性应用

基于IEEE33节点配电网分析基于典型日的分布式资源P2P交易匹配出清情况，过网费收取情况。该配电网络包括33个节点，32条支路以及4条馈线。其中馈线①由节点1、2、19、20、21、22组成，馈线②由节点1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18组成，馈线③由节点1、2、3、23、24、25组成，馈线④由节点1、2、3、4、5、6、26、27、28、29、30、31、32、33组成。其中节点1为平衡节点，连接上级输电网络，节点的首段基准电压为12.66kV。

网络中共有8个售电节点，分别为节点2，4，6，9，13，20，24，26；共有8个购电节点，分别为节点7，12，16，22，23，25，30，32。

在春季典型日报价报量场景下，初次匹配中共有5个购电节点和5个售电节点共计达成9个交易对，总成交电量为0.31MW。位于节点20的售电用户6和位于节点7的购电用户1成交量最多，为0.064MW，其次是位于节点6的售电用户3(居民用户)和位于节点23的购电用户5，这是因为居民用户和商业楼宇间的用电需求较大，报价又较为适中，因此最终成交量较多。而位于节点13的售电用户5因为报价不够灵活，最终没有成交。

交易对4、5、6的过网费收取计算结果较高，分别为10.64元、12.68元和24.92元，在扣除过网费后，交易对6的买方报价低于原交易对中的买方报价，所以最终匹配出清未成交。这是因为原交易对6(购电节点16和售电节点26)由于交易量较大、距离较远等综合因素产生了较高的线路占用成本和网损成本。单从线路占用成本来看，交易对1(购电节点25和售电节点9)、交易对7(购电节点23和售电节点30)、交易对8(购电节点23和售电节点6)和交易对9(购电节点22和售电节点6)产生的线路占用成本计算结果为负值，这是因为交易中产生的反向潮流较多，相对于其他交易对减轻了电网原有的传输压力，因此电网会对这几组交易产生正向激励，最终交易对7和交易对9的过网费收取结果分别为-0.38元和-0.1元。春季典型日场景下的实际交易量为0.25MW。

秋季典型日各节点的交易策略与春季较为类似，初次匹配中共有4个购电节点和6个售电节点共计达成9个交易对，总成交电量为0.328MW。其中考虑过网费后仍有交易对6(购电节点16和售电节点26)因为交易量较大导致过网费较高，其中线路占用成本高达12.78元，通过过网费机制对加重输电压力的交易产生一定惩罚导致最终未能成交。秋季典型日场景下的实际成交量为0.261MW。

在不同典型日场景下，线路的负载率情况如下表所示：

表1不同典型日场景下的各支路负载率

本实施案例中采用10kV架空线路配电网络模型，假设其接线方式为两分段两联络模式，各线路的负载率上限为67％，考虑到线路利用率过低会造成资产浪费问题，同时需要为系统负荷增长留有适当裕度，因此将扩容后线路的目标负载率设置为55％，应扩建的线路容量可由下式确定：

式中，ΔC

表2线路扩容方案

五年内公共配电网运营商总过网费的收取总金额为141.29万元，其中除了收取到的网损费用将支付给发电企业外，其余77.71万元的资金将计入配电网改造资金池，全部用于进行线路与变压器扩容与配套设施的升级改造。扩容建设总成本为33.7万元，扩容支出能够完全被资金池中的收入覆盖。

以30％线路利用率分界线，对于利用率低于30％的线路，公共配电网运营商为避免线路负载过低造成的资产浪费，会传递出正向激励的价格信号以鼓励该线路上的P2P交易，如线路15、线路23和线路31，其利用率分别为28.5％、28.2％和27.5％，因此这几条线路的功率传输系数计算结果在-12.5元/m/MW左右，而对于线路25，其利用率仅为7.9％，因此功率传输费用最低，为-19.6元/m/MW。相反，线路9的利用率达到了56.2％，此时该线路上P2P交易产生的正向潮流增量会加重线路的传输压力，在这种情况下公共配电网会释放出较高的价格信号作为惩罚，因此线路9的功率传输系数计算结果为18.74元/m/MW。

在线路的利用率较高时(56.2％),对应的过网费功率传输费用为18.74元/m/MW；在线路利用率为44％，处于中等水平时，此时该线路的过网费功率传输费用为14.18元/m/MW，且越靠近利用率的上限费用将呈指数增长，以此传递负向惩罚信号，当利用率低于30％的阈值，线路的功率传输费用将为负值，两者之间的变化关系大致符合指数函数形式。

示例性装置

根据本公开实施例的基于动态过网费机制的配电网运营装置，包括：模型构建模块，用于采用灵敏度分析方法，依据物理拓扑中不同节点注入和吸收的电量估算对电网的影响,建立短期P2P交易过网费模型；交易匹配模块，用于基于所述短期P2P交易过网费模型，在分布式资源P2P交易初次匹配后，进行考虑过网费的P2P交易二次匹配，并判断交易实际达成结果；动态调整模块，用于根据配电网运营状况的变化，调整过网费的收取机制，更新所述过网费用；其中，过网费模型通过公式表示为：

式中，

示例性电子设备

下面，参考图4来描述根据本申请实施例的电子设备。该电子设备可以是集成有第一成像设备的电子设备，或者是与所述第一成像设备独立的单机设备，该单机设备可以与所述第一成像设备进行通信，以从其接收的所采集到的输入信号。

图4出示了根据本申请实施例的电子设备的框图。

如图4所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。

处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。

存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的运动物体跟踪方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如当前帧图像、先前帧图像、差分处理的结果图像等各种内容。

在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

例如，在该电子设备集成有所述第一成像设备时，该输入装置13可以是所述第一成像设备，例如摄像头，用于捕获运动物体的各帧图像。在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从所述第一成像设备接收所采集的输入信号。

此外，该输入设备13还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的偏转角度信息等。该输出设备14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例提供的光伏发电功率预测模型的训练方法，或者，实现本发明实施例提供的基于动态过网费机制的配电网运营方法。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存、可消除的只读存储器(ErasableRead Only Memory，EROM)、软盘、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光盘、硬盘、光纤介质、射频(Radio Frequency，RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。