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深度文章 | 基于有限理性用户选择行为的定制化电价套餐设计

2021-04-13 10:29来源:电网技术关键词:电价电力市场电力体制改革收藏点赞

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摘要:利用电力需求响应机制,通过引导用户主动参与电网调峰,能够提高用户和电网互动的积极性、减轻电网峰时供电压力。针对各电力用户因其用电差异性而需要不同的电价套餐,且电力用户选择电价套餐的决策行为普遍是有限理性而非完全理性的,该决策行为存在演化博弈过程的特点,提出了一种考虑有限理性用户选择行为的定制化电价套餐设计方法。首先,采用K-means算法对电力用户的日负荷曲线的负荷特征指标对其进行聚类分析,并生成聚类后的每一类用户的典型负荷曲线,利用模糊理论根据各典型负荷曲线确定各套餐的用电曲线;其次,通过熵权法计算用户效用,并在此基础上应用演化博弈理论计算用户在有限理性情况下的套餐选择比例;然后,建立售电公司和供电公司之间的双边协商购电合同模型;最后,在保障售电公司市场占有率和用户满意度的前提下,以实现售电公司和用户的双赢为目标,建立面向有限理性用户的定制化电价套餐模型。算例结果证明了所提方法及模型的合理性和可行性。

(来源:微信公众号 电网技术 ID :dwjs1957 作者:肖白,崔涵淇,姜卓,赵栩,孙立国)

0 引言

随着电力市场建设的逐步完善,售电市场中用户选择权的放开已经成为了新一轮电力体制改革工作的重点[1]。在售电侧开放的条件下,销售电价从由政府统一制定改为市场竞争形式[2]。根据国外电力体制改革的经验,未来售电公司以电价套餐方式售电会成为一种趋势[3]。套餐定价作为一种创新型需求响应措施,可以吸引用户积极参与,实现售电公司和电力用户的双赢。

价格型需求响应的研究是套餐定价的基础,目前,国内外对价格型需求响应的研究主要集中在电价优化模型方面。文献[4-5]根据用电量对用户进行阶梯分档,建立以最小峰谷差为目标的阶梯峰谷电价优化模型。文献[6-7]分别构建负荷率峰谷分时电价协调优化模型和不同类型用户和电网公司的分时电价博弈模型。文献[8]以总负荷的峰均比最小为原则建立实时电价模型。文献[9]提出了一种考虑智能电表与能源提供商之间信息交互的实时电价算法。但是,这些文献均仅采用电价对用户激励,引导用户参与需求响应,对于售电公司来说,存在用户选择行为不可控、用户参与程度会对需求响应效果产生较大影响的问题。

为此,文献[10]参考国外电力市场的套餐研究情况,考虑用户消费偏好和用户粘性,以未来电力零售市场背景下售电企业总效用最大为目标对已有的套餐进行优化。文献[11]借鉴电信套餐优化设计的思想,针对目前我国电力市场发展情况建立了考虑电费支出满意度和用电方式满意度的用户决策行为模型,以益本比最大为目标对套餐进行优化设计。但是以上研究没能考虑不同用户对价格的响应敏感度不同,以及电价满意度和用电方式满意度的重要性不同情况,并且忽略了实际中用户的选择决策行为是有限理性而非完全理性的问题。

综上所述,本文提出了一种考虑有限理性用户选择行为的定制化电价套餐设计方法。首先,利用K-means聚类算法对电力用户按其负荷特性进行聚类分析,并以各用户与其所属类别聚类中心的距离为依据得到每类用户的等效日负荷曲线;其次,基于模糊理论对各类用户的用电行为差异进行分析;然后,应用需求响应模型和演化博弈模型计算各类用户对各套餐的选择比例;最后,在建立售电公司和供电公司的双边协商购电合同模型的基础上,以售电公司利益最大为目标,面向有限理性用户设计定制化电价套餐。算例采用某地区的实际数据,验证了本文所提方法和模型的合理性和可行性。

1 基本原理

考虑有限理性用户选择行为的定制化电价套餐设计方法的基本原理如图 1所示。该方法的核心思想是售电公司在面向有限理性用户设计定制化电价套餐时,一方面需要降低售电价格来提高用户电价满意度,吸引用户改变原有用电行为,另一方面为保证自身盈利,需要通过提供有助于减少供电公司规划建设成本和运行费用的服务,以谋求与供电公司协商降低购电价格,实现利润最大的效果。

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图 1基本原理示意图Fig. 1Schematic diagram of basic principle

步骤1,利用K-means聚类算法和模糊理论对用户负荷数据进行处理,得到每一类用户的典型负荷曲线和用电行为,在此基础上建立计及用户用电行为差异的需求响应模型。

步骤2,在步骤1的基础上,引入效用(Utility)理论,分析每一类用户对各套餐的满意度;利用演化博弈论构建用户的选择行为模型,确定有限理性用户选择各套餐的概率。

步骤3,在步骤2的基础上,考虑售电公司和供电公司签订双边协商购电合同的情况,以售电公司盈利最大为目标对有限理性用户的定制化电价套餐进行优化设计。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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