基于智能电网售电侧和需求侧效益的电力营销策略研究

郭武杰

（国网阿克苏供电公司，新疆 阿克苏 843000）

为了实现安全、经济、高效、可靠、清洁、互动的智能电网，电力需求响应提供了新的机遇和挑战。智能电网不同于传统电网的一个主要原因是智能电网具有信息共享、智能化、交互性强的特点。在智能电网中，电力系统中的相关信息可以通过网络共享，实现模块化交互。供需信息交互是信息交互的主要方面。广义上，Demand Response（DR）的定义是：电力市场中的用户为了应对市场的价格信号或激励，通过改变正常的用电方式参与市场。DR项目经理部可通过智能电网及时收集、分析、上传、统计用户的不同需求；电力用户还可以通过DR项目管理部实时动态发布的电力相关信息进行关注。

在未来的电网建设中，需求响应作为智能电网的重要组成部分将受到广泛关注。作为2种不同的元素，信息和电能可以相互交流和相互作用。用户可以通过这2个要素参与电网的运行和管理。这种方式也改变了以往的用电方式，有利于未来电网的建设。需求响应是用户通过调整实时电价来改变用电方式的主要手段。

本文综合考虑了销售侧的利润和需求侧的效用，建立了以社会效益最大化为目标函数的数学模型。当电价高时，消费者用电减少，而当电价低时，消费者用电增多。这样，就可以降低高峰负荷，缓解电网在高峰时段的压力，增加售电方的收入，降低用户方的成本。

1 需求响应的建模

本节建立了消费者和零售商之间信息交换的模型。为了实时掌握电价和电量的变化，将智能电表安装在每个用户端。智能电表提供双向信息交换，将用户的用电量实时传送给零售商。零售商通过这个反馈来估计下一个时期的电力需求，然后计算出需要购买的电力。通过对实时电价和用电量的分析，考虑购电人数和响应程度，最终计算出实时电价的最优解。然后，将数据反馈给用户，用户可以根据电价实时调整自己的用电量，既保证了用电的效用，又最大限度地降低了用电的成本。同时，也保证了整个电力系统安全运行，实现了供电企业利润的最大化。

2 目标函数的建立

2.1 建立效用函数

效用函数，即消费者通过购买各种商品，获得收入计量工具。本节所说的效用函数是指用户在一定时期内通过销售用电量所获得的利润。通常，理想效用函数通常具有以下四个属性：

根据效用函数的定义，其表达式如下（5）。我们可以看到效用函数是关于x和ω单调递增的。

其中x是不同用户和同一用户的不同时间段的用户功耗，ω>0也是不同的，α>0是一个参数。

2.2 供电公司利润分析

供电公司的收入由用户用电、电价、购电量和价格4个方面决定。用户用电需求越大，购电量增加越多。当购电不能满足用电需求时，就会启动峰值电站，给电网带来巨大压力，影响稳定。另一方面，电厂电价将呈现指数增长趋势，供电企业成本也将增加。供电商的利润取决于向用户售电的利润减去购电成本。

2.3 建立目标函数

式中，D为用户用电量，P为用户的电价大小，M为用户数，pm(t)为在时间t时m个用户的电价，dm(t)为在时间t时m个用户的用电量；D为卖方购买的电量，P为卖方购买的电价，J1为供电商所得到的利润，J2为用户用电的需求量。

在对J1和J2的数值模拟中，需要对参数进行调整，使2者的数量级相等。

2.4 限制条件

（1）对用户响应的限制。每个用户都有相对独立的用电行为，有着不同的用电习惯和不同的用电需求。对于同一电价，不同用户的反应可能不同。比如，个人用户和工业用户对电价变化的反应是不同的。根据用户效用的不同，用电方式也会发生变化，用户方会及时应对电价的变化，从而实现用电效用的最大化。

式中，p(h)为时间点h的价格，d(t)为对应于时间点t的用户负载；d0(t)为时间点h的初始价格和时间t初始负荷；E(t，h)为时间点t随着市电h价格变化而做出的变化。

（2）用电量限制。根据不同的时段，用户会根据自己的需要进行适当的调整，这导致一些电气设备必须在规定的时间内使用，从而产生最大和最小的电力消耗。

（3）最小用电量限制。因为在我们的日常生活中，有些电器设备是没有必要的，即使不用，也不会对我们的生活产生很大的影响。因此，在我们的日常生活中，这部分可以作为一个非必要的选择来调整相应的需求，并且我们可以找到一个最小的功耗来满足正常的生活需求。

式中，ED为一天所需的最小电量。

2.5 价格限制

要引导用户参与需求响应项目，就必须给出合理的价格区间来吸引客户的眼球。因此，价格上限必须在用户可接受的范围内。

3 结语

基于需求—响应双边合同侧和价格侧数学模型，综合考虑当前市场、政策、电价和用户需求，建立了基于卖方利益和用户效用的实时电价标准体系。目标函数是零售商利润的最大化和用户角色的最大化，引入需求系数和用户响应作为约束条件，计算出最优解，并将其引入实时用电数据进行数值模拟。

本文的预期结果希望能找到价格变化与用户反应之间的关系。用户在电价高时会降低用电量，并将用电量转为低电价，以降低电费，此时，卖家的成本将会降低。此外，此时的负荷曲线将比以前更加平滑，降低了电网的压力，提高了稳定性。对售电方而言，购电成本降低，收入增加。因此，在保证售电侧利润和用户用电需求质量的前提下，可以节约尖峰电站的投资和运行成本。同时，可以节约电网改造成本，既保护了环境，又改善了我国的空气质量。