基于能源密集型企业的微电网实时定价机制的梯度信息

基于能源密集型企业的微电网实时定价机制的梯度信息

摘要 在像能够自行发电电厂这种能源密集型企业，实时电力成本受其耗电

量和产出这一动态变化的影响。由于受复杂的生产过程的约束,额定功率控制通常难以被用在EIE中。一种合理的价格信号机，它能够促使最终用户减少在高峰时期的用电或用电行为相应的从高峰时段向非高峰时段转移是很有价值的。本文所研究的即是一种在微电网中应用的动态定价机制，这种机制致力于降低总EIE的电费。通过对典型案例的研究，本文提供了一些在EIE微电网中有关动态定价问题的一些参考思路。

关键字 动态定价 微电网 能源密集型的企业

前言

为了满足生产相关的目标,降低电力成本正在成为各个行业的一个重要目标。基于允许客户通过改变他们的用电模式（即在这个时代用电通常属于需求侧管理（DSM）或需求响应）的种种思路的价格反响，最常见的由电力部门实施的关税即使用时间（TOU），尖峰电价（CPP）。而通过在高峰时期使用少量的电，或由相应的政府部门制定指定的关税实施政策可促使用电活动向低峰期转移，便可帮助那些没有发电厂的企业减少他们的电力成本[1]。

大多数高耗能企业（EIEs）有自己的发电厂，并逐步成为工业微网[2-4].对于这样一个EIE微电网,对于这样一个EIE微电网。它的电力成本的主要可变部分包括电力燃料成本和从买到卖的具体净电费。EIE微电网电力的可变成本与/买入/卖出价的比例有关，输出功率和总负载的动态变化。因此，本EIE微电网电力的可变成本是时变的，并且和关税的效用不一致。微电网电力的可变成本是一个实时的电力成本。

对于这样一个EIE微电网，有效的关税实施方法不能反映真实的电力成本 和统一限定功率通常难以在EIE中使用。因此，在EIE微电网中，建立一个合理的定价机制是很有必要的。这种定价机制应与实时电成本相联系,并能够通过提供一个在高峰时段和低峰期时期间和过渡期的一较高的价格来指导经营单位。

作为一个响应所有的客户类（住宅，商业和工业客户）需求的动态定价（DP）是有益的[7]。DP为客户提供随时间变化并能反映真实成本，有可能减少系统峰值需求并能给最终用户提供经济利益的价格。 但目前有关EIE微电网动态定价机

制的分析仍是一片空白[8-12]。

然而，对于微电网而言，制定一套合理的动态价格机制EIE可能不同于主电网的。而且这套价格机制应遵守以下原则：为企业和运营商提供可用性的成本效益。这种成本效益原则意味着减少EIE电费支出。该可用性原则代表的价格机制应该是容易实现，并且对运营商而言是简单的。因此，该价格信号不应该被生产单位之间的真实的游戏规则所激发产生的。通过仿真实验获得的最后一个价格是可行的。该机制应该能够模拟复杂的生产工艺和发电机的发电行为功率需求下生产经营单位的行为。

本文主要由以下几个部分构成：第二节介绍微电网EIE；第三节给出了一个详细描述的动态定价机制的动态问题；核心研究是在第四部分呈现。这篇论文是以第六部分的一个讨论而结束。

二．EIE微电网中动态定价问题的说明

2.1动态定价机制的参与者

在EIE微电网的动态定价问题中，需要考虑几个重要参与者，即生产经营单位，自发电的电厂，电力部门，能源管理部门。这些参与者根据自己的职责或角色可以分为电力供需，电力供应商和能源管理部门。

生产单位可以看作是电源的供需者,他们在需要完成每天的生产任务的同时也要做一些生产过程的调度。生产调度的目的是通过讲述什么时候该吸纳某些员工或某些设备这样一个生产策略,从而最大限度地减少生产时间和成本。这些生产单位的目标即保证生产，最大限度地提高操作的效率和降低成本，包括降低能源消耗成本。

自发电的电厂和电力部门是电源的供应商。自发电的电厂是那些操作独立盘旋实用电厂。

EIE微电网需要在一定的关税政策下从相应的单位购买电力，而自发电不能满足其要求。因此，自发电电力的职责之一是使企业的总电力成本最小化。

能源管理部门是这种机制的核心参与者。在EIE微电网中，能源管理部门需要通过定价办法或设计新的调度方法来减少能源成本。且主要的与电力相关的成本包括自发电成本、净电费、气体罚款排放、能源储存费等等。 2.2动态定价机制的运行模式

在EIE微电网中有一个动态的定价机制的提议。该动态定价的运作模式 机制，如图1所示。

图1.动态定价机制的运行模式

由初步可行的生产活动可知：生产管理部门负责调度问题,能源管理部门制定一个动态的价格和公开的价格信号。价格信号应该鼓励最终用户在组织生产，并做自发的负载管理时考虑到电成本。

然后，最终用户能够察觉到目前的电力成本,并能够预测负载变化对当时电力成本的影响. 最终用户应该根据内部结算成本费支付他们的电费，并且所有用户所支付的应该是与电力企业总成本相等。

最终用户负载信息都将被发送至管理部分。而基于某一种策略,能源管理部门可以直接控制自发电电厂。

这种方法可以有效地保障每一个用户试图降低其成本。并且作为一个个人用户和自行发电的结合体,能源密集型企业可以减少他们电力成本。 2.3解决办法 2.3.1符号说明

为了简化演示，下面将列出本文中使用的符号。 指标集： m:生产经营单位的指标，m= 1,2，......M n:发电机中的指标，n=1,2??N。 k:时间周期的指标，k= 1,2，?...K。 τ:时段长度。

I:迭代次数，I =1,2...I。

sellbuysell参数集：?buy购买，时间周期k内的买/卖/电价，,?????0 kkkk变量集：?k：在第i个生产单位的内部电价

Pnj,k：第n个发电机在第i次迭代第k个周期中的平均输出功率

j dm,k：第m个生产设备在第i个迭代周期k的平均负载。

j2.3.2在EIE微电网中拟订实时电费

在考虑动态定价机制实时时我们应充分考虑到可变成本。在时间周期k实时可变的电力成本是由Ck表示的。并且可变成本是由燃料成本fn?Pn,k?和净电费买/卖/实从/到实用的电Bk，由如下公式推导：

Ck??fn?Pn,k??Bk (1)

n?1N??buykQk,Qk?0? Bk??0,Qk?0.. (2)

??sellQ,Q?0?kkkQk代表时间周期k从公共部门购入的大量的功率流，fn?Pn,k?代表在第k个时间

周期第n个发电机运行的燃料成本。 2.3.3 功率消耗优化

功率消耗优化的目的是调整生产过程从而减少生产经营单位的用电费用并 使其低于内部价格。

目的：减少生产经营单位日常的用电费用，使其低于内部价格

j min??Cm,k. (3)

m?1k?1MKjjj 且Cm,k???kdm,k j决策变量：每个单位在每个时间周期的电力需求dm,k。

限制因素：与生产相关的约束，像上游和下游生产但的时间耦合。 2.3.4发电优化

发电模型的目的是最大限度地减少EIE的电费。

目的：减少每日总电力成本使其低于政府部门实施关税要求。