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摘 要

近几年，中国相继开发以风能、光能为主的可再生能源的发电形式，积极转变能源结构，节省资源并降低有害产物产出。伴随电动汽车、储能型电器等具有较高不稳定度的新型负荷逐渐面世，电网的稳定运行面临着新的挑战，需求响应成为智能电网推广与电力市场改革过程中的关注热点。

本文总结阐述了近几十年世界范围内电价机制的发展过程与用户侧相关理论的形成，并电价互动的角度分别提出基于分时电价与实时电价模型的负荷互动能力评估模型。模型以价格为激励措施，指引用户侧进入电价形成、电能调控的过程中，通过供电侧与负荷侧的互动响应促成消纳可再生能源、调控负荷曲线、节省电能生产成本与用电费用等目标，实现电能消费的可持续发展。其中，对考虑边际成本在内的实时电价模型设定了反馈环节，以用户侧响应作为修正实时电价的手段，确保电价合理稳定。本文综合了不同类别的负荷数据类型，建立了评价用户侧互动与响应模型的评定标准并对两种电价模式分别进行有效性评估，在文章末给出相关的结论与设想。

关键词：需求响应；实时电价；价格弹性；电力市场

ABSTRACT

In recent years, China has developed renewable energy including wind power and photovoltaic power to generation, changed the energy structure actively, saved resources and reduced harmful product. At the same time, electric cars and energy storage appliances have come to the world, the stable operation of the grid faced new challenges and demand response been the focus of the smart grid and electricity market.

In this thesis, the changes of electricity price and demand response in the development of electricity market are summed up and two evaluation models about load interaction capability of time of use and real-time pricing are developed. These models are designed to absorb renewable energy, adjust the load curve by guiding consumers to participate in setting price and adjusting their load with price stimulating. The model of real-time pricing set a feedback link which considers the marginal cost with demand response to fix the price and ensure the price reasonable and stable. Based on different load data types, this paper evaluates the validity of two models by setting the criteria of the load interaction response and gives relevant ideas and conclusions.

KEY WORDS: demand response, real-time pricing, price elasticity，electricity market

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电力市场发展现状 1

1.3 国内外研究成果 1

1.4 本文研究工作 2

第二章 电价基本原理 3

2.1电价构成 3

2.1.1 一部制电价 3

2.1.2 两部制电价 3

2.2 电价形式 4

2.2.1 固定电价（Fixed price） 4

2.2.2 分时电价（Time of use，TOU） 4

2.2.3 实时电价（Real-time pricing，RTP） 5

2.3 用户侧需求响应特征 5

2.3.1 负荷响应互动形式 6

2.3.2 电能需求的价格弹性 6

2.4 本章小结 7

第三章 负荷互动能力评估模型建模 8

3.1 分时电价模型 8

3.2 实时电价模型 9

3.2.1 容量电价成本 9

3.2.2 用电负荷周期 11

3.2.3 用户响应与价格弹性系数 12

3.2.4电力系统充裕度与电量成本 12

3.3 本章小结 14

第四章 算例模拟与结果 15

4.1 发电机组与电网参数 15

4.2 模拟结果 16

4.2.1 峰谷分时电价模型 16

4.2.2 实时电价模型 17

4.3 本章小结 19

第五章 结语 20

参考文献 21

致 谢 23

绪论

1.1 引言

人类社会与经济的快速发展促使人类对能源的需求日益增长，伴随能源消费日益紧张，能源紧缺、气候变化、环境污染等负面影响随之加重。作为清洁化与高效化并存的电能资源，是满足社会能源需求不断增长的主要能源，电力行业是关系到国计民生的重要基础性行业。我国的一次能源总体布局是东多西少、南多北少，能源与负荷中心的分布在地理上具有明显的不平衡特征，伴随中国经济的高速增长，我国出现电能紧缺、资源不足的问题，电力资源的输送压力也日益加剧。建立成熟高效且有序的电力市场，是满足能源需求增长，环境保护、消纳可再生能源、可持续发展的有效途径。高效的电价机制在电力市场中具有明显的重要意义，它能够动态地调整、引导、优化、反馈电能从生产到消费的各个环节，节省化石资源，保证电网安全运行。

1.2 电力市场发展现状

我国自从2002年改革电力体制，实现厂网分离后，在建设电力基础设施与特高压交直流输电工程上取得了卓越的成果，但我国的电力市场化改革仍较为缓慢。随着电力需求进一步扩大，以风电、光伏发电为主的可再生能源发电形式加入，电动汽车、储能电器等具有“源”与“荷”双重属性新型负荷逐渐面世，现存的电价制度已逐渐不能满足电力市场的发展需要。早期的电价制度仅考虑电能供应侧（即发电厂与电网企业）的成本，而忽略了电力用户对于电能需求的变化，没有负荷侧的响应互动，造成电能的生产与消费过程中都出现剩余与浪费的情况。而峰谷分时电价与实时电价，较好地克服了这些缺点，能够反映供电成本与用户用电特性的相关程度，通过经济最优化来刺激供电侧的发电机计划变更与用户侧的负荷转移，实现电力市场资源的优化配置。

新型能源与负荷固有的特性，如不确定性强、反调峰、需求度高、难调度等，为制定机组启停计划、电网调度与经济、安全运作带来新的挑战。在智能电网的建设过程中，为考虑可再生能源消纳与柔性负荷影响，需要电力市场考量评价用户侧因供电变化而产生的负荷或峰值变化，即需求侧响应（Demand response，DR），并对用户负荷进行预测，同时满足用户电能需求与电网高效安全运行。

1.3 国内外研究成果

目前，国内外学者针对负荷互动与需求侧响应进行了大量研究，并建立了相关的模型，传统的负荷响应模型可根据互动对象分为电价型模型与激励型模型，文献[1]与[2]分别采用历史数据拟合响应度曲线与电量电价弹性矩阵分析对基于电价的负荷响应模型进行建模，文献[3]与[4]则主要采用基于中断合同和中断成本建立优化决策模型对激励型的可中断负荷进行建模。对于电动汽车建模，主要依据电动汽车的驾驶习惯、充电形式、车型等统计学规律建模^[5-6]。文献[7]建立了电价型负荷响应模型与激励型负荷响应模型，通过互动参与度、互动效果与电网安全性三种评估指标，提出了柔性负荷互动影响评估的技术框架。文献[8]首次评估现实中需求侧响应与预期之间的差异，建立了结合现实负荷曲线与工业应用典型负荷曲线的模型。文献[9]提出一种风电-抽蓄-需求响应-火电联合安全经济调度新模型，建立了考虑抽蓄和DR参与的多场景联合安全经济调度模型

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