本發(fā)明涉及電力數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)技術(shù)。

背景技術(shù)：

電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，各行各業(yè)、以及居民的正常生活都離不開(kāi)持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，電費(fèi)支出也已經(jīng)成為各類生產(chǎn)活動(dòng)成本中的一項(xiàng)重要組成部分。電價(jià)作為一種重要的經(jīng)濟(jì)杠桿，起著優(yōu)化資源配置，調(diào)整利益關(guān)系等作用，居民用戶電價(jià)更是關(guān)系到廣大人民群眾的切身利益與生活水平的提高，直接影響到社會(huì)效率、效益與公平。因此，科學(xué)合理的居民電價(jià)制定方法顯得尤為重要。

2009年11月，國(guó)家發(fā)改委提出對(duì)居民用戶生活用電實(shí)行階梯電價(jià)機(jī)制，旨在通過(guò)電價(jià)引導(dǎo)居民合理用電，促進(jìn)節(jié)能減排，并幫助實(shí)現(xiàn)居民用電成本的內(nèi)部補(bǔ)償。階梯電價(jià)的制定需要均衡居民、政府、供電公司等社會(huì)各方面的利益，綜合考慮居民承受能力、用電需求、用電特性、資源稀缺性等條件。階梯電價(jià)的實(shí)施具有以下意義：有利于反映電力的商品屬性，合理體現(xiàn)商品成本，提高用電效率；有利于促進(jìn)合理能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的形成，緩解煤電聯(lián)動(dòng)、環(huán)保等壓力；有利于減少工商業(yè)等其他行業(yè)對(duì)居民用電的補(bǔ)償，在居民用電內(nèi)部引導(dǎo)高支付能力群體履行交叉補(bǔ)貼，體現(xiàn)公平性與公正性。

居民生活用電量隨時(shí)在變化，而階梯電價(jià)的設(shè)計(jì)則以歷史數(shù)據(jù)為依托，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)居民未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)生活用電的波動(dòng)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)分檔電量進(jìn)行修正。張粒子、黃海濤、歸三榮提出根據(jù)居民家庭電器設(shè)備估算法或戶均用電量樣本數(shù)據(jù)估算法確定分檔電量^[1]；陳小黎提出了階梯電量分段區(qū)間的劃分依據(jù)^[2]；朱珂丁等提出利用秩和比法確定地區(qū)最適合的階梯分檔次數(shù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)循環(huán)算法找出居民不滿程度最低的分檔電量設(shè)置方法^[3]。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種基于滿意程度的居民階梯電價(jià)最優(yōu)電量分檔標(biāo)準(zhǔn)求解模型，在已知分檔電價(jià)前提下求解最優(yōu)分檔電量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：基于滿意程度的居民階梯電價(jià)最優(yōu)電量分檔標(biāo)準(zhǔn)求解模型，

包括：

輸入模塊，輸入待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的組別數(shù)量以及現(xiàn)有居民戶用電量數(shù)據(jù)；

多組分檔電量構(gòu)建模塊，基于輸入模塊輸入的組別數(shù)以及現(xiàn)有居民戶用電量分布情況構(gòu)建多組分檔電量；

居民不滿意程度函數(shù)構(gòu)建模塊，構(gòu)建居民不滿意程度的描述函數(shù)；

居民不滿意程度計(jì)算及比較模塊，計(jì)算各組分檔電量標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿意程度并比較得出居民不滿意程度最低的電量分檔標(biāo)準(zhǔn)；

輸出模塊，將居民不滿意程度最低的電量分檔標(biāo)準(zhǔn)作為結(jié)果輸出。

進(jìn)一步的，多組分檔電量構(gòu)建模塊的構(gòu)建方法包括如下子步驟：3.1計(jì)算第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一級(jí)分檔電量，n＝1,2,…n，計(jì)算過(guò)程如下：

其中，n為電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的組別數(shù)量，q1,n表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一級(jí)分檔電量，年度電量在上一年電量的基礎(chǔ)上可能的增長(zhǎng)率為r，上一年戶用電量最大值為qmax，最小值為qmin；

3.2計(jì)算第一檔居民用電總量q1,n

其中q1,n為第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一檔居民用電總量，q表示居民戶用電量，f(q)表示戶用電量為q的居民戶數(shù)；

3.3聯(lián)立公式求解計(jì)算第二、三檔居民用電總量q2,n、q3,n

其中，p1、p2、p3、p分別表示第一、二、三檔電價(jià)以及平均電價(jià)，q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一、二、三檔居民用電總量，q表示居民用電總量；

3.4根據(jù)第二、三檔居民用電總量q2,n、q3,n計(jì)算第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第二級(jí)分檔電量q2,n

根據(jù)第二檔居民用電總量的定義可知q2,n還可以表示為

第三檔居民用電總量q3,n還可以表示為：

將公式(3)與公式(4)或(5)聯(lián)立，求解得第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第二級(jí)分檔電量q2,n。

進(jìn)一步的，居民不滿意程度描述函數(shù)為

其中，zn為第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的居民不滿意程度。

進(jìn)一步的，居民不滿意程度計(jì)算及比較模塊的計(jì)算方法包括如下子步驟：

5.1依據(jù)居民不滿意程度描述函數(shù)計(jì)算n組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿意程度

zn(n＝1,2,…n)；

5.2計(jì)算最低居民不滿意程度，

本發(fā)明采用的技術(shù)方案，首先考慮實(shí)際情況，根據(jù)現(xiàn)有居民戶用電量的分布曲線，構(gòu)建多組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)，其次建立描述居民不滿程度的函數(shù)，并計(jì)算各組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿程度函數(shù)值，選擇其中不滿程度最小時(shí)對(duì)應(yīng)的分檔標(biāo)準(zhǔn)作為最優(yōu)結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明將以電價(jià)與電量為計(jì)算基礎(chǔ)的居民不滿意程度作為優(yōu)化電量分檔的依據(jù)，并以保證電網(wǎng)公司售電收入為基礎(chǔ)條件，保證了居民與電網(wǎng)公司利益。

(2)本發(fā)明提出由決策者根據(jù)實(shí)際情況決定待評(píng)定分檔電量的組別數(shù)，在盡量保證計(jì)算精度的基礎(chǔ)上提高了分析效率，并提高了該方法的靈活性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的具體流程圖；

圖2為居民戶用電量分布圖；

圖3為第一級(jí)電量分檔結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行解釋和說(shuō)明，但下述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非全部。基于實(shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

基于滿意程度的居民階梯電價(jià)最優(yōu)電量分檔標(biāo)準(zhǔn)求解模型，包括：

輸入模塊，輸入待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的組別數(shù)量以及現(xiàn)有居民戶用電量數(shù)據(jù)；

多組分檔電量構(gòu)建模塊，基于輸入模塊輸入的組別數(shù)以及現(xiàn)有居民戶用電量分布情況構(gòu)建多組分檔電量；

居民不滿意程度函數(shù)構(gòu)建模塊，構(gòu)建居民不滿意程度的描述函數(shù)；

居民不滿意程度計(jì)算及比較模塊，計(jì)算各組分檔電量標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿意程度并比較得出居民不滿意程度最低的電量分檔標(biāo)準(zhǔn)；

輸出模塊，將居民不滿意程度最低的電量分檔標(biāo)準(zhǔn)作為結(jié)果輸出。

本發(fā)明考慮實(shí)際情況，根據(jù)現(xiàn)有居民戶用電量的分布曲線，構(gòu)建多組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)；建立以戶電量與電價(jià)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的描述居民不滿程度的函數(shù)，并計(jì)算各組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿程度函數(shù)值；選擇其中不滿程度最小時(shí)對(duì)應(yīng)的分檔標(biāo)準(zhǔn)作為最優(yōu)結(jié)果。

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

見(jiàn)圖1，本發(fā)明具體步驟如下：

步驟1：考慮不同決策地區(qū)的居民戶用電量分布密度與分布區(qū)間等特點(diǎn)，結(jié)合決策者對(duì)組織內(nèi)設(shè)備、資源等實(shí)際技術(shù)基礎(chǔ)的考慮，以及分析時(shí)間的要求，確定待評(píng)定分檔電量標(biāo)準(zhǔn)的組別數(shù)量。將該組別數(shù)量設(shè)為n。

居民戶用電量分布曲線f(q)如圖2所示。

步驟2進(jìn)一步包括子步驟：

2.1計(jì)算第n(n＝1,2,…n)組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一級(jí)分檔電量，計(jì)算過(guò)程如下：

其中，q1,n表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一級(jí)分檔電量，求解年度電量在上一年電量的基礎(chǔ)上可能的增長(zhǎng)率為r，上一年戶用電量最大值qmax，最小值qmin。第一級(jí)電量分檔結(jié)果如圖3。

2.2計(jì)算第一檔居民用電總量q1,n。

其中q1,n為第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一檔居民用電總量，q表示居民戶用電量，f(q)表示戶用電量為q的居民戶數(shù)。

2.3聯(lián)立公式求解計(jì)算第二、三檔居民用電總量q2,n、q3,n。

其中，p1、p2、p3、p分別表示第一、二、三檔電價(jià)以及平均電價(jià)，q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一、二、三檔居民用電總量，q表示居民用電總量。

2.4根據(jù)第二、三檔居民用電總量q2,n、q3,n計(jì)算第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第二級(jí)分檔電量q2,n。

根據(jù)第二檔居民用電總量的定義可知q2,n還可以表示為

第三檔居民用電總量q3,n還可以表示為：

將公式(3)與公式(4)或(5)聯(lián)立，可求解得第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第二級(jí)分檔電量q2,n。

步驟3：對(duì)于生活用電量小于q1,n的居民用戶，將希望分檔電量q1,n恰好滿足自身用電需求，以盡可能多的享受優(yōu)惠電價(jià)，因此該等級(jí)電力用戶的不滿意程度即其實(shí)際用電量未享受到優(yōu)惠電價(jià)部分產(chǎn)生的電費(fèi)，即(q1,n-q)×p1最小。因?yàn)楦鶕?jù)遞增式階梯電價(jià)的機(jī)理，分檔電量越少，其相應(yīng)的電價(jià)越低，即將第一檔用電量設(shè)置為q(q＜q1,n)時(shí)相應(yīng)的定價(jià)水平應(yīng)小于分檔電量為q1,n時(shí)的定價(jià)水平，從而第一檔居民用戶就可以支付最低的用電成本來(lái)滿足自身的用電需求。對(duì)于生活用電量大于q1,n小于q2,n的居民用戶，希望分檔電量q1,n能夠盡可能覆蓋其自身的用電需求，使得處于第二檔范圍內(nèi)電量產(chǎn)生的額外電費(fèi)支出盡可能小，即(q-q1,n)×(p2-p1)最小。原因在于用戶希望盡可能地享受低檔次的電價(jià)，以減少電費(fèi)支出。同理，對(duì)于生活用電量大于q2,n的居民用戶，不滿意程度可用(q-q2,n)×(p3-p2)表示。

由此建立居民不滿意程度描述函數(shù)：

其中，zn為第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的居民不滿意程度。

步驟4進(jìn)一步包括子步驟：

4.1依據(jù)公式(6)計(jì)算n組電量分檔標(biāo)準(zhǔn)下的居民不滿意程度zn(n＝1,2,…n)。

4.2計(jì)算最低居民不滿意程度，確定最優(yōu)分檔電量。

公式(7)表示第n^*組分檔電量為最優(yōu)電量分檔標(biāo)準(zhǔn)。

需要說(shuō)明的是，上述計(jì)算公式中引入的外部數(shù)值(如上一年電量的基礎(chǔ)上可能的增長(zhǎng)率為r)等，直接輸入或者從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取即可。

下面將結(jié)合應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例1

某地區(qū)居民戶用電量分布情況如附件，假設(shè)決策者要求設(shè)置50組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1居民用電參數(shù)設(shè)置表

根據(jù)步驟2所述公式，可以得到各組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一檔分檔電量及各檔電量，由于50組分檔標(biāo)準(zhǔn)中存在部分分檔結(jié)果與實(shí)際差距較大，因此此處選取其中7組有代表性的分檔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，如表2所示。

表2分檔結(jié)果

q1,n，q2,n表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一、二級(jí)分檔電量；q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評(píng)定電量分檔標(biāo)準(zhǔn)的第一、二、三檔居民用電總量。

計(jì)算上述分檔電量下的居民不滿意程度，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3居民不滿意度計(jì)算結(jié)果表

由上表可知，第7組分檔電量下的居民不滿意程度最低，因此為最優(yōu)分檔標(biāo)準(zhǔn)，即第1檔分檔電量為74.1kwh，第2檔分檔電量為242.5kwh。