【需求响应】分时电价机制下居民用户需求侧对负荷响应研究（Matlab代码实现）-平芜编程栈

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💥1 概述

通常分时电价是将电力价格按照日负荷曲线中的负荷大小和趋势分阶段制定，将一天内的时间

分为峰时段、谷时段、平时段三个阶段分别定一个固定价格。而本文根据经济学原理，假设大部分居民用户都是理性人，根据物品价格的变化来做出决策。电力资源虽然是公共资源但是也具备商品属性，同样其价格的增减会影响其需求量的变化：在一定的范围内，当用电价格上升时，视为理性人的居民会减少需求量，少用电；反之则增加电力使用量。

居民用电负荷参与需求侧电价响应应当控制在一定的范围内，因电力资源具备公共品属性，必须保证普通居民基本的电量使用，即居民负荷中不可调节的部分视为刚性负荷。如电视机、照明和电脑等，其断电会造成很大的不便，因而不参与响应；而弹性负荷如空调、洗衣机、热水器和电动车等，其短时间停用或者降功率运行对用户影响较小，可以参与需求侧响应[12] 。对于弹性负荷，依据它们参与方式的不同还可分为可削减负荷、可转移负荷和可替换负荷。

我国能源需求层次在不断提升的背景下，需求响应逐渐成为与能源供应对等甚至更为优先的系统资源。在微网系统中，需求响应一方面能够帮助运营主体调整峰谷差，缓解电源建设和网络阻塞，另一方面有助于电力用户削减用电成本、规避电价风险，其实施范围可以渗透至系统中的所有环节，有利于充分实现电力资源的优化配置。然而，在引导用户参与需求响应的过程中，负荷转移的实现必然会改变用户的用电习惯，从而在一定程度上引起用户的不满，为此，本文引入用户的不适应成本，以衡量用户因参与需求响应所付出的代价。用户负荷可分为弹性大的敏感负荷和弹性小的固定负荷，不适应成本是指参与需求响应转移固定负荷所发生的成本，可利用用户实际用电量与其基本需求电量的偏差以及单位偏差电量的不适应成本作为计算基础进行计算。其中，单位偏差电量因所在时段不同产生的不适应成本会有所差异。参考已有研究，本文采用可中断负荷补偿额度近似替代该成本，由于不同时段每单位电量可中断负荷的补偿额度由市场内各用户竞争形成，因此，该补偿值可较为真实地反映用户参与需求响应所发生的成本。实际上，根据各时段补偿额度的统计数据，高峰时段，随着用户参与需求响应转移电量的增加，每千瓦时可中断负荷的补偿价格（即不适应成本）相应增加，且其增加的速度快于电量转移的速度；平谷时段，用户因参与需求响应转移电量会导致实际用电量高于基本需求电量，不适应成本可视为0。

分时电价机制下居民用户需求侧对负荷响应研究

一、引言

随着能源需求的不断增长和电力供应的紧张，能源资源的合理利用和电力消费的调控变得尤为重要。分时电价机制作为一种有效的电力需求侧管理工具，通过在不同时间段设定不同的电价，引导用户调整用电行为，实现削峰填谷、平衡负荷的目的。本文旨在探讨分时电价机制下居民用户需求侧对负荷的响应情况，为电力调控和能源利用提供参考。

二、分时电价机制概述

分时电价机制是基于电能时间价值设计的，旨在引导电力用户削峰填谷、保障电力系统安全稳定经济运行。该机制通常包括峰谷电价机制、季节性电价机制和丰枯电价机制等。其中，峰谷电价机制将一天划分为高峰、平段、低谷时段，对各时段分别制定不同的电价水平；季节性电价机制则进一步考虑季节变化对电力供需的影响，制定差异化的电价政策。

三、居民用户需求侧对负荷响应的现状

响应意愿与行为
- 响应意愿：随着分时电价政策的推广，越来越多的居民用户开始关注并愿意调整自己的用电行为以节省电费。特别是在电价差异较大的地区，用户响应意愿更为强烈。
- 响应行为：居民用户主要通过调整家电使用时间、使用节能设备等方式来响应分时电价。例如，在时间允许的情况下，用户会选择在电价低谷时段启动洗衣机、洗碗机等大功率电器，以减少电费支出。
影响因素
- 电价差异：电价差异是影响居民用户响应行为的关键因素。电价差异越大，用户调整用电行为的意愿和效果越明显。
- 生活习惯：居民用户的生活习惯也在一定程度上影响其响应行为。例如，一些用户可能由于工作、学习等原因，难以在低谷时段使用家电。
- 信息获取：用户对分时电价政策的了解程度也会影响其响应行为。如果用户对政策了解不足或存在误解，可能会影响其响应效果。

四、居民用户需求侧对负荷响应的潜力与挑战

潜力
- 削峰填谷：通过分时电价机制引导居民用户在高峰时段减少用电、低谷时段增加用电，可以有效缓解电力系统的高峰负荷压力，提高系统整体利用效率。
- 节能减排：居民用户调整用电行为还有助于节能减排和环境保护。例如，在低谷时段使用家电可以减少电网的输电损耗和发电污染。
挑战
- 政策执行：分时电价政策的执行需要电力公司和政府部门的密切配合和有效监管。如果政策执行不力或监管不到位，可能会影响政策的实施效果。
- 用户认知：部分居民用户对分时电价政策了解不足或存在误解，可能会影响其响应行为。因此，需要加强政策宣传和用户教育。
- 技术限制：目前，部分地区的电力基础设施和智能电表等技术设备尚不完善，可能无法完全满足分时电价机制的需求。

五、结论与建议

结论
分时电价机制在引导居民用户需求侧对负荷响应方面具有显著效果，有助于缓解电力系统高峰负荷压力、提高系统整体利用效率并促进节能减排。然而，该机制的实施也面临一定的挑战和限制。
建议
- 加强政策宣传和用户教育：通过媒体、社区等多种渠道加强分时电价政策的宣传和用户教育，提高用户对政策的认知度和响应意愿。
- 完善电力基础设施和技术设备：加大对电力基础设施和智能电表等技术设备的投入力度，提高电力系统的智能化水平和响应能力。
- 优化分时电价政策设计：结合当地实际情况和用户需求特点，合理设定电价差异和时段划分等参数，提高政策的针对性和有效性。
- 加强政策执行和监管：建立健全分时电价政策的执行和监管机制，确保政策得到有效落实并发挥预期效果。