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

背景技術(shù)：

電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，各行各業(yè)、以及居民的正常生活都離不開持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，電費支出也已經(jīng)成為各類生產(chǎn)活動成本中的一項重要組成部分。電價作為一種重要的經(jīng)濟杠桿，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，直接影響到社會效率、效益與公平。因此，科學(xué)合理的居民電價制定方法顯得尤為重要。

2009年11月，國家發(fā)改委提出對居民用戶生活用電實行階梯電價機制，旨在通過電價引導(dǎo)居民合理用電，促進節(jié)能減排，并幫助實現(xiàn)居民用電成本的內(nèi)部補償。階梯電價的制定需要均衡居民、政府、供電公司等社會各方面的利益，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。階梯電價的實施具有以下意義：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；有利于促進合理能源消費結(jié)構(gòu)的形成，緩解煤電聯(lián)動、環(huán)保等壓力；有利于減少工商業(yè)等其他行業(yè)對居民用電的補償，在居民用電內(nèi)部引導(dǎo)高支付能力群體履行交叉補貼，體現(xiàn)公平性與公正性。

居民生活用電量隨時在變化，而階梯電價的設(shè)計則以歷史數(shù)據(jù)為依托，因此，在設(shè)計過程中應(yīng)對居民未來一段時間內(nèi)生活用電的波動情況進行預(yù)測，并對分檔電量進行修正。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)，并通過計算機循環(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)實現(xiàn)要素：

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

為解決上述技術(shù)問題，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最優(yōu)電量分檔標準求解模型，

包括：

輸入模塊，輸入待評定電量分檔標準的組別數(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)；

居民不滿意程度計算及比較模塊，計算各組分檔電量標準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準；

輸出模塊，將居民不滿意程度最低的電量分檔標準作為結(jié)果輸出。

進一步的，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計算第n組待評定電量分檔標準的第一級分檔電量，n＝1,2,…n，計算過程如下：

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

3.2計算第一檔居民用電總量q1,n

其中q1,n為第n組待評定電量分檔標準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、三檔電價以及平均電價，q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評定電量分檔標準的第一、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計算第n組待評定電量分檔標準的第二級分檔電量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組待評定電量分檔標準的第二級分檔電量q2,n。

進一步的，居民不滿意程度描述函數(shù)為

其中，zn為第n組待評定電量分檔標準的居民不滿意程度。

進一步的，居民不滿意程度計算及比較模塊的計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)計算n組電量分檔標準下的居民不滿意程度

zn(n＝1,2,…n)；

5.2計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)建多組電量分檔標準，其次建立描述居民不滿程度的函數(shù)，并計算各組電量分檔標準下的居民不滿程度函數(shù)值，選擇其中不滿程度最小時對應(yīng)的分檔標準作為最優(yōu)結(jié)果。

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

(1)本發(fā)明將以電價與電量為計算基礎(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)實際情況決定待評定分檔電量的組別數(shù)，在盡量保證計算精度的基礎(chǔ)上提高了分析效率，并提高了該方法的靈活性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步描述：

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為第一級電量分檔結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行解釋和說明，但下述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非全部?；趯嵤┓绞街械膶嵤├?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

基于滿意程度的居民階梯電價最優(yōu)電量分檔標準求解模型，包括：

輸入模塊，輸入待評定電量分檔標準的組別數(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)；

居民不滿意程度計算及比較模塊，計算各組分檔電量標準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準；

輸出模塊，將居民不滿意程度最低的電量分檔標準作為結(jié)果輸出。

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

下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。

見圖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，結(jié)合決策者對組織內(nèi)設(shè)備、資源等實際技術(shù)基礎(chǔ)的考慮，以及分析時間的要求，確定待評定分檔電量標準的組別數(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進一步包括子步驟：

2.1計算第n(n＝1,2,…n)組待評定電量分檔標準的第一級分檔電量，計算過程如下：

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

2.2計算第一檔居民用電總量q1,n。

其中q1,n為第n組待評定電量分檔標準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、三檔電價以及平均電價，q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評定電量分檔標準的第一、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計算第n組待評定電量分檔標準的第二級分檔電量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組待評定電量分檔標準的第二級分檔電量q2,n。

步驟3：對于生活用電量小于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，因此該等級電力用戶的不滿意程度即其實際用電量未享受到優(yōu)惠電價部分產(chǎn)生的電費，即(q1,n-q)×p1最小。因為根據(jù)遞增式階梯電價的機理，分檔電量越少，其相應(yīng)的電價越低，即將第一檔用電量設(shè)置為q(q＜q1,n)時相應(yīng)的定價水平應(yīng)小于分檔電量為q1,n時的定價水平，從而第一檔居民用戶就可以支付最低的用電成本來滿足自身的用電需求。對于生活用電量大于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，以減少電費支出。同理，對于生活用電量大于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組待評定電量分檔標準的居民不滿意程度。

步驟4進一步包括子步驟：

4.1依據(jù)公式(6)計算n組電量分檔標準下的居民不滿意程度zn(n＝1,2,…n)。

4.2計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)電量分檔標準。

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

下面將結(jié)合應(yīng)用實例進一步說明本發(fā)明。

實施例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組待評定電量分檔標準。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，可以得到各組待評定電量分檔標準的第一檔分檔電量及各檔電量，由于50組分檔標準中存在部分分檔結(jié)果與實際差距較大，因此此處選取其中7組有代表性的分檔標準進行分析，如表2所示。

表2分檔結(jié)果

q1,n，q2,n表示第n組待評定電量分檔標準的第一、二級分檔電量；q1,n、q2,n、q3,n分別表示第n組待評定電量分檔標準的第一、二、三檔居民用電總量。

計算上述分檔電量下的居民不滿意程度，計算結(jié)果如表3所示。

表3居民不滿意度計算結(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)分檔標準，即第1檔分檔電量為74.1kwh，第2檔分檔電量為242.5kwh。