Khảo sát ảnh hưởng của biểu giá TOU lên tiêu thụ điện quách minh thử, phan thị thanh bình(GVHD), hutech, 2012

1

KH O SÁT
NG C A BI U GIÁ TOU LÊN TIÊU TH
SURVEY EFFECTION OF TOU PRICING ON DEMAND SIDE

Quách Minh Th
Khoa

n

nT
n

N

Phan Th Thanh Bình*
ng Cao
nT

ng K Thu t Lý T Tr ng TP. HCM, Vi t nam
i h c Bách Khoa TP. HCM, Vi t nam

TÓM T T

C
H

T i Vi t Nam, tình tr ng thi
n là m t v
nghiêm tr ng. Giá theo th i gian s

(TOU: Time-Of-Use) là m t trong nh
ng c a DSM (Demand
Manegerment). Thông qua TOU khách hàng s ph n ng v i giá, và s
i hình d ng c
ph t i. Chìa khóa c a vi c th c hi n giá TOU là thi t l p giá h p lý. D a trên phân tích d li
mơ hình quy
cs d
gi i quy t mơ
c tiêu. Thu t tốn Gen di truy n (GA)
cs d
gi i quy t v
Các d li u c a m t khách hàng th c t
cs d
ki m tra tính kh thi c
xu

d ng
Side
th
u t i,
.
t.

ABSTRACT

H
U
TE

In Viet Nam, the electricity shortage is a serious problem. Time of use (TOU) is one of the

important DSM methods. Through TOU the demand side will respond to the price, and will change the
shape of the demand curve. The key of implementing TOU is reasonable setting TOU price. Based on
the analysis on historical load data, a multi-object TOU price decision model based on the demand
side price response model is presented, and a fuzzy method is used to deal with this multiple objects
model. Genetic algorithm (GA) is used to solve the problem. The data of a practical customer is used
to test the feasibility of the proposed model.
; o (off peak) là t
; Gi
ng, i= p, m, o.

1. GI I THI U:

n theo th i gian (TOU) ra
ng c i thi n nh
nh trong vi c
san ph
th ph t i ngày (gi m t i gi cao
m, nâng t i gi th
cao hi u qu
n. Vi c tìm ki
n
TOU t
n l c quan tâm t r t
lâu, t khi bi
i v i các th
nghi m ph c t p ti n hành trên di n r ng các
khách hàng. Trong bài báo này, m t mơ hình
n theo th i gian (TOU)
c trình bày
v i 2 m c tiêu: (1) c c ti u công su t tiêu th

t i l n nh t gi
m, (2) c c ti u s
khác bi t công su t tiêu th gi a gi
m
và gi th
m và gi i thu
c
s
gi i bài toán t

M

c s d ng,
m thi u t
t tiêu th
gi
m và gi m thi u t
chênh l ch
công su t tiêu th gi a gi
m và gi
th
m.
Hàm ph n ng c a khách hàng trong th i
gian s d ng giá TOU là m t hàm s
iv i
và t ng
tiêu th A.

Xi

f i (G, A) ; i, j m, p, o (1)

Ta có:

Xi
dG j ; i, j m, p, o (2)
Gj

dX i
j

2. N I DUNG
2.1

áp ti p c n:
G i: p (peak) là
; m (mid peak)

Gi s A là h ng s , t (1) và (2) ta có:

dX i
Xi

dG j
ij
j

Gj

; i, j m, p, o (3)

2

X iT

GT
j

X iR
ij

X iR

GR
(4)

GR

j

i, j m, p, o
T các h s ph n ng ij, XT,GT, ph n
ng c a khách hàng XR i v i giá GR th i
gian ti
nh.

X iT

X iR

GT GR
j

1

ij

GR

i, j m, p, o

2.2.1

min f 1

min(max( XiR ))

min f 2

min(max( XiR ) min( X iR ))

Ràng bu c:

(6)

(7)

GR

GR

G imax

(8)

X min

XR

X max

(9)

Bi u th c (7
c tiêu,
xét hai m c tiêu:
M c tiêu 1: T i thi u t
nh gi cao
m.
M c tiêu 2: T i thi u chênh l ch gi a t i
nh và t i th
m.
-

max( XiR ) : là công su t tiêu th

l n nh t

gi c

m th i.
R
- max( Xi ) min( XiR ) : là s chênh l ch
công su t tiêu th gi
m và gi th p
m.
Bi u th c (7
ng
i giá.
Bi u th c (8) và (9) là bi u th c ràng
bu
ng giá.

2.2.2

D
th ph t i, m c tiêu mà ta
c n xây d
i thi u t
nh gi cao
m và t i thi u chênh l ch gi a t
nh và
t i th
m.
Hàm m c tiêu:

; i, j m, p, o

G imin

n

Mơ hình tốn

ij

GR

j

n ng khách hàng mà ta
c n thi t l p cho mơ hình tính tốn giá TOU.
2.2 Mơ hình t
u ph i s d

GT
j

1

H
U
TE

j

(5)

X iT

X iR

C
H

V
i c a hàm ph n ng
ij là h s
khách hàng.
G i: XR là ph n ng c a khách hàng sau
U; XT là ph n ng hi n t i
T
c a khách hàng; G là vector giá trung bình có
tính theo tr ng s trong kho ng th i gian quan
sát hi n t i; GR là giá TOU c
nh cho
th i gian ti p theo.
T (3) ta có:

- Gimin: là giá c c ti u; Gimax: là giá
c c i.
- Ximin
ng tiêu th
n th i
m giá c c ti u; Ximax
ng tiêu
th
n th
m giá c
i.

Xây d ng hàm thành viên

Ràng bu c (7) là hàm b c hai c a giá GR.
Áp d
gi i quy t bài
toán trên.
c tiên, t
ng m c tiêu m t
cách riêng bi t và nh
c k t qu t ng m c
t qu hàm m c tiêu. B ng
cách m hóa các m
hàm thành ph n m
cs d
a
mãn t t c
u ki n c a bài toán.
Hàm thành viên m cho
u ki n t i
thi u t
nh gi
m:


3

, f1 ( x)

1
c 01

( f1 ( x))

f1 ( x)

01

, c01

c01
f1 ( x)

c01

(10)

01

01

, f1 ( x)

0

c01

01

Trong hình 1:

c01

-

u ki n t i
m.

, f1 ( x)

c 02

02

f 2 ( x)

02

, c02

f 2 ( x)

c02

c02

02

H
U
TE

0

c02

, f 2 ( x)

1
( f 2 ( x))

c
01 : là m c gi m t i t
d ki n.
Hàm thành viên m cho u ki n t i thi u
chênh l ch gi a t
nh và t i th
m:

C
H

Hình 1: Hàm thành viên m
thi u t
nh gi

.

01

- c02

nh t gi
th
m

02 :

(11)

02

là s sai bi t gi a t i cao
m và t i th p nh t gi

02 : là m c gi m t
chênh l ch
d ki n.
T
t: XR = P ; XT= P

Hình 2: Hàm thành viên m
thi u gi a t
nh và t i th

u ki n t i
m

,
Pmax ; X R
min

,
Pmin

XT
max

Trong hình 2:

XR
max

Pmax ; X T
min

Pmin ; X T
tb

Ptb

Hàm thành viên (10) tr thành:

1

Trong
- f1(x) = P
c
it

max:

Pmax P ' max
Pmax Ptb

, Ptb

0

( P ' max )

, P ' max

, P' max

công su t tiêu th
ng giá TOU.

Ptb
P ' max

Pmax

(12)

Pmax
- Pmax: công su t tiêu th c
ng giá TOU.

i

4

- Ptb: cơng su t tiêu th
n trung
bình sau khi t
n TOU.

1

, P' max P' min
Pmin ) ( P ' max P ' min )
( Pmax Pmin ) Ptb

H
U
TE

Trong
- f2(x) = P max
P min
chênh l ch
công su t tiêu th c
i và c c ti u t
khi áp d ng giá TOU.
- Pmax - Pmin
chênh l ch công su t tiêu
th c
i và c c ti u
ng giá
TOU.

Ptb
chênh l ch công su t tiêu th
c
i và c c ti u trung bình sau khi t
n TOU.
c thay
i thành t
a
mãn t t c các m c tiêu và t t c
u ki n:

M

(13)

( f1 )

M

( f2 )

thu t toán

M 1

0
Hay:

3. ÁP D NG

max M
S.t.
f1 ( x)
f2 ( x)
0

M

3.1 S li u quan sát:

M

c01

M

c02

01

02

Quan sát ph t
liên t c c a m

01

n trong 10 ngày
n t i Tây Ban Nha

02

1

Và ràng bu c v giá: Gimin
2.3

( P ' max P' min ) ( Pmax - Pmin )

, ( P ' max P' min ) ( Pmax - Pmin )

0

max M
S.t.

, Ptb

Ptb

C
H

( Pmax

( P ' max P ' min )

Hàm thành viên (11) tr thành:

Gi

Gimax

thu t toán

thu
th ph t i c a 10 ngày quan sát
thu n l i cho vi
giá t s li u ph t i, tính P_tb c a ph t i c a


5

10 ngày trên. Trên ngun t c tính trung bình
cơng su t các gi .

B
Ngày

10

P (i, j )
10

;

1
2
3
4

5
6
7
8
9
10

i 1, 2, ......, 24

th ph t i Q_tb c a 10 ngày quan
sát
Khi th c hi n giá TOU, ta c
phân vùng th
t i, ta có th phân chia vùng th

nh và
th ph

Khi th c hi n mô ph ng ta s d ng h s
i ph n

sau:

0.0593
0.0170
0.1405

H
U
TE

B ng 1: Phân chia vùng th i gian
Gi
m Gi
ng Gi th
m
10:00 - 14:00
1:00 - 9:00
9:00 - 10:00 (1h)
(4h)
(8h)
19:00 - 24:00
14:00 - 19:00
(5h)
(5h)
Do s li u quan sát này là s li u 24 gi và
c tính l i mơ
hình 3 giá cho 3 th
m, bình
ng và th
m
t: Pp: là giá t i th
m; Pm là
giá t i th
ng; Po là giá t i th i
m th
m
Ta có:
G i Pi
- Gp

v i i là các gi
m;
Pi
-

Gm

-

G0

G i Pi v i i là các gi
Pi

G i Pi

v i i là các gi th

ng

nguyên t c
ng sau:

0.0107
0.1084
0.1069

0.0697
0.0923
0.0342

H s ij
c trích t li u [1]
Bài Tốn c a chúng ta là bài toán 3 giá và
XT, XR, GT, GR
ng trung bình quy
v 3 th
ng, th p
m, t ph t i tiêu th c a 24h trong 10 ngày
quan sát. Ta có:
n

P_tong(i, j)
X

T
i

j 1

n

; n 10, j p, m, o

V i P_tong là t

n tiêu th t i các
ng, th
m.
XT sau tinh tốn có giá tr :

th

XT=[ 2.8260 2.0636 1.9829]*10 5 (MW)
10

m

G(i, j) P_tong(i, j)

Pi

c b ng giá theo
ng c a 10 ngày trên

Th p
m
5.256
4.895
5.596
5.846
4.700
5.550
5.663
5.466
5.507
4.816

3.2 K t qu mô ph ng h s ph n ng
khách hàng:

C
H

P_tb(i)

j 1

n theo nguyên t
ng c a 10 ngày
Cao
Bình
m
ng
8.273
6.877
8.662
6.771
8.798
8.116
8.023
6.550
7.913
6.457
8.736
7.907
8.924
8.057
8.692
7.985

7.983
7.392
8.039
7.052

G

T
i

j 1

; j p, m, o

10

P_tong(i, j)
j 1

PT sau tính tốn có giá tr :


6

GT=[ 8.4149 7.3370 5.3240] (Cent/MWh)
3.3 K t qu mô ph ng sau khi t
thu t toán GA:

ng

XTmax_cu = 2.8260* 105 (MW)
Delta_max_cu = 8.4307 *10 4 (MW)
th ph t
c và sau khi th c
hi n giá TOU

XR=[ 2.7889 2.0433 2.0594]*105 (MW)
XRmax_moi = 2.7889*105 (MW)

t nét là ph t
a
ng li n nét là ph t i

4

Delta_max_moi = 7.4562 *10 (MW)

theo TOU.

X= 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

REASON =1

G11=[7.6879

y, các giá TOU t

6.0786

H

U
TE

X= 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
T i giá tr t
nghi là FVAL = 1

Nh n xét 1:

C
H

ng cong t
c
m c tiêu san ph
th ph t i c a bài toán.
So sánh Th c T : ngày th 11 có giá:

FVAL = 1

3.4 Nh n xét

Nh n xét 2:

c a hàm thích

- T i tiêu th vào các gi c
m
t 2.8260* 105 (MW) xu ng 2.7889*105
(MW)

chênh l
mt
8.4307*104 (MW) xu ng 7.4562*104
(MW)
- Công su t tiêu th 24 gi c a mơ hình
R
tdmoi:
XRtdmoi=[ 2.9179
2.4787
2.4650
2.8557
3.0016
2.8622
3.1963
3.2281
(MW)

5.5529] (Cent/MWh)

2.6943
2.4261
2.6385
2.9789
2.9970
2.8605
3.2525
3.1123

2.5580
2.4150

2.7604
3.0157
2.8947
2.9480
3.2477
3.1099]*104

th ph t i P_tb 24 gi c
quan sát và 24 gi t
:

i ngày

th ph t i ngày th 11

n tiêu th
n th c t
T
ngày th 11 v giá tr trung bình X ,ta có:
XT11= [2.8006 1.9472

2.0562]*105(MW)

Thay giá c a ngày th
ng khách hàng c

X iR
1
j

X iT
; i, j p, m, o
G iT G iR
n
ij
G iR

Ta nh
c giá tr c a XR11
XR11 = [2.8696 1.9953 1.9941]*105 (MW)


7

Nh n xét 3:
So sánh XT11 và XR11 ta th y s khác bi t là
i ch p nh
u này ch ng t
tính phù h p c a mơ hình (6)
[5].

(Time-Of-Use) power price based on
DSM (Demand Side Management) and
MCP (Marketing Clearing Price) "
IEEE: 705 710.
Qiuwei Wu, Lei Wang, et al. (2004).
on Multi-Objective Optimization of

[6].

[7].
Hình 8:

th ph t i ngày th 11 và ph t i
theo TOU

[8].

4. K T LU N
c xem
a trên k t qu mô
ph
t lu n:
- N u bi
c h s ph n ng c a khách
c giá TOU t
t
ij
d
d li u c a khách hàng.
- Mơ hình tính
c xem xét
ph
c tiêu g m gi m t
nh
gi
m và gi m chênh l ch gi a t i
nh và t i th
m.
- Gi i bài toán t

giá TOU b ng thu t
tốn Gen di truy n.
- Ví du ng d ng cho th y tính kh thi c a
mơ hình.
- N u giá n m r ng theo 24 gi thì mơ
hình trên v
c.

[9].

[10].

H
U
TE

M

[11].

[12].

[13].

TÀI TI U THAM KH O
[1].

[2].

[3].

[4].

Ngơ Minh K (2011)

o sát ph n
n
i hoc Bách

Khoa TP.HCM.
J.-N. Sheen, C.-S. Chen, et al. (1995).
"Response of large industrial customers
to electricity pricing by voluntary timeof-use in Taiwan " IEEE: 157 166.
Wu Jun., Tu Guangyu, et al. (2003).
"Analysis of the influence on the Timeof-Use Price Associated with the LoadMove-Cost " IEEE: 338 - 341.
Qiuwei Wu, Junji Wu, et al. (2003).
"Determination and analysis of TOU

Response
Under
Time-of-Use
Electricity Pricing Based on MultiIEEE.
Mrs. Anjali Dharme, Dr. Ashok Ghatol.

C
H

t nét là ph t i c a ngày th 11
ng li n nét là ph t i theo TOU.

IEEE: 343 348.
Yudong Tang, Hongkun SongTang, et
al. (2005). "Investigation on TOU
pricing principles." IEEE.
Na Yu, Ji-Lai Yu (2006). "Optimal TOU
Decision
Considering
Demand
Response Model." IEEE.
Yuan Jia-hai, Wang Jing, et al. (2006)

[14].

[15].

[16].

Quality Index for Assessment of DSM
1721.
Zeng Shaolun, Ren Yulong, et al.
(2007). "A Game Model of Time-of-Use
Electricity Pricing and Its Simulation "
IEEE: 5050 - 5054.
Shaolun Zeng, Jun Li, et al. (2008).
"Research of Time-of-Use Electricity
Pricing Models in China: A Survey."
IEEE: 2191 2195.
Saba Kauser M.Shaikh, Anjali A.
Dharme. (2009). "Time of Use Pricing
India, a Case Study." IEEE.

Weihao Hu, Zhe ChenHu, et al. (2010).
"Optimal Load Response to Time-ofUse Power Price for Demand Side
Management in Denmark " IEEE.
Yu Cheng, Nana Zhai. (2010).
"Evaluation of TOU Price Based on
Responses of Customer " IEEE: 1977 1981
Liao Yingchen, Chen Lu, et al. (2011).
"An Efficient Time-of-Use Pricing
Model for a Retail Electricity Market
Based on Pareto Improvement." IEEE.
Anyou Dong, Zhongfu Tan, et al.
for time-of-use price based on fuel
IEEE:
7427 7430.


1/20

H
U
TE

C
H


2/20

H
U

TE

C
H


-

C
H
H
U
TE

-

3/20


C
H

1

H
U
TE

C

4/20

-


2.1 Mơ hình tốn
X iR

i, j m, p, o

C
H

X iT
;
T
R
Gj G

(3 - 15)

H
U
TE

1
ij
GR R
min f1 j min(max( Xi ))
min f2

R
- XijTSt: X i
PR

giá TOU

R
i

(3 - 16)

R
i

min(max( X ) min( X ))
X iT
;
T
R
Gj G

1

ij

j

i, j m, p, o

(3 - 17)

GR

G imin

GR

G imax

X min

XR

X max
5/20

(3 - 18)
(3 - 19)


C
H
H
U
TE

( f1 ( x))
2

1

c 01
02

c01
,, ff1((x)) c02
1 x

02
01

f1 ( x)
2 (x

, c01
02

f1 ( x) c01
2 (x
02

02
01

0

,, ff21( x) c02
) c01

6/20

02
01

02
01

(3 - 21)
20)


XT
max

,
Pmax ;

T

XR
min

,
Pmin

H
U
TE

XR
max

C
H

R

Pmax ; X T
min

Pmin ; X T
tb

Ptb

Hàm thành viên (3
(3
1

1

P
( Pmax P ) ( P ' P ' P' )
( P 'max P 'min ) ( P 'max ) min max max max min
( Pmax Pmin ) Ptb
Pmax Ptb
0

, ,PPmax P 'min
' 'max Ptb

Ptb

PP
, , tb tb ( PP 'max P'minmax ( Pmax - Pmin ) - 22)(3 - 23)
'max
(3
P)
, (,P 'max P'min ) ( Pmax - Pmin )
P 'max Pmax

0
7/20


Hay:

C
H

max M

max M

M
M
0

H
U
TE

St:

St:

( f1 )

( f2 )
M 1

f1 ( x)

01

f2 ( x)

02

c01

M

c02

0 M 1
imin

8/20

M

imax

01
02


9/20

H
U
TE

C
H


C
H
H
U
TE
Hình 4 10/20


bình

H
U
TE

cao

C
H

-

10:00 - 14:00 (4h) 9:00 - 10:00 (1h) 1:00 - 9:00 (8h)
19:00 - 24:00 (5h) 14:00 - 19:00 (5h)

11/20


C
H
H
U
TE
Hình 4 12/20


1
2
3
4
5
6
7
8

9
10

Cao

8.273
8.662
8.798
8.023
7.913
8.736
8.924
8.692
7.983
8.039

Bình

H
U
TE

Ngày

C
H

-

6.877

6.771
8.116
6.550
6.457
7.907
8.057
7.985
7.392
7.052

5.256
4.895
5.596
5.846
4.700
5.550
5.663
5.466
5.507
4.816

13/20


2.

W_1. ( f1(x))

W_ 2. ( f2(x))

-

H
U
TE

C
H

C

W_1 = W_2 = 0.5

3.
14/20


C
H

0.0107
0.1084
0.1069

H
U
TE

0.0593
0.0170

0.1405

15/20

0.0697
0.0923
0.0342


C
H
H
U
TE
Hình 4 16/20


C
H
H
U
TE

- XT11= [2.8006 1.9472

2.0562]*105 (MW)

5 (MW)
2.8260*105
- XR11 = [2.8696 1.9953 1.9941]*105 (MW)

- So sánh XT11 và XR11
4

(MW)
- 16).
17/20

4

(MW)


C
H
H
U
TE
Hình 4 18/20