張 磊

國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院

電力需求側(cè)管理的研究與設(shè)計

張 磊

國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院

基于JADE設(shè)計范疇的需求側(cè)管理代理（DSM_ Agent）在電力需求側(cè)管理中具有重要的研究價值。本文基于JADE的MAS運行在Java環(huán)境下，利用Java編程環(huán)境NetBeans設(shè)計修改、制作UI界面，通過對需求側(cè)管理中的需求分析，設(shè)計了DSM_Agent的主要功能。討論了我國需求側(cè)管理的現(xiàn)狀和實施電力需求側(cè)響應(yīng)對用戶側(cè)、系統(tǒng)側(cè)和社會帶來的諸多效益，并依次進行對需求側(cè)管理的參與主體及其間的供需關(guān)系的探討、DSM_Agent的設(shè)計和對關(guān)鍵業(yè)務(wù)進行了研究分析。

需求側(cè)管理代理；JADE；需求分析；Java編程環(huán)境

一、引言

在我國經(jīng)濟發(fā)展的過程中，尤其是城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代化的進程里，大型用電客戶起著重要的作用，無論是直接的產(chǎn)出產(chǎn)值，還是間接的提供勞動崗位，都做出了巨大貢獻。但是在粗放式的發(fā)展中，無可避免地造成了巨大的電能浪費，因此，大型用電客戶的DSM便顯示出其重要的作用。

電力需求側(cè)管理需要國家政府的強制手段，即明確的法律及良好的市場經(jīng)濟：不斷健全規(guī)章制度和逐步完成電力市場的良性競爭。其次，需求側(cè)管理需要多方面配合，共同完成。DSM除了政府、電力企業(yè)、電力客戶，還有電能服務(wù)機構(gòu)需要參與到其中。而實施電力需求側(cè)響應(yīng)能為用戶側(cè)、系統(tǒng)側(cè)和社會帶來諸多效益（伍偉華，2014），如在節(jié)能減排方面的作用（唐莉，2008）。

二、DSM_Agent系統(tǒng)概述

圖1 DSM系統(tǒng)中參與主體的關(guān)系

DSM的主要參與者主要由四類組成：政府、企業(yè)、服務(wù)公司及使用客戶。DSM系統(tǒng)中管理者、實施者、協(xié)調(diào)者及管理者的關(guān)系如圖1所示。

需求側(cè)管理需要以上四類參與者的共同努力，任何消極的一方都會對系統(tǒng)造成不良影響，這是一個不小的挑戰(zhàn)。近年來，計算機技術(shù)也越來越多地進入自動控制領(lǐng)域，主要包括分散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）、安全儀表系統(tǒng)（SIS系統(tǒng)）、管理信息系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)），這些系統(tǒng)大部分實現(xiàn)了局域網(wǎng)內(nèi)的信息互通。而DSM的建立，能夠在這些已有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，合理利用資源的同時減少了資金投入。本文選擇面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Java開發(fā)的JADE系統(tǒng)，具有良好的API接口，既可以通過有線（RS232、光纜）也可以使用無線（Web Service）傳輸信息。

三、系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）設(shè)計原則

DSM_Agent模塊主要有以下設(shè)計原則：

1、實用性。根據(jù)用戶的要求設(shè)計，直觀明確的表達方式，便于用戶了解自己的DSM情況。

2、經(jīng)濟性。在開發(fā)設(shè)計中，盡可能多的利用已有的資源，節(jié)約成本。

3、兼容性。在JADE平臺中，利用java面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)勢，通過大量的繼承行為，獲得JADE平臺中Agent的通用功能。

（二）設(shè)計結(jié)構(gòu)

圖2 DSM_Agent的結(jié)構(gòu)

由圖2可知，DSM_Agent在功能上主要分為四層，分別是用戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層及通訊層。

其中，用戶層供用戶選擇登陸，并具有新用戶注冊、密碼找回功能；應(yīng)用層在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上，對主要功能進行了定義；對于通訊層，DSM_Agent可以在平臺內(nèi)使用JADE內(nèi)部信息傳輸協(xié)議（IMTP）與其他平臺內(nèi)的Agent進行信息換。

圖3 應(yīng)用層主要業(yè)務(wù)

四、在電力行業(yè)中的應(yīng)用及分析

（一）電力行業(yè)中DSM系統(tǒng)的參與主體關(guān)系如圖4：

圖4 電力行業(yè)中DSM系統(tǒng)中參與主體的關(guān)系

（二）功能模塊

基于DSM應(yīng)用層的功能，將其細化為八大模塊，并進行二級功能劃分。主要包括以下功能：電費管理、能量管理、用電管理、發(fā)電管理、效益管理、評價對標、節(jié)能方案和信息管理八個模塊。如，電費管理包括電費查詢及分段電價，電費查詢是DSM_Agent最基本的功能；用電管理包括用電總量顯示、用電總量查詢、分項用電顯示、分項用電查詢及實時電價；發(fā)電管理包括發(fā)電電量，并網(wǎng)電量及并網(wǎng)電價；能量管理包括分布式發(fā)電量、儲能電量及負載能量，能量管理是系統(tǒng)對用戶公司電力系統(tǒng)能量流動的“管家”；評價對標：包括DSM評分和分項對標。DSM評分由于評價體系的不同，結(jié)果不同，應(yīng)用的范圍也不同等。

圖5 DSM功能模塊設(shè)計

（三）DSM評價

DSM評價指標的選取的指標體系絕對不能設(shè)置單一指標。同時，也需要注意指標之間的聯(lián)系，也不應(yīng)太過復雜。DSM評價指標主要包括兩種，分別是政府評價指標和用戶評價指標。政府評價指標屬于硬性指標，用戶評價指標是政府評價指標基礎(chǔ)上的擴展，包括宏觀上的能源效率、污染物排放及節(jié)能狀況等。所有的指標在各自的體系內(nèi)均占有一定的權(quán)重，根據(jù)每項指標的得分，就可以得到DSM評價的總分。

（四）節(jié)能方案

節(jié)能方案的提出基于分項測量的硬件實現(xiàn)和DSM評價指標的支持。同時，使用本地數(shù)據(jù)庫提供的DSM評價標準進行分項對標，得到不合標準的項目，進行差值分析。然后，結(jié)合外部數(shù)據(jù)庫和本地數(shù)據(jù)庫的資源，進行資源整合進而得出方案，流程如圖5所示。

圖6 節(jié)能方案提出流程圖

（五）預測的分析過程

用戶用電量和負荷量的分析預測采用灰色GM（1，1）模型，該模型采用累加的方式，將本沒有明顯趨勢的時間序列變成具有顯著趨勢的時間序列。

以用戶用電量為例，假設(shè)原始用電量按時間排序形成序列為：

對X（0）做一次累加，生成X（1）：

其中，

對X（1），按照最小二乘法確定模型參數(shù)：

其中：

從而可得：

式（7）即為灰色預測模型的最終結(jié)果，可通過其求得未來時間點上的用電量。

五、小結(jié)

本文詳細研究了我國需求側(cè)管理的現(xiàn)狀，以及討論了實施電力需求側(cè)響應(yīng)對用戶側(cè)、系統(tǒng)側(cè)和社會帶來的諸多效益。首先，探討了需求側(cè)管理的參與主體及其間的供需關(guān)系。隨后，進行了DSM_Agent的設(shè)計，包括架構(gòu)搭建、功能模塊設(shè)計。最后，對關(guān)鍵業(yè)務(wù)進行了研究分析。

［1］伍偉華，龐建軍，等.電力需求側(cè)響應(yīng)發(fā)展研究綜述［J］.電子測試，2014.3：86-94.

［2］唐莉，陳湘瑜.客戶端需求側(cè)管理系統(tǒng)的實踐及效益［J］.電力需求側(cè)管理，2008.3，10（2）：55-56.

［3］閆華光，陳宋，等.電力需求側(cè)能效管理與需求響應(yīng)系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2015.1，39（1）：42-47.

［4］阮文駿，劉莎，李揚，等.美國需求響應(yīng)綜述［J］.電力需求側(cè)管理.2013，15（2）：61-64.

Ruan Wenjun，Liu Sha，Li Yang，et al.Overview of demand response in the USA［J］.Power Demand Side Management，2013，15（2）：61-64（in Chinese）

［5］宋藝航，譚忠富，李歡歡，等.促進風電消納的發(fā)電側(cè)、儲能及需求側(cè)聯(lián)合優(yōu)化模型［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（3）：610-615.

［6］曹培，翁慧穎，俞斌，等.低碳經(jīng)濟下的智能需求側(cè)管理系統(tǒng)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（10）：11-16.

張磊，國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院；研究方向：工程管理研究。