夏懷民，徐雄軍

(國網(wǎng)湖北省電力公司孝感供電公司,湖北 孝感 432000)

智能電網(wǎng)下基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力需求側(cè)管理探究

夏懷民，徐雄軍

(國網(wǎng)湖北省電力公司孝感供電公司,湖北 孝感 432000)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是科技創(chuàng)新的主攻方向之一，智能電網(wǎng)是其重要的應(yīng)用領(lǐng)域，在智能電網(wǎng)下電力需求側(cè)管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用模式及其成效，將智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電力需求側(cè)管理，有利于適應(yīng)電力經(jīng)濟發(fā)展要求，并使電力需求側(cè)管理模式得到優(yōu)化。

智能電網(wǎng)；大數(shù)據(jù)；電力需求側(cè)管理；互聯(lián)網(wǎng)+

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，電力系統(tǒng)越來越趨于數(shù)字化、自動化、信息化和智能化，智能電網(wǎng)成為世界電力系統(tǒng)的變革新動向。智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、新能源消納與并網(wǎng)等信息服務(wù)，被列入“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[1]。電力需求側(cè)管理，即PDSM（Power Demand Side Man?agement），是智能電網(wǎng)發(fā)展與建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電力需求側(cè)管理，能夠克服當(dāng)前電力需求側(cè)管理面臨的各系統(tǒng)數(shù)據(jù)難共享、供電、購電、售電信息難一體化、數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集難實現(xiàn)實時在線等問題[2]，有助于供電公司快速響應(yīng)電力市場需求的動態(tài)變化，提高電力營銷服務(wù)管理工作水平。

1 智能電網(wǎng)下電力需求側(cè)管理現(xiàn)狀

1.1 電力需求側(cè)管理概述

電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行與實時電力供需平衡密切相關(guān)。隨著社會的發(fā)展，電力需求總量不斷增加，電力短缺現(xiàn)象頻繁發(fā)生，這一現(xiàn)狀推動了新能源發(fā)電及并網(wǎng)的快速發(fā)展，然而，新能源發(fā)電的間歇性、不穩(wěn)定性、分散性等加大了供電系統(tǒng)的復(fù)雜度，也增加了電力供應(yīng)側(cè)的管理難度。為了緩解電力供需不平衡的矛盾，從電力供應(yīng)側(cè)管理轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏π枨髠?cè)管理便成為世界公認(rèn)的緩解電力缺口最有效的方法之一[3]。

當(dāng)前的電力需求側(cè)管理，是以電力客戶為主體，利用技術(shù)、管理、政策等方式，基于“移峰填谷”的思想來調(diào)控客戶的電力需求，達(dá)到“有序”用電的目的，減少用電高峰時段的電網(wǎng)峰荷，改變電力需求的時序分布，以提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性與可靠性。然而，電力系統(tǒng)的供用電無時無刻不在發(fā)生變化，且電力負(fù)荷的不斷增加、供電系統(tǒng)的多樣化和復(fù)雜化，都增加了電力需求側(cè)管理的難度，加之電力需求側(cè)管理涉及不同管理部門，故很難實時把控電力需求狀況，無法快速響應(yīng)用戶電力需求，這些現(xiàn)狀對電力需求側(cè)管理都提出了更高的要求。

1.2 電力需求側(cè)管理概述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的展開，其靈活、清潔、經(jīng)濟、可靠、自愈、兼容、安全等特點，一方面對電力需求側(cè)管理提出了更高的要求，另一方面為電力需求側(cè)管理提供了良好的環(huán)境與平臺。下圖1為智能電網(wǎng)環(huán)境下的電力需求側(cè)管理模型。

圖1 智能電網(wǎng)環(huán)境下的電力需求側(cè)管理模型Figure1 Power demand side management model in smart grid environment

在智能電網(wǎng)環(huán)境下，通過實時在線監(jiān)控技術(shù)和智能控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)精確、實時的用戶需求響應(yīng)和調(diào)控。智能電網(wǎng)支持分布式能源并網(wǎng)，讓用戶從單一的“被動受電”轉(zhuǎn)變?yōu)椤半p向互動式地供用電”。另外，在智能電網(wǎng)環(huán)境下，電力部門通過充分監(jiān)測和分析用戶對電力的需求規(guī)律，采取“分時電價”等激勵措施，通過調(diào)整電價來促進用戶自主調(diào)節(jié)用電時段，以促進電力供需平衡。

從長遠(yuǎn)來看，在智能電網(wǎng)建設(shè)環(huán)境下，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”和“大數(shù)據(jù)”背景，電力需求側(cè)管理的變革趨勢是基于“全覆蓋”、“全采集”、“全預(yù)付費”的全網(wǎng)建設(shè)和全網(wǎng)管理模式。

2 智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

“大數(shù)據(jù)”于2012年首次在國家層面被提出，并成為科技創(chuàng)新熱點之一[4]。大數(shù)據(jù)與“海量數(shù)據(jù)”和“超大規(guī)模數(shù)據(jù)”等術(shù)語不同，其代表性定義為3V，即“規(guī)模性（Volume）、多樣性（Variety）、高速性（Ve?locity）”，或者4V，即補充“真實性（Veracity）”或“價值性（Value）”[5]。自大數(shù)據(jù)被提出以來，其特點與“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息時代背景就決定了大數(shù)據(jù)技術(shù)將在眾多領(lǐng)域帶來革命性的影響，勢必會掀起大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究和應(yīng)用高潮。

電力系統(tǒng)是極其復(fù)雜的人造系統(tǒng)，其規(guī)模之大、涉及范圍之廣、傳輸能量之多、潮流情況之復(fù)雜、實時運行之不停歇、故障擴散之極快極廣等特點，決定了電力系統(tǒng)運行過程中必然產(chǎn)生不同類型的海量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)量時時刻刻保持增長態(tài)勢，十分符合大數(shù)據(jù)的特點，因此，是典型的電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。

2.2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)

智能電網(wǎng)是大數(shù)據(jù)技術(shù)十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)中，為智能電網(wǎng)建設(shè)帶來了新思維和新活力。隨著電力信息化的推進以及智能電表、智能變電站、實時測量和監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場移動檢修系統(tǒng)、先進的信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣，電力數(shù)據(jù)種類和規(guī)模均快速增長，這些數(shù)據(jù)便構(gòu)成智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)[6-7]?？傮w來看，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)和電網(wǎng)外部數(shù)據(jù)兩大類，具體來源示意圖如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分類及數(shù)據(jù)來源示意圖窗體頂端Figure 2 Schematic diagram of big data classification and data sources of smart grid

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用涵蓋多個方面，包括面向電力公司運行管理與發(fā)展的應(yīng)用、面向電力用戶服務(wù)的應(yīng)用、面向政府部門輔助決策的應(yīng)用。其中，面向電力用戶服務(wù)的應(yīng)用又包括用戶用電行為分析、電力需求側(cè)管理、用戶能效分析、供電服務(wù)輿情監(jiān)測預(yù)警分析等內(nèi)容[6，8]。

3 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用

3.1 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)管理中的具體應(yīng)用

智能電網(wǎng)環(huán)境下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電力需求側(cè)管理，有利于適應(yīng)現(xiàn)階段電力經(jīng)濟的發(fā)展要求，同時優(yōu)化電力需求側(cè)管理模式，促進電力需求側(cè)管理水平和效率的大幅提升[9]。根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析架構(gòu)以及大數(shù)據(jù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用步驟，得到圖3所示的智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用示意圖。

圖3 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用示意圖窗體頂端Figure 3 Schematic diagram of the application of big data of smart grid in power demand side management

由圖3可知，利用智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)來實現(xiàn)電力需求側(cè)管理時，首先需要采集數(shù)據(jù)，智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)存儲采用了云計算技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)中提取的用戶數(shù)據(jù)需要通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)作預(yù)處理，進而針對有效數(shù)據(jù)，根據(jù)濕度、溫度等氣候條件以及用戶階層的差異性，對電力用戶進行分類。然后針對各類用戶的不同用電設(shè)備繪制日負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線等，并對其進行充分解讀，比如分析用電設(shè)備的用電特性，包括用電時間或周期、用電量大小、用電負(fù)荷波動情況等；對于空調(diào)、熱水器、取暖器等受季節(jié)、天氣影響的用電設(shè)備，需分析其受季節(jié)、天氣影響的程度等。接著對分析所得結(jié)果進行整合，采用關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、回歸分析等方法進行數(shù)據(jù)挖掘分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果實現(xiàn)各電力用戶的電力需求情況的宏觀掌控，進而以此為依據(jù)，制定電力需求管理機制。

3.2 智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用成效分析

通過智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，電力需求管理預(yù)期會出現(xiàn)新方法及新趨勢，比如分時電價措施將全面有效推廣、智能家電模式將得到普及與推廣、基于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用等。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠?qū)崟r分析當(dāng)前供用電情況，確定實時電價以及下一時段的預(yù)測電價，并及時發(fā)布告知用戶，用戶享有全網(wǎng)用電情況和用戶個體用電信息的知情權(quán)，用戶可根據(jù)個體的電力需求情況，主動調(diào)節(jié)用電時段，盡可能利用電價較低的時間進行生產(chǎn)和生活，以提高用電經(jīng)濟性；另一方面，通過分時電價措施，能夠有效降低峰荷，減少峰荷對電網(wǎng)的負(fù)面影響。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，用戶能夠掌握實時負(fù)荷情況及實時電價信息，這將促進用戶對具有遙控、預(yù)約、變頻、節(jié)能等功能的智能家電的青睞，充分利用智能家電的節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，為用戶創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電源并網(wǎng)的靈活管理，各電源部門或安裝有可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的微電網(wǎng)用戶可根據(jù)實際用電情況，優(yōu)先滿足電力的“自給自足”，并儲存多余電能，待電價較高時并入電網(wǎng)，供給其他用戶，若微電網(wǎng)提供電力不足以維持用戶的生產(chǎn)生活，再選擇低電價時段從電網(wǎng)取電。

4 結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)+的信息時代，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息進行充分利用，挖掘其價值，并就數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行利用，讓智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)服務(wù)于電力公司，服務(wù)于電力用戶，服務(wù)于政府部門輔助決策，進而將智能電網(wǎng)建設(shè)推向新的階段。面對大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)+這些新興事物，智能電網(wǎng)建設(shè)需要改革，電力需求側(cè)管理亦需要與時俱進，將智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、電力需求側(cè)管理相結(jié)合，充分利用先進科學(xué)技術(shù)，必將為我國的電力行業(yè)帶來新態(tài)勢。

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Research on Power Demand Side Management Based on Big Data Technology under Smart Grid

XIA HuaiMin，XU XiongJun
(Hubei Xiaogan Power Supply Bureau,Xiaogan Hubei432000,China)

Big data technology is one of the main direction of technological innovation,smart grid is an important application area.Based on the analysis of the present situation of PDSM in smart grid,the application mode and effect of big data technology in PDSM are analyzed in this paper.Ap?plying the big data technology of smart grid to PDSM is helpful to meet the demand of electric pow?er development and optimize the PDSM model.

smart grid;big data;PDSM;Internet plus

TM715

A

1006-3986(2017)04-0001-04

2017-03-09

夏懷民（1971），男，安徽宿州人，本科，高級工程師。

10.19308/j.hep.2017.04.001