張慧麗 張姝 郭雷崗

摘 要：新能源消納中用戶負荷響應評估系統負責收集用戶數據，并給出數據分析圖，為供電可靠性研究提供數據支持，體現出不同用戶負荷對電力供應的不同需求。通過調查用戶負荷習慣的方式，可以獲取電力用戶的負荷特點以及關于響應新能源電力的調節(jié)力，從而總結出用戶的用電特征，有益于實現新能源電力的高效消納。

關鍵詞：新能源消納;用戶負荷;評估系統

1 概述

在2020年中國電機工程學會第三屆“清潔能源發(fā)展與消納”專題研討會的報告《能源互聯網場景下的高占比新能源電力系統關鍵技術研究與實踐》中提出，當前西北電網為例，要將新能源發(fā)電占比提升至40%以上，新能源裝機規(guī)模需要達到2.2億千瓦。僅依靠電源側調節(jié)，無法在滿足新能源電力承載極限的前提下，同時實現利用率水平和發(fā)電量占比、雙重占比、雙重目標，負荷側響應成為必然選擇。高占比新能源電網中引入負荷側響應后，其平衡機理發(fā)生改變，變?yōu)槌Ｒ?guī)電源和柔性負荷共同跟蹤新能源和剛性負荷的變化[1]。

新能源消納中用戶負荷響應評估系統負責收集用戶數據，并給出數據分析圖，為供電可靠性研究提供數據支持[2]。體現出不同用戶負荷對電力供應的不同需求。實際上，對于用戶而言，同樣的電力供應對應的用電體驗和需求存在很大的差別，這與用戶所處的行業(yè)，工作和生活習慣等諸多因素有關。由于電力行業(yè)的特殊性，電網公司更大的精力投入在安全生產上，缺乏與用戶的溝通，因此許多電力用戶對當前國家標準、電網標準中的供電可靠性的指標可能不理解，而略有了解的用戶也可能對可靠性的理解并不一致，因此用戶對電力供應中斷以及日常計劃檢修的停電，可能不理解、不支持，帶來管理和工作上的困難。通過調查用戶負荷習慣的方式，可以獲取電力用戶的負荷特點以及關于響應新能源電力的調節(jié)力，從而總結出用戶的用電特征，有益于實現新能源電力的高效消納，通過階梯電價等手段降低了用電成本[3]。

2 用戶負荷響應評估系統設計

2.1 用戶負荷響應情況調查

根據居民生活、工業(yè)、農業(yè)等不同用電用戶的負荷情況進行調查，不同用戶的用電需求不同，通過用戶負荷調查，可以掌握負荷用電情況，結合新能源出力情況，更好地消納新能源電力。

“新能源消納中用戶負荷響應評估系統”的功能需求包括以下幾個方面：（1）不同用戶選擇不同問卷調查;（2）問卷調查包括多選題、單選題;（3）問卷調查數據的收集和分析;（4）安全用電小知識介紹。

滿足以上功能需求的系統功能模塊如圖1所示：

在圖1中，在“參與調查”下主要包括以下12個模塊：（1）城鎮(zhèn)居民用戶用電調查;（2）農民用戶用電調查;（3）畜牧業(yè)用戶用電調查;（4）采礦業(yè)用戶用電調查;（5）制造業(yè)用戶用電調查;（6）建筑業(yè)用戶用電調查;（7）交通運輸倉儲業(yè)用戶用電調查;（8）教育業(yè)用戶用電調查;（9）金融業(yè)用戶用電調查;（10）商業(yè)服務業(yè)用戶用電調查;（11）衛(wèi)生醫(yī)療業(yè)用戶用電調查;（12）住宿餐飲業(yè)用戶用電調查。

分別提供給12種用戶，用戶填寫對應調查問卷后，數據及收集到對應的數據庫表中，以便后期分析統計。前臺用戶登錄網站，填寫調查問卷，在后臺進行數據庫表的導出，并對表進行數據分析做出數據分析表格。

負荷響應評估系統服務器端主要完成數據采集匯總、綜合能效分析，客戶端主要完成收集負荷能耗。

2.2 系統的設計

新能源消納中用戶負荷響應評估系統首先對用戶負荷進行分類管理，設計調查研究要素[4]。例如問題：“在您的生產生活中，哪幾個月是用電最多？哪幾個月用電最少？”在系統設計出如圖3所示月份采集的數據采集。可以用復雜矩陣、矩陣多選來實現，如圖4所示時間段采集。對于停電對設備的危害程度，可以設計為如圖5所示的設備危害程度采集。

經過項目組成員不斷調查行業(yè)用戶，研究國家產業(yè)名錄，改進調查問卷，最終設計出對應12個行業(yè)用戶的調查問卷，如圖6所示。

3 數據庫設計

新能源消納中用戶負荷響應評估系統用戶信息表包括12種行業(yè)用戶信息表，用戶信息表如下表所示。

PowerQuality數據庫包括12個用戶采集表，用于收集不同類型客戶的負荷數據。

4 數據采集

對于一棟樓宇、一個小區(qū)、工廠等區(qū)域，設施若干個負荷耗電量采集點，比如：空調耗能采集點、生產設備耗能采集點、通信設備耗能采集點等。組建物聯網，采集的數據通過無線數據傳輸方式，數據匯總到物聯網協調器上。

設計服務器端負荷能效管理系統收集管理數據，功能包括：負荷采集點管理、用戶管理、綜合負荷能效分析、用能建議推送。

設計客戶端負荷能效管理系統，功能包括：收集負荷能耗、日能效、周能效、月能效、年能效，形成分析曲線，推送用能建議、電力政策。

構建負荷側響應評估體系，進而指導未來負荷側市場機制的研究與實踐。數據用于研究高比例新能源電力系統平和體系，構建負荷側響應的新能源消納量化評估模型，對負荷能效數據系統管理，構建負荷側能效管理體系，進而指導未來負荷側市場機制的研究與實踐。在已建成若干的省級工程技術研究中心、市級工程技術研究中心，擁有光伏發(fā)電、風力發(fā)電、電力電子實驗裝置和實驗室的測試軟硬件設備上進一步擴展功能并改進量化平衡負荷用電。

5 負荷預測

利用新能源消納中負荷響應評估系統可進行負荷功耗預測，利用現場采集的測量數據輸入負荷模型結構和參數，簡單實用、易于管理，對于不同類型的用電設備構成的負荷建模模型，提供有效的基礎數據。

參考文獻：

[1]趙彥旻，陳宇，周鋆，等.強化系統數據分析 提升用戶側能效管理[J].農村電工，2021，29（04）：17-18.

[2]王曉燕，張建華，翁訸，等.基于我國農村月用電量的預測方法[J].科技風，2020，406（02）：174-176.

[3]程超.電力系統短期負荷預測的改進BP神經網絡算法比較[J].科技風，2020，406（02）：173.

[4]張超永，劉沛，常衛(wèi)，浮明軍.對電力行業(yè)軟件靜態(tài)測試綜合質量快速評價的研究[J].工業(yè)控制計算機，2021，34（10）：82-84.

基金項目：2021年度河南省科技攻關項目《高占比新能源消納中負荷側響應關鍵技術的研究》，編號：21210221 0263;2021年國網河南省電力公司科技項目《基于電力物聯網的智慧能源管理系統技術研究》，編號：5217S0210001

作者簡介：張慧麗（1978— ），女，漢族，河南商丘人，碩士，鄭州電力高等?？茖W校副教授，研究方向：智能電網信息技術、軟件技術、電力物聯網技術、新能源消納技術、電能質量等;張姝（1976— ），女，漢族，河南商丘人，碩士，高級工程師，研究方向：智能變電站技術、智能配電網技術、電力物聯網技術等;張潮（1982— ），男，漢族，河南鄭州人，鄭州電力高等?？茖W校副教授工程師，研究方向：信息技術、智能配電網等。