電力需求側管理及技術研討

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近年來，在“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化”的戰略架構指引下，我國電力系統的信息化建設取得巨大的進展，電力系統發電、輸電、配電和用電等各個環節的信息化和智能化程度不斷提高。建設智能化的電網已成為未來電網發展的方向，其中電力需求側分布面廣、設備多，是智能電網建設的一個重點。而電力需求側管理與智能化的重點包括用戶信息采集、用戶信息雙向傳輸、智能化用電裝置研究以及用電智能決策等。

電力需求側管理與智能決策技術現狀：

1.電力需求側遠程用電監測技術研究現狀

電力需求側的用電監測是實現電網自動化的一個重要組成部分，目前對電力需求側的用電監測包括：遠程抄表、負荷監測及線損監測等。電力廠網分離后，需要對關口計量和大宗用戶不同類別用電進行負荷監控及基于負荷監測實現優化控制。解決這些問題需要開發基于遠程集抄的新一代用電監測控制系統，為供電企業由行業管理轉為信息化管理提供技術支持。同時，雖然兩網改造新增了不少配變和線路，但用電結構和時段差異的增大，使區域性配網在高峰時段滿載甚至超載，低谷時輕載，同時降低了供電可靠性，在加強移峰填谷負荷控制的同時，也需要加強線損監測管理工作。此外，不少傳統工業對電網產生很強的諧波干擾，抑制諧波干擾，減小電力污染，需要加強遠程諧波監測。電力部門已采用了諸如遠程負控、集抄、配變監測、電能質量監測與控制或者調度等電力自動化系統等辦法，但不少系統已不能有效滿足電力需求側管理發展需要，主要體現在：

1）通信技術不能有效適應電力發展需要。主要體現在通信誤碼率高，環境適應性差。無線電臺等專線遠程傳輸通信投入資金大，建設周期長，運行維護成本高，系統通信實時性不強，不能適應點多面廣的用電監測需要。傳統低壓電力載波等近距離傳輸技術通信成功率與長期可靠性有待提高。

2）信息共享性差。供電管理專業分工明確，但在涉及全局的領域跨專業技術協調方面有待加強，電力自動化、系統開發中各種專業軟件并存，數據規劃不統一，信息孤島現象嚴重，既造成無形的重復投資，又不利于從全局角度有效處理與利用數據資源。目前，在配變監測與負荷監測、遠程集抄等系統中，關于實現一體化集成以提高綜合效益方面的工作開展甚少。

3）信息獲取實時性與同步性差，因而可用性差。由于數據不能同時、及時獲取，難以進行科學的線損分析、負荷預測等數據處理，不能為生產經營提供科學的決策依據。

4）信息分析處理等二次利用效率不高。不少現有系統重視信息采集、傳輸，忽視信息的綜合處理與利用，未能將數據資源有效變為數據資本。

5）信息的傳輸基本為單向。在現有的系統中，信息的流向基本上是從電力需求側到管理中心（如電力公司），而無管理中心的用電方案反饋回電力需求側。因此，電力需求側的用電監測與管理系統應具有負荷控制與管理、計量回路監測與防竊電、遠程抄表和電能質量監測等功能。利用負荷管理系統豐富的數據資源，與用戶共享相關用電數據信息，為客戶合理安排生產用電計劃提供科學依據，幫助客戶做好計劃、節約用電和安全用電。引導客戶參與電力市場，讓用戶在實際運用中獲益。

2.電力需求側管理現狀

目前，電力需求側管理實施側重在政府部門推動，電力企業和用戶實施，電價等經濟政策配套，技術創新推廣等幾個方面。管理重點多在宏觀政策面，決策依據多為靜態的統計數據及相應趨勢定性判斷，管理措施細化落實及動態調整有待加強。然而，在技術方面多側重于局部環節，從系統、全局角度著眼有待加強。如何將技術手段與管理措施有機地結合起來，以技術手段獲取實時準確的需求數據并及時統計分析，同步優化負荷控制，同時為管理決策及措施細化落實提供科學依據，值得深入研究。同時，這也有利于技術進步、用電管理、客戶服務和社會發展互相促進，微觀與宏觀管理相結合，即時動態與過程靜態管理相結合，真正實現供用電全過程優化控制。系統架構及工作原理

1.系統架構

電力需求側管理與優化決策系統架構如圖1所示，該系統由多個電力需求側終端和1個電力監控中心組成，共包含4個子系統：需求側綜合信息采集與控制子系統，電能質量優化與智能補償子系統，智能電網通信子系統，需求側信息管理與智能決策子系統。

2.工作原理

該系統首先通過需求側綜合信息采集與控制子系統對電力需求側的電流、電壓、功率和諧波等各種信號進行在線實時采集。然后，該子系統所采集的信息一方面通過電能質量優化與智能補償子系統，采用無功補償和有源濾波相結合的方法，對電力需求側的電能質量進行優化。另一方面，需求側綜合信息采集與控制子系統把所采集到的信息通過智能電網通信子系統傳送到電力監控中心。在電力監控中心，系統通過用戶信息管理與子系統對從電力需求側傳送過來的信息以及電力監控中心所獲得的電力價格信息、負荷信息、電源信息和電網潮流狀況等各種綜合信息進行數據挖掘與智能決策。用戶信息管理與智能決策子系統根據分析決策的結果，通過智能電網通信子系統向需求側綜合信息采集與控制子系統發送智能用電方案，進行負荷控制、遠程抄表控制以及電能質量優化控制等智能用電控制。為了實現系統的功能，研究將包括以下4部分內容。

（1）需求側綜合信息采集與控制子系統

需求側綜合信息采集與控制子系統的主要功能是對電力需求側的頻率、相位、電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數、諧波分量及設備用電狀態等各種電能信息進行在線實時采集。該子系統根據采集到的信息，一方面進行電能質量實時優化，另一方面，所采集到的信息通過通信子系統傳送到電力監控中心。該子系統還執行來自電力監控中心的智能用電控制命令。

（2）電能質量優化與智能補償子系統

電能質量優化與智能補償子系統的主要功能是根據需求側綜合信息采集與控制子系統檢測到的電量諧波信號狀態，采用有源和無源相結合的濾波方法對電力需求側的電能質量進行自適應補償與優化。電能質量優化與智能補償子系統包括無源濾波、無功補償和有源濾波三部分，可以根據需要分別選擇配置。無源濾波應具有可選擇消除多次諧波的功能，通過無觸點交流開關實現切換選擇。無功補償有兩種結構，一是可投切的補償電容器組，二是可控制的電感組合，通過電容器投切控制或電感電流的控制來實現無功補償量的多少。有源濾波實際是采用高頻電力電子技術來解決諧波治理的問題，它可以根據控制命令來實現特定的濾波作用和效果。

（3）智能電網通信子系統

在本系統中，智能電網通信子系統的主要功能是實現需求側綜合信息采集與控制子系統與電力監控中心之間的雙向數據交互。該子系統包括電力需求側通信模塊和電力監控中心通信模塊兩部分。

1）電力需求側通信模塊：該通信模塊接收從需求側綜合信息采集與控制子系統傳遞過來的參數與狀態信息，并封裝成特定格式的數據包發送到電力監控中心，同時接收來自電力監控中心的決策與控制信息數據包，把控制數據送到需求側綜合信息采集與控制子系統進行遠程控制。

2）電力監控中心通信模塊：該通信模塊接收來自需求側綜合信息采集與控制子系統的數據，然后送至需求側信息管理與智能決策子系統進行數據挖掘與智能決策；同時，接收需求側信息管理與智能決策子系統的控制命令數據，并封裝成特定格式的數據包發送到用戶端。智能電網通信子系統為了能夠提供高速、靈活及可靠的通信功能，必須具有多種通信接口，能夠兼容以太網、無線通信及電力線載波通信等多種通信技術。

（4）需求側信息管理與智能決策子系統

在本系統中，需求側信息管理與智能決策子系統的主要功能是：首先對來自電力需求側的各種電能信息以及來自電網的綜合信息進行數據挖掘，然后進行系統分析與智能決策，最后得出電力需求側的智能用電方案、負載控制策略和電能質量優化控制方案，并可通過通信子系統向需求側綜合信息采集與控制子系統發送智能用電控制指令。為了實現上述功能，需求側信息管理與智能決策子系統應該包括：通信接口、需求側綜合信息數據倉庫、綜合信息處理、需求側用電信息數據挖掘、需求側用電分析與智能決策和需求側集成管理接口等6個主要模塊，其框架如圖2所示。

結束語

電力系統包括“發、輸、配、供、用”五個環節，其中“用”是最終目的。因此，電力需求側是電力系統的基礎和服務目標，電力需求側管理與智能化是我國堅強智能電網建設的重點。本文以電力需求側為研究對象，以實現電力需求側管理與智能化為研究內容，有力支撐了我國堅強智能電網建設的戰略，為我國建設智能電網起到示范作用。