基于电力需求侧管理平台的电力管理信息化

董春泉 江苏九九久科技股份有限公司

段 飞 匡 晔 宋 哲 济中节能技术（苏州）有限公司

1 电力需求侧管理平台建设规范

电力需求侧管理(以下简称DSM）平台建设规范性是实现功能的基础保障。DSM平台是一套综合了现代网络通信、物联网、云计算、海量数据处理、电力电能管理等一系列专业技术的信息化管理与应用系统。企业版DSM平台建设不仅仅是将已经开发好的软件部署到企业服务器那么简单，从前期的现场勘测、计量点位设计到后期的平台展示、数据对接等都有明确要求和规范；此外，平台建设完成后，基于DSM平台数据的电能分析报告和电力电能管理优化方案更能体现企业DSM平台建设的价值。

DSM平台作为面向不同企业用户的通用型应用软件系统，为了实现各方面功能，它必须保证以下原则：

（1）定制化原则：根据不同类型企业用户定制化设计DSM平台数据采集点位和结构；

（2）标准化原则：以政府为主导，依据电力需求侧平台技术规范（试行）、国家电力需求侧管理平台管理规定（试行，2014）等行业标准；

（3）开放性原则：提供开放、灵活的信息交互及管理接口，实现灵活的数据交换功能；

（4）扩展性原则：采集系统具备可大规模扩容能力；

（5）实用性原则：人机界面、易于使用；根据不同级别用户的实际需求，提供灵活、多样的展示形式，并提供良好、易操作的自定义功能。

（6）稳定性原则：数据采集设备的硬件平台选用国际主流的通讯处理平台，确保系统的稳定性和可靠性；

（7）安全性原则：系统在传输过程应进行加密保护处理，使用的技术和保密级别应不低于同级别国家数据安全标准；

用电企业电力需求侧管理平台建设应以政府为主导，按照统一设计、科学规范、开放有效的原则，实现公共服务的目标。以平台为载体，搭建用电服务和用电需求市场，形成电力用户、电网企业、节能服务公司、政府部门等多方信息互动的桥梁，实现电力管理信息化。

2 DSM平台基础功能

2.1 实时监测

DSM平台对于企业用户来说，其最为基础的功能是对企业电力系统进行实时监测。通过数据采集设备采集用配电现场智能电表计量的电力数据，改变人工抄表低效滞后管理模式，实现对电力系统的实时监控。企业用户可使用智能电子设备（包括移动通信设备）通过DSM平台随时随地监控企业各用配电线路用电情况。对于自控系统配置较完备的企业，可将DSM平台信息与自控系统信息实行统筹管理，实现监测与控制的完美结合，提升现代化企业能源和生产管理水平。

2.2 电力分析

DSM平台电力分析是企业用户优化电力系统管理的重要工具。基于DSM平台，企业拥有的电力系统数据不再仅是抄下来电量数据和电力部门发布的电耗账单。DSM平台系统性的采集企业电力数据，除基础的电力数据外，也将企业峰谷平时段用电数据和电能质量各项指标数据收纳其中，为各企业实施移峰填谷措施和优化用电质量提供依据，为提升整个电网用电环境奠定基础。

通过DSM平台电力分析功能，企业用户可分析用电水平波动情况及峰谷平时段用电分布，为企业用电调整实现能耗控制提供依据；通过设定的类比时比分析，企业用户可探讨企业各用配电线路用电水平同期变动状况，也可对比同类线路或设备时段用电水平，为企业寻找节电空间提供导向。电力部门可基于DSM平台交互数据实现对地区企业进行统筹管理，通过电力电能数据统计，及时掌控全域企业用电水平，为开展有序用电、优化电力配置和规范电力市场制度提供数据支撑。

2.3 需求响应

实施DSM既强调供电企业的主体作用，又强调建立供电企业与电力用户之间的伙伴关系，或者说是双赢关系[3]。需求响应是DSM平台实现需求管理的重要手段，供电企业和电力用户之间的双赢关系则是需求响应实施的关键。与传统电力负荷管理不同，DSM平台需求响应并不是由电力部门单方面管理负荷，需要调动电力用户积极参与。

对于企业用户而言，DSM平台电力数据是需求响应方案有效执行的基础，只有基于企业用电历史数据，搭配企业生产安排信息及设备参数信息等，及时分析企业用电趋势，并通过需求响应模拟确认企业在未来时期的需求或响应空间，在保证用电企业正常用电的同时，为配合供电企业输配电调整提供依据。基于DSM平台需求响应管理，用电企业可向供电企业提出需求或响应申请，一方面保证企业正常用电，一方面从提供的电力响应中获得补助；供电企业合理安排用电企业的需求响应，制定有效的输配电策略，提高全域用配电效率，同时向积极提供电力响应企业政策倾斜，如优先保证此类企业供电需求，提高用电企业需求响应积极性。

3 DSM平台功能拓展探讨

3.1 基于统计理论的电力分析

电力系统属于一个通过量化的虚拟系统，不可能通过现场观察发现系统内部存在的问题，只能通过专业计量设备测量电力数据来确认系统的运作状态。电力数据通常分为累计量（电量）和状态量（如电流电压、谐波等）两种。通常情况下，用电企业对累积量电量会重点关注，因它关系到企业需要支付多少费用，但状态量的关注度一直较低，用电企业较为关注的是均值和最值，能获取的信息量相对较低。

功率大小一般是用来衡量用电企业的负载水平，也决定了用电企业向供电企业或供电局申请的负荷容量。假如用电企业与供电企业签订了需量电费核算合同，用电企业需按照需量申请量交付费用，但如何得知申请的需量容量是否合理？是不是有较大的可控空间？这些问题则可以通过企业用电功率概率分布进行分析。

如图1为某企业总变实测有功功率概率分布图。从有功功率分布图来看，该企业有功功率主要处于1 000 kW～1 800 kW，标明用电企业用电负载长期处于这个区间；但是，据统计该企业实际有功功率最大值为2 300 kW，在2000kW～2 300 kW之间的分布较小（图1中未有效展示）。对于这类情况，我们该如何确定企业需量容量申请？通过概率分布分析展示，该企业的需量容量申请就变得简单。

基于用电企业功率概率分布，既然已经知晓用电企业只有极少情况出现在1800 kW～2300 kW，我们便可通过调整企业用电设备在高负荷期的使用来控制企业用电负荷，使部分用电生产设备错开负荷高峰期使用，有效降低用电企业功率需量水平，使企业功率需量容量申请更加合理，在降低用电企业电耗费用的同时，尽量避免因供大于求而导致的电能流失。当然，并不是所有的功率分布类型都采取同样的措施，需依据具体状况而定。假若用电企业实际功率需量很多情况都大于申请的功率需量值，那就有必要提高功率需量容量申请。

功率负载概率分布分析不仅能用于需量容量申请，它能帮助用户查看企业功率负载的波动频率，远比查看折线图的趋势有效。概率分布可应用于电力系统任何状态量的统计分析，可帮助用户更全面的了解用电系统。对于电能质量数据来说，在查看概率分布的基础上，可结合常规概率量（均值、标准差、众数、中位数等）系统地查证各指标状态；此外，电能质量指标均存在国家标准，可统计相同时段内各电能指标数据超出国家标准的比例，并对比连续时段各电能质量指标数据的超标比例，以此来衡量用电企业用配电线路电能质量水平和变化趋势，为电能质量治理提供充足的依据。

图1 某企业总变实测有功功率概率分布图

3.2 数学模型实现电力系统优化控制

电力系统建模分析用于电力系统管理优化和控制策略挖掘是电力行业的热门话题。无论是大型节能服务企业，还是高校科研都将此问题列为重点和亮点，但实际用于DSM平台电力数据分析还未完全展开，部分分析技术的成熟程度并未达到实际应用的水平。

简单线性回归模型是建模分析的基础模型，简单易懂，可协助企业用户分析用配电性能，挖掘电力系统漏洞，寻找优化控制策略。图2为某企业变压器负载与功率损耗的散点分布图。对变压器功率负载和功率损耗回归分析，从分析结果可知：该变压器以功率负载650 kW为分界线，前一部分的功率损耗均值只有10 kW左右，后一部分功率损耗达到30 kW，可知该变压器在负载功率为600 kW左右时最佳，功率损耗只占1.67%。

图2 某企业变压器功率负载与损耗回归分析

通过回归分析确认了变压器的最佳功率负载，用电企业电力管理部门便可调整各变压器功率负载水平，实现电力负载合理分配，降低用电企业电能损耗。上述一台变压器的优化控制，假如功率负载控制在600 kW左右，相对于750 kW负载状态变压器功率损耗降低20 kW，通常变压器均为全年24小时开启，年度节省电量高达17.52万kWh。

由此可见，建模分析是对电力系统数据深度挖掘，用于评估企业用电水平、寻找节能空间的工具，简单的回归模型分析就能帮助用电企业发现可观的节能空间。虽然现阶段多数电力系统建模分析还停留在实验室阶段，但从发展趋势看，在不久的将来，有效的建模分析体系会以DSM平台数据为基础发展起来，为优化用电系统、提高用电效率创造更有利的条件。

3.3 专家系统用于电力系统报警与诊断

DSM平台历史数据的专家系统是DSM平台功能的延伸。专家系统库中积累了上千项能源管理案例以及专家团队凭借多年经验定制的诊断规则和治理改造方案，基于专家经验及规则通过人工智能对采集的电力数据进行深入挖掘分析，掌控电力系统实时运行状态、评估用配电效率和电能质量，发掘企业用电漏洞，诊断节能空间，并通过产生异常报警和生成改造方案优化企业电力管理体制。

以某企业用电系统功率因数水平为例，用电企业可根据实际要求设定用电线路功率因数限定值，DSM平台定制化设计的机器学习计算模块对整个用电体系的功率因数进行核算，并在专家系统库调用相适应的规则，并配备相应的改造方案。对于功率因数问题来说，专家系统会结合影响功率因数的各方面因素进行整合分析诊断，确认导致功率因数异常的根本原因，最终根据功率因数异常状况提出治理方案。如当功率因数偏低时，治理方案会提出具体无功补偿设备类型和大小；当无功补偿出现过补时，治理方案可能会建议将固定补偿设备更换成合适的实时无功补偿设备。

以现阶段DSM平台设计和发展状况来看，大数据应用和机器学习技术已经在逐步用于电力需求侧管理，相信在不久的将来，专家系统也会成为企业DSM平台的重要功能模块。

4 结语

随着电力需求侧管理市场政策的逐渐完善，DSM平台建设在政府部门的大力推动下走进千家万户。无论供电部门，还是用电企业，DSM平台的实际应用已成为现阶段电力体制改革重点关注的问题。本文从用户角度阐述DSM平台的功能，客观地阐明DSM平台产生的效益，并结合DSM平台拓展功能展现平台给用电企业带来的潜在价值，让更多的企业用户真正理解DSM平台建设的实际价值，并为DSM平台使用提供参考。

为了规范DSM平台市场建设，现阶段政府部门已经颁布关于DSM平台的相关规范，但这一定程度上也局限了DSM平台功能的拓展。本文针对基于DSM平台功能的深度开发做了简单阐述，为DSM平台创新开发提出见解，以促进DSM平台市场优化发展。

[1]张晶，马国政.电力需求侧管理技术支持系统.电网技术.2006.

[2]王睽.浅析电力需求侧管理.建筑学研究前沿[J]，2012.

[3]谭学健.电力需求侧管理策略探讨.中国电力教育.2007.