基于营商环境提升的大宗工业用电感知优化模型研究

2022-03-02刘栋果唐长春张福州

数字通信世界 2022年1期

何勇，刘栋果，唐长春，何为，张福州

（国网四川省电力公司，四川成都，610000）

1 研究目标

1.1 目标

建立一套数据分析的模型，包括用户用电经济性计算模型、用户用电方案推荐模型、基于行业用电情况的用电风险预警模型、用电容量需求估算模型。建设一套数据分析的软硬环境，开发一套基于分析的业务应用，实现用电方案、用电风险预警、线路容量冗余估算、行业繁荣度分析。

1.2 现状分析

电能信息采集系统的建设和采集的全面覆盖，通过几年的运行，已经积累了大量的用户用电数据，为数

据的分析提供了数据基础。大数据应用技术的成熟，为数据的大规模实时高效分析提供了技术支撑。目前，国内专门针对大宗用户的分析仍处在探索和理论研究阶段，尚未有成果展现。

2 业务分析模型设计

2.1 用电经济性计算模型

用电经济性模型见图1，从用户历史的电量电费、基本电费、功率因数调整电费等维度分析用户的用电成本，对比当前同行业用电用户的用电成本，评价用户的用电方案的经济性，结合用电方案变更需要投入的费用，评估变更用电方案的经济性。

图1 用电经济性计算模型

2.2 用电方案推荐模型

用电方案推荐模型见图2，是将运行容量、基本电费、实际需量、峰谷时段用电量、丰枯水期用电、无功补偿的力调电费，结合改造的成本等，为用户提供最优的用电方案，合理安排生产的周期、生产的时段，并初步评估调整后能够提高的预期收益。

图2 用电方案推荐模型

2.3 用电风险预警模型

用电风险预警模型见图3，是将企业历史同期用电量、行业同期用电量以及电量与企业经营生产的相关性作为因子，通过分析提高预测用户的经营状况，并根据预测结果对电费回收的风险进行评价，为电费回收提供自动风险预警。

图3 用电风险预警模型

2.4 用电容量需求估算模型

用电容量需求估算模型见图4，是将时间因子、增长趋势因子、用户入住情况都纳入综合分析的范畴，最终评估出线路的配置最大负荷与实际最大负荷、极端情况下的最大负荷的关系，分析出配置容量与实际容量之间的差值，核算容量实际冗余，提高线路的利用率。

图4 线路容量冗余计算模型

3 系统设计

3.1 系统总体架构

系统总体架构如图5所示。

图5 系统总体架构图

3.2 云平台架构

云平台架构图如图6所示。

图6 云平台架构图

3.3 物理架构

物理架构图如图7所示。

图7 物理架构图

3.4 系统功能设计

3.4.1 基础信息同步

（1）基础档案同步。系统实现大宗用户用电信息分析范围维护功能，并每周从SG186营销业务应用系统将大宗用户的用户信息、计量装置、用电设备等基础档案同步到“大宗用户用电信息分析系统”，为大宗用户用电信息分析提供基础数据支撑。

（2）月结电量电费信息同步。系统依据大宗用户用电信息分析范围配置，每月从SG186营销业务应用系统将大宗用户的抄表电量、结算电量、结算电价、运行容量、基本电费、功率因数、功率因数调整电费等月结电量电费同步到“大宗用户用电信息分析系统”，为大宗用户用电优化分析提供基础数据支撑。

（3）采集电量、负荷信息同步。系统依据大宗用户用电信息分析范围配置，每日从用电信息采集系统将大宗用户的时刻用电量、用电负荷、电能质量等实时用电信息同步到“大宗用户用电信息分析系统”，为大宗用户用电信息分析提供基础数据支撑。

（4）业务变更信息同步。系统依据大宗用户用电信息分析范围配置，每周从SG186营销业务应用系统将大宗用户的增容、减容、暂停、暂换费等业务变更信息同步到“大宗用户用电信息分析系统”，为大宗用户用电优化分析提供基础数据支撑。

3.4.2 数据分析

（1）运行容量冗余分析。以用户的历史用电时刻负荷数据为基础，分析用户每日最大负荷，计算用电负荷小于用电设备的运行容量时间段，将用电负荷小于运行容量的连续运行时间大于15天的时间段定义为运行容量冗余。结合历史用电量、行业用电周期特点，向存在运行容量冗余的用户提供运行容量变更的优化用电建议。

（2）功率因数不达标分析。以用户的历史有功电量、无功电量、功率因数、功率因数调整电费、功率因数执行标准数据为基础，分析用户每月有功电量、无功电量增长趋势，分析用户功率因数变化趋势，并横向比较同行业用户的功率因数，综合计算功率因数不达标用户。

（3）高电度电费均价分析。以用户的峰、平、谷时段的电度电量、电度电费为基础，结合一个年度内的丰枯电费情况，分析用户电度电费均价，计算各行业中高电度电费均价用户，为用户优化用电提供建议。

（4）高综合电价均价分析。以用户的合同容量、运行容量、基本电费、功率因数调整电费、电度电费为基础，结合一个年度内的丰枯执行时间，分析用户综合电价均价，计算各行业中高综合电价用户，为用户优化用电提供建议。

（5）行业用电经济性分析。从综合行业、细分行业范围，分析行业用户的基本电费、电度电费之比，功率因数调整电费、电度电费之比，以及对电度电费均价、综合电费均价分析，计算行业用电经济性的特征。

（6）用电风险分析。分析行业用电量、用电负荷发展趋势，计算行业用户电费回收风险；分析用户与行业的用电量、用电负荷、峰平谷时段电量比等用电特征差异，计算存在行业用户经营风险导致的用电风险。

（7）疑似窃电分析。以行业用电量、用电负荷发展趋势为基础，分析用户与行业的用电量、用电负荷、峰平谷时段电量比等用电特征差异，计算存在行业用户疑似窃电的风险。

3.4.3 业务应用功能

（1）行业用电优化建议。基于行业用户的运行容量、功能因数、电度电费均价、综合电价均价等行业用电特征，计算行业用户与行业特征的差异，为用户优化用电方案提供建议。

（2）用电方案推荐。基于行业用户的运行容量、功能因数、电度电费均价、综合电价均价等行业用电特征，结合新装、增容用户的生产计划推荐用电方案，避免运行容量冗余、功能因数不达标、高综合电价等用电问题。

（3）用电容量冗余评估。在运行容量冗余分析结果的基础上，对比行业用电负荷变化趋势，与行业用电负荷特征一致且存在运行容量冗余的用户较大概率，为用电容量冗余，需要优化用电方案。

（4）功率因数提升评估。在功率因数不达标分析结果的基础上，综合用电客户的用电量、运行容量等变化，计算用户功率因数提升的必要性。

（5）电费风险预警。通过计算用户的用电负荷异常，无功电量异常，用电量与行业特征背离等趋势，分析存在电费回收风险的用户。

（6）窃电风险预警。通过计算用户的用电负荷异常，用电量与行业特征背离等趋势，分析存在窃电风险的用户。

（7）行业用电指数。综合分析行业用户的合同容量、运行容量、用电量、用电负荷的增长趋势，计算行业用电指数。

4 应用场景

4.1 新装用户用电方案推荐

A企业需要办理新装业务，电力公司根据用户的所处的行业，根据行业中历史的用电数据和方案，根据用户的生产规模、生产技术、预计的增长率等，给出同行业用户的优选方案，并给出相关案例，指导用户选择不同用供电方案和使用更为合适的生产设备，企业根据电力企业提供的方案，有效地降低了企业的用电成本。

4.2 老用户用电优化建议

用电企业经过对企业用电量、行业平均用户电价分析并根据电力企业的用电方案和老用户的用电行为特征给出优化用电建议，如A企业为高能耗企业，且生产自动化相对较低，因此大量的生产时间安排在白天，同时经过分析发现企业在枯水期用电量经常高于丰水期的用电量，根据分析结果，电力公司建议A企业采用更先进的自动化生产设备以便将生产的用电时段安排在谷时段运行，同时建议A企业合理安排生产的月份，在不增加库存和成本的情况下适当提高丰水期的产量，降低枯水期的生产量。

通过系统用电容量需求分析，发现用户A配置的容量为5 000 kVA（根据用户合同容量配置），但经过分析发现在极限（每套设备都按最大负荷计算）情况下用电的总负荷为4 500 kVA，且一年内存在2段时间的最大负荷为3 500 kVA，根据分析结果，供电公司建议用户关窗500 kVA，同时在2个业务调整期申请暂停用电容量1 000 kVA，该用户的用电经济性显著提升。

分析功率因数调整电费较大用户的用电容量、无功电量、功率因数、功率因数调整电费，为用电客户提供无功补偿装置的安装方案，降低用户的功率因数调整电费，提升电网的供电质量。