本文作者：曹培 翁慧穎 俞斌 郭創(chuàng)新 周恒俊 單位：浙江大學電氣工程學院 麗水電業(yè)局 南京市供電公司

電力行業(yè)面臨全球性危急的資源與環(huán)境形勢，建設統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)這一策略應運而生[1]。而智能需求側(cè)管理系統(tǒng)正是智能電網(wǎng)為了增加用電保障和優(yōu)化用戶用電行為而設立的需求側(cè)智能系統(tǒng)，將徹底地改變粗放式用戶能量管理現(xiàn)狀[2-3]。隨著低碳經(jīng)濟時代的到來，電力行業(yè)的低碳化改革也被排上日程[4]。根據(jù)國家電網(wǎng)公司2010年發(fā)布的《綠色發(fā)展白皮書》，智能電網(wǎng)能夠在2011—2020年間，使電力行業(yè)累計減排105億tCO2。其中對用戶側(cè)的優(yōu)化管理能夠貢獻30%左右的減排份額，可見對智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的設計也需要適應更多的低碳化需求[5]。我國的用戶側(cè)管理起步較晚，最初是為了應付大范圍缺電狀況，提醒用戶主動降低負荷，或在緊急狀況下對用戶拉閘限電。20世紀末，我國開始推廣“峰谷電價”政策，利用價格杠桿，引導用戶進行負荷的移峰填谷，使電力需求曲線趨向理想化。現(xiàn)階段，隨著智能電網(wǎng)的加快建設，對智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的籌備也已進入了電力項目的建設日程，對系統(tǒng)中高級量測體系、智能電表等的研究正在加速展開。智能需求側(cè)管理系統(tǒng)將電力銷售、使用、結(jié)算的過程進行優(yōu)化控制，增加用戶側(cè)效益，也起到降低電力行業(yè)碳排放強度的作用，是當代電力系統(tǒng)發(fā)展的熱點之一[6]。本文對適應低碳經(jīng)濟形勢的智能需求側(cè)管理系統(tǒng)進行一些探討，根據(jù)低碳經(jīng)濟對系統(tǒng)發(fā)展的潛在影響，分析系統(tǒng)的功能架構、應用的主要技術以及服務架構實現(xiàn)策略。

1低碳經(jīng)濟對智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的影響

智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的作用是幫助用戶和電力公司實現(xiàn)電力營銷到使用過程的可靠性、便捷性、高效性和環(huán)保性要求，而在低碳經(jīng)濟時代，人們對能源系統(tǒng)運營的節(jié)能環(huán)保性能更是提出了較高要求。相關的政策法規(guī)也將能源使用對環(huán)境的影響作了經(jīng)濟指標的量化規(guī)定，以對消耗環(huán)境成本造成副外部性的人類行為進行經(jīng)濟懲罰。對應于低碳經(jīng)濟，一些國家也制定了涉及碳排放權交易、征收碳排放稅、對過量碳排放罰款等的相關法規(guī)，將碳排放帶來的環(huán)境成本經(jīng)濟化，以經(jīng)濟手段促進低碳產(chǎn)業(yè)，抑制高碳產(chǎn)業(yè)，幫助實現(xiàn)經(jīng)濟效益和低碳效益的帕累托最優(yōu)[7]。由此可見，電網(wǎng)側(cè)需要根據(jù)用電量和電力發(fā)電方式，對電力碳排放實際主體(電力用戶)的排放數(shù)據(jù)計量上傳，由環(huán)境部門按標準對電力用戶進行碳排放的經(jīng)濟補償或懲罰。智能需求側(cè)管理系統(tǒng)可計量、上傳用于推算用戶用電碳排放強度及碳排放量的用電信息，并上報環(huán)境部門，為低碳經(jīng)濟的市場運營提供技術支持。智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的經(jīng)濟性和低碳性可統(tǒng)一成一個綜合的經(jīng)濟指標，這種綜合帶來了2個好處：一是將對環(huán)境的影響程度轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟量化值，可以充分利用經(jīng)濟杠桿，讓系統(tǒng)更好地為電力公司和用戶做出低碳性與經(jīng)濟性的雙重引導；二是將環(huán)境利益經(jīng)濟量綱化，給系統(tǒng)運行的外部環(huán)境效益賦予了市場特性，將擴大智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的投資收益比率，對系統(tǒng)的推廣起助力作用[8]。在低碳經(jīng)濟下，智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的效益被分成了2個部分：一是直接的經(jīng)濟效益，如自動化的營銷服務減少了人工業(yè)務量，降低了營銷成本，節(jié)能服務使得用戶節(jié)約了能源成本等；二是環(huán)境效益在節(jié)能減排政策法規(guī)下的等價經(jīng)濟效益，如用戶在用電優(yōu)化后能夠降低溫室氣體的排放，減少碳稅的繳納額度和對碳排放權的購買量，避免過量排放的罰款。在智能電網(wǎng)和低碳經(jīng)濟時代的大背景下，對智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的開發(fā)和管理都應建立在對兩部分效益的綜合分析上[9]。

2智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的結(jié)構與功能

2.1智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的結(jié)構層次

智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構如圖1所示，系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、遠程信道、電能監(jiān)控子系統(tǒng)、采集子網(wǎng)以及測控層設備組成[10-11]。如圖1所示，智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的工作特點是雙向通信，通過交互的信息流的傳遞數(shù)據(jù)，基于經(jīng)濟性和低碳性兩方面考慮，分析計算產(chǎn)生管理控制策略，實施對用戶側(cè)的在線監(jiān)測和管理，從而實現(xiàn)用戶側(cè)電能的優(yōu)化管理和電力部門的高效營銷。同時，系統(tǒng)還可完成對用戶用電的碳排放相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，輔助低碳經(jīng)濟的運行。

2.2主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)的功能配置如圖2所示，主要包括負荷信息整理、用戶服務、營銷服務3個子系統(tǒng)。

1）負荷信息整理存儲子系統(tǒng)。通過對用戶側(cè)上傳的用電信息進行系統(tǒng)化加工整理，在線把握準確的負荷信息，并根據(jù)用戶服務和營銷服務的數(shù)據(jù)類型與格式需求，通過配置或公式編寫，對上傳的數(shù)據(jù)進行計算、統(tǒng)計和分析，并將碳排放相關信息轉(zhuǎn)發(fā)給環(huán)境部門，為高級應用子模塊搭建了堅實的數(shù)據(jù)基礎，提高系統(tǒng)的分析能力。

2）用戶服務子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由3個高級應用子模塊構成：用電管控模塊完成主站系統(tǒng)對用戶有序安全用電的控制，以保證用戶按照當前的用電模式和習慣正常用電，在分布式發(fā)電技術逐漸成熟時，它也將承擔對用戶側(cè)分布式電源的控制[12]；節(jié)能診斷模塊的作用是為申請節(jié)能服務的用戶(通常為大型工業(yè)用戶)分析某一部門，如班組、車間、分廠的實際耗能情況，挖掘節(jié)能減碳潛力，并確定節(jié)能課題，為開展節(jié)能項目的用戶做重要的前期準備[13]；委托管理是在對用戶進行節(jié)能診斷后，制定節(jié)能方案，簽訂合同，由智能需求側(cè)管理系統(tǒng)運營方為項目籌款，采購并安裝設備、培訓人員、投產(chǎn)運行，用戶依據(jù)節(jié)能減碳效益支付項目費用。

3）營銷服務子系統(tǒng)。營銷管理子模塊的主要功能有客服調(diào)度、電能計量、用電監(jiān)測稽查、電費結(jié)算以及抄表收費業(yè)務、催費業(yè)務、用電檢查等基礎服務；智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的負荷預測模塊與電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的負荷預測系統(tǒng)不同，其預測結(jié)果主要作為電價策略制定的數(shù)據(jù)基礎，也可以作為針對某一申請專業(yè)服務的用戶實施用電管理的重要依據(jù)；電價制定和發(fā)布子模塊基于實時電價機制，根據(jù)成本和市場，按一定的更新周期制定電價[14]，力求使電價起到最大化的負荷調(diào)節(jié)作用。

2.3電能監(jiān)控子系統(tǒng)

客戶終端、智能電表和采集子網(wǎng)構成了電能監(jiān)控子系統(tǒng)的主體結(jié)構。客戶終端主要是用來顯示用電信息，并作為用戶自主控制的輸入設備。其顯示的主要信息有電價政策、設備電力參數(shù)、電費信息、用電的碳排放折算等。用戶對自身用電的控制可以通過客戶終端設備輸入。智能電表是智能需求側(cè)管理系統(tǒng)的核心設備，它以微處理器和通信技術為核心，具有自動計量/測量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和服務擴展的能力，實現(xiàn)雙向計量、遠程/本地通信、實時數(shù)據(jù)交互、多種電價計費、遠程設備監(jiān)控、支持用戶與電網(wǎng)互動等功能，是智能用電的基礎設備[15]。