智能電網(wǎng)建設(shè)時期的需求側(cè)管理

高建宏 臧寶志

華北電力大學(xué) 北京 102206

電力需求側(cè)管理從20世紀70年代以來已經(jīng)逐漸成為發(fā)達國家電力行業(yè)一種規(guī)范化的管理模式，并取得重大成效。我國20世紀90年代初期開始推行需求側(cè)管理，目前需求側(cè)管理在我國還處在發(fā)展時期。國家電網(wǎng)“建設(shè)堅強的智能電網(wǎng)”工作正在有序展開，針對需求側(cè)管理制定了“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費”的總體目標。

電力需求側(cè)管理作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分之一，也是智能電網(wǎng)建設(shè)的重點環(huán)節(jié)，其推行對智能電網(wǎng)建設(shè)的目標起著舉足輕重的作用，未來的建設(shè)與發(fā)展必須與智能電網(wǎng)的長遠規(guī)劃保持高度一致。

本文分析了傳統(tǒng)需求側(cè)管理的特點及局限性，以及為配合智能電網(wǎng)建設(shè)工作的開展，基于智能電網(wǎng)構(gòu)架下電力需求側(cè)管理所需的技術(shù)變革。

1 智能電網(wǎng)簡介

智能電網(wǎng)（Smart Grid）是當今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，并被認為是21世紀電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。歐美等發(fā)達國家從2001年開始就成立專門的組織或機構(gòu)投入巨大的精力力圖盡早取得突破。中國、日本、澳大利亞等國家也紛紛跟進。2009年10月，美國總統(tǒng)奧巴馬批準了80億美元的智能電網(wǎng)投資基金，以促進美國智能電網(wǎng)的建設(shè)。2010年初國家電網(wǎng)陸續(xù)開展了兩批智能電網(wǎng)的試點項目，并明確表示，針對智能電網(wǎng)建設(shè)預(yù)計累計投資達4萬億 （2020年之前）。中國智能電網(wǎng)開始步入規(guī)劃建設(shè)階段，宣布了智能電網(wǎng)時代的到來。

智能電網(wǎng)是一系列有關(guān)技術(shù)的總稱，其本質(zhì)是能源替代和兼容利用，智能電網(wǎng)具備可靠、自愈、經(jīng)濟、兼容、集成和安全等特點?？梢越鉀Q精確供能、電力需求側(cè)管理、電網(wǎng)自由接入、多電源互動以及分散儲能等問題，它不僅服務(wù)于大電網(wǎng)，而且服務(wù)于我們的電力終端用戶。智能電網(wǎng)將最大程度的消除或抑制大面積停電故障，提高了電網(wǎng)運行效率和可靠性，將為用戶節(jié)省電費并減少污染的排放。

2 電力需求側(cè)管理現(xiàn)狀

需求側(cè)管理（Demand Side Management）源于能源消費居世界首位的美國。需求側(cè)管理比綜合資源規(guī)劃起步要早5年，它是在早期節(jié)電和負荷管理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，起始時間可以追溯到20世紀70年代中期，20世紀80年代初期開始逐步充實和完善，今天已經(jīng)被大多數(shù)人所接受。電力需求側(cè)管理可以取得經(jīng)濟、社會與環(huán)境的多重效益，實現(xiàn)政府、用電客戶與電力企業(yè)的三方共贏。不僅是緩解電力供需矛盾的必要手段，更是提高能源利用效率、實現(xiàn)節(jié)能降耗目標、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性選擇。

傳統(tǒng)的電力需求側(cè)管理以一定的管理、經(jīng)濟、技術(shù)等措施，將客戶的電力需求從電網(wǎng)負荷高峰期削減、轉(zhuǎn)移或增加在電網(wǎng)低谷期的用電，實現(xiàn)“移峰填谷”的作用，以達到改變電力需求在時序上的分布，減少日或季節(jié)性的電網(wǎng)峰荷，提高系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。

目前全國已有的電力需求側(cè)管理，大多依靠分散建設(shè)的低壓客戶集中抄表系統(tǒng)、變電站遠抄系統(tǒng)、用電現(xiàn)場服務(wù)管理系統(tǒng)等，在一定程度上提高了抄表的自動化、現(xiàn)代化水平。這些系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，在特定歷史條件下為緩解電力供求緊張狀況、實現(xiàn)有序用電、保證電網(wǎng)安全、確保重要負荷用電方面發(fā)揮了重大作用。但是，由于系統(tǒng)分散，設(shè)置分屬不同部門管理，各系統(tǒng)之間很難實現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)共享，難以實現(xiàn)從購電側(cè)、供電側(cè)到售電側(cè)電能量信息的一體化的實時采集與在線監(jiān)控，無法正常開展負荷預(yù)測、市場分析等應(yīng)用工作，無法實現(xiàn)真正的全網(wǎng)線損統(tǒng)計。

傳統(tǒng)的電力需求側(cè)管理，實現(xiàn)方式還處在政策性管理階段，以行政手段為主實施電力需求側(cè)管理是我國在特定歷史階段的產(chǎn)物，行政手段雖然具有見效較快的特點，但與用電客戶需求、市場機制常常存在沖突，可持續(xù)性較差。

目前的電力需求側(cè)管理，已無法滿足供電公司快速響應(yīng)市場變化的需要，在一定程度上阻礙了電力營銷服務(wù)管理工作向更高層次和水平邁進的步伐。

3 適應(yīng)于智能電網(wǎng)建設(shè)需求的電力需求側(cè)管理

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步推進，對電力需求側(cè)管理提出了更高的要求。把握智能電網(wǎng)建設(shè)的動向，配合智能電網(wǎng)規(guī)范有序的建設(shè)，成為電力需求側(cè)管理必須明確的重點任務(wù)。智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理將面臨以下的技術(shù)變革：全網(wǎng)建設(shè)，全網(wǎng)管理（全覆蓋、全采集、全預(yù)付費）。

單純的變電站采集系統(tǒng)、負荷控制系統(tǒng)、配備監(jiān)測系統(tǒng)、居民集抄系統(tǒng)，這樣的信息“孤島”式的建設(shè)模式，已經(jīng)無法滿足智能電網(wǎng)下對信息和數(shù)據(jù)的需求。未來的電力用戶信息采集必然要達到“全網(wǎng)”的覆蓋程度。全網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一時間，全網(wǎng)數(shù)據(jù)無障礙共享，全網(wǎng)用戶信息無障礙檢索。只有這些功能可靠實現(xiàn)，才能保證智能電網(wǎng)的實時電價、才能保證智能電網(wǎng)的用戶互動，才能保證智能電網(wǎng)的堅強。

3.1 堅強

堅強，是國網(wǎng)建設(shè)智能電網(wǎng)的重要特征。智能電網(wǎng)從硬件上來劃分可以劃分為兩個網(wǎng)絡(luò)：輸配電網(wǎng)絡(luò)、集成通信網(wǎng)絡(luò)。輸配電網(wǎng)絡(luò)相當于是人的心血管網(wǎng)絡(luò)，集成通信網(wǎng)絡(luò)則相當于是人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。集成通信網(wǎng)絡(luò)為輸配電網(wǎng)絡(luò)提供信息性的支持，為輸配電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對各種變故提供決策的數(shù)據(jù)依據(jù)。數(shù)據(jù)的準確性，直接影響整個電網(wǎng)的可靠性。

建立通訊相關(guān)標準，是集成通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)根本，但統(tǒng)一標準后的大型通訊網(wǎng)絡(luò)，其安全性將是不得不考慮的一個問題。與供電網(wǎng)絡(luò)緊密集成的通訊網(wǎng)絡(luò)，一旦被非法利用，帶來的后果可能就是災(zāi)難性的。而電力需求側(cè)管理的通信網(wǎng)絡(luò)恰恰是最復(fù)雜、最暴露、最脆弱的一部分。如何保障電力需求側(cè)管理通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性是智能電網(wǎng)建設(shè)的難題，也是電力需求側(cè)管理建設(shè)的難題。

電力需求側(cè)管理將肩負起全網(wǎng)每個用戶的信息采集任務(wù)，只有電力需求側(cè)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的準確性和可靠性堅強了，才能保證整個智能電網(wǎng)的堅強。

3.2 電網(wǎng)與用戶的互動

智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理，已經(jīng)不再是簡單的用電管理。未來的智能電網(wǎng)實行的將是實時電價體系，將更為全面合理的分時電價政策，不再是簡單的尖、峰、平、谷四時段電價，電價將根據(jù)電網(wǎng)的負荷狀況實時調(diào)整，并及時將當前電價告知電力用戶,使用戶根據(jù)自己的需要,結(jié)合實際的電價,選擇自己的用電方式,實現(xiàn)用戶主動調(diào)節(jié)負荷,移峰填谷。

智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理，體現(xiàn)出更多的將是從管理向服務(wù)的轉(zhuǎn)變。它將是電網(wǎng)與用戶溝通的基本平臺，同時它還將為用戶提供更多的服務(wù)內(nèi)容，如通過需求側(cè)管理平臺，主動發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘用電客戶的節(jié)能需求，為客戶開展節(jié)能診斷服務(wù)等。

3.3 優(yōu)質(zhì)電能的保障

智能電網(wǎng)下用戶信息采集，將不再是單一的用戶電量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)范圍將進一步擴大，電能質(zhì)量的信息、用電損耗的信息都將被采集。大量信息的采集與分析，將為電網(wǎng)的運行提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

通過對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與分析，智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理，可以及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測設(shè)備故障，變故障后搶修為故障前預(yù)測，保障供電的可靠性。還可以通過監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)并定位用電污染源，還電網(wǎng)以清凈。

3.4 活躍市場

智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理的工作手段將從以行政手段為主向以經(jīng)濟、技術(shù)手段為主轉(zhuǎn)變。建立需求側(cè)管理的長效機制，尊重客戶的需求，尊重市場的規(guī)律，更多地采用經(jīng)濟、技術(shù)手段，使用電客戶通過需求側(cè)管理得到實惠、享受方便，從而引導(dǎo)和激勵客戶自覺主動參與到需求側(cè)管理工作中來。

3.5 優(yōu)化資產(chǎn)、高效運行

智能電網(wǎng)的建設(shè)對資產(chǎn)的管理提出了更高的要求，大量的資產(chǎn)管理需要需求側(cè)管理來完成，不僅僅是用戶設(shè)備的老化、設(shè)備的更換等資產(chǎn)的管理，將有更多的流程性的管理，及資產(chǎn)利用率、資產(chǎn)利用額度的實時分析。

從更高的應(yīng)用層次來看，包括電能本身，也是需求側(cè)管理的對象。通過需求側(cè)的數(shù)據(jù)分析，可以得出電網(wǎng)負荷的分布狀況，當負荷過剩時應(yīng)該避免高成本發(fā)電資源的使用，節(jié)省不必要的高價電力費用。

3.6 分布式能源管理

分布式能源是智能電網(wǎng)的重要特征，它不僅兼容大的、集中的發(fā)電廠，還兼容不斷增加的分布式能源（DER），如風力、太陽能、燃料電池，甚至是居民用戶的小型發(fā)電設(shè)備，發(fā)達國家預(yù)計到2020年分布式能源將占到總能源的33%。未來的分布式能源將會更加的多樣化，它們中很大一部分將成為電網(wǎng)的用電者，同時也是電網(wǎng)的供電者。對這些特殊“用戶”的管理，將是智能電網(wǎng)下的需求側(cè)管理的重要任務(wù)。

4 總結(jié)

當前智能電網(wǎng)建設(shè)才剛剛開始，各國均按照自身的需求而建設(shè)，沒有公認的模式。電網(wǎng)智能化需要全面、動態(tài)的整合用戶側(cè)資源，只有在把握智能電網(wǎng)建設(shè)方向的基礎(chǔ)上，堅持創(chuàng)新理念實行必要的技術(shù)變革，電力需求側(cè)管理才能與時俱進，才能更好的對電力這種特殊商品進行全面的管理，同時為智能電網(wǎng)的建設(shè)起到足夠的促進作用。

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