智能用電措施的成本效益探索研究

盧思丞

摘要：智能用電能夠讓電力網絡跟用戶實現實時交互響應，使得互動營銷需求得以充分滿足，并完善實施各類用電節能技術措施，促進用電管理服務水平的顯著提升。在此進程中，優化采用智能用電措施，對于電力系統靈活性強化有重要意義。文章通過分析智能用電措施成本效益，旨在為電力系統可靠穩定供電提供有益思路。

關鍵詞：智能用電措施；成本效益；電力系統；實時交互響應；互動營銷需求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM92 文章編號：1009-2374（2016）21-0179-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.087

1 概述

智能用電可基于先進信息通信技術運用完成電網跟用戶的雙向互動渠道的優化構建，進而充分實現多重效益的全面獲取。采用有效的智能用電措施能夠針對電力網絡實際負荷進行合理調節，使得電力系統對調峰容量的實際需求大幅降低，減少系統整體發電能耗，削弱電力網絡針對化石燃料調峰機組所產生的過度依賴。與此同時，通過智能用電措施運用能夠積極引導用戶科學實施用電行為，旨在實現其電費支出的不斷降低。除此之外，立足給定發電投資水平角度來看，于峰荷時期采取智能用電措施，利于用戶負荷的降低，合理規避由于調峰容量缺失導致堵塞系統安全問題的出現，為電力系統可靠供電奠定良好基礎。由此可見，應細化研究智能用電措施成本效益，對于我國靈活完成電力系統高效建設具有一定參考價值。

2 智能用電技術研究理論分析

2.1 需求側管理理論

在1986年，美國電力科學研究院率先提出了需求側管理這一概念，即為DSM概念，其可謂是基于負荷管理實現對節電及調荷工程的大力推行，通過管理用電需求側，并綜合規劃能源使用，旨在提升能源使用成效、控制大氣污染，起到良好環境保護作用。現如今，全球均普及運用這一理論。近些年來，隨著經濟發展，電力市場建設趨于完善，相關利益主體更加多元化，立足競爭市場視角，需求側資源獲得重新認識。一般能夠將DSM合理劃分為短期機制與長期機制，促使其內容實現豐富。一旦實施長效機制則能獲取長期作用，需求響應DR是可以在短期時間內起到一定作用的。為用于處理系統的急需調節運行狀態引入，基于激勵機制及價格信號應用促進市場中需求側作用的全面強化，綜合規劃供應側跟需求側具體資源，順應電力市場發展主流趨勢。

2.2 模糊控制理論

該理論為可將模糊數學作為基礎內容，合理選用語言規則表示手段以及計算機應用技術，通過模糊推理實施決策的高級控制策略。從實質角度出發來看，模糊控制屬于非線性控制類型，包含在智能控制范疇中。模糊控制則是通過模糊語言變量以及模糊集理論、模糊邏輯推理等多元化知識運用針對人類模糊思維進行模擬的相關方式，基于計算機使用可實現跟操作者的相同控制。這個理論采用相對簡單的數學模式人類的思維及判斷進程細化表達出來，進而實現推廣普及，涉足自動機理論以及圖像識別、信號處理以及語言研究等各個領域。

2.3 數據可視化技術

數據可視化技術為跟數據之視覺表現形式相關的具體研究，把數據庫中包含的各個數據項作為單個圖元元素進行表示是該項技術的基本思想，大量的數據集構成數據圖像，與此同時，通過多維數據模式針對數據對應屬性值實施表示，立足多維度完成數據觀察，深化剖析數據。就目前情況來看，數據可視化已然提出多種方式，根據可視化原理進行方法劃分，具體包括面向像素技術以及基于幾何技術、基于圖標技術以及分布式技術等多項內容。

除此之外，現今所進行的數值分析和數理統計理論、數字挖掘技術、現代通信和物聯網技術以及海量數據處理技術、信息安全技術等理論探究，能夠充分夯實智能用電措施實施基礎。

3 智能用電措施的成本效益分析

3.1 實施主體

通常而言，智能用電措施主要涵蓋有系統頻率相應服務以及短期運行備用服務、分時電價等方面內容。然而其對應的反應速度存在一定差異，加之電力系統調度機構針對其實施控制程度不一，造成與措施相關的實施主體有著差別。在分類多樣化智能用電措施主導者的基礎上，根據電力調度機構與用戶、供電商針對實施主體展開劃分。第一，調度機構。電力系統調度機構應由發電公司及需求側管理機構處實現輔助服務的全面獲取，旨在確保系統整日供求能夠有效平衡，需求側管理機構必須要在一年的某些時間段選用合理措施實現用電需求的優化降低，對應輔助服務包括系統頻率響應與短期運行備用等；第二，用戶。針對工業用戶跟商業用戶來說，尤其是大用戶，他們能夠把降低自身用電需求對應能力用到電力市場中進行交易或者是基于雙邊合同模式實施交易行為，在全球，縱觀除英國以外的部分國家電力市場運營，包括大用戶在內的用戶會積極參與到市場交易獲得電力，整個進程透明且公開，可以這樣說，用戶自身用電需求的降低能夠跟供電商自身電能的出售處于相同標準平臺下進行交易及競爭；第三，供電商。其可通過價格信號發出引導用戶實現用戶需求降低，多階段可中斷負荷電價和分時電價隸屬相對較為常見的價格信號，其中尖峰電價屬于特殊性質的分時電價，供電商可將一天中各個階段用電價格進行預先確定，一般是把一天分成峰谷兩個時段或者是峰谷三個時段或者是劃分得更細一些，基于價格激勵幫助用戶完成用電策略的合理優化，使之盡可能做到科學合理用電。此外，供電商同樣是多個時段中斷負荷電價的實施主體，根據價格引導用戶做到用電需求降低，促使系統供求平衡獲得環節，系統實現可靠供電。

3.2 效益分析

結合圖1可知，電費支出這項指標可針對用戶在智能用電措施應用之后所產生財務效益展開衡量，其能夠基于措施實施前后電費支出情況進行展現；用戶平均停電時間主要指的是用戶處于統計階段時相關的平均停電小時數，其可作為用戶側實現供電可靠性反映的關鍵指標；購電成本可就智能用電措施應用之后供電側經濟效益所受影響進行衡量，通過供電側所減少的峰荷供電量進行體現，即表現為供電側購電成本的不斷減少；供電可靠率指的是在統計階段內的用戶有效供電時間總小時數跟統計期間小時數的比值，該指標能夠針對供電側供電可靠性進行合理反映；新建機組成本，其是在綜合考慮發電容量限制條件下的發電側經濟效益指標，能夠通過用戶在措施應用造成發電側發生減少的發電容量進行展現，主要表現是發電側發電成本的優化降低；超負荷運行比率，通常而言，若機組超負荷運行比例愈大則發電系統越容易出現崩潰現象，直接影響著系統可靠供電，所以在此合理選擇機組超負荷運行比率指標針對用戶措施應用后發電側所獲取的可靠性效益實施衡量。綜上所述，若系統需實時實現供求平衡要使用智能用電措施針對實際用電需求展開調整，能夠在完成直接經濟效益獲取的同時形成間接意義上的可靠性效益，使得用戶真正可以分享到最為直接的經濟效益，通過措施應用做出負荷調節行為，影響發電容量與供電量，旨在讓發電側以及供電側獲得一定可靠性及經濟性等效益。研究發電側效益指標可知，在某一個頂供電可靠水平基礎上，進行智能用電措施的優化使用，能夠實現系統針對新增發電容量投資需求的合理控制與不斷減少，基于機組超負荷運行比例的有效降低增強系統供電穩定可靠性。所以通過智能用電措施應用可實現系統可靠性強化，特別是系統備用發電容量相對缺乏時。

3.3 成本分析

實踐證明，采用智能用電措施能夠獲取相對較為明顯的可靠性效益以及經濟效益，然而這些行為必然會產生一定的成本支出，其中涵蓋措施實施先期成本與過程成本、用戶參與成本及供電側參與成本、措施系統成本，基于此，能夠從供電側與用戶兩方面就智能用電措施實施成本展開細化分析。具體來說，供電側對應的智能用電措施實施成本涵蓋有系統成本、參與成本及其相關的信息通信設備安裝購置費，相應的系統成本則包括運行維護成本以及推廣教育費用、控制中心安裝建設費用與維護運行成本，同時還包含著由于電費結構發生改變需做出對應工作所形成的成本。在用戶側通過智能用電措施應用所形成的成本主要是參與成本，即指的是購置與安裝設備所產生的具體費用，就用戶而言，主要指的是購置與安裝控制器及智能電表對應形成的費用。

3.4 實施條件

雖然說智能用電措施實施可以催生多元化效益，然而其實施應具備相應條件。在整個市場中，基于合適的渠道方式針對系統所出現的供電緊張狀況進行反映，同時體現出這個時期智能用電措施應用時對于供電緊張起到良好緩解作用的信號；推廣普及使用智能電表可謂是智能用電措施實施的關鍵基礎，因為智能電表可完成對信息的全面采集，基于這些信息向用戶高質應該怎樣正確實現自身用電負荷的降低，使之獲取相應的經濟回報數值，指導用戶優化轉變用電模式，做到科學用電；盡可能進行適合各種類型用戶的相關智能用電措施的優化開發，在此注意必須明確實施細則，注重應用成效的優質獲取，部分類別用戶應為自身經用模式或生活狀態所產生的用電需求彈性相對較差，未能符合系統調度機構提出的具體要求，并不能滿足轉移用電需求，所以部分分時電價機制在此類用戶中適用性較差，則需采用更為有效的措施達到強化其反應能力的目的。

4 結語

綜上可知，基于智能用電措施運用針對電網負荷進行合理調節，能夠充分凸顯出保障系統供電可靠性需求，為滿足未來低碳環保發展要求，電力系統愈發需要基于智能用電措施實施實現對可再生能源的間斷性發電出力對系統造成的供求不平衡的影響有效緩解，應用意義十分深遠。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）