電力需求側管理的研究與設計

【摘要】基于JADE設計范疇的需求側管理代理（DSM_Agent）在電力需求側管理中具有重要的研究價值。本文基于JADE的MAS運行在Java環境下，利用Java編程環境NetBeans設計修改、制作UI界面，通過對需求側管理中的需求分析，設計了DSM_Agent的主要功能。討論了我國需求側管理的現狀和實施電力需求側響應對用戶側、系統側和社會帶來的諸多效益，并依次進行對需求側管理的參與主體及其間的供需關系的探討、DSM_Agent的設計和對關鍵業務進行了研究分析。

【關鍵詞】需求側管理代理；JADE；需求分析；Java編程環境

一、引言

在我國經濟發展的過程中，尤其是城鎮化和現代化的進程里，大型用電客戶起著重要的作用，無論是直接的產出產值，還是間接的提供勞動崗位，都做出了巨大貢獻。但是在粗放式的發展中，無可避免地造成了巨大的電能浪費，因此，大型用電客戶的DSM便顯示出其重要的作用。

電力需求側管理需要國家政府的強制手段，即明確的法律及良好的市場經濟：不斷健全規章制度和逐步完成電力市場的良性競爭。其次，需求側管理需要多方面配合，共同完成。DSM除了政府、電力企業、電力客戶，還有電能服務機構需要參與到其中。而實施電力需求側響應能為用戶側、系統側和社會帶來諸多效益（伍偉華，2014），如在節能減排方面的作用（唐莉，2008）。

二、DSM_Agent系統概述

DSM的主要參與者主要由四類組成：政府、企業、服務公司及使用客戶。DSM系統中管理者、實施者、協調者及管理者的關系如圖1所示。

需求側管理需要以上四類參與者的共同努力，任何消極的一方都會對系統造成不良影響，這是一個不小的挑戰。近年來，計算機技術也越來越多地進入自動控制領域，主要包括分散控制系統（DCS系統）、安全儀表系統（SIS系統）、管理信息系統（MIS系統），這些系統大部分實現了局域網內的信息互通。而DSM的建立，能夠在這些已有系統的基礎上，合理利用資源的同時減少了資金投入。本文選擇面向對象的編程語言Java開發的JADE系統，具有良好的API接口，既可以通過有線（RS232、光纜）也可以使用無線（Web Service）傳輸信息。

三、系統層次結構設計

（一）設計原則

DSM_Agent模塊主要有以下設計原則：

1、實用性。根據用戶的要求設計，直觀明確的表達方式，便于用戶了解自己的DSM情況。

2、經濟性。在開發設計中，盡可能多的利用已有的資源，節約成本。

3、兼容性。在JADE平臺中，利用java面向對象編程的優勢，通過大量的繼承行為，獲得JADE平臺中Agent的通用功能。

（二）設計結構

圖2 DSM_Agent的結構

由圖2可知，DSM_Agent在功能上主要分為四層，分別是用戶層、應用層、數據層及通訊層。

其中，用戶層供用戶選擇登陸，并具有新用戶注冊、密碼找回功能；應用層在數據層的基礎上，對主要功能進行了定義；對于通訊層，DSM_Agent可以在平臺內使用JADE內部信息傳輸協議（IMTP）與其他平臺內的Agent進行信息交換。

圖3 應用層主要業務

四、在電力行業中的應用及分析

（一）電力行業中DSM系統的參與主體關系如圖4：

圖4 電力行業中DSM系統中參與主體的關系

（二）功能模塊

基于DSM應用層的功能，將其細化為八大模塊，并進行二級功能劃分。主要包括以下功能：電費管理、能量管理、用電管理、發電管理、效益管理、評價對標、節能方案和信息管理八個模塊。如，電費管理包括電費查詢及分段電價，電費查詢是DSM_Agent最基本的功能；用電管理包括用電總量顯示、用電總量查詢、分項用電顯示、分項用電查詢及實時電價；發電管理包括發電電量，并網電量及并網電價；能量管理包括分布式發電量、儲能電量及負載能量，能量管理是系統對用戶公司電力系統能量流動的“管家”；評價對標：包括DSM評分和分項對標。DSM評分由于評價體系的不同，結果不同，應用的范圍也不同等。

圖5 DSM功能模塊設計

（三）DSM評價

DSM評價指標的選取的指標體系絕對不能設置單一指標。同時，也需要注意指標之間的聯系，也不應太過復雜。DSM評價指標主要包括兩種，分別是政府評價指標和用戶評價指標。政府評價指標屬于硬性指標，用戶評價指標是政府評價指標基礎上的擴展，包括宏觀上的能源效率、污染物排放及節能狀況等。所有的指標在各自的體系內均占有一定的權重，根據每項指標的得分，就可以得到DSM評價的總分。

（四）節能方案

節能方案的提出基于分項測量的硬件實現和DSM評價指標的支持。同時，使用本地數據庫提供的DSM評價標準進行分項對標，得到不合標準的項目，進行差值分析。然后，結合外部數據庫和本地數據庫的資源，進行資源整合進而得出方案，流程如圖5所示。

圖 6 節能方案提出流程圖

（五）預測的分析過程

用戶用電量和負荷量的分析預測采用灰色GM（1，1）模型，該模型采用累加的方式，將本沒有明顯趨勢的時間序列變成具有顯著趨勢的時間序列。

以用戶用電量為例，假設原始用電量按時間排序形成序列為：

式（7）即為灰色預測模型的最終結果，可通過其求得未來時間點上的用電量。

五、小結

本文詳細研究了我國需求側管理的現狀，以及討論了實施電力需求側響應對用戶側、系統側和社會帶來的諸多效益。首先，探討了需求側管理的參與主體及其間的供需關系。隨后，進行了DSM_Agent的設計，包括架構搭建、功能模塊設計。最后，對關鍵業務進行了研究分析。

參考文獻

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作者簡介

張磊，國網冀北電力有限公司經濟技術研究院；研究方向：工程管理研究。