基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的智能用電互動(dòng)模式研究

張世熙

【摘 要】近些年，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，能源互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，電力用戶越來(lái)越多的參與到實(shí)際的用電服務(wù)中，迫切需要進(jìn)一步提升電網(wǎng)與用戶雙向互動(dòng)服務(wù)能力。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)為依托，提出了智能用電互動(dòng)模式通用架構(gòu)。從互動(dòng)對(duì)象各方需求出發(fā)，梳理了智能電網(wǎng)與用戶用電互動(dòng)需求具體內(nèi)容，提出了五個(gè)互動(dòng)對(duì)象及其之間的互動(dòng)模式。在此基礎(chǔ)上，提出了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的互動(dòng)技術(shù)架構(gòu)，并具體介紹了智能用電的互動(dòng)模式應(yīng)用場(chǎng)景，以期為進(jìn)一步的電力用戶與電網(wǎng)企業(yè)的互動(dòng)提供理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái);互動(dòng)模式;智能用電;互動(dòng)對(duì)象;工業(yè)4.0

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民的生活水平不斷提高，家庭用電量占社會(huì)總用電量的比重越來(lái)越大，與此同時(shí)，環(huán)境問(wèn)題也日益突出，因此如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，合理優(yōu)化家庭用電越來(lái)越受到重視。能源互聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)能源融合的產(chǎn)物，通過(guò)將信息技術(shù)與可再生能源相結(jié)合，綜合運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)、信息技術(shù)和智能管理技術(shù)，有效能促進(jìn)可再生能源的并網(wǎng)消納，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)電力資源的合理優(yōu)化配置。電力生產(chǎn)的目的是消費(fèi)電力，作為用戶中分散活躍，數(shù)量最多的一部分，家庭用戶的合理優(yōu)化用電既能平衡用電電量減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，又能降低用戶用電成本，提高用電舒適度。本文提出一種面向“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的家庭智能用電管理系統(tǒng)，對(duì)其軟硬件架構(gòu)和優(yōu)化算法設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析，有效提高了可再生能源的利用率，優(yōu)化家庭用戶用電管理，具有工程應(yīng)用價(jià)值。

1智能用電平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

前述已經(jīng)分析了智能用電平臺(tái)的重要性。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用智能用電互動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)有很多，可以實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)和電力營(yíng)銷之間的橋梁構(gòu)建，從而完成資源的優(yōu)化配置，用系統(tǒng)的方式將整個(gè)生態(tài)鏈聯(lián)系起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)中無(wú)信息孤島存在，歸納起來(lái)就是其優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

1.1統(tǒng)一數(shù)據(jù)

采用智能用電互動(dòng)平臺(tái)完美的解決了各層級(jí)，各版塊之間的數(shù)據(jù)差異問(wèn)題，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，并且可以實(shí)時(shí)備份，這樣就避免了各層級(jí)之間出現(xiàn)溝通不暢的問(wèn)題，非常有利于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展;

1.2統(tǒng)一模型

原有的傳統(tǒng)管理方式，各個(gè)部門之間溝通困難，很難采用統(tǒng)一的模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編碼，在做系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)時(shí)存在很大的問(wèn)題，采用智能用電互動(dòng)平臺(tái)就可以在整個(gè)系統(tǒng)中采用統(tǒng)一的模型，從而避免業(yè)務(wù)交流和傳遞過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題;

1.3綜合應(yīng)用

傳統(tǒng)的方式存在很多弊端，對(duì)客戶要求和服務(wù)響應(yīng)速度慢，傳達(dá)速度慢，客戶體驗(yàn)感不強(qiáng)，工作服務(wù)人員還疲于奔命，而智能用電互動(dòng)平臺(tái)可以高效的完成終端與控制中心的信息傳遞，更好的連接服務(wù)人員與客戶，更好的完成監(jiān)督工作，有效的提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量。

2智能用電互動(dòng)需求分析與架構(gòu)

2.1能用電互動(dòng)需求分析

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0以數(shù)據(jù)創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新為核心內(nèi)容，以滿足客戶需求為依歸，旨在為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。隨著工業(yè)4.0和中國(guó)制造的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)電力體制改革不斷深化，在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的主要任務(wù)是用戶端智能化成套裝備技術(shù)攻關(guān)，涉及用戶端能源管理與需求響應(yīng)系統(tǒng)及接口裝置。政府、業(yè)務(wù)服務(wù)商、設(shè)備制造商和電力用戶希望電力企業(yè)和電力行業(yè)能夠提供更加多元化和精細(xì)的服務(wù)，在用戶和服務(wù)商以及電網(wǎng)公司自身需求的推動(dòng)下，電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)十分必要。

從用戶、服務(wù)商和電力系統(tǒng)的角度出發(fā)，各方都有不同的需求。用戶希望實(shí)現(xiàn)基于分時(shí)電價(jià)的智能家電控制，合理用電;同時(shí)，用戶還希望估計(jì)家電設(shè)備年度能源成本，通過(guò)智能電網(wǎng)管理智能家電設(shè)備的能源消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。用戶既是電力消費(fèi)者，也是電力生產(chǎn)者，希望將多余的電能賣給電網(wǎng);業(yè)務(wù)服務(wù)商希望通過(guò)智能家電控制系統(tǒng)響應(yīng)電力停電通知，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決穩(wěn)定問(wèn)題。受到自然災(zāi)害影響時(shí)，服務(wù)商希望按照電網(wǎng)互動(dòng)信息自動(dòng)控制智能家電;電網(wǎng)希望及時(shí)發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高售電服務(wù)質(zhì)量等，同時(shí)希望負(fù)荷能夠參與需求響應(yīng)、新能源消納等服務(wù)。負(fù)荷聚合商希望參與需求響應(yīng)等業(yè)務(wù)。用戶、服務(wù)商和電網(wǎng)的需求要求用戶與電網(wǎng)及時(shí)互動(dòng)。

2.2居民智能用電互動(dòng)模式通用架構(gòu)

互動(dòng)電網(wǎng)基于開(kāi)放和互聯(lián)的信息模式，通過(guò)加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級(jí)調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能管理，信息化和分級(jí)管理，這是一場(chǎng)綜合性的變革，集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命。僅從網(wǎng)源的協(xié)調(diào)性、網(wǎng)荷互動(dòng)、電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的互動(dòng)等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單研究，難以提供全面的解決方案。因此，本文提出了更加全面的參與互動(dòng)的對(duì)象與互動(dòng)方式，涉及電網(wǎng)域、服務(wù)商域與用戶域三個(gè)領(lǐng)域。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集、監(jiān)測(cè)、分析評(píng)估電源、電網(wǎng)和負(fù)荷的相關(guān)信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算等信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息物理融合。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以滿足制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，并建立數(shù)據(jù)收集和分析服務(wù)體系，支撐工業(yè)云平臺(tái)，包括邊緣層、平臺(tái)層和應(yīng)用層三個(gè)層級(jí)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)基礎(chǔ)上，為滿足互動(dòng)需求，提出了基于智能工業(yè)服務(wù)的互動(dòng)架構(gòu)。

智能用電服務(wù)系統(tǒng)功能包括智能互動(dòng)服務(wù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)和營(yíng)銷業(yè)務(wù)支撐服務(wù)。該系統(tǒng)為電網(wǎng)與用戶交互提供智能互動(dòng)服務(wù)，以營(yíng)銷業(yè)務(wù)支撐服務(wù)為支撐，通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，完成各類業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的抽取、分析，并且根據(jù)管理需求將不同功能的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，為客戶提供用電互動(dòng)服務(wù)。根據(jù)智能用電服務(wù)系統(tǒng)的功能，本文提出的互動(dòng)對(duì)象包括電網(wǎng)和用戶，首次將業(yè)務(wù)服務(wù)商和售電企業(yè)列為互動(dòng)對(duì)象。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的體系，本文提出了智能電網(wǎng)和用戶互動(dòng)的通用架構(gòu)，通過(guò)接入用戶智能負(fù)荷等設(shè)備，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過(guò)智能用電服務(wù)系統(tǒng)和云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)、緊急調(diào)度、節(jié)能服務(wù)等業(yè)務(wù)。其架構(gòu)如圖1所示。

結(jié)語(yǔ)

低碳節(jié)能、綠色環(huán)保是電力、設(shè)備制造商和政府的共同目標(biāo)，智能家電可通過(guò)設(shè)備接口或制造商云平臺(tái)接口實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的雙向信息互動(dòng)的基本要求。本文以解決電力用戶、電網(wǎng)企業(yè)和業(yè)務(wù)服務(wù)商的需求為目標(biāo)，提出了智用電互動(dòng)的五種互動(dòng)模式，即售電商直接互動(dòng)模式、售電企業(yè)間接互動(dòng)模式、管家互動(dòng)模式、委托互動(dòng)模式、控制互動(dòng)模式。智能用電終端是各用戶和調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)能量流、信息流交互的重要媒介，通過(guò)互動(dòng)，加強(qiáng)電力用戶和電網(wǎng)間的數(shù)據(jù)共享，用戶及時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)度，參與到電網(wǎng)的運(yùn)行中。電力用戶與智能電網(wǎng)互動(dòng)能夠促進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用推廣，既給電力用戶帶來(lái)了便捷、可靠、經(jīng)濟(jì)的能源服務(wù)，又能為設(shè)備制造商、電網(wǎng)企業(yè)、負(fù)荷聚合商等帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉科研，吳志佳，賈東梨，等.基于云計(jì)算PaaS平臺(tái)的家庭微源網(wǎng)智能用電互動(dòng)模式[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（7）：2212-2218.

[2]賈東梨，楊旭升，史常凱.智能電網(wǎng)對(duì)用戶用電的影響[J].電力建設(shè)，2011，32（6）：13-17.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司計(jì)量中心）