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(wǎng)絡(luò)跟用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互響應(yīng)，使得互動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)需求得以充分滿足，并完善實(shí)施各類(lèi)用電節(jié)能技術(shù)措施，促進(jìn)用電管理服務(wù)水平的顯著提升。在此進(jìn)程中，優(yōu)化采用智能用電措施，對(duì)于電力系統(tǒng)靈活性強(qiáng)化有重要意義。文章通過(guò)分析智能用電措施成本效益，旨在為電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定供電提供有益思路。

關(guān)鍵詞：智能用電措施；成本效益；電力系統(tǒng)；實(shí)時(shí)交互響應(yīng)；互動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)需求 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM92 文章編號(hào)：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(jìn)信息通信技術(shù)運(yùn)用完成電網(wǎng)跟用戶的雙向互動(dòng)渠道的優(yōu)化構(gòu)建，進(jìn)而充分實(shí)現(xiàn)多重效益的全面獲取。采用有效的智能用電措施能夠針對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使得電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)峰容量的實(shí)際需求大幅降低，減少系統(tǒng)整體發(fā)電能耗，削弱電力網(wǎng)絡(luò)針對(duì)化石燃料調(diào)峰機(jī)組所產(chǎn)生的過(guò)度依賴。與此同時(shí)，通過(guò)智能用電措施運(yùn)用能夠積極引導(dǎo)用戶科學(xué)實(shí)施用電行為，旨在實(shí)現(xiàn)其電費(fèi)支出的不斷降低。除此之外，立足給定發(fā)電投資水平角度來(lái)看，于峰荷時(shí)期采取智能用電措施，利于用戶負(fù)荷的降低，合理規(guī)避由于調(diào)峰容量缺失導(dǎo)致堵塞系統(tǒng)安全問(wèn)題的出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)可靠供電奠定良好基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，應(yīng)細(xì)化研究智能用電措施成本效益，對(duì)于我國(guó)靈活完成電力系統(tǒng)高效建設(shè)具有一定參考價(jià)值。

2 智能用電技術(shù)研究理論分析

2.1 需求側(cè)管理理論

在1986年，美國(guó)電力科學(xué)研究院率先提出了需求側(cè)管理這一概念，即為DSM概念，其可謂是基于負(fù)荷管理實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)電及調(diào)荷工程的大力推行，通過(guò)管理用電需求側(cè)，并綜合規(guī)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(huán)境保護(hù)作用。現(xiàn)如今，全球均普及運(yùn)用這一理論。近些年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力市場(chǎng)建設(shè)趨于完善，相關(guān)利益主體更加多元化，立足競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)視角，需求側(cè)資源獲得重新認(rèn)識(shí)。一般能夠?qū)SM合理劃分為短期機(jī)制與長(zhǎng)期機(jī)制，促使其內(nèi)容實(shí)現(xiàn)豐富。一旦實(shí)施長(zhǎng)效機(jī)制則能獲取長(zhǎng)期作用，需求響應(yīng)DR是可以在短期時(shí)間內(nèi)起到一定作用的。為用于處理系統(tǒng)的急需調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)引入，基于激勵(lì)機(jī)制及價(jià)格信號(hào)應(yīng)用促進(jìn)市場(chǎng)中需求側(cè)作用的全面強(qiáng)化，綜合規(guī)劃供應(yīng)側(cè)跟需求側(cè)具體資源，順應(yīng)電力市場(chǎng)發(fā)展主流趨勢(shì)。

2.2 模糊控制理論

該理論為可將模糊數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)內(nèi)容，合理選用語(yǔ)言規(guī)則表示手段以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)模糊推理實(shí)施決策的高級(jí)控制策略。從實(shí)質(zhì)角度出發(fā)來(lái)看，模糊控制屬于非線性控制類(lèi)型，包含在智能控制范疇中。模糊控制則是通過(guò)模糊語(yǔ)言變量以及模糊集理論、模糊邏輯推理等多元化知識(shí)運(yùn)用針對(duì)人類(lèi)模糊思維進(jìn)行模擬的相關(guān)方式，基于計(jì)算機(jī)使用可實(shí)現(xiàn)跟操作者的相同控制。這個(gè)理論采用相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模式人類(lèi)的思維及判斷進(jìn)程細(xì)化表達(dá)出來(lái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推廣普及，涉足自動(dòng)機(jī)理論以及圖像識(shí)別、信號(hào)處理以及語(yǔ)言研究等各個(gè)領(lǐng)域。

2.3 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)為跟數(shù)據(jù)之視覺(jué)表現(xiàn)形式相關(guān)的具體研究，把數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為單個(gè)圖元元素進(jìn)行表示是該項(xiàng)技術(shù)的基本思想，大量的數(shù)據(jù)集構(gòu)成數(shù)據(jù)圖像，與此同時(shí)，通過(guò)多維數(shù)據(jù)模式針對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)屬性值實(shí)施表示，立足多維度完成數(shù)據(jù)觀察，深化剖析數(shù)據(jù)。就目前情況來(lái)看，數(shù)據(jù)可視化已然提出多種方式，根據(jù)可視化原理進(jìn)行方法劃分，具體包括面向像素技術(shù)以及基于幾何技術(shù)、基于圖標(biāo)技術(shù)以及分布式技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容。

除此之外，現(xiàn)今所進(jìn)行的數(shù)值分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論、數(shù)字挖掘技術(shù)、現(xiàn)代通信和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、信息安全技術(shù)等理論探究，能夠充分夯實(shí)智能用電措施實(shí)施基礎(chǔ)。

3 智能用電措施的成本效益分析

3.1 實(shí)施主體

通常而言，智能用電措施主要涵蓋有系統(tǒng)頻率相應(yīng)服務(wù)以及短期運(yùn)行備用服務(wù)、分時(shí)電價(jià)等方面內(nèi)容。然而其對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速度存在一定差異，加之電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)針對(duì)其實(shí)施控制程度不一，造成與措施相關(guān)的實(shí)施主體有著差別。在分類(lèi)多樣化智能用電措施主導(dǎo)者的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)與用戶、供電商針對(duì)實(shí)施主體展開(kāi)劃分。第一，調(diào)度機(jī)構(gòu)。電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)由發(fā)電公司及需求側(cè)管理機(jī)構(gòu)處實(shí)現(xiàn)輔助服務(wù)的全面獲取，旨在確保系統(tǒng)整日供求能夠有效平衡，需求側(cè)管理機(jī)構(gòu)必須要在一年的某些時(shí)間段選用合理措施實(shí)現(xiàn)用電需求的優(yōu)化降低，對(duì)應(yīng)輔助服務(wù)包括系統(tǒng)頻率響應(yīng)與短期運(yùn)行備用等；第二，用戶。針對(duì)工業(yè)用戶跟商業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，尤其是大用戶，他們能夠把降低自身用電需求對(duì)應(yīng)能力用到電力市場(chǎng)中進(jìn)行交易或者是基于雙邊合同模式實(shí)施交易行為，在全球，縱觀除英國(guó)以外的部分國(guó)家電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，包括大用戶在內(nèi)的用戶會(huì)積極參與到市場(chǎng)交易獲得電力，整個(gè)進(jìn)程透明且公開(kāi)，可以這樣說(shuō)，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(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)下進(jìn)行交易及競(jìng)爭(zhēng)；第三，供電商。其可通過(guò)價(jià)格信號(hào)發(fā)出引導(dǎo)用戶實(shí)現(xiàn)用戶需求降低，多階段可中斷負(fù)荷電價(jià)和分時(shí)電價(jià)隸屬相對(duì)較為常見(jiàn)的價(jià)格信號(hào)，其中尖峰電價(jià)屬于特殊性質(zhì)的分時(shí)電價(jià)，供電商可將一天中各個(gè)階段用電價(jià)格進(jìn)行預(yù)先確定，一般是把一天分成峰谷兩個(gè)時(shí)段或者是峰谷三個(gè)時(shí)段或者是劃分得更細(xì)一些，基于價(jià)格激勵(lì)幫助用戶完成用電策略的合理優(yōu)化，使之盡可能做到科學(xué)合理用電。此外，供電商同樣是多個(gè)時(shí)段中斷負(fù)荷電價(jià)的實(shí)施主體，根據(jù)價(jià)格引導(dǎo)用戶做到用電需求降低，促使系統(tǒng)供求平衡獲得環(huán)節(jié)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠供電。

3.2 效益分析

結(jié)合圖1可知，電費(fèi)支出這項(xiàng)指標(biāo)可針對(duì)用戶在智能用電措施應(yīng)用之后所產(chǎn)生財(cái)務(wù)效益展開(kāi)衡量，其能夠基于措施實(shí)施前后電費(fèi)支出情況進(jìn)行展現(xiàn)；用戶平均停電時(shí)間主要指的是用戶處于統(tǒng)計(jì)階段時(shí)相關(guān)的平均停電小時(shí)數(shù)，其可作為用戶側(cè)實(shí)現(xiàn)供電可靠性反映的關(guān)鍵指標(biāo)；購(gòu)電成本可就智能用電措施應(yīng)用之后供電側(cè)經(jīng)濟(jì)效益所受影響進(jìn)行衡量，通過(guò)供電側(cè)所減少的峰荷供電量進(jìn)行體現(xiàn)，即表現(xiàn)為供電側(cè)購(gòu)電成本的不斷減少；供電可靠率指的是在統(tǒng)計(jì)階段內(nèi)的用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)跟統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值，該指標(biāo)能夠針對(duì)供電側(cè)供電可靠性進(jìn)行合理反映；新建機(jī)組成本，其是在綜合考慮發(fā)電容量限制條件下的發(fā)電側(cè)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，能夠通過(guò)用戶在措施應(yīng)用造成發(fā)電側(cè)發(fā)生減少的發(fā)電容量進(jìn)行展現(xiàn)，主要表現(xiàn)是發(fā)電側(cè)發(fā)電成本的優(yōu)化降低；超負(fù)荷運(yùn)行比率，通常而言，若機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行比例愈大則發(fā)電系統(tǒng)越容易出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象，直接影響著系統(tǒng)可靠供電，所以在此合理選擇機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行比率指標(biāo)針對(duì)用戶措施應(yīng)用后發(fā)電側(cè)所獲取的可靠性效益實(shí)施衡量。綜上所述，若系統(tǒng)需實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)供求平衡要使用智能用電措施針對(duì)實(shí)際用電需求展開(kāi)調(diào)整，能夠在完成直接經(jīng)濟(jì)效益獲取的同時(shí)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(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)措施應(yīng)用做出負(fù)荷調(diào)節(jié)行為，影響發(fā)電容量與供電量，旨在讓發(fā)電側(cè)以及供電側(cè)獲得一定可靠性及經(jīng)濟(jì)性等效益。研究發(fā)電側(cè)效益指標(biāo)可知，在某一個(gè)頂供電可靠水平基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能用電措施的優(yōu)化使用，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)針對(duì)新增發(fā)電容量投資需求的合理控制與不斷減少，基于機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)行比例的有效降低增強(qiáng)系統(tǒng)供電穩(wěn)定可靠性。所以通過(guò)智能用電措施應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠性強(qiáng)化，特別是系統(tǒng)備用發(fā)電容量相對(duì)缺乏時(shí)。

3.3 成本分析

實(shí)踐證明，采用智能用電措施能夠獲取相對(duì)較為明顯的可靠性效益以及經(jīng)濟(jì)效益，然而這些行為必然會(huì)產(chǎn)生一定的成本支出，其中涵蓋措施實(shí)施先期成本與過(guò)程成本、用戶參與成本及供電側(cè)參與成本、措施系統(tǒng)成本，基于此，能夠從供電側(cè)與用戶兩方面就智能用電措施實(shí)施成本展開(kāi)細(xì)化分析。具體來(lái)說(shuō)，供電側(cè)對(duì)應(yīng)的智能用電措施實(shí)施成本涵蓋有系統(tǒng)成本、參與成本及其相關(guān)的信息通信設(shè)備安裝購(gòu)置費(fèi)，相應(yīng)的系統(tǒng)成本則包括運(yùn)行維護(hù)成本以及推廣教育費(fèi)用、控制中心安裝建設(shè)費(fèi)用與維護(hù)運(yùn)行成本，同時(shí)還包含著由于電費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變需做出對(duì)應(yīng)工作所形成的成本。在用戶側(cè)通過(guò)智能用電措施應(yīng)用所形成的成本主要是參與成本，即指的是購(gòu)置與安裝設(shè)備所產(chǎn)生的具體費(fèi)用，就用戶而言，主要指的是購(gòu)置與安裝控制器及智能電表對(duì)應(yīng)形成的費(fèi)用。

3.4 實(shí)施條件

雖然說(shuō)智能用電措施實(shí)施可以催生多元化效益，然而其實(shí)施應(yīng)具備相應(yīng)條件。在整個(gè)市場(chǎng)中，基于合適的渠道方式針對(duì)系統(tǒng)所出現(xiàn)的供電緊張狀況進(jìn)行反映，同時(shí)體現(xiàn)出這個(gè)時(shí)期智能用電措施應(yīng)用時(shí)對(duì)于供電緊張起到良好緩解作用的信號(hào)；推廣普及使用智能電表可謂是智能用電措施實(shí)施的關(guān)鍵基礎(chǔ)，因?yàn)橹悄茈姳砜赏瓿蓪?duì)信息的全面采集，基于這些信息向用戶高質(zhì)應(yīng)該怎樣正確實(shí)現(xiàn)自身用電負(fù)荷的降低，使之獲取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)回報(bào)數(shù)值，指導(dǎo)用戶優(yōu)化轉(zhuǎn)變用電模式，做到科學(xué)用電；盡可能進(jìn)行適合各種類(lèi)型用戶的相關(guān)智能用電措施的優(yōu)化開(kāi)發(fā)，在此注意必須明確實(shí)施細(xì)則，注重應(yīng)用成效的優(yōu)質(zhì)獲取，部分類(lèi)別用戶應(yīng)為自身經(jīng)用模式或生活狀態(tài)所產(chǎn)生的用電需求彈性相對(duì)較差，未能符合系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提出的具體要求，并不能滿足轉(zhuǎn)移用電需求，所以部分分時(shí)電價(jià)機(jī)制在此類(lèi)用戶中適用性較差，則需采用更為有效的措施達(dá)到強(qiáng)化其反應(yīng)能力的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，基于智能用電措施運(yùn)用針對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，能夠充分凸顯出保障系統(tǒng)供電可靠性需求，為滿足未來(lái)低碳環(huán)保發(fā)展要求，電力系統(tǒng)愈發(fā)需要基于智能用電措施實(shí)施實(shí)現(xiàn)對(duì)可再生能源的間斷性發(fā)電出力對(duì)系統(tǒng)造成的供求不平衡的影響有效緩解，應(yīng)用意義十分深遠(yuǎn)。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）