基于工業互聯網云平臺的智能用電互動模式研究

張世熙

【摘 要】近些年，我國的科學技術水平不斷提高，能源互聯網和工業互聯網快速發展，電力用戶越來越多的參與到實際的用電服務中，迫切需要進一步提升電網與用戶雙向互動服務能力。以工業互聯網云平臺為依托，提出了智能用電互動模式通用架構。從互動對象各方需求出發，梳理了智能電網與用戶用電互動需求具體內容，提出了五個互動對象及其之間的互動模式。在此基礎上，提出了基于工業互聯網云平臺的互動技術架構，并具體介紹了智能用電的互動模式應用場景，以期為進一步的電力用戶與電網企業的互動提供理論基礎。

【關鍵詞】工業互聯網云平臺;互動模式;智能用電;互動對象;工業4.0

引言

隨著社會經濟的快速發展，居民的生活水平不斷提高，家庭用電量占社會總用電量的比重越來越大，與此同時，環境問題也日益突出，因此如何實現節能減排，合理優化家庭用電越來越受到重視。能源互聯網作為互聯網與傳統能源融合的產物，通過將信息技術與可再生能源相結合，綜合運用先進的電力電子技術、信息技術和智能管理技術，有效能促進可再生能源的并網消納，提高能源利用率，實現電力資源的合理優化配置。電力生產的目的是消費電力，作為用戶中分散活躍，數量最多的一部分，家庭用戶的合理優化用電既能平衡用電電量減輕電網負擔，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“互聯網+”時代的家庭智能用電管理系統，對其軟硬件架構和優化算法設計進行研究分析，有效提高了可再生能源的利用率，優化家庭用戶用電管理，具有工程應用價值。

1智能用電平臺的優勢

前述已經分析了智能用電平臺的重要性。經過調查研究發現，應用智能用電互動平臺的優勢有很多，可以實現電力生產和電力營銷之間的橋梁構建，從而完成資源的優化配置，用系統的方式將整個生態鏈聯系起來，從而實現系統當中無信息孤島存在，歸納起來就是其優勢主要有以下幾點：

1.1統一數據

采用智能用電互動平臺完美的解決了各層級，各版塊之間的數據差異問題，形成統一的數據源，并且可以實時備份，這樣就避免了各層級之間出現溝通不暢的問題，非常有利于整個生態系統的健康發展;

1.2統一模型

原有的傳統管理方式，各個部門之間溝通困難，很難采用統一的模型對系統進行編碼，在做系統聯動時存在很大的問題，采用智能用電互動平臺就可以在整個系統中采用統一的模型，從而避免業務交流和傳遞過程中出現問題;

1.3綜合應用

傳統的方式存在很多弊端，對客戶要求和服務響應速度慢，傳達速度慢，客戶體驗感不強，工作服務人員還疲于奔命，而智能用電互動平臺可以高效的完成終端與控制中心的信息傳遞，更好的連接服務人員與客戶，更好的完成監督工作，有效的提高工作效率和服務質量。

2智能用電互動需求分析與架構

2.1能用電互動需求分析

工業互聯網和工業4.0以數據創新和服務創新為核心內容，以滿足客戶需求為依歸，旨在為用戶提供更優質的服務。隨著工業4.0和中國制造的推進，國內電力體制改革不斷深化，在智能電網領域的主要任務是用戶端智能化成套裝備技術攻關，涉及用戶端能源管理與需求響應系統及接口裝置。政府、業務服務商、設備制造商和電力用戶希望電力企業和電力行業能夠提供更加多元化和精細的服務，在用戶和服務商以及電網公司自身需求的推動下，電網與用戶的互動十分必要。

從用戶、服務商和電力系統的角度出發，各方都有不同的需求。用戶希望實現基于分時電價的智能家電控制，合理用電;同時，用戶還希望估計家電設備年度能源成本，通過智能電網管理智能家電設備的能源消耗，達到節能的目的。用戶既是電力消費者，也是電力生產者，希望將多余的電能賣給電網;業務服務商希望通過智能家電控制系統響應電力停電通知，及時發現和解決穩定問題。受到自然災害影響時，服務商希望按照電網互動信息自動控制智能家電;電網希望及時發現穩定問題，保證電網的穩定運行，提高售電服務質量等，同時希望負荷能夠參與需求響應、新能源消納等服務。負荷聚合商希望參與需求響應等業務。用戶、服務商和電網的需求要求用戶與電網及時互動。

2.2居民智能用電互動模式通用架構

互動電網基于開放和互聯的信息模式，通過加載系統數字設備和升級電網網絡管理系統，實現供電、用電、客戶售電、電網分級調度、綜合服務等電力產業全流程的智能管理，信息化和分級管理，這是一場綜合性的變革，集合了產業革命、技術革命和管理革命。僅從網源的協調性、網荷互動、電動汽車與電網的互動等方面進行簡單研究，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的對象與互動方式，涉及電網域、服務商域與用戶域三個領域。利用互聯網技術采集、監測、分析評估電源、電網和負荷的相關信息，通過互聯網技術、云計算等信息通信技術實現信息物理融合。

工業互聯網平臺可以滿足制造業的數字化、網絡化、智能化需求，并建立數據收集和分析服務體系，支撐工業云平臺，包括邊緣層、平臺層和應用層三個層級。在工業互聯網云平臺架構基礎上，為滿足互動需求，提出了基于智能工業服務的互動架構。

智能用電服務系統功能包括智能互動服務、基礎數據服務和營銷業務支撐服務。該系統為電網與用戶交互提供智能互動服務，以營銷業務支撐服務為支撐，通過基礎數據服務，完成各類業務應用數據的抽取、分析，并且根據管理需求將不同功能的數據和業務進行融合，為客戶提供用電互動服務。根據智能用電服務系統的功能，本文提出的互動對象包括電網和用戶，首次將業務服務商和售電企業列為互動對象。基于工業互聯網云平臺的體系，本文提出了智能電網和用戶互動的通用架構，通過接入用戶智能負荷等設備，對其數據進行分析處理，通過智能用電服務系統和云平臺，實現需求響應、緊急調度、節能服務等業務。其架構如圖1所示。

結語

低碳節能、綠色環保是電力、設備制造商和政府的共同目標，智能家電可通過設備接口或制造商云平臺接口實現與電網的互動，實現電網和用戶的雙向信息互動的基本要求。本文以解決電力用戶、電網企業和業務服務商的需求為目標，提出了智用電互動的五種互動模式，即售電商直接互動模式、售電企業間接互動模式、管家互動模式、委托互動模式、控制互動模式。智能用電終端是各用戶和調度中心實現能量流、信息流交互的重要媒介，通過互動，加強電力用戶和電網間的數據共享，用戶及時響應電網的調度，參與到電網的運行中。電力用戶與智能電網互動能夠促進節能減排技術的應用推廣，既給電力用戶帶來了便捷、可靠、經濟的能源服務，又能為設備制造商、電網企業、負荷聚合商等帶來經濟效益、社會效益。

參考文獻：

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

（作者單位：國網山西省電力公司計量中心）