大數(shù)據(jù)背景下電力需求側(cè)管理的應(yīng)用策略研究

劉　俊，羅　凡，劉人境，徐　輝，嚴　杰（.國網(wǎng)甘肅省電力公司，蘭州　730050；.西安交通大學(xué)管理學(xué)院，西安　70049）

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大數(shù)據(jù)背景下電力需求側(cè)管理的應(yīng)用策略研究

劉俊1，羅凡1，劉人境2，徐輝1，嚴杰2
（1.國網(wǎng)甘肅省電力公司，蘭州730050；2.西安交通大學(xué)管理學(xué)院，西安710049）

摘要：通過分析我國需求側(cè)管理的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合大數(shù)據(jù)的發(fā)展形勢，研究了大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理的發(fā)展方向和具體應(yīng)用策略。研究發(fā)現(xiàn)，在新電改和大數(shù)據(jù)的推動下，我國需求側(cè)管理將從以行政手段為主的有序用電模式向以經(jīng)濟手段為主的需求側(cè)響應(yīng)模式轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后的需求側(cè)管理包括3方面的內(nèi)容：基于價格的需求側(cè)響應(yīng)，主要用于常態(tài)化的負荷管理；有序用電，主要用于解決季節(jié)性、時段性以及突發(fā)情況下的電力供需矛盾；能效管理，主要用于提高終端的用電效率，實施節(jié)能減排。最后，針對轉(zhuǎn)型后的需求側(cè)管理內(nèi)容，提出了大數(shù)據(jù)背景下電力需求側(cè)管理的具體應(yīng)用策略，為未來我國開展需求側(cè)管理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；電力需求側(cè)管理；有序用電；需求側(cè)響應(yīng)；能效管理；數(shù)據(jù)挖掘

20世紀90年代，我國為了應(yīng)對電力供需矛盾，引入了電力需求側(cè)管理。電力需求側(cè)管理（demand side management，DSM）作為電力管理的一種重要手段，最早起源于美國，近幾十年來被廣泛應(yīng)用于世界各國的電力市場，并取得了較好的效果［1］。電力需求側(cè)管理引入我國之后，受到了我國相關(guān)部門的高度重視，制定了包括《節(jié)約用電管理辦法》、《電力需求側(cè)管理辦法》、《有序用電管理辦法》等在內(nèi)的一系列措施，極大地推動了電力需求側(cè)管理在我國的發(fā)展和應(yīng)用。盡管電力需求側(cè)管理在我國得到了較好的應(yīng)用，但仍然存在一些問題，其中我國電力需求側(cè)管理仍然停留在以行政手段為主的初級階段尤為明顯，而有序用電是最直接的表現(xiàn)形式。導(dǎo)致這個問題的原因一方面是電力市場還不健全，各種電價機制不夠靈活；另一方面是缺乏用戶用電模式分析，因而難以為經(jīng)濟手段的實施提供依據(jù)。中發(fā)［2015］9號文《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》為解決電價問題提供了思路，而如何開展用戶用電模式分析成為了目前一個亟待解決的問題。

近年來，信息技術(shù)快速發(fā)展，各個領(lǐng)域都不可避免的進入到了“大數(shù)據(jù)時代”［2］，中國電力工業(yè)也概莫能外［3］。隨著信息化SG186和SG?ERP工程建設(shè)，電網(wǎng)公司已經(jīng)建成一體化信息平臺，電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從總量和種類上都已初具規(guī)模。其中，在用電環(huán)節(jié)，以用電信息采集系統(tǒng)和營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)為主的信息化系統(tǒng)已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)資源，尤其是隨著智能電能表在電力用戶中逐步普及，電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將在時效性層面進一步豐富和擴展［4］。因此，海量的數(shù)據(jù)資源已經(jīng)可以為用戶用電模式研究提供幫助，從而推動電力需求側(cè)管理的發(fā)展。面向電力需求側(cè)管理的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，不僅僅是電力需求側(cè)管理在技術(shù)上的進步，更是在發(fā)展理念、管理體制和技術(shù)路線等方面的重大變革，能夠為未來智能用電的廣泛推廣和應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)［5］。因此，結(jié)合新電改，研究大數(shù)據(jù)背景下電力需求側(cè)管理的應(yīng)用策略不僅可以推動電力需求側(cè)管理的發(fā)展，還可以推動智能電網(wǎng)的建設(shè)，因而具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。

1相關(guān)概念

1.1電力需求側(cè)管理概述

電力需求側(cè)管理屬于較為常見和通用的概念，國際范圍存在其概念的多重表述，尚未形成統(tǒng)一的定義，但其實質(zhì)上的理念趨于統(tǒng)一［6，7］，即節(jié)約電力和電量。因此，國際范圍通常將電力需求側(cè)管理的內(nèi)容概括為負荷管理和能效管理2個方面［8，9］。

自中國引入電力需求側(cè)管理以來，其發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了3個階段，第一階段是起步學(xué)習(xí)階段，大致在1992—2000年期間，主要是開展大量的電力需求側(cè)管理宣傳和培訓(xùn)工作；第二階段是應(yīng)用探索階段，大致是在2000—2005年期間，主要是逐步制定相關(guān)政策、加大項目投入等；第三階段是深化發(fā)展階段，大致是從2005年至今，主要開展電力需求側(cè)管理組織體系建設(shè)，開展相關(guān)基礎(chǔ)性研究，出臺電力需求側(cè)管理辦法等。近年來，各個省網(wǎng)公司主要圍繞有序用電開展電力需求側(cè)管理工作，尤其是在沿海發(fā)達地區(qū)，有序用電應(yīng)用更為廣泛，是解決電力供需矛盾的主要手段。因此，可以認為，有序用電是具有中國特色的電力需求側(cè)管理形式，這也是國內(nèi)很多學(xué)者認為電力需求側(cè)管理主要內(nèi)容包括負荷管理、有序用電、能效管理的原因所在［1，10］。

1.2電力大數(shù)據(jù)概述

“大數(shù)據(jù)”概念源于20世紀90年代，最初只是對一些在一定時間內(nèi)無法用傳統(tǒng)方法進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)的統(tǒng)稱［11］。目前，對于大數(shù)據(jù)，業(yè)界雖然有一些共識，但仍未形成一個公認的定義。麥肯錫認為，大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合［12］；Gartner認為，大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。盡管大數(shù)據(jù)的定義尚未統(tǒng)一，但是對于大數(shù)據(jù)的特征，業(yè)界已基本達成共識，即大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)體量大、數(shù)據(jù)類型多、處理速度快和價值密度低等4個特征［13］。

電力大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)的延伸和拓展。中國電機工程學(xué)會2013年發(fā)布了《中國電力大數(shù)據(jù)發(fā)展白皮書》，該白皮書并未給出電力大數(shù)據(jù)的確切定義，但指出電力大數(shù)據(jù)不僅僅是技術(shù)進步，更是涉及整個電力系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時代下發(fā)展理念、管理體制和技術(shù)路線等方面的重大變革［14］。毋庸置疑，中國電力工業(yè)的大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來了［15］，然而同樣面臨著大數(shù)據(jù)時代的通病，即“數(shù)據(jù)海量，信息缺乏”［16］。雖然電力行業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，但大多數(shù)僅僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲、查詢、統(tǒng)計等最基本層次的功能，尚未深入挖掘出隱藏在海量數(shù)據(jù)背后潛在的價值［17，18］。因此，加大電力大數(shù)據(jù)的挖掘與分析是當前電網(wǎng)企業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。

2大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型分析

電力需求側(cè)管理的本質(zhì)是改變用戶的用電方式和用電行為，分別對應(yīng)負荷管理和能效管理［19］，因此負荷管理和能效管理都屬于電力需求側(cè)管理的范疇，并且是并列關(guān)系。由于我國電力需求側(cè)管理的主要任務(wù)是解決電力供需矛盾，因此大部分情況下所提及的電力需求側(cè)管理的實質(zhì)上是指負荷管理，而較少涉及到能效管理。本文研究中，電力需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的本質(zhì)也是負荷管理的轉(zhuǎn)型，因此本文將重點關(guān)注，而能效管理的本質(zhì)沒有發(fā)生變化，但是能效管理的作用在未來將進一步放大，本文也將對如何開展大數(shù)據(jù)背景下的能效管理進行闡述。

2.1電力需求側(cè)管理、負荷管理、有序用電以及需求側(cè)響應(yīng)的關(guān)系分析

2011年我國印發(fā)了《有序用電管理辦法》，將有序用電定義為：在電力供應(yīng)不足、突發(fā)事件等情況下，通過行政措施、經(jīng)濟手段、技術(shù)方法，依法控制部分用電需求，維護供用電秩序平穩(wěn)的管理工作［20］。有序用電著重關(guān)注電力供需矛盾突出的情況下，如何采用以行政手段為主的方式改變用戶的用電方式，因此有序用電屬于負荷管理范疇，也屬于電力需求側(cè)管理范疇。需要指出的是，有序用電是我國根據(jù)實際發(fā)展需求而提出來的，因而有序用電是具有我國特色的電力需求側(cè)管理形式。

需求側(cè)響應(yīng)是運用系統(tǒng)可靠性程序或基于市場的價格來影響需求的時間和水平。劉寶華（2005）指出需求側(cè)管理和需求側(cè)響應(yīng)之間有一定的相關(guān)和重疊，但兩者側(cè)重點卻不同。需求側(cè)響應(yīng)重在運用市場價格去影響需求的時間和水平，而需求側(cè)管理重在采用市場價格手段以外更為廣泛的手段，隨著市場機制的不斷完善，需求側(cè)管理將向需求側(cè)響應(yīng)轉(zhuǎn)型。然而，其他學(xué)者提出了不同觀點，即需求側(cè)管理與需求側(cè)響應(yīng)不是并列關(guān)系而是包含關(guān)系，即需求側(cè)響應(yīng)屬于需求側(cè)管理的范疇［19］。盧鍵明（2010）指出電力需求側(cè)管理在不同市場階段的表現(xiàn)形式不同。在電力市場化改革的初級階段，需求側(cè)管理主要以行政手段為主，但隨著電力市場改革的不斷深化，需求側(cè)管理將更多依靠市場的價格杠桿作用，而最終形式就是電力市場成熟國家中普遍實行的需求側(cè)響應(yīng)模式［21］。本文贊同第二種觀點，因為需求側(cè)管理的定義中已經(jīng)指出，需求側(cè)管理可以采用行政、經(jīng)濟、技術(shù)、宣傳等手段，而并不是第一種觀點中提出的，需求側(cè)管理重在采用市場價格以外的手段。因此，可以得出需求側(cè)響應(yīng)屬于負荷管理的范疇，同時也屬于需求側(cè)管理范疇。

綜上所述，本文將需求側(cè)管理、負荷管理、有序用電和需求側(cè)響應(yīng)的關(guān)系歸納為如圖1所示，負荷管理屬于需求側(cè)管理的范疇，而有序用電和需求側(cè)響應(yīng)是負荷管理的具體表現(xiàn)形式，因此本質(zhì)上也都屬于需求側(cè)管理的范疇，是電力需求側(cè)管理作用于不同市場化階段的表現(xiàn)形式。有序用電是我國電力需求側(cè)管理初級階段的主要表現(xiàn)形式，需求側(cè)響應(yīng)是我國電力需求側(cè)管理高級階段的主要表現(xiàn)形式，需求側(cè)響應(yīng)與有序用電之間存在階段性、連續(xù)性和發(fā)展性。同時，有序用電和需求側(cè)響應(yīng)都會采用需求側(cè)管理中常用的行政手段和經(jīng)濟手段，但是側(cè)重點卻不同。有序用電主要以行政手段為主，經(jīng)濟手段為輔，而需求側(cè)響應(yīng)主要是以經(jīng)濟手段為主，行政手段為輔。

圖1需求側(cè)管理、負荷管理、有序用電、需求側(cè)響應(yīng)的關(guān)系

2.2大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的要點分析

電改9號文為解決目前電力市場不健全問題提供了思路，而大數(shù)據(jù)為電力用戶用電模式分析提供了途徑。因此，在新電改和大數(shù)據(jù)背景下，我國的需求側(cè)管理將從以行政手段為主的有序用電模式向以經(jīng)濟手段為主的需求側(cè)響應(yīng)模式轉(zhuǎn)型。但是為了應(yīng)對突發(fā)情況，需求側(cè)管理中還需要包括有序用電。因此，結(jié)合我國的需求側(cè)管理的發(fā)展情況，轉(zhuǎn)型后的需求側(cè)管理包括3個方面的內(nèi)容：基于價格的需求側(cè)響應(yīng)、有序用電以及能效管理?；趦r格的需求側(cè)響應(yīng)將作為一種常態(tài)化的負荷管理手段，主要采用分時電價、實時電價等經(jīng)濟手段引導(dǎo)用戶調(diào)整用電方式，從而拉平、拉高負荷。而有序用電作為一種應(yīng)急的負荷管理手段，在電力尖峰時段或者突發(fā)情況下，采用行政手段強制引導(dǎo)用戶移峰、避峰、拉閘限電。能效管理的本質(zhì)沒有發(fā)生變化，主要作用仍然是提高終端用電效率。

需要注意的是，我國電力尖峰時段的電力供需情況因地區(qū)有所差異，在沿海發(fā)達地區(qū)，如：廣州、江蘇等地尖峰時段電力供應(yīng)不足，呈現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài)，但是在中西部地區(qū)，如：甘肅、陜西等，電力相對富余，呈現(xiàn)供過于求的狀態(tài)。由于我國需求側(cè)管理一直以來都是以有序用電為主要表現(xiàn)形式，因此對于一些電力富余的地區(qū)往往忽略了需求側(cè)管理的重要價值。比如：國網(wǎng)甘肅省電力公司雖然制定了有序用電方案，但是幾乎沒有實施過。然而，在節(jié)能減排的新時代下，需求側(cè)管理也將在節(jié)能方面扮演重要角色。對于電力富余的地方，開展需求側(cè)管理也可以拉平、拉高負荷，從而實現(xiàn)節(jié)能。因此，在新形勢下，無論電力供需情況如何，各個地區(qū)都需要開展基于價格的需求側(cè)響應(yīng)、有序用電。然而，不同地區(qū)開展需求側(cè)管理相關(guān)工作的作用稍有不同，其中的差別如表1所示。在尖峰時段電力供不應(yīng)求的地區(qū)，一方面利用經(jīng)濟手段實施基于價格的需求側(cè)響應(yīng)，將負荷管理作為常態(tài)化的工作開展，將負荷拉平、拉高，節(jié)約電力。同時，制定有序用電方案，解決季節(jié)性、時段性電力供需矛盾。此外，還需要開展能效管理，減少能源消耗。而在電力供過于求的地區(qū)，盡管不會出現(xiàn)季節(jié)性、時段性的電力供需矛盾，但是總體負荷也會呈現(xiàn)起伏，也會有波峰和波谷。開展基于價格的需求側(cè)響應(yīng)也可以拉平、拉高負荷曲線，有利于節(jié)約電力，實現(xiàn)節(jié)能。同時，制定有序用電方案可以防止突發(fā)事件發(fā)生而產(chǎn)生的電力供需矛盾。此外，盡管該類型地區(qū)電力富余，但是也必須注重節(jié)能減排，減少資源的消耗，因此也應(yīng)該加強能效管理，節(jié)約電量。

表1各個地區(qū)對應(yīng)的需求側(cè)管類型和作用

2.3大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的基本框架構(gòu)建

通過上文分析可以得出，目前我國需求側(cè)管理的內(nèi)容包括，負荷管理、有序用電和能效管理，未來我國需求側(cè)管理的內(nèi)容包括基于價格的需求側(cè)響應(yīng)、有序用電和能效管理。而推動需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動是新電改和大數(shù)據(jù)分析，基于此，本文構(gòu)建了大數(shù)據(jù)背景下需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的基本框架，如圖2所示。

圖2電力需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型的基本框架

基于價格的需求側(cè)響應(yīng)的主要內(nèi)容包括基于大數(shù)據(jù)挖掘用戶用電模式、基于成本分攤模型制定峰谷電價、基于峰谷隸屬度確定峰谷時段等。有序用電的主要內(nèi)容包括基于大數(shù)據(jù)短期負荷預(yù)測、基于大數(shù)據(jù)挖掘有序用電參與用戶的可錯避峰時段及容量、基于模糊綜合評價模型評估用戶價值等。能效管理的主要內(nèi)容包括，基于大數(shù)據(jù)開展用戶節(jié)能潛力分析和用戶節(jié)能水平評估。

開展電力需求側(cè)管理的關(guān)鍵在于大數(shù)據(jù)分析。大數(shù)據(jù)分析的基本步驟是，首先進行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成和預(yù)處理，其次是選擇適合的算法開展數(shù)據(jù)分析工作，最后是數(shù)據(jù)的解釋。其中，電力大數(shù)據(jù)主要來源于電網(wǎng)企業(yè)量測數(shù)據(jù)、電網(wǎng)企業(yè)運營數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)企業(yè)外部數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析的方法主要是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)等算法，具體包括分類算法、聚類算法、預(yù)測算法以及關(guān)聯(lián)分析算法等，但是在具體應(yīng)用方面還需要進行一定的改進，從而適應(yīng)大數(shù)據(jù)分析的需求。此外，相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，大數(shù)據(jù)分析的核心在于構(gòu)建云計算平臺，實現(xiàn)文件的分布式存儲和分布式計算。目前，實踐證明Hadoop云計算框架具有良好的通用性和穩(wěn)定性，而且已經(jīng)被包括FaceBook、阿里巴巴、中國移動等大公司所采用。

3大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理的具體應(yīng)用策略分析

3.1基于大數(shù)據(jù)的需求側(cè)響應(yīng)策略分析

由于電網(wǎng)公司在需求側(cè)缺少足夠的用電信息，一直以來我國的需求側(cè)管理都偏向以行政手段為主的有序用電，損害了用戶的經(jīng)濟性。而需求側(cè)響應(yīng)是以經(jīng)濟手段為主的電力需求側(cè)管理形式，更加注重用戶響應(yīng)，可以體現(xiàn)電力用戶的參與意向和經(jīng)濟性。因為不同電力用戶的用電模式不盡相同，因此需求側(cè)響應(yīng)策略也應(yīng)該具有差異性。制定需求側(cè)響應(yīng)策略需要根據(jù)用戶的用電模式推薦相應(yīng)的電價，從而方可有效的引導(dǎo)用戶參與需求側(cè)響應(yīng)。因此，大數(shù)據(jù)背景下，通過深入挖掘用戶的負荷特性，可動態(tài)掌握用戶的用電規(guī)律，并制定相適應(yīng)的電價機制，從而輔助需求側(cè)響應(yīng)的制定和實施。需要說明的是，基于價格的需求側(cè)響應(yīng)主要有3種電價機制，分別是分時電價、實時電價和尖峰電價。采用何種電價機制是與當前電力市場的發(fā)展階段密不可分的［23］，考慮到目前我國電力市場仍處于初級階段，因此本文主要基于峰谷分時電價研究需求側(cè)響應(yīng)策略。

本文認為大數(shù)據(jù)背景下實施需求側(cè)響應(yīng)主要包括3個方面的內(nèi)容，如圖3所示，分別是基于大數(shù)據(jù)的用戶細分、確定峰谷電價以及確定峰谷時段。

基于大數(shù)據(jù)的用戶細分：基于電力用戶96個時點的負荷數(shù)據(jù)，結(jié)合對用戶用電特性一級用電成本的分析［22］，運用負荷指標動態(tài)聚類以及負荷曲線形狀模糊聚類相結(jié)合的方法，將用戶進行合理分類，并對分類結(jié)果進行分析以確定不同分時電價的執(zhí)行范圍。

確定峰谷電價：基于第一步得到的用戶分類結(jié)果，建立以邊際成本分攤為基礎(chǔ)的峰谷電價定價模型，從而確定不同類型分時電價的峰谷平電價水平。

圖3需求側(cè)響應(yīng)方案制定流程

確定峰谷時段：基于各類用戶96時點的負荷數(shù)據(jù)，采用模糊半梯度隸屬度函數(shù)，從負荷曲線上各點分別處于峰時段和谷時段的可能性入手，構(gòu)建一種含有用戶對峰谷分時電價響應(yīng)度分析的模型，并采用聚類模型進行聚類，最終求得最優(yōu)化的峰谷時段劃分結(jié)果。

3.2基于大數(shù)據(jù)的精細化有序用電策略分析

我國的電力負荷特性正在發(fā)生巨大變化，各省電網(wǎng)公司在開展電力電量平衡時，頻頻出現(xiàn)電量能夠平衡，而電力缺口難以彌補的現(xiàn)象，因此目前的電網(wǎng)缺電問題已經(jīng)不是傳統(tǒng)的電量性缺電，而是負荷性缺電。然而，一年中的峰值用電時間一般都比較短暫，一般是一年中某些季節(jié)的某些天才可能會出現(xiàn)，因而單純地依靠擴大投資規(guī)模、增加裝機容量來彌補峰值缺電，必將會由于相關(guān)電力設(shè)備利用率不足而導(dǎo)致供電成本上升。因此，有效地組織電力用戶參與到錯峰、避峰、限電拉閘等有序用電工作是在尖峰時段或者突發(fā)情況下均衡負荷、消納電力供需缺口、提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的有序用電管理較為粗放，對用戶的選擇存在主觀性，有失合理與公正，并且制定用戶有序用電的錯避峰方式及錯避峰量均缺少科學(xué)的依據(jù)。在大數(shù)據(jù)背景下，可以充分利用已有的海量數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘算法，對用戶用電行為進行深度挖掘，從而針對不同類型的電力用戶可以提出不同的有序用電方案。

本文認為實施大數(shù)據(jù)背景下的有序用電工作應(yīng)包括3個方面的內(nèi)容，如圖4所示，分別是基于大數(shù)據(jù)的短期負荷預(yù)測、基于大數(shù)據(jù)挖掘用戶的可錯避峰時段和容量以及評估電力用戶的綜合價值。

基于大數(shù)據(jù)的短期負荷預(yù)測，短期負荷預(yù)測是電力缺口等級判斷的依據(jù)，是有序用電工作開展的前提，具有重要的指導(dǎo)作用?；跉v史負荷數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)分析影響電力負荷的主要因素，構(gòu)建基于人工智能算法的短期負荷預(yù)測模型，提高短期負荷預(yù)測的準確性和穩(wěn)定性。

圖4有序用電方案制定流程

基于大數(shù)據(jù)挖掘用戶的可錯避峰時段和容量：在類屬維度上采用二次聚類確定參與用戶的參與時段，即首先采用K?means算法，基于平均負荷、負荷率及峰谷比等指標進行粗略聚類，然后基于用戶負荷特征曲線采用模糊均值算法進行二次聚類，從而將電力用戶進行細分，最后根據(jù)用戶細分結(jié)果識別用戶參與錯避峰的時段。在時間維度上，基于用戶負荷特征曲線，對參與用戶分別進行聚類，進而識別出參與用戶一年內(nèi)的不同用電模式，最后根據(jù)參與用戶的不同用電模式識別用戶在具體時段內(nèi)可參與錯避峰的容量。

用戶價值綜合評估：用戶價值綜合評估是為了確定參與有序用電用戶的優(yōu)先次序表，主要考慮客戶用電價值和客戶適用度2個方面，建立模糊綜合評價模型?？蛻粲秒妰r值包括客戶的社會貢獻、客戶的用電信用和客戶的用電潛力等方面；客戶適用度包括客戶典型負荷形態(tài)相似度和客戶意愿度水平等方面。

總的來說，基于大數(shù)據(jù)的精細化有序用電管理流程是：首先通過短期負荷預(yù)測模型對電網(wǎng)負荷進行預(yù)測，確定實際的電力缺口；其次，通過數(shù)據(jù)挖掘確定所有參與用戶的可錯避峰時段及可錯避峰容量；然后，采用用戶綜合價值評估模型，制定參與用戶的優(yōu)先次序表；最后，基于前3個步驟的結(jié)果，編制更為科學(xué)和精細化的有序用電方案。

3.3基于大數(shù)據(jù)的能效管理策略分析

電力需求側(cè)管理中的能效管理是指采用措施引導(dǎo)電力用戶采用能夠提高能效的技術(shù)和設(shè)備以提高終端用電效率，從而獲得效益。而提高終端用電效率是對用電設(shè)備進行節(jié)電技術(shù)改造，在滿足多元化服務(wù)的同時，節(jié)約用電、減少用電量消耗，具體包括對照明、空調(diào)、電冰箱、電動機、變配電等用電設(shè)備的技術(shù)改進和科學(xué)管理，從而達到減少電量的目的。因此，評估電力用戶的節(jié)能潛力和節(jié)能水平就是要發(fā)現(xiàn)電力用戶的哪些用電設(shè)備具有技術(shù)改造的潛力以及潛力的大小。

目前，電網(wǎng)中的智能電能表逐步普及，智能電能表以電力用戶的總進線為界限，對于用戶的總負荷監(jiān)控和實現(xiàn)有序用電方面發(fā)揮了一定作用，但其監(jiān)測范圍未能深入電力用戶內(nèi)部，無法開展與電力設(shè)備之間的有效信息互動，更談不上向用戶提供能效分析和合理用電建議，從而制約了能效管理的推進。但是，目前一些智能小區(qū)用戶家中配備了智能插座。智能插座能夠采集到具體用電設(shè)備的用電情況，并發(fā)送給監(jiān)控終端，然后在智能監(jiān)控終端顯示，用戶可以清楚的了解到自家的用電結(jié)構(gòu)，從而有利于發(fā)現(xiàn)哪些設(shè)備具有技術(shù)改造的潛力。類似于智能插座的智能設(shè)備是以后開展能效管理的重要基礎(chǔ)。因此，當務(wù)之急是大力發(fā)展和推廣這種設(shè)備，從而推動能效管理的發(fā)展。

本文認為大數(shù)據(jù)背景下開展能效分析的原理非常簡單，主要包括2個步驟：收集用電設(shè)備能耗信息和能耗信息的對比分析。

收集用電設(shè)備的能耗信息：通?？梢愿鶕?jù)不同的需求靈活地設(shè)置工作點參數(shù)，從而生成不同時段下用電設(shè)備的能耗報表和能耗曲線［24］，比如：設(shè)備單耗、生產(chǎn)線單耗以及班組單耗等。同時，對于大型設(shè)備，收集能耗信息可以采用“一個設(shè)備一個電能表”的形式，而對于普通居民的用電設(shè)備，可采用智能插座，同時監(jiān)測多個設(shè)備的能耗信息。

能耗信息對比分析：通常需要把具體用電設(shè)備的能耗信息進行統(tǒng)計，然后與國際、國內(nèi)標準進行同期對比、橫向?qū)Ρ?，縱向?qū)Ρ?，并與第三方評估機構(gòu)提供的行業(yè)能效標桿值進行對比，從而確定該設(shè)備是否具有節(jié)能潛力，以及潛力大小。

4結(jié)束語

電力大數(shù)據(jù)作為一種新興的技術(shù)手段和管理理念，雖處在發(fā)展的初級階段，但已經(jīng)展示出了巨大能量。因此，研究大數(shù)據(jù)背景下我國電力需求側(cè)管理的具體應(yīng)用策略，一方面有利于加快大數(shù)據(jù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，促進電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；另一方面可以推動電力需求側(cè)管理的發(fā)展，尤其是為未來需求側(cè)響應(yīng)的具體實施提供路徑和指導(dǎo)。因此，電力大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)管理中的應(yīng)用策略方面，還有許多問題有待進一步的理論研究和實踐探索。

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Study on application strategies of demand?side management under big data background

LIU Jun1，LUO Fan1，LIU Ren?jing2，XU Hui1，YAN Jie2
（1. Gansu Electric Power Company，Lanzhou 730050，China；2. School of Management，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，China）

Abstract：By analyzing the current development situation of demand?side management in china，combining with the recent de?velopmentof big data，we study the developing direction and specif?ic application strategies of demand?side management under the big data background. The study found that China's demand?side man?agement will be transformed by orderly power utilization，which mainly depends on administrative means，to demand response，which mainly depends on economic means. And in the future，the demand?side management will consist of three aspects：price?based demand response，which main used for the normal load manage?ment；orderly power utilization，which mainly used to solvethe con?tradiction between supply and demand of electric power caused by season，time or emergency；energy management，which is mainly used to carry out energy conservation. Finally，we put forward spe?cific application strategies of big data in future demand?side man?agement，which will be providing reference and guidance for the further development of demand?side management.

Key words：big data；demand?side management；orderly power utilization；demand response；energy efficiency management；data mining

中圖分類號：TM73；F123.9

文獻標志碼：A

文章編號：1009-1831（2016）02-0005-06

DOI：10.3969/j.issn.1009-1831.2016.02.002

收稿日期：2015-11-18；修回日期：2016-01-06

基金項目：國網(wǎng)管理咨詢項目（大數(shù)據(jù)背景下電網(wǎng)企業(yè)需求側(cè)管理轉(zhuǎn)型及適應(yīng)“云計算”模式的技術(shù)策略研究81270014016H）

作者簡介：劉峻（1972），男，甘肅蘭州人，碩士，教授級高工，從事電網(wǎng)相關(guān)政策研究；羅凡（1974），女，重慶人，高級經(jīng)濟師，從事能效管理、電動汽車和分布式電源管理相關(guān)研究；劉人境（1966），男，新疆烏魯木齊人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事企業(yè)管理、電力大數(shù)據(jù)相關(guān)研究；徐輝（1970），男，陜西富平人，高級工程師，主要從事企業(yè)管理相關(guān)研究；嚴杰（1990），男，四川遂寧人，博士研究生，主要從事電力大數(shù)據(jù)挖掘研究。