試論智能電網(wǎng)實時電價的現(xiàn)狀和未來趨勢

孟慶洋

摘要：近年來，隨著社會的發(fā)展，我國的智能化建設(shè)的發(fā)展也有了很大的提高。電力行業(yè)由第二次工業(yè)革命發(fā)展至今，已成為社會生產(chǎn)和發(fā)展的根本性行業(yè)。配電網(wǎng)系統(tǒng)作為與其他行業(yè)用電連接的端口，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜龐大、且網(wǎng)損逐年增加，因此系統(tǒng)降損成為供電網(wǎng)絡(luò)必需考慮的一個重要因素。配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化作為降損最基本、最有效的方法之一被廣泛關(guān)注。配電網(wǎng)重構(gòu)以時間為尺度可分為靜態(tài)重構(gòu)和動態(tài)重構(gòu)兩種方式。靜態(tài)重構(gòu)以一個瞬時時刻對配電網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，是一個靜態(tài)過程;而動態(tài)重構(gòu)則是實時地，動態(tài)地調(diào)整配電網(wǎng)一段時間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并將降損優(yōu)化問題由理論研究轉(zhuǎn)化為工程實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);實時電價;現(xiàn)狀;未來趨勢

引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，人類生活變得越來越方便，如智能家居、電動汽車等的使用。然而，方便的同時也給世界能源可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)，尤其越來越多的電器產(chǎn)品和工業(yè)的超負荷運營，是當前世界電網(wǎng)所面臨亟待解決的問題。在這種背景下，智能電網(wǎng)應(yīng)運而生，智能電網(wǎng)是連接發(fā)電廠、供電商、用戶之間的依靠先進的通信和計量設(shè)施建立起來的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1智能電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

當前，由于用戶自身的習慣不同、對于智能電網(wǎng)的概念不理解、不能掌握電網(wǎng)的現(xiàn)有信息等原因，用戶的用電體驗沒有得到很大提升。相關(guān)機構(gòu)根據(jù)用戶參與方式的不同將系統(tǒng)分為基于激勵和基于價格的兩類?；诩畹哪Ｊ街傅氖钱旊娋W(wǎng)的安全性不能達到一定的標準時，可以采用激勵來刺激用戶減少用電量?；趦r格的需求響應(yīng)是用戶根據(jù)自身了解到的相關(guān)信息，對于需求進行適當?shù)霓D(zhuǎn)變，在用電低谷期激勵用戶增加用電量，在高峰時期減少用電量，這樣可以均衡各個時期的用電量，增強網(wǎng)絡(luò)的安全性能，優(yōu)化資源配置。實時電價就是其中的一種定價方式，具有很高的實用性能，對實時電價進行研究具有廣闊的應(yīng)用前景，受到社會的廣泛關(guān)注。要提升電力的應(yīng)用效率，就要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的定價方式，實行實時定價，調(diào)整電力的供應(yīng)與需求。

2重要性

由于電力能源自身的易損性和難存儲性，要求電力市場供電側(cè)和需求側(cè)達到均衡時，才能實現(xiàn)能源的利用最大化。在電力市場運營中，實時電價已經(jīng)是智能電網(wǎng)需求側(cè)管理的重要手段之一。在實時電價問題的解決過程中，目前國內(nèi)外研究主要采用兩種方法：一種是利用博弈論方法均衡供電側(cè)和需求側(cè)之間的關(guān)系，制定定價機制;另一種是利用最優(yōu)化方法研究社會福利最大化問題?，F(xiàn)有利用最優(yōu)化方法來研究實時電價的文獻，大多數(shù)考慮的是用戶效用函數(shù)為單一類型，而現(xiàn)實生活中，由于用戶種類繁多，他們的消費模式和偏好不同，效用函數(shù)會呈現(xiàn)多樣化。研究了基于用戶效用最大化和供電商成本最小化的社會福利最大化模型，通過分布式算法進行對偶分解，并利用梯度投影法給出了供電商與用戶之間的實時電價更新算法。

3基于實時電價的智能用電系統(tǒng)分析

智能電力系統(tǒng)的組成部分有主站系統(tǒng)、智能電表、本地信道、遠程信道、智能開關(guān)、互動終端等。從運行經(jīng)濟性出發(fā)，在居民用戶智能用電系統(tǒng)中，可以利用本例信道來集中和轉(zhuǎn)發(fā)遠程信道與智能電表間的通信;從發(fā)展角度出發(fā)，智能家電將會逐步替代智能用電系統(tǒng)中的智能開關(guān)。

3.1主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)具體分為四個子系統(tǒng)：①用電信息采集子系統(tǒng)：電力企業(yè)借助該系統(tǒng)能夠及時掌握用戶用電信息，為市場分析提供充足的數(shù)據(jù)和信息。此外，采集和存儲大量的用戶用電信息，為其他子系統(tǒng)的正常運行奠定了基礎(chǔ)。②營銷服務(wù)支持子系統(tǒng)：該系統(tǒng)能夠為用戶提供個性化、多樣化、集成化的服務(wù)，如用能咨詢、節(jié)能分析等。電力企業(yè)借助該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化辦理營銷業(yè)務(wù)，如抄表管理、電量電費、電能計劃、購電管理、線損管理、用電檢查等。③負荷預測子系統(tǒng)：該系統(tǒng)能夠借助智能挖掘、聯(lián)機分析等技術(shù)，采用多維分析的手段，對營銷數(shù)據(jù)中心存儲的用戶用電信息進行分析，提高負荷預測的準確性，有針對性地為企業(yè)制定電價策略。④電價策略制定和發(fā)布子系統(tǒng)：該系統(tǒng)結(jié)合發(fā)電信息、輸送能力信息等，利用預測的結(jié)果，根據(jù)具體情況，科學制定電價日時段策略，并在第一時間將制定的策略發(fā)布給所有的電力用戶。此外，該系統(tǒng)還能向電力用戶定期發(fā)布結(jié)算電量電費清單等相關(guān)信息。該系統(tǒng)采用的是排列組合的算法，能夠根據(jù)政府監(jiān)管方案，制定出多種電價日時段劃分策略，電力企業(yè)只須將負荷預測子系統(tǒng)預測的結(jié)果輸入到該系統(tǒng)中，該系統(tǒng)就能自動篩選出針對性最強的電價日時段劃分策略。其中，采用電價日時段劃分策略的優(yōu)勢有：①雖然電力企業(yè)對電價的細化程度不夠，但是電價日時段劃分策略是在海量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上制定出來的，這在一定程度上彌補了電力需求與電力供應(yīng)間的偏差;②智能用電強調(diào)實時性通信，發(fā)布的電價日時段劃分策略能夠降低此項要求;③電價日時段劃分策略擴展性良好，不僅能夠滿足用戶的需求，而且還能促進智能用電系統(tǒng)的發(fā)展，提高了電力企業(yè)分階段建設(shè)智能用電的可行性。

3.2遠程信道

遠程信道分為上行信道和下行信道，其中，上行信道的作用是將智能電表、互動終端采集的用戶用電信息傳送給電力企業(yè);下行信道則是將電力企業(yè)制定的電價日時段劃分策略發(fā)布給用戶。此外，遠程信道還能夠根據(jù)設(shè)定的時間抄讀、傳送預設(shè)數(shù)據(jù)，電力企業(yè)預先設(shè)置事件，事件報警能夠?qū)崟r監(jiān)測并主動上報。再者，在增值服務(wù)方面，遠程信道能夠為客戶提供定制服務(wù)。在建設(shè)智能用電系統(tǒng)中，最大的難題就是配用電側(cè)通信手段。全國各地經(jīng)濟發(fā)展存在較大的差異，所以電力企業(yè)必須要靈活配置智能用電系統(tǒng)的遠程信道。針對正在運行的線路，電力企業(yè)必須要全面考量經(jīng)濟、技術(shù)等方面的問題，對當前可用的技術(shù)進行評估，加快建設(shè)速度;針對新建的配網(wǎng)線路，電力企業(yè)應(yīng)該考慮在建設(shè)配電線路的同時，利用光纖復合相線技術(shù)建設(shè)遠程信道。

3.3智能電網(wǎng)中家庭用戶的智能電網(wǎng)調(diào)度

智能網(wǎng)絡(luò)中用戶家庭的用電調(diào)度考慮到了家庭中不同家用電器對于用電的影響。隨著社會的不斷進步，智能家電的普及也越來越廣，相應(yīng)，智能電網(wǎng)的功能也在不斷擴大，性能在不斷優(yōu)化。在這種模型下，假設(shè)電價固定，對于兩種不同類型的用電器進行性能分析，并對電量進行最優(yōu)配置，實現(xiàn)電能花費和不認可程度的一種平衡。這種類型同其他兩種類型的不同點在于電器分為可調(diào)度和不可調(diào)度兩種，可以調(diào)度的一定程度上可以被電能消費控制器控制，而不可調(diào)度的就沒有這一功能。用戶要在電費和體驗度之間進行最優(yōu)選擇，而這兩者的目標往往是沖突的，這就需要用到微觀經(jīng)濟的相關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)總體收益的最大化，而實時電價的設(shè)立正好能幫助用戶解決這一難題，同樣也實現(xiàn)了資源的有效配置。

結(jié)語

我國當前的電價是受管制的，所以電價并不能將電力供應(yīng)和電力需求間的關(guān)系真實反映出來，導致電力企業(yè)面對電力需求波動時不能及時給予有效的調(diào)節(jié)，進而浪費大量的電力資源。智能電網(wǎng)是未來的發(fā)展趨勢，具有廣闊的前景。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員要做出一定的努力，完善發(fā)展基于實時電價的智能電網(wǎng)用電優(yōu)化調(diào)度，提高國家電網(wǎng)的運行效率，增強用戶用電的安全性，增強用戶的滿意程度，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，一定程度上減緩資源稀缺的壓力。

參考文獻

[1]楊胡萍，彭云焰，熊寧.配網(wǎng)動態(tài)重構(gòu)的靜態(tài)解法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（8）：53-57.

[2]王淳，高元海.采用最優(yōu)模糊C均值聚類和改進化學反應(yīng)算法的配電網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重構(gòu)[J].中國電機工程學報，2014，34（10）：1682-1691.