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智能用电中的用户行为分析文/中国电网能源研究院电网发展综合研究所副所长 黄 瀚智能用电的理念与内涵2012年6月，在深圳召开的中共赢”的目标。不 少 人 在 谈 论 智 能 用 电 时 会侧重需求侧管理、 智能电表、 节 能服务和电动汽车等方面。美智能电网对话会上， 中国国家有一个疑问， 到底是“ 智能的用美国能源独立和安全法规明确能源局首次对中国智能电网的定电”还是“可智能用的电”？了智能用电相关的重点是需求响义给出了明确的说明： 集成新能智 能 用 电 是 智 能 电 网 服 务 终应、 智能表计、 智能家电、 用户源、 新材料、 新设备和先进的信端用户的核心环节， 是用户直接控制等。FERC计划到2019年，实息技术、 控制技术、 储能技术，感受智能电网互动化、 信息化和现所有美国电力用户都采用动态以实现电力在发、 输、 配、 用、自动化特征的重要载体； 智能用电价与智能电网技术， 预计可以储过程中的数字化管理、 智能化电业务的发展以满足用户新型、获得的需求响应资源188 GW，将决策、 互动化交易， 优化资源配多样化需求为前提， 具有与用户达到系统高峰负荷的20%。置 ， 满 足 用 户 多 样 化 的 电 力 需双向互动的鲜明特征， 将给用户聚焦在停电次数的减少以及服求， 确保电力供应的安全、 可靠的用电行为带来深刻影响； 必须务效率的提高等智能电表诸多直和经济， 满足环保约束， 适应电立足于电力用户的实际需求， 综接经济效益上， 美国通过政府补力市场化发展需要。 该说明有两合考虑影响用户行为的内外部要贴正在快速普及智能电表， 截至层含义， 首先是适应新能源和分素， 才能充分挖掘和发挥智能电2013 年上半年， 美国安装智能电布式能源接入要求。 包括风电、网给经济社会带来的综合效益。表约4000万只。太阳能发电、 微电网、 微型家庭智能用电的理念与内涵，如图在政府的推动下，电动汽车相发电、 电动汽车和新型储能设备1所示。关产业链已取得了较快发展。 已等。 其次是将信息技术运用于电2. 国内外智能用电发展情况出台的支持政策初步实现了鼓励网中，推动电网产业升级。1. 智能用电的内涵美国智能用电发展情况。美国生产设施投资、 规范生产技术的图 1智能用电的内涵十分丰富，即依托智能电网和现代管理理念， 利用智能量测、 高效控制、 高速 通信和快速储能等技术， 实现电 网与客户能量流、 信息流和业务 流实时互动， 构建客户广泛参与 的新型供用电模式， 不断提升供 电 质 量 和 服 务 品 质 ， 提 升 智 能 化、 互动化服务能力， 逐步提高 资产利用率、 终端用电效率和电 能占终端能源消费的比重， 逐步 实现“ 互动服务多样， 市场响应 迅速， 接入方式灵活， 资源配置 优化， 管理高效集约， 多方合作28 | 电气时代2014 年第 12 期示范部署， 并提供奖励以推广和 驱动消费需求的目的。欧洲智能用电发展情况。欧洲 智能电表、 分布式电源接入和电 动汽车充电服务等构成了试点推 广的主要内容。 虚拟电厂理念最 早在欧洲提出， 具有特色和代表 性。2013 年上半年， 我国安装智能电 表约1.5亿只，其中国家电网公司 安装超过1.2亿只，总体规模居世 界第一位。截止到 2012 年底， 国家电网 公 司 累 计 建 成 投 运 3 5 3 座 充 换 电 站、14 703个交流充电桩，建成了 世界上覆盖范围最大、 投运充换智 能 用 电 的 技 术 路 线 。 在 智 能电表技术方面， 欧美高级量测 系统除支持配电自动化、 停电管 理等应用， 我国智能电表具有预 付费管理控制、 有序用电管理等 功能， 但没有停电管理等高级功 能。 在电动汽车充换电技术， 欧 美、 日韩主推充电方式， 我国进欧 洲 热 力 公 司 Va t t e n f a l l 、电设备最多的电动汽车充换电服行了多种技术路线的探索。S E S能源系统公司和热泵制造商务网络。智能用电的发展重点。国外重x S t i e b e l E l t r o n将中央热电站和截至2013年3月底，国家电网点发展高级量测系统、 电动汽车热泵连接起来， 组成一种互相连公司经营区域内接入10 k V及以下充电设施、 分布式电源与微网、接、 可灵活调节和集中控制的虚电压等级已投运的分布式电源总需求响应和能效管理等； 我国发拟电厂。 目前， 这一虚拟电厂中数约为 324 个， 总装机容量约 104展重点是用电信息采集系统、 电的热电联备和热泵已经满足超过2万kW。动汽车充换电设施， 同时开展了000多户家庭的需求。3 . 国内外智能用电的比较分省级集中95598供电服务中心、智截止 2013 年上半年， 欧盟国析能小区/楼宇/园区、分布式电源与家已安装智能电表约5 000万只，智能用电的发展目的。国内外微网等的研究和工程建设。其中意大利、 瑞典已完成智能电开展智能用电的总体目的是基本表的大面积安装， 预计到 2020 年时， 全欧洲 80 % 的电表（ 约 2 . 2 亿一致的， 就是要实现供电安全可 靠、 服务便捷多样、 电网灵活开智能用电环境下用户的角色1 . 我国按照电价类别的传统只）将会升级为智能电表。放， 以及低碳环保、 能源高效利电力用户分类日韩智能用电发展情况。日本用等目标， 但是各国各个发展目我国按照电价类别的传统电力开始注日本重点关注如何实现太标的优先级不同。用户分类为： 居民生活用电、 一阳能等分布式电源的灵活接入、智 能 用 电 政 策 和 市 场 环 境 。般工商业及其他用电、 大工业用电动汽车充电等， 2012 年， 重智国外政策激励机制较为成熟， 美电、 农业生产用电和趸售几种类能电表的推广。 相比之下，韩国国、 英国等电力市场化程度比较型。智能用电的发展更注重理念和战高， 有利于智能用电的开展。 我居民生活用电。包含居民区、略层面的丰富完善以及产业带动国在政府层面配套政策法规、 基家属院的居民家庭用的照明及家效应的发挥。础研究和标准化等方面的支持力用电器用电， 包括楼梯灯照明、日本政府公布的“新一代汽车度仍有明显差距， 电力市场机制停车棚照明等； 公办、 民办学校战略 2010 ” 中， 以国家计划形式以及电价政策等还在完善中。的教学和学生生活用电。设定了新一代汽车的发展目标。智能用电的电网基础。美国、一般工商业及其他用电。包含到 2020 年， 日本市场电动汽车和欧盟、 日本和韩国等配电网大多非居民照明用电电价、 商业用电混合动力汽车等“ 新一代汽车”是环网或网格供电。 我国配电网电价和普非工业用电电价三类。的新车销量比例将达到50%，总保主要是辐射状结构， 在供电质量大 工 业 用 电 。 凡 以 电 为 原 动有量将达到1 350万辆。和可靠性方面与国际先进水平差力或以电冶炼、 烘焙、 溶焊、 电截止 2012 年底， 日本和韩国距较大。解、 电化的一切工业用电， 受电智能电表总体规模分别约为300万智 能 用 电 的 用 户 需 求 。 欧 美变压器容量在315 kV.A及以上者；和 1 0 0 万 只 ， 日 本 计 划 于 2 0 1 8 年国家的用户更加注重承担节能减自来水厂用电； 工业试验用电；之前推动 80 % 家庭用户安装智能排责任， 更加关注电能质量、 增照明制版工业水银灯用电及电气电表， 并全部完成企业用户的安值服务。 我国区域经济发展不平化铁路用电等。装。衡、 城乡收入水平差距较大， 服农 业 生 产 用 电 。 包 含 农 村 乡我国智能用电发展情况。截至务需求各异。镇、 国营农场、 牧场、 电力排灌站和垦殖场； 农业基地的农田排 灌、 电犁、 打井、 打场、 脱粒、 积肥、育秧和黑光灯捕虫用电。企业， 负荷在生产中不可中断， 故对供电可靠性要求非常高， 一 般都是双电源供电来保证其供电大， 负荷曲线较为平缓， 没有明 显峰谷。3 . 智能用电下用户用电需求趸售。按供电隶属关系分别由 网局或省、 市、 自治区电力管理质量； 生产化肥的企业由于生产 设备拥有大量大容量的同步电动的发展趋势首先，用户对于自主权、选择部门批准， 趸售到县一级， 执行机，所以生产装置大， 电气设备权和参与权的渴望越来越迫切，20%30%的优待。多， 所以耗电量大，负荷稳定，用户逐渐成为电力系统运行和互2. 典型用户行为特征分析负荷率高， 功率因数高； 生产氯操作的重要主体。高耗能企业。钢铁、化工、有碱的企业负荷特点是负荷大， 负其次，随着智能用电互动化的色金属和水泥四大高耗能行业用荷 曲 线 相 对 较 为 平 稳 ， 负 荷 率不断深化， 受众的范围会不断的电量占我国全社会用电量的1/3。高，但功率因数小于0.9。扩展， 互动化的业务向对象普遍四大行业具有不同的特点。有 色 金 属 行 业 。 用 电 季 节 差化发展。钢铁行业。企业的大部分设备异小， 冬夏负荷特性基本一致。其三，用户的需求呈现差异化需要连续运转， 如高炉、 焦炉、负荷部分可中断， 可调节性负荷发展， 不同受众对于互动化有不烧结机、 转炉和制氧机等； 部分高， 错峰能力强， 且生产稳定、同的理解和需求， 智能用电互动设备可间歇性生产， 如机加工设负荷率很高。的开展呈现细分化、 定制化、 差备、 焦化上煤配煤系统和烧结上水 泥 企 业 。 水 泥 企 业 在 建 材异化。料系统等； 存在大量冲击负荷，行业中具有代表性。 水泥生产过其四，用户的需求越来越倾向如电弧炉、 大型轧机等； 单个设程包括石灰石等原料的开采、 破于整体的服务， 希望企业针对其备检修周期较为固定， 系统检修碎 、 配 料 和 均 化 ， 生 料 制 备 ，问题提供一条龙的解决方案。时间长， 面积大， 对用电负荷影 响大； 存在大量高温作业环境， 夏季空调负荷大。 可以通过合理再经分解煅烧成熟料， 最后复合 其他材料磨制成水泥。 水泥通常 是三班制连续性生产。 为了保证4 . 智能用电环境下用户的角色智能用电环境下用户的角色如规划， 对电量调整起到一定的作安全生产， 往往选用安全系数较表1所示。用，大、 功率偏大的风机、 水泵， 需我国基于服务需求的智能用电化 工 行 业 。 化 工 企 业 共 同 特要消耗的电能较多。 该类负荷不用户分类如表2所示。点是没有大起大落的负荷， 不存存在冲击负荷， 但在熟料煅烧和如 图 2 所 示 ， 通 过 用 电 信 息在冲击负荷， 一般为连续性生产水泥粉末两个流程的用电负荷较采集系统， 以获得的用户负荷特表 1用户类型近期需求中期需求远期需求工业用户能效服务、节电咨询、可靠供电、信息 告知、高质用能、优质服务、定制服务、 接入服务、设备租赁、供电渠道主动权虚拟电厂、线路维护服务、自 主发电服务、需求侧响应、移动 供电、技术服务综合解决方案（用能、用户 价值增值、融资租赁）商业用户供冷供热、节电咨询、定制服务、建筑 节能、用能舒适度、固定时段可靠供电、 优质服务、节能方案智能终端接入、 移动终端使 用、 效果可视化展示、 移动供 电、技术服务、服务软件应用综合用能管理、新能源发电 综合解决方案居民用户节电咨询、节电改造、可靠供电、多渠 道缴费、信息告知信息查询、 智能家居、 家庭 分布式电源接入、电动汽车充换 电、 需求侧响应、 定制服务套 餐、一表多用、设备租赁、四网 融合、公共信息家庭用能综合解决方案、多 网融合、公共服务一体化表 2类别典型智能 用电用户智能用电 核心需求典型智能 用电服务工业用户高耗能企业、 工业园区节能、 需求侧管理 分布式电源接入务能效管理、用能服务、智能园区、接入服一般工业用户信息服务、缴费服务用能服务、多元化缴费服务居民用户高端居民用户需求侧管理、智能家居、信息服务、电动智能家电、三网融合、电动汽车充换电、汽车、缴费服务多元化缴费服务、用户侧分布式一般居民用户信息服务、缴费服务三网融合、多元化缴费服务农业用户基本供电服务用户侧分布式（偏）商业用户高端商业用户需求侧管理、信息服务、缴费服务能效管理、用能服务、多元化缴费服务 一般商业用户缴费服务多元化缴费服务图 2性 、 电 量 等 数 据 为 基 础 进 行 分 析，将用户进行细分。双向互动机制及其影响因素以 用 户 的 需 求 提 出 需 求 ， 以 智能用电作为平台， 通过响应需 求作为支撑， 提供给电力客户， 通过外在驱动和内在驱动对外在 因素和内在因素进行影响， 电力 用户通过得到双向的互动和表现 提出用电需求， 这是一个过程， 也是一种双向互动机制。如图3所 示。典型互动化服务较为典型的互动化服务有智能 楼宇/ 小区及增值服务， 分布发电 储能的介入， 电动汽车智能充换 电， 甚至引导用户反向售电等， 即让用户参与到系统中来。信息化、互动式服务。智能用 电在计量、 抄表、 收费等传统用 电服务的基础上， 通过对用电信 息与地理图形的关联， 建立双向 交互的门户系统， 实现用户用电 信息查询, 电费多渠道支付等互动 服务， 信息订阅以及客户故障诊断及电能质量监测等信息服务。电 动 汽 车 智 能 充 换 电 。 构 建 基于统一平台充换电服务及信息 服务网络， 以实现用户在不同站 点、 不同地区的充换电服务需求 电网。 为了发挥电动汽车全产业 链优势， 电力公司不但可以为电 动汽车提供电池更换、 分散充电 服务， 还可以进一步引导用户反 向售电， 开展针对电动汽车用户 的配套增值服务等。用能服务与能效管理。包括能 效监视及诊断、 能效审计和行业图 3对标 、整体改造方案。智能用电对用户行为的影响分 布 式 发 电 使 用 户 身 份 多 元 化。 伴随智能电网对分布式发电 友好接入服务的完善， 一批拥有不同， 负荷对象的不同， 用电行 为和反应有关系。因此：第一，要了解不同的客户群，分析需求侧管理使用户主动选择节分布式发电的用户将从原来的电力消费者转变为消费与销售兼有可以在考虑地区差异和季节差异的基础上， 开展全国性典型负荷约、 经济的用电方式。 较大经济的用户身份。用电需求普查或调查， 为全面开回报驱使下， 企业加大投入、 开影响智能用电用户行为的其他展智能用电工作做好基础积累。展节能改造的意愿显著增强， 基因素。一是电价因素。从实践中来第 二 ， 应 积 极 开 展 互 动 化 商于合同能源管理的节能服务将逐看，我国的峰谷电价比一般在25业模式创新示范， 开展“ 自由选步替代企业自身节能投入模式。之间，2007年平