电力需求侧管理的研究与设计
一、引言
在我国经济发展的过程中，尤其是城镇化和现代化的进程里，大型用电客户起着重要的作用，无论是直接的产出产值，还是间接的提供劳动岗位，都做出了巨大贡献。但是在粗放式的发展中，无可避免地造成了巨大的电能浪费，因此，大型用电客户的DSM便显示出其重要的作用。
电力需求侧管理需要国家政府的强制手段，即明确的法律及良好的市场经济：不断健全规章制度和逐步完成电力市场的良性竞争。其次，需求侧管理需要多方面配合，共同完成。DSM除了政府、电力企业、电力客户，还有电能服务机构需要参与到其中。而实施电力需求侧响应能为用户侧、系统侧和社会带来诸多效益（伍伟华，2014），如在节能减排方面的作用（唐莉，2008）。
二、DSM_Agent系统概述
DSM的主要参与者主要由四类组成：政府、企业、服务公司及使用客户。DSM系统中管理者、实施者、协调者及管理者的关系如图1所示。
需求侧管理需要以上四类参与者的共同努力，任何消极的一方都会对系统造成不良影响，这是一个不小的挑战。近年来，计算机技术也越来越多地进入自动控制领域，主要包括分散控制系统（DCS系统）、安全仪表系统（SIS系统）、管理信息系统（MIS系统），这些系统大部分实现了局域网内的信息互通。而DSM的建立，能够在这些已有系统的基础上，合理利用资源的同时减少了资金投入。本文选择面向对象的编程语言Java开发的JADE系统，具有良好的API接口，既可以通过有线（RS232、光缆）也可以使用无线（Web Service）传输信息。
三、系统层次结构设计
（一）设计原则
DSM_Agent模块主要有以下设计原则：
1、实用性。根据用户的要求设计，直观明确的表达方式，便于用户了解自己的DSM情况。
2、经济性。在开发设计中，尽可能多的利用已有的资源，节约成本。
3、兼容性。在JADE平台中，利用java面向对象编程的优势，通过大量的继承行为，获得JADE平台中Agent的通用功能。
（二）设计结构
图2 DSM_Agent的结构
由图2可知，DSM_Agent在功能上主要分为四层，分别是用户层、应用层、数据层及通讯层。
其中，用户层供用户选择登陆，并具有新用户注册、密码找回功能；应用层在数据层的基础上，对主要功能进行了定义；对于通讯层，DSM_Agent可以在平台内使用JADE内部信息传输协议（IMTP）与其他平台内的Agent进行信息交换。
图3 应用层主要业务
四、在电力行业中的应用及分析
（一）电力行业中DSM系统的参与主体关系如图4：
图4 电力行业中DSM系统中参与主体的关系
（二）功能模块
基于DSM应用层的功能，将其细化为八大模块，并进行二级功能划分。主要包括以下功能：电费管理、能量管理、用电管理、发电管理、效益管理、评价对标、节能方案和信息管理八个模块。如，电费管理包括电费查询及分段电价，电费查询是DSM_Agent最基本的功能；用电管理包括用电总量显示、用电总量查询、分项用电显示、分项用电查询及实时电价；发电管理包括发电电量，并网电量及并网电价；能量管理包括分布式发电量、储能电量及负载能量，能量管理是系统对用户公司电力系统能量流动的“管家”；评价对标：包括DSM评分和分项对标。DSM评分由于评价体系的不同，结果不同，应用的范围也不同等。
图5 DSM功能模块设计
（三）DSM评价
DSM评价指标的选取的指标体系绝对不能设置单一指标。同时，也需要注意指标之间的联系，也不应太过复杂。DSM评价指标主要包括两种，分别是政府评价指标和用户评价指标。政府评价指标属于硬性指标，用户评价指标是政府评价指标基础上的扩展，包括宏观上的能源效率、污染物排放及节能状况等。所有的指标在各自的体系内均占有一定的权重，根据每项指标的得分，就可以得到DSM评价的总分。
（四）节能方案
节能方案的提出基于分项测量的硬件实现和DSM评价指标的支持。同时，使用本地数据库提供的DSM评价标准进行分项对标，得到不合标准的项目，进行差值分析。然后，结合外部数据库和本地数据库的资源，进行资源整合进而得出方案，流程如图5所示。
图 6 节能方案提出流程图
（五）预测的分析过程
用户用电量和负荷量的分析预测采用灰色GM（1，1）模型，该模型采用累加的方式，将本没有明显趋势的时间序列变成具有显著趋势的时间序列。
以用户用电量为例，假设原始用电量按时间排序形成序列为：
式（7）即为灰色预测模型的最终结果，可通过其求得未来时间点上的用电量。
五、小结
本文详细研究了我国需求侧管理的现状，以及讨论了实施电力需求侧响应对用户侧、系统侧和社会带来的诸多效益。首先，探讨了需求侧管理的参与主体及其间的供需关系。随后，进行了DSM_Agent的设计，包括架构搭建、功能模块设计。最后，对关键业务进行了研究分析。
