电力需求侧管理的研究与设计

    

    

    

    【摘要】基于JADE设计范畴的需求侧管理代理（DSM_Agent）在电力需求侧管理中具有重要的研究价值。本文基于JADE的MAS运行在Java环境下，利用Java编程环境NetBeans设计修改、制作UI界面，通过对需求侧管理中的需求分析，设计了DSM_Agent的主要功能。讨论了我国需求侧管理的现状和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，并依次进行对需求侧管理的参与主体及其间的供需关系的探讨、DSM_Agent的设计和对关键业务进行了研究分析。

    【关键词】需求侧管理代理；JADE；需求分析；Java编程环境

    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。

    参考文献

    [1]伍伟华，庞建军，等.电力需求侧响应发展研究综述[J].电子测试，2014.3：86-94.

    [2]唐莉，陈湘瑜.客户端需求侧管理系统的实践及效益[J].电力需求侧管理，2008.3，10（2）：55-56.

    [3]闫华光，陈宋，等.电力需求侧能效管理与需求响应系统的研究与设计[J].电网技术， 2015 .1，39（1）：42-47.

    [4]阮文骏，刘莎，李扬，等.美国需求响应综述[J].电力需求侧管理.2013，15（2）：61-64.

    Ruan Wenjun， Liu Sha， Li Yang， et al. Overview of demand response in the USA[J].Power Demand Side Management，2013，15（2）：61-64（in Chinese）

    [5]宋艺航，谭忠富，李欢欢，等.促进风电消纳的发电侧、储能及需求侧联合优化模型[J].电网技术，2014，38（3）：610-615.

    [6]曹培，翁慧颖，俞斌，等.低碳经济下的智能需求侧管理系统[J].电网技术，2012，36（10）：11-16.

    作者简介

    张磊，国网冀北电力有限公司经济技术研究院；研究方向：工程管理研究。