下文整理自第19期“能源e直播”栏目中，苏州华天国科电力科技有限公司董事长 李正佳先生关于“能源互联网需求侧管理的解决方案”的演讲速记。
能源互联网电网需求侧背景
需求侧背景
从大背景来说，国家正在做电力体制改革，像光伏、小型储能、风电等，这些多能互补的环境已经打破了原来传统意义上电网的结构。在这个新型背景下，从传统配电网到新型配电网，需要在技术发展方面做一些新准备。所以我们首先从以下四个方面进行新的探讨。
① 用电行为特征分析
国内
用户分类较细致;
侧重用户响应行为分析;
支持向量机回归算法等有应用 ;
国际
美国能源监管委员会(FERC)最早将电力消费者进行分类：居民、小型/中型/大型工商业用户;
FERC最早从电费制定、居民用户的随机特征等方面对用户用电特征进行分类研究;
应用聚类算法在用户分类研究上取得明显进展;
采用深度学习在该领域进行应用研究，侧重于非侵入式数据挖掘和特性建模方面。
② 可调度潜力和可靠性分析
国内
在主动配电网可靠性研究方面与国际上处于统一水平。
国际
已建立起“风-光-储-车”的主动负荷和虚拟发电厂数学模型;
已提出面向主动配电网的供电可靠性评估改进算法。
③ “电网-用户”互动模型
国内
搭建了电网-用户优化调度需求响应模型;
南网制定了IEEE国际标准P2030.6TM/D03
国际
搭建了智能电网框架下的用户需求响应模型;
设计了智能电网下多供应商及多用户下的两层非合作博弈框架。
④ 多元用户-电网互动仿真系统
国内
已经研发了PSD/PSASP等电力系统仿真软件;
广东电网公司：智能电网用户互动信息交换平台;
国网：基于智能电网的网-荷互动多维运行系统。
国际
暂无具有此领域功能的成熟电力系统仿真软件。
能源互联网在电力需求侧响应方面的三个主要内涵：
广域内电力网络的互联与能量的协调管理。
多种能源形式的相互转化与融合
基于互联网技术的海量分布式产能与用能设备的互联与管理
多种能源形势的相互转化与融合、价格的激励措施，如何能够帮助客户、用户，包括工业大用户进行用电行为的改变，这将是未来需求侧比较重要的一个方向。
由于多种能源的数据已经产生了很多信息流，在数据流、信息流融合的情况下，基于互联网技术，海量数据如何进行交互、挖掘、管理、互动，进一步帮助售电公司在需求侧方面及电力用户数据挖局，也是能源互联网在电力需求侧响应方面的一个重要指标。
国内外现状分析
表1 国外从事相关研究的主要机构
表2 国内从事相关研究的主要机构
表3 项目研发相关的主要文献、专利、标准
总结一：用电行为特征研究方面
国外采用深度学习等人工神经网络数据挖掘技术提取用户用电个体特征，尤其是在非侵入式数据挖掘和特性建模方面取得了重要进展，国内研究则主要侧重于非市场机制下，电网调度端对用户的优化调度及用户对电价的需求响应建模，但由于缺乏足够的用户实际用电数据，相关研究仍处于起步阶段。
总结二：“电网-用户”互动模型研究方面
主要集中在两个方向：一是研究电网-用户或者用户-用户在电力市场下的动态博弈和纳什均衡求解方法;二是在智能电网框架下的集群用户需求侧响应建模。
能源互联网电网需求侧解决方案
第二部分主要是针对电力需求侧的关键技术开发以及解决方案的设计方面的介绍。
解决方案
从解决方案来说，我们希望建立一个多功能互动平台，该平台是双向的，这意味着电网的需求及用户的用电特征可以进行互通，也提供基础的电能服务，这意味着可以进行节能分析、能效监测、需求侧工作考核(包括需求侧响应的自动计算)，同时在用户方面实现多功能用户的搭配。
整个解决方案围绕互动机制研究、负荷模型、需求侧响应研究以及大数据分析挖掘研究，并建立在Hadoop的数据处理平台上。同时整合资源，搭建了一个统一、综合的关联系统，这个关联系统面向配电侧的需求侧综合管理系统。在此背景下，我们希望在面向不同的用户的同时，也面向单一的工业用户、商业用户以及配电园区。
应用场景
在应用场景方面，我们首先是想建立一个家庭能量管理系统，在该系统下希望可以建立需求响应实时优化。这方面可以基于家庭的负荷分类以及电价的因素进行一系列的优化设计以及优化算法的负荷预测，同时可以实现短期的电力负荷预测以及中长期的电力负荷预测。
计算方案
那么如何实现?我们搭建了以下算法，算法嵌入售电公司预定的电价策略，包括风、光、储这些不可调电源的发电负荷预测，结合现在用户的负荷特性分类结果，利用整个基础数据的收集平台，进行负荷需求侧响应的计算。
同时，该算法可以实现自动计算、自动协调、自动达优，这意味着利用该算法可以自动执行不同的电价激励机制，进行当前电力需求各种要求的实时响应，这样，用户不需要进行任何干预，可以自动响应整个电价激励机制。
以上是我们希望能够实现的、比较完整的一个需求侧响应策略，我们正在开发的算法也在朝着该目标设计。
应用案例
目前按照上述原则，我们也正在做工程示范。
1、用户用电信息采集与筛选
2、优化策略与控制
按照我们的设计原则，目前正在开发一套系统，该系统是由前段采集设备和分析，以及后端的系统和数据分析组成。
我们希望实现：
各类分布式设备和电动汽车接入的统一接口平台
与各类用电信息采集终端(智能电表、智能插座、环境传感器等)通信
分布式设备的身份识别，数据汇总、数据中转等
可扩展性强，与各类智能用电信息采集终端集成
作为支持多种智能电网功能的载体工具与信息终端
支持需求侧管理、削峰填谷、平抑可再生能源的波动、分布式控制与通讯等功能
以上我们在开发方面正在做的探索。
总结一下，我们希望实现的电价激励机制是基于以家庭或用户为单位的能量管理平台，这个管理平台可以实现统一接口管理，可以融入分布式能源，分布式光伏、分布式储能，可以进行双向的能量交互、相关的切断以及信息采集、各种设备识别，另外可以支持不同价格激励因素下的需求侧管理以及削峰填谷。在此背景下，我们开发出一系列的成套装置。
能源管理成套装置简介
产品背景
充分利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调;
实现集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的转变;
实现信息-能源高度融合，进而打通配电/用电大数据采集与利用的瓶颈，真正实现电网与分布式供用电设备的协调控制与优化利用。
产品概述
能量管理成套装置分为分布式集中能源控制终端和商业、户用型集中能源控制终端
分布式集中能源控制终端的功能主要是实现分布式能源设备的即插即用，并实现设备和电网之间能量流、信息流的互联
商业、户用集中管理控制终端由入户集中管理控制终端实现电网和商业、居民用户之间能量流、信息流的互联
(上图是贵州电网正在做示范的框架设计图)
能量管理成套装置整体架构如上图所示。
通过互用性的能源智能插座来获取住户内部用电负荷信息
通过分布式能源集中器获取不同的新能源接入
获取的所有用户数据和新能源数据上传至云端(公有云/私有云)
软件平台搭建
产品组成
能源管理成套装置
能源管理成套装置(单相)
外部端口图片
①输入电源开关
②输出电源开关
③旁路开关
工作上电顺序：1→2
从正常工作转为旁路操作顺序：通3→断2→断1
产品参数
总体体积：495×300×165mm
总体重量:约11kg
工作温度：-20℃～60℃
屏幕大小：210×160mm
操作系统：安卓M1
工作电压：220V
额定工作频率：50Hz
机身内存：8GB
设备外壳：金属
运行内存：1GB
外部接口：以太网口、RS232、JTAG调试口
防护等级：IP65
产品硬件
集中管理控制终端
通过与集中管理控制终端通讯而采集所接用电设备的单相电压、电流、功率、电能等数据，使中央处理单元能够识别不同插座的负荷数据，提高用电数据分析准确度，为智能用电管理提供依据。
上行通讯：采用以太网通过交换机与电网公司通讯。
下行通讯：采用wifi/zigbee与能源集中管理控制终端通讯。
设备功能
能量管理成套装置以安卓系统为基础，具备独立的计算、处理能力，通过深度定制开发的APP，实现对采集的数据信息进行分类整理、智能分析、分类存储、实时上传、与比对等功能。产品接入后开机点击“能量管理成套装置“APP即进入家庭用电管理系统。
设备管理
电气监测
电能质量
统计信息
设备管理功能
能量管理成套装置的管理界面，可添加从属的集中管理控制终端并进行编号，通过点击插座编号可以看到该终端所管理的设备的用电特性、节能信息，并可以操作该终端闭合与断开。
电气监测功能
每个集中管理控制终端和能量管理成套装置的有功和电压数据的采集间隔可调(1～60s)，采集到数据主要存储在云端，当网络连接中断时，视采样间隔和内存大小，装置本地也可以储存一定量的数据，选择日期即可调出任一天的有功和电压数据，并自动绘制成曲线图。
电能质量分析功能
本模块可以分析用户的电能质量，能量管理成套装置以及集中管理控制终端的电能质量数据都汇总到这，数据在后台进行分析，用户可以在此查看基波、三次谐波、五次谐波等电能质量信息。
统计信息功能
本模块可以统计用户的用电设备的各项历史统计信息，包括故障信息，每日耗能及节电信息等，可方便调取每日数据。
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