第一篇：應(yīng)用實時電價與負(fù)荷預(yù)測的電力用戶信息系統(tǒng)

應(yīng)用實時電價與負(fù)荷預(yù)測的電力用戶信息系統(tǒng)

ABSTRACT: An information system designed for power users is presented in order to strengthen the power information exchange between power grid and end users.Architectures and functionalities of this system were demonstrated first.Smart 效率，遠(yuǎn)距離的特高壓直流輸電工程規(guī)劃已經(jīng)公布。除了加強(qiáng)輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)之外，智能電網(wǎng)的建設(shè)還應(yīng)重視電網(wǎng)末端配用電系統(tǒng)的智能化改造，建立用戶與供電方的雙向互動，鼓勵用戶主動參與到電網(wǎng)meter was regarded as the information exchange junction in the entire system and it was connected with other parts of the system by general packet radio service(GPRS)and serial communicating paths.Subsystems of grid side and user side were both designed in details.Zigbee wireless network technique was implemented to establish the user subsystem.Information of real-time pricing and load forecasting was applied to motivate users to participate the operation of the grid actively.Consequently energy resources will be optimized and finally goals of economical and high-efficient using of energy can be achieved.This information system also provides basic architecture for the interactive end-use electric system of future smart grid.KEY WORDS: electrcity usage information;real-time pricing;load forecasting;smart meter;GPRS;Zigbee 摘要：為了加強(qiáng)電網(wǎng)與用戶之間的供用電信息交流，提出了一種電力用戶信息系統(tǒng)。對該系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行了闡述，提出以智能電表為樞紐，利用通用分組無線業(yè)務(wù)(general packet radio service, GPRS)遠(yuǎn)程信道和串行通信本地信道連接系統(tǒng)各個部分，并具體設(shè)計了配網(wǎng)側(cè)與用戶側(cè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。用戶側(cè)子系統(tǒng)的實現(xiàn)采用了Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)。利用實時電價及負(fù)荷預(yù)測等用電信息的互動來激勵用戶主動參與電網(wǎng)運行，最終使資源實現(xiàn)優(yōu)化配置，達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效地利用能源的目的，同時為未來智能電網(wǎng)下的居民互動用電系統(tǒng)提供基礎(chǔ)設(shè)施支持。

關(guān)鍵詞：用電信息;實時電價;負(fù)荷預(yù)測;智能電表;GPRS;Zigbee

0 引言

當(dāng)前，我國正在大力推進(jìn)堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)建設(shè)。隨著大規(guī)模的智能電表的安裝和各種新型能源發(fā)電方式的接入，我國的智能電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入了全面建設(shè)時期。在輸電方面，為了給我國未來的電網(wǎng)提供堅強(qiáng)的支撐，保證電網(wǎng)的可靠性，同時提高節(jié)能的運行當(dāng)中，既要使用戶能夠根據(jù)實時的用電信息合理調(diào)整自身用電習(xí)慣，還要支持用戶側(cè)分布式能源的友好接入以及可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，從而進(jìn)一步提高能源利用效率，降低溫室氣體排放，滿足電力與自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的要求[1]。

由于智能電網(wǎng)的建設(shè)工作是一個逐步完成的過程，所以在電網(wǎng)智能化建設(shè)的起步階段，需要對傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行逐步升級改造，最終過渡到堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的全面建成。本文針對當(dāng)前電網(wǎng)配用電系統(tǒng)的特點和不足，應(yīng)用相關(guān)通信與信息技術(shù)，討論并設(shè)計了一種電力用戶信息系統(tǒng)，加強(qiáng)傳統(tǒng)電網(wǎng)的需求側(cè)管理，并為未來實現(xiàn)智能電網(wǎng)下的居民互動用電系統(tǒng)提供技術(shù)支持和參考。

供電公司根據(jù)電力的供給和需求狀況及其他相關(guān)影響因素制定實時價格，并且依靠科學(xué)的方法較精確地做出短期的負(fù)荷預(yù)測，最終將實時價格、負(fù)荷預(yù)測以及實時負(fù)荷水平向用戶發(fā)布。用戶接收到供電公司發(fā)布的用電信息后，可以此信息為依據(jù)來調(diào)整自己的用電行為，并將調(diào)整后的用電行為數(shù)據(jù)反饋至供電公司。通過這樣的信息互動用電方式，供電公司可以更加準(zhǔn)確地了解用戶的需求，從而對電網(wǎng)資源及時進(jìn)行優(yōu)化配置，對實時電價和負(fù)荷預(yù)測進(jìn)行再調(diào)整，如此循環(huán)，以達(dá)到優(yōu)化電網(wǎng)資源，提高能源利用效率的目的。從發(fā)展的角度看，目前正在逐漸開展應(yīng)用的分布式發(fā)電以及可再生能源的接入也需要電網(wǎng)與用戶之間進(jìn)行用電信息的協(xié)調(diào)和交流。欲實現(xiàn)上述類型的雙向用電信息互動，需要在用戶與供電方之間建立一個互動系統(tǒng)，作為連接二者的橋梁，改變以往用戶被動用電的局面，使其能夠主動參與到電力市場交易當(dāng)中。用戶信息系統(tǒng)綜述

用戶信息系統(tǒng)是基于智能電網(wǎng)與用戶友好互動的特點上提出的，它是連接了供電方與廣大用戶的用電信息互動樞紐，在為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)的同時，通過信息的互動來激勵電力市場主體主動參與電網(wǎng)管理和交易，使電網(wǎng)更加安全、經(jīng)濟(jì)地運行。信息系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

互動信息電網(wǎng)側(cè)主站系統(tǒng)遠(yuǎn)程信道GPRS智能電表本地信道串口通信用戶側(cè)智能用電控制系統(tǒng) 圖1 用戶信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

Fig.1 Overall Architecture of user information system 在整個用戶信息系統(tǒng)中，連接供電方與用戶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是智能電表，它是雙方交換電力信息的中樞。在智能電表上集成通信模塊，即可實現(xiàn)中樞通信功能。選擇不同的智能電表通信模塊，則系統(tǒng)通信信道的實現(xiàn)方式會產(chǎn)生較大的差異。在現(xiàn)階段，智能電表與電網(wǎng)側(cè)的通信實現(xiàn)可采用光纖通信、電力線載波、無線電波和公用信道等技術(shù)。對于新建的配網(wǎng)線路，則可以考慮鋪設(shè)光纖復(fù)合電力線，使通信信道集成于電力線路之中。而對于現(xiàn)有的線路，在考慮了數(shù)據(jù)流量、信道覆蓋率、線路鋪設(shè)和改造難易度等因素后，本文建議使用現(xiàn)階段較為成熟的GPRS通信技術(shù)作為電網(wǎng)與智能電表之間的遠(yuǎn)程信道，即在智能電表上集成GPRS模塊。使用現(xiàn)有的覆蓋面極廣的GPRS公用信道，可以節(jié)省重新鋪設(shè)通信線路的投入，安全性與可靠性也可以得到保障。安裝GPRS模塊后，結(jié)合配套的軟件設(shè)計和外圍電路，智能電表通過GPRS通信技術(shù)與配網(wǎng)側(cè)的互動信息主站相互傳輸數(shù)據(jù)[2]。用戶側(cè)方面，通過給智能電表添加外圍數(shù)據(jù)通信芯片電路，如串口通信芯片，便可實現(xiàn)通信功能，使之與用戶的智能用電控制系統(tǒng)互相通信。

電網(wǎng)側(cè)設(shè)有互動信息主站系統(tǒng)[3]，其作用包括： 1）采集用戶的用電數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行分類存儲，為電價制定和負(fù)荷預(yù)測提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2）向用戶發(fā)布實時電價、負(fù)荷預(yù)測及當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷狀況，為用戶調(diào)整其用電行為提供信息基礎(chǔ)。

3）利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)分析用戶反饋的用電信息數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果修正電價及負(fù)荷預(yù)測，進(jìn)行電網(wǎng)資源優(yōu)化配置。

智能電表的用戶側(cè)連接的是用戶智能用電控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)有互動控制面板，用戶可以通過控制面板獲知當(dāng)前電網(wǎng)執(zhí)行的電價、當(dāng)前電網(wǎng)與家用電器負(fù)荷狀況、電網(wǎng)短期負(fù)荷預(yù)測和電價策略、用戶電能消費量及預(yù)付電費余額等用電信息。控制面板會根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行的電價表和用戶的電器類型及功率，經(jīng)過預(yù)設(shè)的智能化程序判斷，為用戶推薦一種或幾種優(yōu)化的用電方案，供用戶選擇。推薦的用電方案中包括電器使用時間、定時啟停和預(yù)計電能消費金額等。用戶可以使用推薦方案，也可以忽略推薦方案，按照自身需要決定用電計劃。用戶對電器的定時操作也會反饋至互動用電信息主站系統(tǒng)，可作為供電公司優(yōu)化電網(wǎng)資源的依據(jù)。

另外，智能電表和用戶智能用電控制系統(tǒng)在硬件和軟件方面都留有額外的應(yīng)用接口，為將來用戶側(cè)分布式發(fā)電、可再生能源和電動汽車充放電等新技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用建立基礎(chǔ)?；有畔⒅髡鞠到y(tǒng)

互動信息主站系統(tǒng)是供電公司設(shè)立在電網(wǎng)側(cè)的用電數(shù)據(jù)分析處理中心與用電信息發(fā)布平臺。它包括負(fù)荷預(yù)測子系統(tǒng)、電價策略子系統(tǒng)、用電信息采集數(shù)據(jù)庫、信息發(fā)布站以及GPRS通信機(jī)等，具體架構(gòu)如圖2所示。主站系統(tǒng)還與電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)相連接，將電網(wǎng)運行狀態(tài)及記錄與用電信息結(jié)合起來加以分析，有利于做出更準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測和更合理的實時電價。電網(wǎng)運行信息負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)電價策略制定信息發(fā)布站信息采集數(shù)據(jù)庫GPRS通信機(jī)遠(yuǎn)程信道

圖2 信息主站系統(tǒng)架構(gòu)

Fig.2 Architecture of main information system 2.1 遠(yuǎn)程通信信道

在前文中已經(jīng)簡單討論了選用GPRS技術(shù)作為遠(yuǎn)程通信信道的原因。從技術(shù)角度看，GPRS是在現(xiàn)有的全球移動通信網(wǎng)絡(luò)上開通的一種分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它的特點是通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠、覆蓋面積廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快（實際可以達(dá)到40~100 kbit/s帶寬）。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)不是嚴(yán)格的實時數(shù)據(jù)流，并不需要進(jìn)行連續(xù)的海量數(shù)據(jù)傳輸，所以GPRS技術(shù)可以滿足互動用電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需求[4]。從經(jīng)濟(jì)性角度來看，目前GPRS技術(shù)已經(jīng)廣泛地投入商用，資費比較低廉。使用移動通信公司的GPRS技術(shù)還可避免配網(wǎng)側(cè)單獨建立通信網(wǎng)帶來的高成本以及維護(hù)問題。在實際設(shè)計系統(tǒng)時加入安全保密措施，從而使得系統(tǒng)的安全性得到保證。

在主站系統(tǒng)的最前端設(shè)置GPRS通信機(jī)，它與信息采集數(shù)據(jù)庫和信息發(fā)布平臺服務(wù)器相連接，充當(dāng)用電互動信息的傳遞者，通過通信公司開設(shè)的電力專用信道發(fā)送與接受數(shù)據(jù)。2.2 信息采集與信息發(fā)布

由于通信機(jī)不具有大量存儲數(shù)據(jù)的能力，面對海量的用戶用電信息，需要有專門的數(shù)據(jù)庫來存儲這些信息。而需要發(fā)布的信息需要通過通信機(jī)傳遞到用戶側(cè)，所以信息采集數(shù)據(jù)庫與信息發(fā)布站均與通信機(jī)相連接。

2.3 負(fù)荷預(yù)測與電價策略

信息采集數(shù)據(jù)庫與信息發(fā)布站并不具備產(chǎn)生信息的能力，發(fā)布給用戶的信息的產(chǎn)生是由負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)與電價制定系統(tǒng)完成的。負(fù)荷預(yù)測與電價制定兩個系統(tǒng)不僅從信息采集數(shù)據(jù)庫獲取分析所需的數(shù)據(jù)，還可以從電網(wǎng)運行信息系統(tǒng)取得相關(guān)數(shù)據(jù)，并利用相應(yīng)的技術(shù)方法做出負(fù)荷預(yù)測和制定電價，然后將得到的實時用電信息交給信息發(fā)布站，最終傳輸給用戶。

傳輸給用戶的信息數(shù)據(jù)包括當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷狀況、即將執(zhí)行的電價、短期的負(fù)荷預(yù)測以及用戶的余額查詢請求等。其中即將執(zhí)行的電價和短期負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)并不是嚴(yán)格意義上的實時數(shù)據(jù)。考慮到用戶對于過快的價格變化的響應(yīng)疲憊問題，決定采用一個電價執(zhí)行周期（24小時）發(fā)布一次電價的策略，每次將電價表按小時劃分為24個時段，每個時段的電價根據(jù)系統(tǒng)分析計算結(jié)果的不同會體現(xiàn)出價格差異，但差異不會很大。為了保證用戶獲知電價的連貫性，下一周期的電價表應(yīng)該在下一周期電價執(zhí)行之前一段時間（如兩小時）進(jìn)行預(yù)發(fā)布，以便用戶進(jìn)行用電響應(yīng)。短期負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果也采取同樣的方式發(fā)布至用戶側(cè)，目的在于激勵用戶根據(jù)預(yù)計負(fù)荷狀況采取相應(yīng)的節(jié)能用電措施。在這種電價發(fā)布方式下，用戶可以提前得知下一周期執(zhí)行的電價，從而有足夠的時間進(jìn)行響應(yīng)。此外，采用這種方式大大降低了對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求，在一定程度上提高了系統(tǒng)的可靠性。智能用電控制系統(tǒng) 與智能電表相連的電力用戶智能用電控制系統(tǒng)是用戶信息系統(tǒng)的重要組成部分，它可以將用戶與電網(wǎng)運行緊密地聯(lián)系起來，從而使用戶能夠主動地參與到電網(wǎng)的運行管理上來，提高能源使用效率。

對于用戶而言，智能用電控制系統(tǒng)的功能包括：

1）顯示當(dāng)前電價周期（24小時）執(zhí)行的電價表、當(dāng)前時段正在執(zhí)行的電價、當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷水平、下一電價周期的預(yù)計發(fā)布電價及負(fù)荷預(yù)測?？紤]到用戶對于電力術(shù)語可能不了解，負(fù)荷水平僅以定性的方式顯示高低，如使用“低”、“正?！?、“高”、“滿”等易于理解的指示詞或者顏色漸變的指示燈。用戶可以根據(jù)面板顯示的用電信息調(diào)整自身的用電計劃，主動地避免用電高峰和填補(bǔ)用電低谷。

2）用戶可以方便地使用智能用電系統(tǒng)控制用電設(shè)備，隨時了解各種用電設(shè)備的電能消耗量。用電設(shè)備的實際平均功率也會在面板界面中顯示。系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行的電價表、用電設(shè)備的類型和功率等因素為用戶推薦優(yōu)化的用電方案。3）用戶還可以通過控制系統(tǒng)查詢自己某一階段（比如一個月）的電能使用情況，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)控制電能使用情況。系統(tǒng)還為用戶提供預(yù)付電費余額查詢、低余額提醒等功能。

4）控制系統(tǒng)還可以通過擴(kuò)展應(yīng)用實現(xiàn)將來對用戶側(cè)分布電源接入的支持，同時提供電能的反向記錄與管理等功能。如果用戶使用電動汽車，還可以增加電動汽車充放電管理服務(wù)以及相應(yīng)的軟件支持。3.1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能用電控制系統(tǒng)的核心部件是互動控制面板，它是連接智能電表與用電設(shè)備的中樞。智能電表通過串口通信的方式與控制面板連接。在用戶住宅內(nèi)部，為了避免大量布線造成的不便，控制面板與各用電設(shè)備的連接采用短距離的Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)，由控制面板作為網(wǎng)關(guān)主節(jié)點，加裝了智能開關(guān)的各用電設(shè)備作為終端節(jié)點[5-6]。Zigbee技術(shù)具有低成本、低功耗、可靠等優(yōu)點，工作在2.4GHz免執(zhí)照的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(industrial scientific and medical, ISM)頻段，適合智能用電控制系統(tǒng)應(yīng)用。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

GPRS智能電表RS485Zigbee網(wǎng)絡(luò)互動控制面板智能開關(guān)?智能開關(guān)?智能開關(guān)空調(diào)?洗衣機(jī)?飲水機(jī) 圖3 智能用電控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Fig.3 Architecture of intelligent electric control system

3.2 互動控制面板

互動控制面板是用戶信息系統(tǒng)的一個核心部件，對內(nèi)作為用電設(shè)備控制中心，對外通過智能電表與電網(wǎng)側(cè)交換用電信息，是系統(tǒng)對用戶展示功能的窗口。

3.2.1 互動控制面板的硬件設(shè)計

互動控制面板采用模塊化設(shè)計，組成部分包括液晶顯示模塊、通信模塊、電源模塊、鍵盤輸入模塊、微控制器、外存儲器等，其中通信模塊包括與智能電表通信的串口模塊以及組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)需要的無線通訊模塊[7-9]。

由于互動控制面板既要完成與智能電表和智能開關(guān)的通信，還要處理用戶的互動請求，任務(wù)比較繁重，所以選擇采用ARM7TDMI-S內(nèi)核的32位高性能微處理器PHILIPS LPC2138作為主控制器。無線通訊模塊則采用TI公司的CC2420芯片，該模塊通過串行外設(shè)接口(serial peripheral interface, SPI)接口與LPC2138芯片連接，主要負(fù)責(zé)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的組建與維護(hù)，控制數(shù)據(jù)信息的收發(fā)以及消息的路由。由于系統(tǒng)是3.3V系統(tǒng)，所以需要RS485電平轉(zhuǎn)換才可實現(xiàn)控制面板與智能電表的串行通信。LPC2138自帶32KB的片內(nèi)RAM和512KB的片內(nèi)Flash存儲，但是由于控制面板需要進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，所以還需要添加額外的外部RAM和Flash存儲器。與LPC2138相連接的元件還包括電源、外部系統(tǒng)時鐘源和復(fù)位器件以及負(fù)責(zé)輸入輸出的鍵盤、液晶顯示屏、發(fā)光二極管指示燈等。此外，LPC2138還擁有富余的擴(kuò)展接口，為以后的系統(tǒng)功能升級提供足夠的接口資源，例如增加用戶自有分布式電源等。面板的具體硬件連接如圖4所示。

顯示屏指示燈鍵盤電源ARM7TDMI-SSPICC2420時鐘復(fù)位LPC2138電平轉(zhuǎn)換RS485接口擴(kuò)展RAMFlash 圖4 互動控制面板的硬件配置

Fig.4 Hardware configuration of interactive control panel 3.2.2 互動控制面板的軟件設(shè)計

控制面板的軟件針對前面所述的系統(tǒng)功能設(shè)計，如電價和負(fù)荷的顯示、用電方案推薦以及各用電設(shè)備的操作界面等。軟件系統(tǒng)采用友好的圖形化用戶界面軟件設(shè)計，使用戶操作方便，閱讀直觀。實際應(yīng)用時，經(jīng)過開機(jī)初始化后，控制面板首先從智能電表更新下載電價表及負(fù)荷數(shù)據(jù)，然后將各無線節(jié)點組網(wǎng)，之后便可以進(jìn)入等待用戶操作的待機(jī)狀態(tài)。3.3 智能開關(guān)

目前絕大部分家用電器還是非智能型的，需要在其電源處加裝智能開關(guān)插件才能實現(xiàn)對其開關(guān)控制、狀態(tài)監(jiān)控以及電能消耗的測量。所以，智能開關(guān)應(yīng)當(dāng)包括無線通信模塊、電能計量模塊、開關(guān)模塊、故障處理模塊和電源模塊等。

由于終端節(jié)點屬于精簡功能設(shè)備，比主節(jié)點的任務(wù)少得多，重點要求低功耗，因此選擇TI公司生產(chǎn)的MSP430F149作為控制器，這是一種超低功耗的控制器，可以有很長的工作時間。MSP430F149自帶的時鐘模塊、看門狗定時器、Flash存儲器和RAM存儲器已經(jīng)可以滿足智能開關(guān)的設(shè)計需求，無需添加外部的此類元件。無線通信模塊CC2420與控制器MSP430F149相連后，作為終端分節(jié)點加入Zigbee網(wǎng)絡(luò)參與組網(wǎng)。電能計量模塊通過串口與MSP430F149相連，所得數(shù)據(jù)存儲至Flash存儲器，經(jīng)過內(nèi)置程序分析可得用電設(shè)備的實際平均功率等參數(shù)，并將所得參數(shù)反饋至控制面板以供用戶查詢以及智能用電推薦方案分析使用。開關(guān)與故障處理通過繼電器的通斷發(fā)揮作用，當(dāng)收到開關(guān)指令或者發(fā)生短路故障時，由繼電器執(zhí)行相應(yīng)的動作完成電路通斷。智能開關(guān)的模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。

電源MSP430F149CC2420電能計量開關(guān)故障處理 圖5 智能開關(guān)的硬件配置

Fig.5 Hardware configuration of smart switch

無線傳感器接收到來自控制面板的指令后，即對用電器電源進(jìn)行開關(guān)或定時操作。智能開關(guān)上集成了電能計量模塊，用戶可以隨時通過互動控制面板向用電器發(fā)送查詢指令來獲知用電器的電能消耗情況。如果用電器電源處發(fā)生故障，如最常見的短路故障，則報警模塊會產(chǎn)生作用，自動跳閘并向控制面板反饋報警信息，使用戶及時得知故障位置并處理故障。結(jié)語

用戶是電能的消費者，用戶的用電行為及習(xí)慣的理性改變對于提高能源利用效率起著決定性的作用。電力用戶信息系統(tǒng)將用戶與供電方緊密連接起來，使二者互相交流用電信息，激發(fā)用戶參與電力市場的主動性，最終能使用戶形成良好的用電習(xí)慣，提高能源利用效率，降低溫室氣體排放，保護(hù)環(huán)境?；有畔⑾到y(tǒng)的應(yīng)用不僅為用戶提供更為方便與經(jīng)濟(jì)的用電方式，還能為電力公司帶來更平穩(wěn)的負(fù)荷，使得電網(wǎng)運行更為安全與經(jīng)濟(jì)。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶也可能會同時扮演供電者的角色，屆時用戶信息系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)升級拓展，以滿足用戶的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳樹勇, 宋書芳, 李蘭欣, 等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009, 33(8)：1-7.Chen Shuyong, Song Shufang, Li Lanxin, et al.Survey on smart

grid technology[J].Power System Technology, 2009, 33(8): 1-7(in Chinese).[2] 崔秀玉, 王志勇, 王成祥.GPRS技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

[J].電力系統(tǒng)通信, 2004, 25(8)：3-7.Cui Xiuyu, Wang Zhiyong, Wang Chengxiang.The application of

GPRS technique in power system communication[J].Telecommunications for Electric Power System, 2004, 25(8):3-7(in Chinese).[3]

殷樹剛, 張宇, 拜克明.基于實時電價的智能用電系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(19)：11-16.Yin Shugang, Zhang Yu, Bai Keming.A smart power utilization system based on real-time electricity prices[J].Power System Technology, 2009, 33(19)：11-16(in Chinese).[4] 馬韜韜, 李珂, 朱少華, 等.智能電網(wǎng)信息和通信技術(shù)關(guān)鍵問題探討[J].電力自動化設(shè)備, 2010, 30(5)：87-91.Ma Taotao, Li Ke, Zhu Shaohua, et al.Discussion about information and communication technology of smart grid[J].Electric Power Automation Equipment, 2010, 30(5): 87-91(in Chinese).[5] Dongmei Yan, Zhiguang Dan.ZigBee-based smart home system design [C].International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering, 2010, 3: 650-653.[6] 胡曉東, 戴瑜興.基于Zigbee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計[J].低壓電器, 2009(14)：19-25.Hu Xiaodong, Dai Yuxing.Design of smart home control system based on Zigbee technology[J].Low Voltage Apparatus, 2009(14): 19-25(in Chinese).[7] 孫延嶺, 趙雪飛, 張紅芳, 等.基于ARM 嵌入式系統(tǒng)的微型智能可編程控制器[J].電力系統(tǒng)自動化, 2010, 34(10)：101-104.Sun Yanling, Zhao Xuefei, Zhang Hongfang, et al.Micro intelligent programmable logic controller with ARM embedded system[J].Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(10): 101-104(in Chinese).[8] 余貽鑫.面向21世紀(jì)的智能配電網(wǎng)[J].南方電網(wǎng)技術(shù)研究, 2006, 2(6): 14-16.Yu Yixin.Intelli-D-Grid for the 21st century[J], Southern Power System Technology Research, 2006, 2(6): 14-16(in Chinese).[9] 黃一杰.基于ARM的Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計[D].上海：上海交通大學(xué), 2008.[10] 唐捷, 任震, 陳亮, 等.一種新的峰谷分時電價定價模型及其仿真策略[J].電力自動化設(shè)備, 2006, 26(8)：1-4.Tang Jie, Ren Zhen, Chen Liang, et al.Peak-valley tariff setting model and its simulation strategy[J].Electric Power Automation Equipment, 2006, 26(8): 1-4(in Chinese).[11] 黃福全, 任震, 黃雯瑩, 等.電力市場中考慮用戶價格反應(yīng)的實時電價[J].中國電力, 2002, 35(10)：45-49.Huang Fuquan, Ren Zhen, Huang Wenying, et al.Real-time pricing considering customer responsiveness in electricity market[J].Electric Power, 2002, 35(10): 45-49(in Chinese).[12] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2008.[13] Amir-Hamed Mohsenian-Rad, Alberto Leon-Garcia.Optimal residential load control with price prediction in real-time electricity pricing environments[J].IEEE Trans on Smart Grid, 2010, 1(2)：120-133.[14] Jahn, M., Jentsch, M., Prause, C.R..The energy aware smart home [C].International Conference on Future Information Technology, 2010, 5: 1-8.[15] 陳志強(qiáng), 楊永標(biāo), 朱金大, 等.新型電力需求側(cè)管理終端的研制[J].電力系統(tǒng)自動化, 2009, 33(13)：104-107.Chen Zhiqiang, Yang Yongbiao, Zhu Jinda, et al.Development of a new power demand side management terminal[J].Automation of Electric Power Systems, 2009, 33(13): 104-107(in Chinese).[16] Wei Zhang, Feliachi, A..Residential load control through real-time pricing signals[C].Proceedings of IEEE Conference on on System Theory, 2003,35: 269-272.[17] 欒文鵬.高級量測體系[J].南方電網(wǎng)技術(shù), 2009, 3(2)：6-10.Luan Wenpeng.Advanced Metering Infrastructure[J].Southern Power System Technology, 2009, 3(2): 6-10(in Chinese).[18] 趙鴻圖, 周京陽, 于爾鏗.支撐高效需求響應(yīng)的高級量測體系[J].電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(9)：13-20.Zhao Hongtu, Zhou Jingyang, Yu Erkeng.Advanced metering infrastructure supporting effective demand response[J].Power System Technology, 2010, 34(9): 13-20(in Chinese).______________________________

第二篇：電力負(fù)荷預(yù)測導(dǎo)則

近期需電量和電力負(fù)荷預(yù)測導(dǎo)則

(試行)

SD 125—198

4中華人民共和國水利電力部

關(guān)于頒發(fā)《近期需電量和電力負(fù)荷預(yù)測

導(dǎo)則(試行)》的通知

(1984)水電計字第368號

現(xiàn)將《近期需電量和電力負(fù)荷預(yù)測導(dǎo)則(試行)》(SD125—1984)發(fā)給你們，希遵照執(zhí)行，并通知如下：

1.搞好近期需電量和電力負(fù)荷預(yù)測，對實現(xiàn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行具有重要意義，也是電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)。各單位要大力加強(qiáng)這方面的工作，這在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)比重逐步增長、企業(yè)自主權(quán)進(jìn)一步擴(kuò)大的情況下尤為重要。各局要配備必要的專責(zé)人員，并建立起從供電局(所)至電管局(電力局)的多級預(yù)測網(wǎng)，以便在盡可能短的時間內(nèi)獲取最確切的信息。

2.在導(dǎo)則執(zhí)行過程中的經(jīng)驗和問題，請及時告部計劃司。

一九八四年十月五日

1總則

1.1近期需電量和電力負(fù)荷預(yù)測是編制電力生產(chǎn)計劃的基礎(chǔ)。它的主要任務(wù)是測算發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和滿足城鄉(xiāng)生活所需要的電量和電力，為安排電網(wǎng)發(fā)電能力、實行計劃用電及進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)計劃和電力生產(chǎn)計劃之間的相互平衡創(chuàng)造條件。因此，必須重視預(yù)測工作，不斷提高預(yù)測水平。

1.2調(diào)查研究是搞好預(yù)測工作的基本方法。因此，必須經(jīng)常了解科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)活動，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，社會用電結(jié)構(gòu)，工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和自然現(xiàn)象等變化對需電量的影響，為搞好預(yù)測工作打好基礎(chǔ)。

1.3預(yù)測工作是科學(xué)性很強(qiáng)的工作，一定要堅持實事求是的精神和嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度，克服主觀性和片面性。預(yù)測結(jié)果應(yīng)能反映客觀實際，使預(yù)測數(shù)據(jù)成為編制電力生產(chǎn)計劃的可靠依據(jù)。

1.4本導(dǎo)則適用于各級電力部門。電管局和部直屬省局可以結(jié)合本地區(qū)的實際情況，制定補(bǔ)充實施細(xì)則。

2預(yù)測內(nèi)容和要求

2.1按照編制電力生產(chǎn)計劃的需要，預(yù)測內(nèi)容如下：

a.根據(jù)上半年的實際用電量情況和有關(guān)資料，預(yù)計當(dāng)年能達(dá)到的需電量和電網(wǎng)年最高負(fù)荷。

b.按照國家計委編制的產(chǎn)品產(chǎn)量計劃以及市場調(diào)節(jié)產(chǎn)品和其他各類用電的自然增長率、預(yù)測次年計劃需電量和電網(wǎng)年最高負(fù)荷。

c.根據(jù)歷史統(tǒng)計資料和用電調(diào)查，考慮工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能的超產(chǎn)因素和電網(wǎng)發(fā)供電設(shè)備能力、燃料供應(yīng)、水情預(yù)報及區(qū)外購電等情況，經(jīng)過綜合平衡，預(yù)測次年能達(dá)到的需電量和電網(wǎng)最高負(fù)荷。

2.2預(yù)測數(shù)值允許偏差范圍如下：

a.對當(dāng)年能達(dá)到的需電量預(yù)計值的偏差不超過±1%。

b.對次年能達(dá)到的需電量預(yù)測值的偏差不超過±2%。

注：

偏差=

3需電量預(yù)測方法

3.1同期對比法

這是預(yù)計當(dāng)年能達(dá)到的需電量的基本方法。在預(yù)計時可參照上半年實際用電量和有關(guān)歷史統(tǒng)計資料，進(jìn)行分析對比，測算全年能達(dá)到的需電量。

3.2產(chǎn)品產(chǎn)量法

這是預(yù)測次年計劃需電量的主要方法。預(yù)測時要按以下方法分別測算各項需電量。a.對國家計劃產(chǎn)品的需電量，要按國家計季編制的產(chǎn)品產(chǎn)量計劃(或控制指標(biāo))乘以產(chǎn)品電耗計算。產(chǎn)品電耗應(yīng)根據(jù)歷史資料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行推算。

b.對市場調(diào)節(jié)產(chǎn)品和其他各類用電的需電量，要分行業(yè)和類型按自然增長率并結(jié)合典型用電調(diào)查進(jìn)行測算。

c.對廠用電和線損，要按電力系統(tǒng)實際發(fā)展情況進(jìn)行推算。

d.對凈輸出區(qū)外(網(wǎng)外)的電量，應(yīng)按簽訂的協(xié)議規(guī)定和上級部門的總見進(jìn)行安排。計劃需電量為上述四項需電量之和。

3.3大用戶用電量加一般用戶用電量自然增長法

大用戶(包括新增大用戶)的用電量應(yīng)逐個調(diào)查并核實。測算一般用戶用電量自然增長時，已列出的大用戶的用電量及用電比重較大的大中型基建項目的基建用電量，應(yīng)從一般用戶用電的歷史資料中剔除，然后分析并預(yù)測其自然增長率。將上述需電量加廠用電、線損和凈輸出區(qū)外(網(wǎng)外)的電量，即為全部需電量。

3.4回歸分析法

如條件合適，也可采用回歸分析法測算需電量。此時，要正確選用樣本的數(shù)學(xué)模型，對不正常的樣本數(shù)據(jù)，要做適當(dāng)調(diào)整，特別是用時間序列分析法時，要有近幾年的樣本數(shù)據(jù)，使數(shù)學(xué)模型與樣本有較高的擬合程度。

3.5為了提高預(yù)測的精確度，同一數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能采用多種方法(包括本章中沒有提到的其他方法)進(jìn)行測算。利用模型預(yù)測時，一些未能計算的其他重要因素和存在的問題，應(yīng)在提出建議時予以考慮。

4最高負(fù)荷預(yù)測方法

4.1預(yù)測電網(wǎng)年最高負(fù)荷，一般有以下三種方法：

a.最高負(fù)荷利用小時法： 預(yù)測值-實際值×100%實際值

電網(wǎng)年最高負(fù)荷(萬kW)=

b.負(fù)荷率法： 電網(wǎng)年需電量(萬kW·h)電網(wǎng)年最高負(fù)荷利用小時(h)

電網(wǎng)年最高負(fù)荷(萬kW)=

式中：月最高負(fù)荷日的平均日負(fù)荷率 電網(wǎng)年需電量(萬kW·h)月最高負(fù)荷日的平均日負(fù)荷率×月不均衡率×年不均衡率×日歷小時(h)

月最高負(fù)荷日的平均日負(fù)荷率=

日歷小時=8760或8784(h)

c.同時率法：電網(wǎng)年最高負(fù)荷=最高負(fù)荷調(diào)整系數(shù)×同時率×各行業(yè)(或各地區(qū))年最12個月每月最高負(fù)荷日的日需電量的累加×100%24×12個月每月最高負(fù)荷日的負(fù)荷累加 12×年平均日需電量月不均衡率=×100%12個月每月最高負(fù)荷日的負(fù)荷累加 12個月每月最高負(fù)荷日的負(fù)荷累加年不均衡率=×100%12×電網(wǎng)年最高負(fù)荷

高負(fù)荷的累加

式中：最高負(fù)荷調(diào)整系數(shù)-考慮廠用電和線損后的調(diào)整系數(shù)。

4.2預(yù)測季或月最高負(fù)荷，可根據(jù)歷史統(tǒng)計資料和季節(jié)性變化因素，采用移動平均法或其他方法進(jìn)行測算。

5資料積累、整理和分析

5.1為了搞好需電量和電網(wǎng)最高負(fù)荷的預(yù)測，必須經(jīng)常注意積累資料，加強(qiáng)分級管理，建立和健全必要的用電卡片或計算機(jī)數(shù)據(jù)庫。主要資料包括以下幾個方面：

a.農(nóng)村部分(包括農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，各類用電量及其增長率等)；

b.工業(yè)部分(包括主要產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)能力，分行業(yè)的用電量、產(chǎn)值，產(chǎn)品和產(chǎn)值電耗，彈性系數(shù)等)；

c.大用戶部分(包括用電量、用電負(fù)荷、負(fù)荷率、同時率、產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品和產(chǎn)值電耗、最高負(fù)荷利用小時等)，一般掌握全部用電量的百分之五十至六十的大用戶資料；

d.市政生活用電部分(包括分類用電量、人均照明用電量等)，要進(jìn)行各種類型的抽樣調(diào)查，如家用電器典型抽樣調(diào)查(包括普及率、用電量、人均居住面積、收入和支出等)，以便能較可靠地掌握生活用電增長規(guī)律；

e.交通運輸用電部分(包括用電量及其增長率等)；

f.廠用電部分(包括發(fā)電、供熱廠用電量，各類機(jī)組廠用電率等)；

g.線損部分(包括分電壓等級線損量、線損率、售電量、供電量等)；

h.分區(qū)供電負(fù)荷、供電量等。

5.2搞好資料的分析、研究工作。掌握用電增長規(guī)律和產(chǎn)品電耗、負(fù)荷率等專項指標(biāo)的變化趨勢，了解各類工業(yè)用戶的生產(chǎn)工藝過程、特點、產(chǎn)品品種與用電的關(guān)系。每年要利用對行業(yè)、變電所、線路等負(fù)荷測資料整理、繪制各類工業(yè)的日負(fù)荷曲線，分析日負(fù)荷率的變化規(guī)律，搜集整理分區(qū)負(fù)荷潮流和各級網(wǎng)絡(luò)的有功無功負(fù)荷分布，為搞好負(fù)荷預(yù)測打好基礎(chǔ)。

5.3加強(qiáng)缺電調(diào)查。根據(jù)生產(chǎn)能力、國家計劃指標(biāo)分別調(diào)查所缺電力電量，對水電比重大的系統(tǒng)，應(yīng)按豐水期、枯水期分別說明缺電情況。對用電發(fā)展?jié)摿ψ龅叫闹杏袛?shù)，每年六月底前上報當(dāng)年缺電情況調(diào)查報告。

5.4加強(qiáng)用電分析工作。每年三月至四月應(yīng)根據(jù)上國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展情況，分析各類用電變化，缺電情況，對照上一年預(yù)測結(jié)果，總結(jié)經(jīng)驗，寫出分析報告，不斷地完善預(yù)測方法。

6其他

6.1為了搞好預(yù)測工作，電管局、省局和地、市級供電局(電業(yè)局、電力公局)的計劃部門，必須配備若干名專責(zé)預(yù)測人員，并要保持相對穩(wěn)定。從電管局到供電局要建立預(yù)測聯(lián)系網(wǎng)，互通信息，每年交流一次預(yù)測經(jīng)驗，互相促進(jìn)，不斷提高預(yù)測水平。

6.2為了提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，要不斷改善預(yù)測手段和技術(shù)，充分發(fā)揮電子計算機(jī)在預(yù)測中的作用。

6.3為了提高預(yù)測人員的積極性和業(yè)務(wù)水平，要加強(qiáng)對預(yù)測人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷更新科學(xué)技術(shù)知識。對預(yù)測工作搞得好的單位和個人，應(yīng)予表揚和獎勵。

6.4本導(dǎo)則的解釋權(quán)屬水利電力部。

第三篇：城鎮(zhèn)電網(wǎng)規(guī)劃電力負(fù)荷預(yù)測開題報告

第一部分本課題的研究意義與分析

城市電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，其任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間的負(fù)荷增長以及電源規(guī)劃方案確定相應(yīng)的最佳電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足電力可靠、安全地輸送到負(fù)荷中心的前提下，使電網(wǎng)的建設(shè)和運行費用最小。目前城市化發(fā)展步伐迅猛，經(jīng)濟(jì)發(fā)展更為快速，以及居民生活水平的不斷提高，必將引起用電負(fù)荷的增長，屆時現(xiàn)有的電網(wǎng)情況將無法滿足經(jīng)濟(jì)增長和人民用電量增長的需要。特別是近幾年以來，發(fā)達(dá)城市地區(qū)的電力供應(yīng)頻頻告急，局部地區(qū)出現(xiàn)相當(dāng)嚴(yán)重的拉閘限電現(xiàn)象，這與電源建設(shè)一度停滯、電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)長期滯后的歷史問題有關(guān)。所以城市電網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)劣，不僅直接影響到電力部門的安全運行，同時還關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)其它各部門的發(fā)展，科學(xué)地完成城網(wǎng)規(guī)劃工作具有巨大的社會和經(jīng)濟(jì)意義。

負(fù)荷預(yù)測作為城市電力規(guī)劃的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行方面發(fā)揮著重要的作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。負(fù)荷預(yù)測的目的就是提供負(fù)荷發(fā)展?fàn)顩r及水平，從已知的用電需求出發(fā)，考慮政治、經(jīng)濟(jì)、氣候等相關(guān)因素，對未來的用電需求做出的預(yù)測。同時確定各供電區(qū)、各規(guī)劃年供用電量、供用電最大負(fù)荷和規(guī)劃地區(qū)總的負(fù)荷發(fā)展水平，確定各規(guī)劃年用電負(fù)荷構(gòu)成。

（一）負(fù)荷預(yù)測現(xiàn)狀研究

在電力改革進(jìn)一步深入、電力市場逐步形成的今天，電力負(fù)荷預(yù)測工作已變得越來越重要。科技發(fā)展為電力負(fù)荷預(yù)測提供了各種理論和方法，如彈性系數(shù)法、灰色模型法、回歸分析法、趨勢分析法和單耗法等。

1、電力彈性系數(shù)是反映電力消費的年平均增長率和國民經(jīng)濟(jì)的年平均增長率之間的關(guān)系的宏觀指標(biāo)。市場經(jīng)濟(jì)條件下，電力彈性系數(shù)已經(jīng)變得捉摸不定，并且隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，節(jié)電技術(shù)和電力需求側(cè)管理、新經(jīng)濟(jì)（如知識經(jīng)濟(jì)、信息經(jīng)濟(jì)）的不斷產(chǎn)生和發(fā)展，以電能替代其它非電能源的范圍不斷擴(kuò)大，電力與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系急劇變化，電力需求與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化步伐嚴(yán)重失調(diào)，使得彈性系數(shù)難以捉摸，使用彈性系數(shù)法預(yù)測電力需求難以得到滿意的效果，應(yīng)逐步淡化。

2、灰色系統(tǒng)理論是反模糊控制的觀點和方法延伸到復(fù)雜的大系統(tǒng)中，將自動控制與運籌學(xué)的數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，研究廣泛存在于客觀世界中具有灰色性的問題。有部分信息已知和未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。

3、回歸分析法是通過對影響因子值(比如國民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人口、氣候等)和用電的歷史資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定用電量和影響因子之間的函數(shù)關(guān)系，從而實現(xiàn)預(yù)測。

4、趨勢分析法是根據(jù)已知的歷史資料來擬合一條曲線，使得這條曲線能反映負(fù)荷本身的增長趨勢，然后按照這個增長趨勢曲線，對要求的未來某一點估計出該時刻的負(fù)荷預(yù)測值。

5、單耗法是根據(jù)第一、二、三產(chǎn)業(yè)每單位用電量創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價值，從預(yù)測經(jīng)濟(jì)指標(biāo)推算用電需求量，加上居民生活用電量，構(gòu)成全社會用電量。

從以上的分析，我們可以看到各種預(yù)測方法從研究的角度、建模的出發(fā)點到數(shù)據(jù)的形式、數(shù)據(jù)樣本大小以及適用條件等都有所不同，因而要想將各種方法擺在同一尺度規(guī)范下進(jìn)行比較是相當(dāng)困難和不科學(xué)的。各種預(yù)測方法都具有其各自的優(yōu)缺點和適用范圍，必須根據(jù)實際情況，著重從預(yù)測目標(biāo)、期限、精確度和預(yù)測耗費等諸多方面作出合理選擇，在預(yù)測成本允許的范圍內(nèi)，尋求能獲取所需精度的預(yù)測方法。

從以上幾種負(fù)荷預(yù)測適用的條件看，回歸分析和趨勢分析致力于統(tǒng)計規(guī)律的研究與描述，適用于大樣本，且過去、現(xiàn)在和未來發(fā)展模式一致的預(yù)測；灰色模型法是通過對原始數(shù)據(jù)的整理來尋求規(guī)律，它適用于貧信息條件下的分析和預(yù)測。對中、長期預(yù)測，回歸法、趨勢分析法、改進(jìn)型灰色模型較為合適。

由于電力負(fù)荷的特點是經(jīng)常變化的，不但按小時變、按日變，而且按周變，按年變，同時負(fù)荷又是以天為單位不斷起伏的，具有較大的周期性，負(fù)荷變化是連續(xù)的過程，一般不會出現(xiàn)大的躍變，但電力負(fù)荷對季節(jié)、溫度、天氣等是敏感的，不同的季節(jié)，不同地區(qū)的氣候，以及溫度的變化都會對負(fù)荷造成明顯的影響。因此要想使預(yù)測的需電量和最大負(fù)荷盡可能地正確和接近實際，就必須進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查工作和采用正確的負(fù)荷預(yù)測方法。

產(chǎn)值單耗法一般根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在分析影響產(chǎn)值單耗的諸因素的變化趨勢基礎(chǔ)上確定單耗指標(biāo)，然后依據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃指標(biāo)預(yù)測電力需求，單耗法需要做大量細(xì)致的統(tǒng)計、分析工作，近期預(yù)測效果較佳，對城鎮(zhèn)電網(wǎng)的電力負(fù)荷預(yù)測作短期的研究分析，產(chǎn)值單耗法較為合適。

（二）用電單耗法 用電單耗法是以國民經(jīng)濟(jì)的行業(yè)劃分為基礎(chǔ)，分行業(yè)進(jìn)行電力需求預(yù)測，再累計相加得到總的電力需求。它是電力公司廣泛使用的傳統(tǒng)的電力需求預(yù)測方法。

各部門以及行業(yè)需電量，采用用電單耗法，就是根據(jù)預(yù)測期的產(chǎn)值(或產(chǎn)品產(chǎn)量)和用電單耗計算需要的用電量。

部門用電量=部門產(chǎn)品產(chǎn)量×用電單耗

或部門用電量=部門產(chǎn)品產(chǎn)值×用電單耗

國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)用電分類將全社會分為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活兩大類，這兩大類又分為若干項，具體可劃分如下：

第一產(chǎn)業(yè)=農(nóng)林牧漁水利業(yè)-水利業(yè)-其它

第二產(chǎn)業(yè)=工業(yè)+建筑業(yè)

第三產(chǎn)業(yè)=地質(zhì)普查勘探業(yè)+交通運輸郵電通訊業(yè)+商業(yè)飲食物資供銷倉儲業(yè)+其他各類事業(yè)+水利業(yè)+其他

城鄉(xiāng)居民用電量=照明用電+家用電器用電+其它

全社會用電量=國民經(jīng)濟(jì)全行業(yè)用電+城鄉(xiāng)居民生活用電=第一產(chǎn)業(yè)用電+第二產(chǎn)業(yè)用電+第三產(chǎn)業(yè)用電+城鄉(xiāng)居民生活用電。

預(yù)測步驟：

收集各行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量及產(chǎn)值計劃；

確定用電單耗；

計算各行業(yè)的用電量。

此種預(yù)測方法是以政府部門同一時期國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的第一、二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值為基礎(chǔ)，并綜合分析近年各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的單耗變化趨勢而計算出的，因為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃是政府計劃部門在收集多方面的資料，綜合多方面的因素而制訂的比較權(quán)威的規(guī)劃，因此用該法預(yù)測的需電量是比較準(zhǔn)確的。關(guān)鍵在于把握好單耗的變化趨勢，即要考慮前幾年的單耗變化規(guī)律，還要考慮電價、技術(shù)革新、社會發(fā)展和人民生活水平以及國家產(chǎn)業(yè)政策多方面因素對各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值單耗變化的影響。

第二部分論文內(nèi)容提綱

一、緒論

（一）引言

（二）負(fù)荷預(yù)測實現(xiàn)的目的和意義

（三）負(fù)荷預(yù)測的特點和原理

（四）負(fù)荷預(yù)測現(xiàn)狀的研究

（五）單耗法負(fù)荷預(yù)測基礎(chǔ)資料的收集

（六）單耗法負(fù)荷預(yù)測算例分析研究

（七）結(jié)論

文獻(xiàn)綜述

參考文獻(xiàn)目錄

［1］城市電力規(guī)劃規(guī)范GB50293-1999

［2］電力負(fù)荷預(yù)測［M］.北京：中國電力出版社肖國泉、王春、張福偉主編

[3] 電力負(fù)荷預(yù)測技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社 牛東曉、曹樹華、趙磊主編

[4].城市電網(wǎng)規(guī)劃總量負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用 天津大學(xué)出版侯磊主編

[5]現(xiàn)代城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)改造[M] 中國電力出版社藍(lán)毓俊主編

[6]城市電網(wǎng)規(guī)劃與改造中國電力出版社陳章潮、唐德光主編

[7] 初論適合城市電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法中國電力出版社代力東主編

[8]農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測安徽電氣工程院出版黃才起主編

[9]農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃中區(qū)鎮(zhèn)負(fù)荷預(yù)測究湖南電力出版社方金林主編

[10]電力負(fù)荷預(yù)測的理論與方法中國電力出版社王承民主編

[11]空間負(fù)荷預(yù)測中不確定性因素的處理方法電網(wǎng)技術(shù)王天華、王平洋主編

第四篇：電價機(jī)制、手段與電力改革

電價機(jī)制、手段與電力改革

倚重手段而輕忽機(jī)制，既是現(xiàn)代行政效能低下的體現(xiàn)，也是權(quán)力不甘心退場而對改革的必然反噬。

電力是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。一般認(rèn)為，電力價格是整個電力體系的核心，連接并反應(yīng)著供給與需求的變化，也直接關(guān)系著電力與用電部門各利益主體營收支出的核心利益?？傮w而言，電力在我國仍舊是一個高度管制的能源部門，這一特點突出地表現(xiàn)在發(fā)電、輸配電、用電以及整個價格體系的不靈活。其中，發(fā)電價格、輸配電電價與終端銷售電價由政府制定并決定調(diào)整的節(jié)奏與幅度，缺乏市場發(fā)現(xiàn)價格與發(fā)電市場份額的機(jī)制與基礎(chǔ)設(shè)施。

在電力體制改革的大背景下，認(rèn)識到以上存在的問題，電力行業(yè)逐步開展了“大用戶直供”、改革調(diào)度機(jī)制、“輸配分開”、“配售分離”、“水火同價”價格改革等試點或者前期準(zhǔn)備工作。但是，由于這些體制安排的特點與路徑依賴，對于這些改革與措施的解讀與評價，“中國特色”的地方居多。本文就電價這一核心問題做一個初步的引子，辨析幾個重要的概念與理念，希望引發(fā)更多的討論。

價格機(jī)制與價格手段

由于長期政府控制、行政定價的原因，在我國，電力價格在一定的程度上更像是一種政策工具，用來實現(xiàn)政策目的的“價格手段”。比如限制高耗能、補(bǔ)貼最貧困人口，甚至彌補(bǔ)電力建設(shè)支出（比如三峽基金）。但是必須指出，機(jī)制與手段二者未來需要更顯性地區(qū)分。

電價機(jī)制重要的是解決市場價格的內(nèi)生性問題，是所謂市場機(jī)制的核心要素。典型的以市場為基礎(chǔ)的價格機(jī)制中，最終市場的價格是供需雙方內(nèi)生出的一個雙方可以達(dá)成交易的價格平衡點。如果供需發(fā)生任何方向的變化，這一平衡點就有可能改變。

在我國，主要發(fā)電企業(yè)獲得的價格屬于“成本驅(qū)動”（cost-driven）的模式，典型的比如“煤電聯(lián)動機(jī)制”。根據(jù)這種機(jī)制的規(guī)則，煤電標(biāo)桿電價水平要跟隨煤價變動而調(diào)整。一方面，這種變化是基于燃料成本為基礎(chǔ)的計算，缺少對消費側(cè)需求動態(tài)的考量；另一方面，具體調(diào)整與否以及調(diào)整幅度需要行政程序的觸發(fā)。但是，這仍然可以看做電價動態(tài)變化的一種機(jī)制。

而價格手段屬于行政手段的一種，服從于額外的政策目標(biāo)，屬于政府政策的一部分。典型的政策手段就是從價稅收，實現(xiàn)政府調(diào)節(jié)收入、抑制消費等政策目的。比如，針對抑制稀缺石油消費的燃油稅，針對碳排放引發(fā)全球氣候變化的碳稅等等。與稅收相對應(yīng)的，是政府的補(bǔ)貼，可以看做是負(fù)的稅收。

一般而言，價格手段會在價格機(jī)制形成的價格水平之上打入一個“楔子”。價格機(jī)制解決價格如何變化的問題，而價格手段服從于政府能源管理的目標(biāo)。認(rèn)識清楚了電價機(jī)制與手段的區(qū)別，可以幫助我們更好的理解最終價格的結(jié)構(gòu)與形成。電價手段如果過多，占據(jù)了電價水平的主體部分，那么其作為機(jī)制而變化以引導(dǎo)供需行為的作用就會削弱甚至完全消失，這就近似于完全行政定價了，手段與機(jī)制的界限就模糊了。

這一機(jī)制與手段的區(qū)分對于我們以下要討論的問題都是必要的。

電價內(nèi)生機(jī)制對資源優(yōu)化配置至關(guān)重要

電價機(jī)制是市場配置資源的核心要素。理論上的探討將是比較抽象的，涉及到價格與供需變化互動在資源優(yōu)化配置中的作用。在此，我們以水電的本地消納和外送安排舉例說明。我國的四川、云南等地水電資源極其豐富，水電是當(dāng)?shù)叵{、還是外送符合總體效率原則，是一個在任何尺度（小時、天、季度、年、中期與長期）都處于變化中的問題。短時的需求波動、水庫的來水波動與季節(jié)性豐枯差異、本地與目標(biāo)地的需求變化與供應(yīng)平衡、長期的電源結(jié)構(gòu)等，都會影響水電的“最優(yōu)流向”。這種市場的瞬息變化，是行政性定價與根據(jù)成本變動調(diào)整根本無能為力的，從而會造成資源優(yōu)化配置的障礙。

根本上，水電的本地使用、就近消納無須付出長距離外送成本（這屬于交易成本，屬于整體上需要盡可能減少的部分），是大部分情況下的有競爭力的選擇。一般而言，在充分滿足本地需求的基礎(chǔ)上才有外送的動力，也只有這樣，才是符合全局最優(yōu)的選擇。但是，歷史上（比如2012年），四川電網(wǎng)在豐水期都曾經(jīng)出現(xiàn)本地用電緊張局面，這不能不說是資源的嚴(yán)重錯配。僵化的規(guī)劃體制、缺乏電力市場發(fā)現(xiàn)性價格是根本性的原因。

由于電力傳輸高損耗的特點，過大范圍（比如超過1500公里，電力傳輸成本將超過總用電成本的25%以上）的調(diào)配在多數(shù)情況下都不會是資源優(yōu)化配置的方向。在一個起作用的電力市場中，即使存在物理上的連接，這樣的電力潮流流向即使短期存在，長期也是不可持續(xù)的，因為它將刺激電力受入地區(qū)更低成本機(jī)組的建設(shè)。隨著中國市場化程度的提高、交通基礎(chǔ)設(shè)施的改善與統(tǒng)一市場的建設(shè)，東中西部的要素價格將進(jìn)一步趨同，能源運輸成本的大小將成為決定資源優(yōu)化配置方向的重要、甚至決定性的因素。

大用戶直購電機(jī)制與限制高耗能的政策

目前，作為電力體制改革的起步，大用戶直購電以其操作較為直接、能力建設(shè)要求與復(fù)雜程度相對較低有望成為積極推進(jìn)的政策。但是，大用戶直購電可能會使高耗能行業(yè)享受比現(xiàn)在更低的電價水平。這一點引發(fā)了相當(dāng)多的爭議，頗有中國特色。

大用戶直購應(yīng)該是一種機(jī)制，屬于供用雙方直接見面，通過類似“雙向拍賣”的方式確定雙方均可以接受的電力價格的交易行為。限制高耗能產(chǎn)業(yè)，應(yīng)該屬于政策限制，屬于手段的范疇。最起碼，不能因為高耗能可能獲得較低的電價，就認(rèn)為大用戶直購電是不對的。如果限制高耗能被認(rèn)為是正當(dāng)?shù)哪康?，需要通過抬高其面臨的電價限制其發(fā)展，那么加稅抬高其能源成本屬于局部政策手段。不應(yīng)該因為高耗能可能因直購電享受更低的電價，從而“投鼠忌器”，就限制一般性的整體經(jīng)濟(jì)機(jī)制安排發(fā)揮作用。

更進(jìn)一步，從根本上講，對于高耗能的限制理由應(yīng)該在于其環(huán)境的負(fù)外部性，這一問題的解決有賴于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的提高與執(zhí)行的剛性。高耗能并不具有“原罪”，其用電行為并不存在負(fù)的外部性影響。

高耗能產(chǎn)業(yè)，顧名思義，指的是能源消耗程度比較高的產(chǎn)業(yè)，也就是能源密集型產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)上，鋼鐵、建材（比如水泥、玻璃）、化工、有色（比如煉鋁）、造紙、石化等行業(yè)屬于認(rèn)識中的高耗能工業(yè)，其能源成本在總成本中的比例超過20%，大部分在30-60%，而有機(jī)化工可能超過80%。IEA的統(tǒng)計匯總顯示，這幾類高耗能產(chǎn)業(yè)的總能耗要占到全球工業(yè)能耗的70%，20%的增加值，以及25%的直接就業(yè)。一句話，能源是高耗能行業(yè)的主要投入。

歐盟與德國的案例可以給我們提供一些如何看待高耗能的啟示。

由于可再生能源的迅猛發(fā)展，德國需要征收電價附加以提供足量補(bǔ)貼，其可再生補(bǔ)貼在終端電價中的比例要占到終端電價的1/4到1/3，達(dá)到6歐分以上。但是包括高耗能的大工業(yè)一般都可以獲得可再生能源附加負(fù)擔(dān)的部分或者全額減免。在促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的可再生能源法案（EEG）2.0版本（討論中），明確寫明：要確保能源電力密集型工業(yè)的未來的競爭力。分析其減免的動機(jī)，大企業(yè)的游說無疑是原因之一，但是理性看待高耗能的作用也不無關(guān)系。事實上，歐洲一直是世界上最大的能源密集型產(chǎn)品的出口地區(qū)，重要的不是高耗能與否，而是其效率與競爭力如何。

2014年初，我國出臺了針對鋼鐵水泥玻璃產(chǎn)業(yè)基于能耗標(biāo)準(zhǔn)的懲罰性電價水價，這是一種行政價格手段。這一政策沒有做到電價機(jī)制與政策工具的有效區(qū)分。在“審批”框子里面打轉(zhuǎn)的“價格手段”，自由量裁權(quán)巨大，極易導(dǎo)致腐敗與尋租；另一方面，不區(qū)分機(jī)制與手段，容易將價格的手段式調(diào)整等同于價格改革，于真正的改革――建立整體價格機(jī)制無甚關(guān)聯(lián)。沒有機(jī)制的建立，價格的分門別類的調(diào)整（比如媒體有消息稱，高耗能產(chǎn)業(yè)要建立階梯電價）會使得價格體系進(jìn)一步復(fù)雜化、破碎化，破壞統(tǒng)一市場的發(fā)展，完全與改革的方向背道而馳。多收的“電費”賬戶的去向，是否補(bǔ)貼了由于高耗能發(fā)展而受損的群體（如果有），也有待進(jìn)一步透明。這是現(xiàn)實中的一個迫切的問題。高耗能享受更好的經(jīng)濟(jì)效率也是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?，電價機(jī)制改革決定的。

總體而已，大用戶直購機(jī)制作為電力體制改革的起點，具有重要的意義。

第一，可以一定程度上破除電網(wǎng)壟斷性經(jīng)營，還原Utility（電力公共事業(yè)）的真意。大用戶將是售電市場的第一批批發(fā)商與用電主體。

第二，通過直接交易，減少中間交易成本、解決價格的內(nèi)生性問題、發(fā)現(xiàn)行政定價距離“最優(yōu)價格”的差距。過去的行政定價存在著對價格體系的扭曲，比如相對于電力的價值，有些地區(qū)電價水平過高（比如東部地區(qū)，依賴于廉價進(jìn)口煤炭），有些地區(qū)電力價格水平過低（比如煤炭產(chǎn)區(qū)附近的電廠，其節(jié)省的運輸成本在煤炭市場化后極其有限），這些問題有望得到一定程度的糾正。

第三，對于進(jìn)一步電力體制改革具有程序性與能力建設(shè)的意義。

這一改革措施，無疑將提高總體電力運行的效率，“做大蛋糕”，通過降低交易成本與最終電價與產(chǎn)品成本，提高發(fā)電、輸電與用戶的“福利總水平”。這一改革對整體的意義重大，非常必要，那么必須沖破受損利益群體的阻撓。改革的整體“必要性”（提高整體效率）與改革的分布式影響可能阻礙改革“可行性”（部分利益群體受損）的問題不能混為一談。

可再生能源優(yōu)惠電價屬于“政策手段”

對可再生能源提供優(yōu)惠固定電價，以降低其發(fā)展風(fēng)險是世界各國的通行做法。其理論的依據(jù)在于先進(jìn)技術(shù)面臨的“市場失靈”，需要政府干預(yù)。這種失靈表現(xiàn)在：可再生能源初始成本較高，但是隨著規(guī)模擴(kuò)大、學(xué)習(xí)效應(yīng)而有大幅下降的可能性。如果初期沒有政策的支持，可再生的市場份額不會擴(kuò)大，而份額不會擴(kuò)大，其成本也無法降低到具有市場競爭力的程度。這一“雞蛋困局”需要政策手段來干預(yù)，以幫助可再生能源擴(kuò)大市場份額，從而避免鎖定在低份額上，無法對污染物減排與氣候變化做出長期的貢獻(xiàn)。這一優(yōu)惠電價，與中國對水電、氣電、核電的分門別類行政定價（割裂統(tǒng)一的電力市場），盡管最終形式一樣，但是其理論依據(jù)截然不同，不能往一起歸類。

因此，可再生的優(yōu)惠電價屬于“政策手段”的范疇。這一手段在可再生能源成本大幅下降，具有了市場競爭力之后應(yīng)該退出。目前，得益于中國制造的低成本，歐洲與美國的太陽能發(fā)電都接近于這一階段。

但是，這一手段退出與否，與市場化改革推進(jìn)沒有關(guān)系。在我國，要加速這一政策手段的退出，配套的改革必不可少。在筆者看來，取消居民電價補(bǔ)貼“手段”是目前亟待推進(jìn)的措施。

目前來看，這種居民用電補(bǔ)貼政策的依據(jù)明顯不足，問題越來越大。首先，對大部分最低收入以上的人群，用電負(fù)擔(dān)在整體支出負(fù)擔(dān)中的比例都已經(jīng)很小，取消補(bǔ)貼對大部分群體影響不大；

其次，這種低電價并沒有降低整體居民支出的總負(fù)擔(dān)，因為工商業(yè)的高昂電價必然要通過其他日常消費品傳導(dǎo)給用戶，可以說在降低“總體居民支出”負(fù)擔(dān)方面沒有幫助；

再次，最低收入人群的用電負(fù)荷是用來保障基本生活需要的，已經(jīng)低到無法再低。整個居民用電僅占總用電量的13%左右，這部分人群的比例就更低了。這部分人群，無疑需要追加能源服務(wù)補(bǔ)貼，但是直接發(fā)放貨幣補(bǔ)貼顯然更有針對性與效率；

最后，人為壓低、不反映市場價值（可以用工商業(yè)價格代表）的居民用電價格，使居民用戶產(chǎn)生了價格錯覺，有礙于新興可再生能源的經(jīng)濟(jì)性與競爭力的提高，特別是分布式光伏應(yīng)用。如果沒有扭曲的價格手段，分布式光伏將在我國迎來爆發(fā)式的增長，將是朝向我國“最優(yōu)電力結(jié)構(gòu)”調(diào)整的巨大推動力。

取消交叉補(bǔ)貼還是建設(shè)統(tǒng)一市場的要求。如果居民總體電價水平上漲50%，反映其成本與市場價值，可以進(jìn)一步降低工商業(yè)電價5%-10%。這一政策變化，將具有對于居民電力消費信號指引的象征意義。

在我國電價在各種意義上（包括居民支出負(fù)擔(dān)、可貿(mào)易部門參與國際競爭、稅負(fù)水平）基本已經(jīng)“趕歐超美”（這屬于電價比較的事實描述性判斷，不涉及未來電力需要漲還是需要降的“規(guī)范”表達(dá)。限于篇幅，另文論述，但這是基本的結(jié)論）的背景下，這一政策變化對于工商業(yè)競爭力提升也具有實質(zhì)性意義。

不存在獨立于電力改革的“電價”改革

通過以上的分析，可以明顯的看出，我們通常所指的電價改革，指的并不是電價水平的高低問題，而是電價的定價機(jī)制。電價是如何產(chǎn)生的問題，這顯然涉及到整體電力部門的改革，屬于遷一而動全身。在一定意義上，電價改革與電力改革是同一個意思的兩種表述。建立電力市場仍然是改革的重中之重，而供需雙方直接見面是建立電力市場的前提。

因為缺乏電力市場，西南低成本的水電無落地之處；因為缺乏電力市場，風(fēng)電太陽能對降低上網(wǎng)電價的作用無法發(fā)揮；因為缺乏電力市場，“煤電互?！币脏彏檑值聂[劇反復(fù)上演。建立市場化為基礎(chǔ)的電力市場，應(yīng)該是電力改革的基本目標(biāo)，這需要明確。

第五篇：關(guān)于2018年電力用戶與發(fā)電企業(yè)

關(guān)于2018年電力用戶與發(fā)電企業(yè)

直接交易的申報材料

山西汾河焦煤股份有限公司三交河煤礦

二〇一七年十二月