深度文章 | 智慧能源综合服务业务延展与思考-第2页-北极星售电网

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2 面向终端用户的能源服务多元化

物联网的发展使传统针对固定分时、阶梯等价菜单的用能服务得到深入发展，从套餐的多样性、响应的快速性和增值服务的定制性等多方面体现出来，本章对面向物联网技术支撑下的终端用户能源服务多元化发展进行展望，能源服务思路见图 2。

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2. 1 大规模柔性定制的用电套餐

目前中国电价主要分阶梯电价和峰谷分时电价，鲜有优惠用电套餐，主要原因在于电力仍处于卖方市场，能源服务商无须设计套餐去主动吸引客户。电力市场改革早期，菜单电价［7］作为一种有效的价格策略，其制定方法和合同形式得到深入研究。随后的套餐研究多是通过建立优化模型进行微调设计［8］，或是在已有电价基础上实现精准定制［9］。前者缺乏对用户行为模式的深入分析，后者由于需要在用户内部装设量测表计并进行人工套餐设计，导致成本较高。表 1 给出国内外电价套餐相关项目实例［10-13］，从表中可以看出套餐的制定趋向于个性化与多元化。

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物联网中相关技术的普及与发展，可实现快速剖析用户用电行为，有效降低用电套餐定制成本，主要体现如下。

1）高速率的 5G 通信。在海量用电数据采集方面，相较于当前 15 min 颗粒度的数据采集，5G 通信的高速率能够实现海量用电数据的及时采集与传输。

2）非侵入式辨识。非侵入式辨识技术需要的秒级用电功率数据对于传统载波通信而言难以实施。而 5G 通信时代使秒级甚至更细粒度的数据采集与传输成为可能，可实现对用户用电的非侵入式精准辨识，在用户分类的基础上，建立跟踪数据库，按照用户的负荷率、用电特点，结合其历史信用、实际用电量和潜在增量、用户价值与发展潜力等因素，对用户群体进一步细分，对相关信息进行更深层次的挖掘分析［14-15］，最终提供更加个性化的用电套餐。

3）人工智能技术助力用户行为模式识别［10］。基于人工智能技术的特征提取能力，实现每个用户的精准画像，挖掘、学习用户的行为模式，掌握消费端个性化需求，从而实现用电套餐的大规模柔性定制化。

2. 2 秒级控制下的需求响应

传统需求响应主要有 2 种方式［16］：①通过峰谷分时电价减小需求侧峰谷差；②通过提前签订合同，给在用电高峰期切负荷一定的激励来保证用电安全。智能电网的发展引出智能小区需求响应的概念，即将所有家用电器在线互联，实现楼宇、小区甚至某个区域的集群智能用电［17］。但受响应速度［18］、广泛通信协议一致性问题［19］、通信信道阻塞延时等技术的限制［20］，这一概念仍未得到有效应用。

物联网下 5G 等通信方式的发展、跨网络通信技术的突破、一致性控制的应用可以有效助力解决现有问题。5G 通信 10 ms 的通信时延能够很好地满足海量用电设备之间的协调控制要求，以实现秒级的调频需求；跨网络通信可以广泛连接各类型柔性负荷，为集群需求响应创造便利条件，通过自治化技术，智能家居进入网络时，所有的网络配置都能够自动安装到新接入设备上，实现“自配置”；通过主从一致性多智能体分散协同控制，解决集中控制方式运算量过大、传送控制指令存在阻塞、延时的问题，各智能体仅监测自身的运行状态，并与其相邻智能体进行交流，通过分布式的信息交互获得全局信息，实现大规模负荷资源的有效、精准控制。

2. 3 多元信息交互下的车联网

近年来大规模接入的可再生能源和新能源汽车分别从输电侧和配电侧给传统电网的运行安全［21-22］带来挑战。目前很多研究在探索将电动汽车作为帮助电网实现削峰填谷［23］、协同消纳新能源［24-25］的灵活性调节资源，可分为电动汽车有序充电［26-27］与车电互联［28-29］2 种方式。目前电动汽车的有序充电、车电互联都是粗颗粒度下的集中优化控制［30］，虽已有考虑电动汽车充放电行为对电网影响的相关调度策略研究［31-33］，但相关研究未结合交通网络与电力网络的空间位置耦合关系，未考虑电动汽车行驶过程中的能耗。相对于集中优化控制，物联网下可以进行更高层面的融合，通过能源系统和交通系统的融合，实现更细颗粒度下的分散式优化控制［33-34］。一是通过北斗卫星导航系统实现电动汽车的精准定位，根据电网具体位置对充放电的实际需求，规划电动汽车至充电桩的最优路径；二是通过卫星与 5G 等通信方式，将电网电力供应信息与电动汽车位置信息、电池状态信息相结合，通过信息发布与共享，考虑电网的实际情况，在电力供应偏紧地区向电力充足的电动汽车发送信号，在负载偏低的地区向电力不足的电动汽车发送信号，实现电网与交通网的信息交互，主动吸引和引导电动汽车充放电。

2. 4 个性化增值服务

当前由于数据采集颗粒度和频度的缺乏，使得用户画像技术难以得到应用，增值服务种类单一，用户只是现有服务的被动接受者。通过智能电网下的智能感知与控制技术可将碎片化的用户信息进行连接与控制，基于云计算、边缘计算等技术解决当前电能服务实施复杂、可复制性差、成本高等问题，使精细化的用户画像成为可能。举例来说，对于居民用户，可开展感知学习的智能家居服务［35］；对于工业用户，可通过在线电能质量甄别和治理服务提高企业自身经济效益，改善电网电能质量，提高企业社会效益。

1）感知学习的智能家居智能感知与控制技术的发展将使产品之间的交互由人为控制向系统自动控制转变［35-36］。通过高速兼容通信方式实现各类传感器、控制元件、家电设备的自动交互，并基于人工智能技术对人们日常行为信息进行学习、建模与记忆存储，随时洞察用户需求，根据用户行为模式的改变调整智能家居的控制模式，实现基于居民生活习惯的自适应控制［37-39］。

2）在线电能质量甄别和治理基于物联网可实现低成本、快响应的电能质量管理［40］。智能终端（STU）的安装将省去传统功能单一的检测设备成本（谐波检测仪、闪边分析仪、电压测试仪等），基于边缘计算可在用户侧就近进行诊断与决策，其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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