谢诗琪，于雪风，徐诗甜

（国网上海松江供电公司，上海 201600）

0 引 言

用电量管理作为电网智能管控的重要手段，可以依照用电负荷、用电行为、用电现状等进行用电负荷的模型预测，以便于展开针对性管控，使电能效益最大化。尤其是在智能电网建设过程中，要做好供应侧资源和需求侧资源的协调重组，以需求负荷分级、需求负荷分类为契机，按照动态负荷权值、负荷控制次数权值、需量实时计算及评估等得到最优用电量管理方案。

1 用户侧用电量管理的思路分析

我国电网中主要将用电负荷划分为2大类，分别为行业负荷和居民负荷。其中，行业负荷按照工业类型的等级又可设定为3类产业负荷，如表1所示。

表1 用户侧用电负荷分类

在用户侧用电量管理过程中应将重点放在第2类产业负荷上和居民用电负荷上，前者用电方式灵活，后者用电量基数大，值得深入研究和拓展。

因此，本研究从辖区内居民楼生活用电出发，设计不可停电负荷、生产性相关负荷、生产办公辅助负荷及感官舒适性负荷的加权模型，根据用电需求计算、调整、优化，形成科学的控制目标函数，展开精准需量调控。

2 基于需求负荷的用电量管理模型

基于需求负荷的用电量管理模型构建时，应依照需量实时计算，确定分类负荷权值、优先级权值、动态负荷权值、控制次数权值，从而生成负荷目标函数，判断其是否满足需量控制，逐次调整优化，以形成最优控制目标函数，如图1所示。

图1 基于需求负荷的用电量管理模型

（1）需量估算判断。基于需求负荷的用电量管理模型构建时，可按照分段时间进行需量的实时计算，一般设置为30 min左右即可。采集过程中应实时监测负荷峰谷值，对于持续上升或下降的负荷波段，可适当延长分段时间，以确保反馈负荷波动情况。

上述需量实时计算完毕后，应根据周期性需量结果，估算出短期负荷，以便于对照日负荷变化情况，提前启动或停止需量控制。

（2）分类负荷权值。不可停电负荷、生产性相关负荷、生产办公辅助负荷及感官舒适性负荷在计算的过程中，同类负荷往往具有一定的先后顺序，如制冷系统先启动风机，后启动制冷系统。因此，在需量控制时应对同类负荷进行优先级加权，设置分类负荷权值函数为

式中：N为分类负荷中最大优先级数值；C(m)为分类负荷中优先级为m的负荷优先级权值(1≤m＜N)。

此时，参照已设定的不可停电负荷、生产性相关负荷、生产办公辅助负荷及感官舒适性负荷这4类的需量权值W(i)，对分类负荷权值C(m)进行赋权，则分类负荷需量控制函数为

（3）动态负荷权值。经分类负荷需量控制分析可知，当动态负荷参与控制的次数越少，此时峰谷差越小，系统越稳定。因此，动态负荷权值与削峰填谷效果密切相关，可以直观反映需要控制负荷与需求负荷之间的动态差量，确定该负荷可调控程度，以展开科学用电量管理。

计算过程中可按照当前设备负荷值Pdev、契约需量值MD和当前所有负荷值Pall，设置动态负荷权值函数 L(ΔP)为

为提升系统用电效益，在用电量管理过程可根据动态负荷权值确定负荷需量波动情况，实时调整当前负荷与契约需量差值，以达到最佳供需模式。一般运行过程中，当前负荷与需量负荷关系阈值为

（4）控制次数权值。在电力系统中控制次数与可控概率近似反比例关系，即同类型、同优先级的负荷，在单位时间内控制次数越多，则可控概率越低；控制次数越少，则可控概率越高。按照分类负荷优先级限制，该类型负荷可控概率不可超过上一级负荷，此时可确定控制次数加权函数为

式中：控制概率τ=（所有负荷发生的控制次数中的最大值Conmax-当前负荷设备已发生的控制次数值Con）/所有负荷发生的控制次数中的最大值Conmax。

若当前设备已发生的控制次数等于所有负荷发生的控制次数时，此时为最小控制次数权值1；若当前设备已发生的控制次数为0时，此时为最大控制次数权值e。

（5）负荷目标函数。在确定分类负荷权值、动态负荷权值、控制次数权值后，将其加权处理，则可确定需量控制设备ld的对应负荷目标函数为

建立负荷目标函数后，按照最优负荷控制原则尽量保证各个设备均达到最大值，此时形成了基于负荷需求的用电量管理方案为

3 基于需求负荷的用电量管理开展

3.1 算例校验

本次研究过程中主要以辖区内某小区为例，进行基于需求负荷的用电量管理校验。该小区于2018年建成并投入使用，小区内设备功能较为完善，不可停电负荷、生产性相关负荷、生产办公辅助负荷及感官舒适性负荷均有涉及，其申报电力契约量为50 000 kW，详细负荷分类如表2所示。

表2 某小区负荷分类及负荷容量

按照分类负荷优先级进行加权计算时，安保、应急照明、消防电梯、动力水泵等均需持久供电，不可退出。故本次用电量管理过程中主要对生产性相关负荷、生产办公辅助负荷、感官舒适性负荷进行加权。

分析过程中于2021年10月15日07:00到12:30按30 min时间间隔展开需量计算。其中07:00到08:00负荷需量较低，需量控制值为负数，无需用电量管控；08:00以后负荷需量骤增，主要为感官舒适性负荷引起，需进行该类负荷的用电管控，如表3所示。

表3 某小区2021年10月15日需量计算结果

按照用电量管理模型对该小区感官舒适性负荷中的娱乐室、景观照明、外租舞台、立面广告及自动展厅5大类设备的分类负荷权值、动态负荷权值、控制次数权值、负荷目标函数进行计算，确定自动展厅、立面广告设备的优先级为1，动态负荷可达到134 kW和284 kW，娱乐室次之，动态负荷可达到173 kW，最后为外租舞台和景观照明，动态负荷分别为47 kW和31 kW，其需量控制阈值可达到659 kW，在一定程度上缓解了高峰期居民用电紧张形势。

3.2 优化措施

基于需求负荷的用电量管理过程中，应依照需求侧展开规划、执行和管控，以保证用户用电负荷趋于平滑，避免存在峰谷差过大导致的电能资源浪费。一般用电管控过程中可以通过削峰填谷、负荷转移及节能装置实现。

（1）削峰填谷。可直接控制用户的用电设备，达到峰谷阈值的调整。尤其是在用电高峰期，通过峰谷电价这种经济手段进行管控，可以有效增强用户的合理用电意识，减少高峰时段用电“聚集”现象。此外，还要做好用电引导，使用户将非必须的高峰期用电行为转换到其他时间段，如电车充电可适当在凌晨时段。

（2）负荷转移。该方法的原理与能量转化原理相似，可以将高峰时期负荷转移到非高峰期，尤其是在储水式热水器、储藏空间加热过程中，均可将储存的其他形式能量转化为电能，以便于满足高峰期集中用电需求。同时，还可通过储能装置进行填谷，利用水加热、空间加热等方式，将多余电能转变为热能，实现一能多用，避免电力资源的浪费。

（3）节能措施。进入21世纪以来，我国已经加大了对节能减排的重视力度，开始在电网中应用大量节能装置，如照明系统中使用镇流器、感光开关、声控开关等，可根据用户需求随时启停，减少了电能不必要的损失。生产系统中对电机不断升级，减少其运行中的能耗损失。目前市场上常用的一级能耗装置的节能效率比常见装置可超出1/10，电能利用率明显提升；空调、暖通系统中增加智能调温系统，可根据室内环境自动控制，使变频电机按照室内温度情况合理启停；房屋内外安装节能环保材料，如采光板、保温层等，有效减少了电能用量，达到了相应的负荷管理效果。

4 结 论

基于需求负荷的用户侧用电量管理工作开展过程中，应根据负荷分类情况，选择合理需求控制对象。按照周期性需量采样，估算需量控制值，计算分类负荷权值、动态负荷权值、控制次数权值、负荷目标函数，生成用电量管理方案，以减少阶段时间内非必需负荷用量，转变负荷用电时间，达到预期的削峰填谷效果。除此之外，还要不断优化用电装置，做好节能设计，增强系统的节能环保效果，以减少不必要的电能损耗，从根本上改善用户侧用电量管理成效。