张世熙

【摘 要】近些年，我国的科学技术水平不断提高，能源互联网和工业互联网快速发展，电力用户越来越多的参与到实际的用电服务中，迫切需要进一步提升电网与用户双向互动服务能力。以工业互联网云平台为依托，提出了智能用电互动模式通用架构。从互动对象各方需求出发，梳理了智能电网与用户用电互动需求具体内容，提出了五个互动对象及其之间的互动模式。在此基础上，提出了基于工业互联网云平台的互动技术架构，并具体介绍了智能用电的互动模式应用场景，以期为进一步的电力用户与电网企业的互动提供理论基础。

【关键词】工业互联网云平台;互动模式;智能用电;互动对象;工业4.0

引言

随着社会经济的快速发展，居民的生活水平不断提高，家庭用电量占社会总用电量的比重越来越大，与此同时，环境问题也日益突出，因此如何实现节能减排，合理优化家庭用电越来越受到重视。能源互联网作为互联网与传统能源融合的产物，通过将信息技术与可再生能源相结合，综合运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术，有效能促进可再生能源的并网消纳，提高能源利用率，实现电力资源的合理优化配置。电力生产的目的是消费电力，作为用户中分散活跃，数量最多的一部分，家庭用户的合理优化用电既能平衡用电电量减轻电网负担，又能降低用户用电成本，提高用电舒适度。本文提出一种面向“互联网+”时代的家庭智能用电管理系统，对其软硬件架构和优化算法设计进行研究分析，有效提高了可再生能源的利用率，优化家庭用户用电管理，具有工程应用价值。

1智能用电平台的优势

前述已经分析了智能用电平台的重要性。经过调查研究发现，应用智能用电互动平台的优势有很多，可以实现电力生产和电力营销之间的桥梁构建，从而完成资源的优化配置，用系统的方式将整个生态链联系起来，从而实现系统当中无信息孤岛存在，归纳起来就是其优势主要有以下几点：

1.1统一数据

采用智能用电互动平台完美的解决了各层级，各版块之间的数据差异问题，形成统一的数据源，并且可以实时备份，这样就避免了各层级之间出现沟通不畅的问题，非常有利于整个生态系统的健康发展;

1.2统一模型

原有的传统管理方式，各个部门之间沟通困难，很难采用统一的模型对系统进行编码，在做系统联动时存在很大的问题，采用智能用电互动平台就可以在整个系统中采用统一的模型，从而避免业务交流和传递过程中出现问题;

1.3综合应用

传统的方式存在很多弊端，对客户要求和服务响应速度慢，传达速度慢，客户体验感不强，工作服务人员还疲于奔命，而智能用电互动平台可以高效的完成终端与控制中心的信息传递，更好的连接服务人员与客户，更好的完成监督工作，有效的提高工作效率和服务质量。

2智能用电互动需求分析与架构

2.1能用电互动需求分析

工业互联网和工业4.0以数据创新和服务创新为核心内容，以满足客户需求为依归，旨在为用户提供更优质的服务。随着工业4.0和中国制造的推进，国内电力体制改革不断深化，在智能电网领域的主要任务是用户端智能化成套装备技术攻关，涉及用户端能源管理与需求响应系统及接口装置。政府、业务服务商、设备制造商和电力用户希望电力企业和电力行业能够提供更加多元化和精细的服务，在用户和服务商以及电网公司自身需求的推动下，电网与用户的互动十分必要。

从用户、服务商和电力系统的角度出发，各方都有不同的需求。用户希望实现基于分时电价的智能家电控制，合理用电;同时，用户还希望估计家电设备年度能源成本，通过智能电网管理智能家电设备的能源消耗，达到节能的目的。用户既是电力消费者，也是电力生产者，希望将多余的电能卖给电网;业务服务商希望通过智能家电控制系统响应电力停电通知，及时发现和解决稳定问题。受到自然灾害影响时，服务商希望按照电网互动信息自动控制智能家电;电网希望及时发现稳定问题，保证电网的稳定运行，提高售电服务质量等，同时希望负荷能够参与需求响应、新能源消纳等服务。负荷聚合商希望参与需求响应等业务。用户、服务商和电网的需求要求用户与电网及时互动。

2.2居民智能用电互动模式通用架构

互动电网基于开放和互联的信息模式，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能管理，信息化和分级管理，这是一场综合性的变革，集合了产业革命、技术革命和管理革命。仅从网源的协调性、网荷互动、电动汽车与电网的互动等方面进行简单研究，難以提供全面的解决方案。因此，本文提出了更加全面的参与互动的对象与互动方式，涉及电网域、服务商域与用户域三个领域。利用互联网技术采集、监测、分析评估电源、电网和负荷的相关信息，通过互联网技术、云计算等信息通信技术实现信息物理融合。

工业互联网平台可以满足制造业的数字化、网络化、智能化需求，并建立数据收集和分析服务体系，支撑工业云平台，包括边缘层、平台层和应用层三个层级。在工业互联网云平台架构基础上，为满足互动需求，提出了基于智能工业服务的互动架构。

智能用电服务系统功能包括智能互动服务、基础数据服务和营销业务支撑服务。该系统为电网与用户交互提供智能互动服务，以营销业务支撑服务为支撑，通过基础数据服务，完成各类业务应用数据的抽取、分析，并且根据管理需求将不同功能的数据和业务进行融合，为客户提供用电互动服务。根据智能用电服务系统的功能，本文提出的互动对象包括电网和用户，首次将业务服务商和售电企业列为互动对象。基于工业互联网云平台的体系，本文提出了智能电网和用户互动的通用架构，通过接入用户智能负荷等设备，对其数据进行分析处理，通过智能用电服务系统和云平台，实现需求响应、紧急调度、节能服务等业务。其架构如图1所示。

结语

低碳节能、绿色环保是电力、设备制造商和政府的共同目标，智能家电可通过设备接口或制造商云平台接口实现与电网的互动，实现电网和用户的双向信息互动的基本要求。本文以解决电力用户、电网企业和业务服务商的需求为目标，提出了智用电互动的五种互动模式，即售电商直接互动模式、售电企业间接互动模式、管家互动模式、委托互动模式、控制互动模式。智能用电终端是各用户和调度中心实现能量流、信息流交互的重要媒介，通过互动，加强电力用户和电网间的数据共享，用户及时响应电网的调度，参与到电网的运行中。电力用户与智能电网互动能够促进节能减排技术的应用推广，既给电力用户带来了便捷、可靠、经济的能源服务，又能为设备制造商、电网企业、负荷聚合商等带来经济效益、社会效益。

参考文献：

[1]刘科研，吴志佳，贾东梨，等.基于云计算PaaS平台的家庭微源网智能用电互动模式[J].电网技术，2016，40（7）：2212-2218.

[2]贾东梨，杨旭升，史常凯.智能电网对用户用电的影响[J].电力建设，2011，32（6）：13-17.

（作者单位：国网山西省电力公司计量中心）