本文作者：曹培 翁慧穎 俞斌 郭創新 周恒俊 單位：浙江大學電氣工程學院 麗水電業局 南京市供電公司

電力行業面臨全球性危急的資源與環境形勢，建設統一堅強智能電網這一策略應運而生[1]。而智能需求側管理系統正是智能電網為了增加用電保障和優化用戶用電行為而設立的需求側智能系統，將徹底地改變粗放式用戶能量管理現狀[2-3]。隨著低碳經濟時代的到來，電力行業的低碳化改革也被排上日程[4]。根據國家電網公司2010年發布的《綠色發展白皮書》，智能電網能夠在2011—2020年間，使電力行業累計減排105億tCO2。其中對用戶側的優化管理能夠貢獻30%左右的減排份額，可見對智能需求側管理系統的設計也需要適應更多的低碳化需求[5]。我國的用戶側管理起步較晚，最初是為了應付大范圍缺電狀況，提醒用戶主動降低負荷，或在緊急狀況下對用戶拉閘限電。20世紀末，我國開始推廣“峰谷電價”政策，利用價格杠桿，引導用戶進行負荷的移峰填谷，使電力需求曲線趨向理想化。現階段，隨著智能電網的加快建設，對智能需求側管理系統的籌備也已進入了電力項目的建設日程，對系統中高級量測體系、智能電表等的研究正在加速展開。智能需求側管理系統將電力銷售、使用、結算的過程進行優化控制，增加用戶側效益，也起到降低電力行業碳排放強度的作用，是當代電力系統發展的熱點之一[6]。本文對適應低碳經濟形勢的智能需求側管理系統進行一些探討，根據低碳經濟對系統發展的潛在影響，分析系統的功能架構、應用的主要技術以及服務架構實現策略。

1低碳經濟對智能需求側管理系統的影響

智能需求側管理系統的作用是幫助用戶和電力公司實現電力營銷到使用過程的可靠性、便捷性、高效性和環保性要求，而在低碳經濟時代，人們對能源系統運營的節能環保性能更是提出了較高要求。相關的政策法規也將能源使用對環境的影響作了經濟指標的量化規定，以對消耗環境成本造成副外部性的人類行為進行經濟懲罰。對應于低碳經濟，一些國家也制定了涉及碳排放權交易、征收碳排放稅、對過量碳排放罰款等的相關法規，將碳排放帶來的環境成本經濟化，以經濟手段促進低碳產業，抑制高碳產業，幫助實現經濟效益和低碳效益的帕累托最優[7]。由此可見，電網側需要根據用電量和電力發電方式，對電力碳排放實際主體(電力用戶)的排放數據計量上傳，由環境部門按標準對電力用戶進行碳排放的經濟補償或懲罰。智能需求側管理系統可計量、上傳用于推算用戶用電碳排放強度及碳排放量的用電信息，并上報環境部門，為低碳經濟的市場運營提供技術支持。智能需求側管理系統的經濟性和低碳性可統一成一個綜合的經濟指標，這種綜合帶來了2個好處：一是將對環境的影響程度轉化為經濟量化值，可以充分利用經濟杠桿，讓系統更好地為電力公司和用戶做出低碳性與經濟性的雙重引導；二是將環境利益經濟量綱化，給系統運行的外部環境效益賦予了市場特性，將擴大智能需求側管理系統的投資收益比率，對系統的推廣起助力作用[8]。在低碳經濟下，智能需求側管理系統的效益被分成了2個部分：一是直接的經濟效益，如自動化的營銷服務減少了人工業務量，降低了營銷成本，節能服務使得用戶節約了能源成本等；二是環境效益在節能減排政策法規下的等價經濟效益，如用戶在用電優化后能夠降低溫室氣體的排放，減少碳稅的繳納額度和對碳排放權的購買量，避免過量排放的罰款。在智能電網和低碳經濟時代的大背景下，對智能需求側管理系統的開發和管理都應建立在對兩部分效益的綜合分析上[9]。

2智能需求側管理系統的結構與功能

2.1智能需求側管理系統的結構層次

智能需求側管理系統的功能結構如圖1所示，系統由主站系統、遠程信道、電能監控子系統、采集子網以及測控層設備組成[10-11]。如圖1所示，智能需求側管理系統的工作特點是雙向通信，通過交互的信息流的傳遞數據，基于經濟性和低碳性兩方面考慮，分析計算產生管理控制策略，實施對用戶側的在線監測和管理，從而實現用戶側電能的優化管理和電力部門的高效營銷。同時，系統還可完成對用戶用電的碳排放相關數據統計，輔助低碳經濟的運行。

2.2主站系統

主站系統的功能配置如圖2所示，主要包括負荷信息整理、用戶服務、營銷服務3個子系統。

1）負荷信息整理存儲子系統。通過對用戶側上傳的用電信息進行系統化加工整理，在線把握準確的負荷信息，并根據用戶服務和營銷服務的數據類型與格式需求，通過配置或公式編寫，對上傳的數據進行計算、統計和分析，并將碳排放相關信息轉發給環境部門，為高級應用子模塊搭建了堅實的數據基礎，提高系統的分析能力。

2）用戶服務子系統。該系統主要由3個高級應用子模塊構成：用電管控模塊完成主站系統對用戶有序安全用電的控制，以保證用戶按照當前的用電模式和習慣正常用電，在分布式發電技術逐漸成熟時，它也將承擔對用戶側分布式電源的控制[12]；節能診斷模塊的作用是為申請節能服務的用戶(通常為大型工業用戶)分析某一部門，如班組、車間、分廠的實際耗能情況，挖掘節能減碳潛力，并確定節能課題，為開展節能項目的用戶做重要的前期準備[13]；委托管理是在對用戶進行節能診斷后，制定節能方案，簽訂合同，由智能需求側管理系統運營方為項目籌款，采購并安裝設備、培訓人員、投產運行，用戶依據節能減碳效益支付項目費用。

3）營銷服務子系統。營銷管理子模塊的主要功能有客服調度、電能計量、用電監測稽查、電費結算以及抄表收費業務、催費業務、用電檢查等基礎服務；智能需求側管理系統的負荷預測模塊與電力系統傳統的負荷預測系統不同，其預測結果主要作為電價策略制定的數據基礎，也可以作為針對某一申請專業服務的用戶實施用電管理的重要依據；電價制定和發布子模塊基于實時電價機制，根據成本和市場，按一定的更新周期制定電價[14]，力求使電價起到最大化的負荷調節作用。

2.3電能監控子系統

客戶終端、智能電表和采集子網構成了電能監控子系統的主體結構。客戶終端主要是用來顯示用電信息，并作為用戶自主控制的輸入設備。其顯示的主要信息有電價政策、設備電力參數、電費信息、用電的碳排放折算等。用戶對自身用電的控制可以通過客戶終端設備輸入。智能電表是智能需求側管理系統的核心設備，它以微處理器和通信技術為核心，具有自動計量/測量、數據處理、雙向通信和服務擴展的能力，實現雙向計量、遠程/本地通信、實時數據交互、多種電價計費、遠程設備監控、支持用戶與電網互動等功能，是智能用電的基礎設備[15]。