CN104794532A - 一种基于云计算 PaaS平台的自动需求响应系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统及方法，该基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法利用云计算PaaS平台，将实现自动需求响应所需的数据加以处理、分析、挖掘与预测，利用云计算对数据的强大运算能力，快速计算用户用电信息；云计算PaaS平台提供部署应用程序的环境，通过云计算PaaS平台，对用电数据的各类运算；该基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统包括：用户、数据采集系统、云计算资源池、云计算PaaS平台、自动需求响应方案模块；本发明提高了对用电数据的运算能力，充分提高了自动需求响应的速度和自动需求响应方案的即时性和准确性；有利于节省成本，提高了资源利用率。

Description

一种基于云计算 PaaS平台的自动需求响应系统及方法

技术领域

本发明属于云计算技术领域，尤其涉及一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统及方法。

背景技术

近些年来，随着我国经济的发展，我国的电力消耗在急剧增长，电力供求矛盾和节能减排压力愈发严重。如何在用电环节实现供需动态优化平衡、提升电力资源优化配置水平成为一个重要问题。解决该问题行之有效的办法是在用电侧实施自动需求响应。自动需求响应(Automatic Demand Response，ADR)是指通过一定的价格信号或激励机制，鼓励电力用户主动改变自身消费行为、优化用电方式，减少或者推移某时段的用电负荷，以优化供需关系，同时用户获取一定补偿的运作机制。自动需求响应是实现社会节能减排与绿色环保的需要，有利于提高用户用能的效益。由于自动需求响应要及时、准确地采集用户的用电情况、发电情况和储能情况，在不同时期、不同用能情况生成调度方案。如何对相关用电数据加以分析和预测是实现自动需求响应技术的关键。

云计算(Cloud Computing)是对基于网络的、可配置的共享计算机资源可方便的、随机访问的一种新型计算模式。它是分布式计算、并行运算、网格计算的发展。云计算可以提供安全且可靠的计算机信息存储，有着强大数据处理能力的特点。将云计算引入自动需求响应，能够实现资源的统一管理和动态分配，在极短的时间内对采集的数据加以分析和预测，以满足对数据即时性的要求。通过相关硬件资源虚拟云计算资源池，在此基础上搭建PaaS平台，为企业提供部署应用程序的环境，实现对采集的数据进行处理、分析与预测的目的；且有利于对实现自动需求响应方案的程序进行部署、升级。通过将云计算PaaS平台引入自动需求响应，提出一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应的方法，解决自动需求响应对数据分析、预测的要求，有利于实现灵活的调度方案。

目前缺乏结合云计算平台的自动需求响应方法，且在现有的技术方案中，实现自动需求响应需要相关建设大量的硬件投资，很难保证自动需求响应的实时化和实现灵活的自动需求响应方案。

实现自动需求响应的关键之一是需要对用户侧采集的各种用电数据进行处理、分析与预测。在现有实现的技术中，实现上述功能需要相关建设大量的硬件投资，且难以保证实现自动需求响应的实时化、难以对已形成的响应方案进行升级或更改、难以保证自动需求响应的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统及方法，旨在解决在现有的技术缺乏结合云计算平台的自动需求响应方法，且实现自动需求响应需要相关建设大量的硬件投资，很难保证自动需求响应的实时化和实现灵活的自动需求响应方案，很难实现对用户侧采集的各种用电数据进行处理、分析与预测的问题。

本发明是这样实现的，一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，该基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法利用云计算PaaS平台，将实现自动需求响应所需的数据加以处理、分析、挖掘与预测，利用云计算对数据的强大运算能力，快速计算用户用电信息；云计算PaaS平台提供部署应用程序的环境，通过云计算PaaS平台，对用电数据的各类运算；

具体包括：

步骤一，通过数据采集系统采集用户用电数据；

步骤二，基于云计算PaaS平台对用电数据进行分析与预测；

步骤三，基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。

进一步，步骤一的具体实现方法：

数据采集系统向用户采集用电数据，数据采集系统包括智能电表和数据集中器，数据集中器与智能电表通过局域网或广域网通信，用户的用电数据包括用户侧的用电负荷设备的用电数据，电压、负荷、频率、功率因数和谐波、分布式能源的发电数据和储能设备的储能数据，智能电表采集用户的用电数据，将这些用电数据发送至数据集中器；数据集中器将智能电表采集的用电数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台。

进一步，步骤二的具体实现方法：

云计算PaaS平台接收并存储来自数据采集系统的数据，对数据加以筛选、分析和用电预测，用以提供生成需求调度信息所需的数据，具体地，云计算PaaS平台在用电侧广域网络硬件不变的情况下，使用供电公司闲置的服务器进行搭建，供电公司在PaaS平台上方便部署应用软件，提供数据筛选、数据分析、数据挖掘和数据预测的功能。

进一步，步骤三的具体实现方法：

通过云计算PaaS平台提供的数据预测信息生成自动需求响应的调度方案，具体地，自动需求响应方案包括对电价分析、调整与制定的响应策略和激励用户的响应策略。

电价响应策略包括分时电价、尖峰电价和实时电价，根据云计算PaaS平台提供的数据信息，尤其是数据分析程序提供的用户用电频率的信息，电价响应策略对用户实施分时电价和实时电价，对非居民用户还要实施尖峰电价，

激励响应策略包括直接负荷控制、可中断负荷控制和紧急负荷控制，根据云计算PaaS平台数据预测提供的预测数据，对用户采取不同的激励措施。

本发明的另一目的在于提供一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，该基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统包括：用户、数据采集系统、云计算资源池、云计算PaaS平台、自动需求响应方案模块；

用户连接数据采集系统，数据采集系统连接云计算PaaS平台，云计算PaaS平台连接云计算资源池，云计算PaaS平台连接自动需求响应方案模块。

进一步，数据采集系统由智能电表和数据集中器组成；

每个用户均装设有智能电表，智能电表采集用户的实时用电数据；

智能电表与数据集中器通过局域网或广域网通信，智能电表将采集到的用电数据传输至数据集中器，数据集中器将数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台。

进一步，基云计算PaaS平台接收来自数据采集系统的用电数据，并加以存储，云计算PaaS平台包括数据筛选模块、数据分析模块、数据挖掘模块、数据预测模块；

数据筛选模块对采集的数据进行筛选，选择出正确的数据；

数据分析模块对数据进行分析，将数据进行聚合，将数据聚合为以下的方式：以分钟为单位、以小时为单位、以天为单位、以月为单位和与以年为单位；

数据挖掘模块对已得到的各类数据进一步挖掘，为数据预测模块提供保证；

数据预测程序模块判断用户用电的下一阶段的情况，以便生成不同时期不同需求的调度方案。

进一步，基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，其特征在于，通过云计算PaaS提供的数据生成自动需求响应方案模块；

自动需求响应方案模块包括电价响应策略模块和激励响应策略模块；

电价响应策略模块包括分时电价策略、尖峰电价策略和实时电价策略；

激励响应策略模块包括直接负荷控制策略、可中断负荷控制策略和紧急负荷控制策略。

本发明提供的基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统及方法，基于云计算的特点，将其引入智能用电侧，结合虚拟化的云计算资源池，建立起自动需求响应的云计算PaaS平台，为供电公司提供部署关于用电数据处理、分析相关的应用程序的环境，满足自动需求响应对数据分析、预测的要求，提高智能用电数据的存储、处理和用电预测能力，实现自动需求响应模块化管理。

本发明所设计的方法具有以下优点：

(1)利用云计算强大的数据处理能力，提高对用电数据的运算能力，充分提高自动需求响应的速度。且供电公司可以充分利用云计算PaaS提供的基础架构，在此基础上部署新的应用或升级已有的应用，方便对云上已有的应用进行部署或者升级，提高自动需求响应方案的即时性和准确性。

(2)充分利用供电公司闲置的未得到充分利用的计算与存储资源，降低建设成本，便于日常维护，有利于节省成本，提高资源利用率。

(3)该方法的模块化设计减少了智能用电侧多类信号测试、数据融合与传递的复杂性，为供电公司对用户用电信息管理和信息查询提供硬件基础。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法流程图；

图2是本发明实施例提供的基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统结构示意图；

图中：1、用户；2、数据采集系统；21、智能电表；22、数据集中器；3、云计算资源池；4、云计算PaaS平台；41、数据筛选模块；42、数据分析模块；43、数据挖掘模块；44、数据预测模块；5、自动需求响应方案模块；51、电价响应策略模块；52、激励响应策略模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明涉及了一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，该方法利用云计算PaaS平台，将实现自动需求响应所需的数据加以处理、分析、挖掘与预测，利用云计算对数据的强大运算能力，快速计算用户用电信息；云计算PaaS平台为企业提供方便的部署应用程序的环境，通过云计算PaaS平台，对用电数据的各类运算，实现准确、可靠的自动需求响应方案。

如图1所示，本发明盛理公开了一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，具体包括：

S101：通过数据采集系统采集用户用电数据；

S102：基于云计算PaaS平台对用电数据进行分析与预测；

S103：基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。

该方法主要包括三个步骤：通过数据采集系统采集用户用电数据、基于云计算PaaS平台对用电数据进行分析与预测和基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。发明的方法具体步骤如下：求响应方案。发明的方法具体步骤如下：

(1)通过数据采集系统采集用户用电数据。

数据采集系统向用户采集用电数据。数据采集系统包括智能电表和数据集中器。数据集中器与智能电表通过局域网(LAN)或广域网(WAN)通信。用户的用电数据包括用户侧的用电负荷设备的用电数据(电压、负荷、频率、功率因数和谐波)、分布式能源的发电数据和储能设备的储能数据。智能电表采集用户的用电数据，将这些用电数据发送至数据集中器；数据集中器将智能电表采集的用电数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台。

(2)基于云计算PaaS平台对用电数据进行分析与预测。

云计算PaaS平台接收并存储来自数据采集系统的数据，对这些数据加以筛选、分析和用电预测，用以提供生成需求调度信息所需的数据。具体地，云计算PaaS平台在用电侧广域网络硬件不变的情况下，使用供电公司闲置的服务器进行搭建。供电公司可在PaaS平台上方便部署应用软件，提供数据筛选、数据分析、数据挖掘和数据预测的功能。

由于自动需求响应对采集数据的要求较高，云计算PaaS平台上的应用程序要对数据进行处理，满足自动需求响应生成调度方案的需要。数据筛选程序对数据采集系统提供的信息进行筛选，滤除错误的信息；数据分析程序按不同时间和用户用电的使用频率对用电信息按时间分类；数据挖掘程序对数据进行深度挖掘，以便数据预测程序对用户用电下一阶段进行预测，为自动需求响应提供调度方案提供基础。

(3)基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。

通过云计算PaaS平台提供的数据预测信息生成自动需求响应的调度方案。具体地，自动需求响应方案包括对电价分析、调整与制定的响应策略和激励用户的响应策略。

电价响应策略包括分时电价、尖峰电价和实时电价。根据云计算PaaS平台提供的数据信息，尤其是数据分析程序提供的用户用电频率的信息，电价响应策略对用户实施分时电价和实时电价，对非居民用户还要实施尖峰电价。

激励响应策略包括直接负荷控制、可中断负荷控制和紧急负荷控制。根据云计算PaaS平台数据预测提供的预测数据，对用户采取不同的激励措施。

本发明实施例的结构图如图2所示；用户1连接数据采集系统2，数据采集系统2连接云计算PaaS平台4，云计算PaaS平台4连接云计算资源池3，云计算PaaS平台4连接自动需求响应方案模块5；

具体实施方式如下。

(1)通过数据采集系统采集用户用电数据的步骤。

数据采集系统2向用户1采集用电数据。具体地，数据采集系统2由智能电表21和数据集中器22组成。每个用户1均装设有智能电表21，智能电表21采集用户1的实时用电数据，具体包括用户侧的用电负荷设备的用电数据(电压、负荷、频率、功率因数和谐波)、分布式能源的发电数据和储能设备的储能数据。智能电表21与数据集中器22通过局域网或广域网通信。智能电表21将采集到的用电数据传输至数据集中器22，数据集中器22将这些数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台4。

(2)基于云计算PaaS平台对用电数据进行分析与预测。

云计算PaaS平台4接收来自数据采集系统2的用电数据，并加以存储。其中云计算PaaS平台4可由云计算资源池3搭建而成。具体地，云计算资源池3由供电公司闲置的x86服务器虚拟化而成，虚拟化的服务器包括CP、RAM、数据存储装置、网络通讯装置、I/O接口等硬件设备，在将其分割成若干虚拟服务器。各个虚拟服务器通过API(Application Programming Interface)与代码资源库进行数据交换。云计算PaaS平台采用分布式存储技术对接收的数据进行存储。

云计算PaaS平台4为供电公司提供部署应用程序的环境。具体地，这些应用程序接口可包括动态抗体记忆库的多极值优化免疫算法、并行预测算法、自适应调度算法、分类算法。可部署的应用程序包括数据筛选模块41、数据分析模块42、数据挖掘模块43、数据预测模块44。

由于在高频度数据的采集与传输过程中，可能存在丢失的数据或不稳定的数据，数据筛选程序41对采集的数据进行筛选，选择出正确的数据；数据分析程序42对数据进行分析，将数据进行聚合，将数据聚合为以下的方式：以分钟为单位、以小时为单位、以天为单位、以月为单位和与以年为单位；数据挖掘程序43对已得到的各类数据进一步挖掘，为数据预测程序44提供保证；数据预测程序44判断用户用电的下一阶段的情况，以便生成不同时期不同需求的调度方案。

为了保证数据的连续性和同步性，数据采集系统2和云计算PaaS平台4均采用GPS(Global Positioning System)进行时钟对时。

(3)基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。

通过云计算PaaS提供的数据生成自动需求响应方案模块5。根据云计算PaaS平台提供的数据分析和预测制定不同的需求响应策略，保证智能用电效益的最大化。具体地，自动需求响应方案模块5包括电价响应策略模块51和激励响应策略模块52。电价响应策略模块51包括分时电价策略、尖峰电价策略和实时电价策略；激励响应策略模块52包括直接负荷控制策略、可中断负荷控制策略和紧急负荷控制策略。

本发明所设计的方法具有以下优点：

(1)利用云计算强大的数据处理能力，提高对用电数据的运算能力，充分提高自动需求响应的速度。且供电公司可以充分利用云计算PaaS提供的基础架构，在此基础上部署新的应用或升级已有的应用，方便对云上已有的应用进行部署或者升级，提高自动需求响应方案的即时性和准确性。

(2)充分利用供电公司闲置的未得到充分利用的计算与存储资源，降低建设成本，便于日常维护，有利于节省成本，提高资源利用率。

(3)该方法的模块化设计减少了智能用电侧多类信号测试、数据融合与传递的复杂性，为供电公司对用户用电信息管理和信息查询提供硬件基础。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，其特征在于，该基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法利用云计算PaaS平台，云计算PaaS平台包括数据筛选程序、数据分析程序、数据挖掘程序和数据预测程序，通过云计算PaaS平台上的数据筛选程序、数据分析程序、数据挖掘程序和数据预测程序，实现自动需求响应所需的数据加以筛选、分析、挖掘与预测，利用云计算对数据的强大运算能力以及云计算PaaS平台上的数据筛选程序、数据分析程序、数据挖掘程序和数据预测程序，快速计算用户用电信息；云计算PaaS平台提供部署应用程序的环境，通过云计算PaaS平台，对用电数据的各类运算；

具体包括：

步骤一，通过数据采集系统采集用户用电数据；

步骤二，基于云计算PaaS平台的数据筛选程序对用电数据进行筛选；

步骤三，基于云计算PaaS平台的数据分析程序对用电数据进行分析；

步骤四，基于云计算PaaS平台的数据挖掘程序对用电数据进行挖掘；

步骤五，基于云计算PaaS平台的数据预测程序对用电数据进行预测；

步骤六，基于云计算PaaS平台生成自动需求响应方案。

2.如权利要求1所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，其特征在于，步骤一的具体实现方法：

数据采集系统向用户采集用电数据，数据采集系统包括智能电表和数据集中器，数据集中器与智能电表通过局域网或广域网通信，用户的用电数据包括用户侧的用电负荷设备的用电数据，电压、负荷、频率、功率因数和谐波、分布式能源的发电数据和储能设备的储能数据，智能电表采集用户的用电数据，将这些用电数据发送至数据集中器；数据集中器将智能电表采集的用电数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台。

3.如权利要求1所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，其特征在于，步骤二的具体实现方法：

云计算PaaS平台接收并存储来自数据采集系统的数据，对数据加以筛选、分析和用电预测，用以提供生成需求调度信息所需的数据，具体地，云计算PaaS平台在用电侧广域网络硬件不变的情况下，使用供电公司闲置的服务器进行搭建，供电公司在PaaS平台上方便部署应用软件，提供数据筛选、数据分析、数据挖掘和数据预测的功能。

4.如权利要求1所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应方法，其特征在于，步骤三的具体实现方法：

通过云计算PaaS平台提供的数据预测信息生成自动需求响应的调度方案，具体地，自动需求响应方案包括对电价分析、调整与制定的响应策略和激励用户的响应策略；

电价响应策略包括分时电价、尖峰电价和实时电价，根据云计算PaaS平台提供的数据信息，数据分析程序提供的用户用电频率的信息，电价响应策略对用户实施分时电价和实时电价，对非居民用户还要实施尖峰电价；

激励响应策略包括直接负荷控制、可中断负荷控制和紧急负荷控制，根据云计算PaaS平台数据预测提供的预测数据，对用户采取不同的激励措施。

5.一种基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，其特征在于，该基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统包括：用户、数据采集系统、云计算资源池、云计算PaaS平台、自动需求响应方案模块；

用户连接数据采集系统，数据采集系统连接云计算PaaS平台，云计算PaaS平台连接云计算资源池，云计算PaaS平台连接自动需求响应方案模块。

6.如权利要求5所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，其特征在于，数据采集系统由智能电表和数据集中器组成；

每个用户均装设有智能电表，智能电表采集用户的实时用电数据；

智能电表与数据集中器通过局域网或广域网通信，智能电表将采集到的用电数据传输至数据集中器，数据集中器将数据加以存储，并发送至云计算PaaS平台。

7.如权利要求5所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，其特征在于，基云计算PaaS平台接收来自数据采集系统的用电数据，并加以存储，云计算PaaS平台包括数据筛选模块、数据分析模块、数据挖掘模块、数据预测模块；

数据筛选模块对采集的数据进行筛选，选择出正确的数据；

数据分析模块对数据进行分析，将数据进行聚合，将数据聚合为以下的方式：以分钟为单位、以小时为单位、以天为单位、以月为单位和与以年为单位；

数据挖掘模块对已得到的各类数据进一步挖掘，为数据预测模块提供保证；

数据预测程序模块判断用户用电的下一阶段的情况，以便生成不同时期不同需求的调度方案。

8.如权利要求5所述的基于云计算PaaS平台的自动需求响应系统，其特征在于，通过云计算PaaS提供的数据生成自动需求响应方案模块；

自动需求响应方案模块包括电价响应策略模块和激励响应策略模块；

电价响应策略模块包括分时电价策略、尖峰电价策略和实时电价策略；

激励响应策略模块包括直接负荷控制策略、可中断负荷控制策略和紧急负荷控制策略。