CN111612220A - 一种基于大数据的智慧用电评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于大数据的智慧用电评估系统，包括高并发数据采集模块、用户行为分析模块、需求响应分析模块、用电分析模块、能效评级管理模块和数据分析模块；在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。本发明基于大数据、人工智能算法，在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
Description
技术领域
本发明属用电信息采集及分析技术领域，尤其涉及一种基于大数据的智慧用电评估系统。
背景技术
综合能源服务是一种新型的为满足终端客户多元化能源生产与消费的能源服务方式。今年年初，国网公司毛董事长在视察指导工作中指出，综合能源服务业务前景广阔、空间巨大，要向管理要效益、向存量挖潜力，通过综合能源服务，降低社会用能成本。同时聚焦重点领域，以新型智慧城市和县域综合能源为载体，深入开展资源经营，加快构建有形无形资产价值挖掘、硬件软件相互保障的发展支撑体系。
当前，智能量测、边缘计算以及新型感知技术的不断发展，为实现低压用户负荷的感知、测量和调控奠定了基础。用户对电力的依赖度及优质服务的需求越来越高，然而现阶段用电末端感知层级只能到用户电能表，无法全面感知户内用能设备，不能有效提升用户用能效率，为用户提供增值服务，促进数据变现。
基于此，河北公司依托智能量测整体技术优势，牵头承担了国网总部2020年科技项目《低压用户负荷感知、测量、调控关键技术研究及应用》，重点打造低压用户负荷感知典型示范应用，提升面向消费侧的综合能源服务品质。同时，根据国网公司会议精神、河北电力发展及雄安新区建设的实际需求，需要进一步聚焦低压用户负荷设备，挖掘用户可调节负荷潜力，充分利用“大云物移智”方法，促进能源流与信息流深度融合，实现能源互联网的实时感知和信息反馈，优化客户能源供给网络运行策略，为客户提供智能调控、需求响应、交易预测、数据价值挖掘等服务，培育综合能源业务，打造综合性的低压用户负荷调控业务承载平台。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种基于大数据的智慧用电评估系统，实现对随器量测模块、随器智能插座、全景数据感知装置的集中采集与传输，促进用户侧设备的广泛接入、互联互通与数据融合，以海量的能源数据为基础开展用能监测与分析，建立针对低压用户的多目标优化协调控制体系，达到台区供电稳定、负荷平衡，同时立足客户需求，在消费侧提供多元化需求响应服务，优化提升客户服务体验与感知。
本发明的技术方案：
本发明实施例提供了一种基于大数据的智慧用电评估系统,包括高并发数据采集模块、用户行为分析模块、需求响应分析模块、用电分析模块、能效评级管理模块以及数据分析高级应用模块；在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
所述高并发数据采集模块包括基于HPLC、微功率、4G、5G通信技术，建设高并发分布式数据采集系统，保证数据的安全、可靠的传输；支持IEC104、IEC101、376.1、MQTT多通信规约，配置可视化手段实时监视上报数据的质量。
所述用户行为分析包括根据用户软件使用习惯，改进软件用户体验。例如，大量用户设置电热水器某点定时开启，我们将在软件中默认热水器某点定时开启。
需求响应分析包括根据居民用电数据信息统计结果，得出用电高峰时段和电器集中开启时段，结合电价激励政策，鼓励用户错峰使用大功率电器，可以帮助电力企业在用电高峰时段，又不影响居民生活品质的情况下，落实居民侧用电需求响应的实施，引导居民合理用电，协助电网实现“移峰填谷”。
用电分析包括根据各种类型电器在家庭用电器中的用电量比率、电器独立耗电量、电器使用频率，以及某类电器在整个家庭中的用能消耗情况的分析结果。为企业在未来研发和完善产品能耗技术方面提供参考。例如，用户的不规范使用电器（连续开关空调）对电器损害较大，厂商可以增长连接开关间隔时间，增大对电器保护。
能效评级管理包括包含评级模型管理、电器参数管理、评测数据筛选、评级结果归档管理。
数据分析模块包括能效对标模块、节能潜力评估模块、节能目标与方案确定模块、过程辅助决策模块、能效审计模块。
能效对标模块包括通过对客户用电细节信息、用电规律统计、行为习惯等信息的考量。根据需要对不同用户群体进行信息统计分析，可以分别给出客户内部各个用电器能耗在日、月、年或指定周期时间尺度下的排名。
节能潜力评估模块包括电网侧可以根据每个用户的用电行为、用电规律等信息，帮助用户发现隐蔽工作的用电器，深入挖掘客户的节能潜力，对其节能潜力给出准确评估。
能目标与方案确定模块包括客户精细化用能统计，可以准确获取客户用电行为信息，通过与具有相似性客户群体的用电行为对比分析，找出造成电能浪费的根源所在，据此制定详尽的个性化节能方案，方便用户参与节能。
过程辅助决策模块包括对于客户和电力公司而言，节能情况的实时监督与反馈，既有利于客户养成节能习惯又方便电力公司优化相关运营服务。通过制定各项节能指标并与节能方案对比，实现客户节能全过程监督，满足多方需求。
能效审计模块包括能效审计的目的在于，对用户用能情况进行趋势分析，并对其是否采取了节能措施及时地进行审计校核，准确分析节能措施的实施效果，并采取相应措施。这对于提升后续能效服务质量，准确预估客户用能情况具有不可替代的作用。
本发明的优点：
本发明基于大数据、人工智能算法，在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
附图说明
图1为本发明互联网+智慧园区能耗分析子系统图；
图2为本发明同类用户用电比较图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以下结合附图对本发明的技术方案、结构作进一步详细的说明。
一种基于大数据的智慧用电评估系统,包括高并发数据采集模块、用户行为分析模块、需求响应分析模块、用电分析模块、能效评级管理模块以及数据分析高级应用模块；在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
所述高并发数据采集模块包括基于HPLC、微功率、4G、5G通信技术，建设高并发分布式数据采集系统，保证数据的安全、可靠的传输；支持IEC104、IEC101、376.1、MQTT多通信规约，配置可视化手段实时监视上报数据的质量。
所述用户行为分析包括根据用户软件使用习惯，改进软件用户体验。例如，大量用户设置电热水器某点定时开启，我们将在软件中默认热水器某点定时开启。
需求响应分析包括根据居民用电数据信息统计结果，得出用电高峰时段和电器集中开启时段，结合电价激励政策，鼓励用户错峰使用大功率电器，可以帮助电力企业在用电高峰时段，又不影响居民生活品质的情况下，落实居民侧用电需求响应的实施，引导居民合理用电，协助电网实现“移峰填谷”。
用电分析包括根据各种类型电器在家庭用电器中的用电量比率、电器独立耗电量、电器使用频率，以及某类电器在整个家庭中的用能消耗情况的分析结果。为企业在未来研发和完善产品能耗技术方面提供参考。例如，用户的不规范使用电器（连续开关空调）对电器损害较大，厂商可以增长连接开关间隔时间，增大对电器保护。
能效评级管理包括包含评级模型管理、电器参数管理、评测数据筛选、评级结果归档管理。
数据分析模块包括能效对标模块、节能潜力评估模块、节能目标与方案确定模块、过程辅助决策模块、能效审计模块。
能效对标模块包括通过对客户用电细节信息、用电规律统计、行为习惯等信息的考量。根据需要对不同用户群体进行信息统计分析，可以分别给出客户内部各个用电器能耗在日、月、年或指定周期时间尺度下的排名。
节能潜力评估模块包括电网侧可以根据每个用户的用电行为、用电规律等信息，帮助用户发现隐蔽工作的用电器，深入挖掘客户的节能潜力，对其节能潜力给出准确评估。
能目标与方案确定模块包括客户精细化用能统计，可以准确获取客户用电行为信息，通过与具有相似性客户群体的用电行为对比分析，找出造成电能浪费的根源所在，据此制定详尽的个性化节能方案，方便用户参与节能。
过程辅助决策模块包括对于客户和电力公司而言，节能情况的实时监督与反馈，既有利于客户养成节能习惯又方便电力公司优化相关运营服务。通过制定各项节能指标并与节能方案对比，实现客户节能全过程监督，满足多方需求。
能效审计模块包括能效审计的目的在于，对用户用能情况进行趋势分析，并对其是否采取了节能措施及时地进行审计校核，准确分析节能措施的实施效果，并采取相应措施。这对于提升后续能效服务质量，准确预估客户用能情况具有不可替代的作用。
如图1-2所示，基于大数据、人工智能算法，在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
1）用户行为分析：根据用户软件使用习惯，改进软件用户体验。例如，大量用户设置电热水器某点定时开启，我们将在软件中默认热水器某点定时开启。
2）需求响应分析：根据居民用电数据信息统计结果，得出用电高峰时段和电器集中开启时段，结合电价激励政策，鼓励用户错峰使用大功率电器。，可以帮助电力企业在用电高峰时段，又不影响居民生活品质的情况下，落实居民侧用电需求响应的实施，引导居民合理用电，协助电网实现“移峰填谷”。
3）用电分析：根据各种类型电器在家庭用电器中的用电量比率、电器独立耗电量、电器使用频率，以及某类电器在整个家庭中的用能消耗情况的分析结果。为企业在未来研发和完善产品能耗技术方面提供参考。例如，用户的不规范使用电器（连续开关空调）对电器损害较大，厂商可以增长连接开关间隔时间，增大对电器保护。
4）能效评级管理：包含评级模型管理、电器参数管理、评测数据筛选、评级结果归档管理。
评级模型管理。包括建立评级模型库、更新模型库，根据不同的电器、使用地域、使用环境采用不同的评级模型。例如，电热水器能效等级=热水输出率*能耗系数*加权系数。电热输入率Qk=G·C·Δt，其中Qk是流量，G是流速，C是水热比，Δt：是输入输出的温差。能耗系数ε=Qpr/Q ，Qpr是24小时保温实际耗电量，Q是该型号热水器国标规定的24小时保温耗电量。加权系数是由地域和实际水质决定。
电器参数管理。包括获取电器各项评测参数、归档管理各项评测参数、更新电器的评测参数。例如，智能热水器各项参数（额定功率、容积、待机功率等）可以服务器直接获取。普通热水器配合智能插座使用则需要用户上传电器参数。
评测数据筛选。统计电器的使用信息并将偏离均值过大的数据剔除。
评级结果归档管理。根据品牌、电器型号等维度归档管理电器评级结果。
数据分析高级应用
1）能效对标：通过对客户用电细节信息、用电规律统计、行为习惯等信息的考量。根据需要对不同用户群体进行信息统计分析，可以分别给出客户内部各个用电器能耗在日、月、年或指定周期时间尺度下的排名。如图2所示，区域用能平均值为红色线框，单个家庭用能情况的为蓝色线框。蓝色线框超出红色线框的部分即为超出平均值的用电设备。图中，电热水器、电冰箱、空调和电磁炉在蓝色线框的点超出了红色线框，说明其用电量超过了平均值。在某客户用电总量超出同类用户平均水平的情况下，可以进一步具体确定哪几种电器能耗超出了平均水平，为后续节能潜力评估、节能目标和方案制定提供依据。
2）节能潜力评估：电网侧可以根据每个用户的用电行为、用电规律等信息，帮助用户发现隐蔽工作的用电器，深入挖掘客户的节能潜力，对其节能潜力给出准确评估。在准确分析挖掘出客户节能潜力后需要进一步确定切实合理的节能目标，通过帮助用户明确节能目标可以提高其节能参与度，优化用电行为。
3）节能目标与方案确定：客户精细化用能统计，可以准确获取客户用电行为信息，通过与具有相似性客户群体的用电行为对比分析，找出造成电能浪费的根源所在，据此制定详尽的个性化节能方案，方便用户参与节能。
4）过程辅助决策：对于客户和电力公司而言，节能情况的实时监督与反馈，既有利于客户养成节能习惯又方便电力公司优化相关运营服务。通过制定各项节能指标并与节能方案对比，实现客户节能全过程监督，满足多方需求。
5）能效审计：能效审计的目的在于，对用户用能情况进行趋势分析，并对其是否采取了节能措施及时地进行审计校核，准确分析节能措施的实施效果，并采取相应措施。这对于提升后续能效服务质量，准确预估客户用能情况具有不可替代的作用。将新型智能电表提供的某一用户实时准确的用电信息进行分析，并与相邻周、月、年或相似周期的用电情况或与该用户周边其他用户的用电情况对比分析实现能效精准审计与校核。
本发明基于大数据、人工智能算法，在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测功能；提供能效评级管理等功能；帮助家庭用户节约能源、节省能源成本支出。
Claims (10)
1.一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，包括高并发数据采集模块、用户行为分析模块、需求响应分析模块、用电分析模块、能效评级管理模块和数据分析模块；在线分析用户用能行为，实现用能行为画像，提供用电负荷预测；提供能效评级管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，所述高并发数据采集模块包括基于HPLC、微功率、4G、5G通信技术，建设高并发分布式数据采集系统，支持IEC104、IEC101、376.1、MQTT通信规约，配置可视化手段实时监视上报数据的质量。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，所述用户行为分析模块包括根据用户软件使用习惯，改进软件用户体验；
需求响应分析模块包括根据居民用电数据信息统计结果，得出用电高峰时段和电器集中开启时段，结合电价激励政策，鼓励用户错峰使用大功率电器，帮助电力企业在用电高峰时段，又不影响居民生活品质的情况下，落实居民侧用电需求响应的实施，引导居民合理用电。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，用电分析模块包括根据各种类型电器在家庭用电器中的用电量比率、电器独立耗电量、电器使用频率，以及某类电器在整个家庭中的用能消耗情况的分析结果；
能效评级管理模块包括包含评级模型管理、电器参数管理、评测数据筛选和评级结果归档管理。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，数据分析模块包括能效对标模块、节能潜力评估模块、节能目标与方案确定模块、过程辅助决策模块、能效审计模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，能效对标模块包括通过对客户用电细节信息、用电规律统计、行为习惯信息的考量，根据需要对不同用户群体进行信息统计分析，分别给出客户内部各个用电器能耗在日、月、年或指定周期时间尺度下的排名。
7.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，节能潜力评估模块包括电网侧可以根据每个用户的用电行为、用电规律等信息，帮助用户发现隐蔽工作的用电器，深入挖掘客户的节能潜力，对其节能潜力给出准确评估。
8.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，能目标与方案确定模块包括客户精细化用能统计，准确获取客户用电行为信息，通过与具有相似性客户群体的用电行为对比分析，找出造成电能浪费的根源所在，据此制定详尽的个性化节能方案，方便用户参与节能。
9.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，过程辅助决策模块包括对于客户和电力公司而言，节能情况的实时监督与反馈，通过制定各项节能指标并与节能方案对比，实现客户节能全过程监督。
10.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧用电评估系统,其特征在于，能效审计模块包括能效审计的目的在于，对用户用能情况进行趋势分析，并对其是否采取了节能措施及时地进行审计校核，分析节能措施的实施效果，并采取相应措施。
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