1 摘要: 負 載 特性 對公 司與 用戶 本身 均 是一 重要 訊 息，經由負載特性調查之程序可了解用戶諸多負載 資訊。此計畫旨在建立一套用戶負載特性因子模型 之建制方法，運用用戶的負載資訊轉化成多項有用 的負載特性模型，以提供台電公司負載管理相關部 門據以評估用戶的需求面管理措施執行潛力，並建 議用戶應採行何種負載管理措施，以同時達到降低 用戶製造成本與轉移尖峰負載隻雙重目的。 透過問卷調查、 工廠訪談與裝置電錶量測等方 式，可得到用戶製程特性，能源使用及電力負載等 資訊，另經用台電公司用戶資訊系統可得到用戶用 電成本及基本屬性資料，另透過產業公會可得到經 濟景氣資訊，綜合這些資訊可得出多項用戶負載特 性因子模型。另一方面收集台電公司現行之需求面 管理措施並分析其執行情形，將可模擬用戶採行不 同需求面管理措施時對各項負載特性因子模型之變 動影響程度，再由這些結果尋求並建議用戶採行較 適當之需求面管理措施，以同達到用戶提高能源使 用效率與台電公司降低尖峰負載之目的。 此計畫的貢獻在於運用簡易之負載資料，而建 立一套適用於各種產業別建立其用戶負載特性因子 模型的建制方法，且讓此方法易於施行於各種產業 別用戶。此計畫的重要性在於建立如何結合用戶的 負載特性因子模型與台電公司需求面管理措施的特 性，而研擬一套正確評估及建議較適當需求面管理 措施的機制，以提供因人員編制等問題而無法對各 種產業用戶負載特性有深入瞭解的電力公司相關部 門執行參考。 Abstr act:
The load characteristics which are very important for the utility and which are acquired by the load survey procedures . The aim of this program is at presenting a method which would use some load information of customers to build the load characteristics factor models database , and the database would be present to Taipower to evaluate the execution potential of demand-side management for
customer , and to propose more proper load
management politics for customers if it needs .
By questionnaire , customers inquire and field test , the information of manufacture produce , non-power energy consume and power consume would be got , both power cost and basic attributions information of customers would be got from the customer information system of Taipower . besides , the economics prosperity information would be got through the industry societies . The customers load characteristics factor models would be derived by associated with those data . By correct and analysis the demand-side management politics for Taipower , we can understand each load characteristics factor model’s change effect which was made by the differential combinations of demand-side management politics which were applied and simulated on customers . According the results of the simulation , the proper demand-side management politics for differential customers would be found and were to execute .
The contribution of this program is to find a produce which would build the customer load characteristics factor models by some easy load data , and the importance of this program is to find the correlation which between the load characteristics factor models and demand-side management strategy of Taipower.
Keywords: load characteristics , demand-side management , 一、緣由與目的 台灣近幾年由於經濟起飛,使得台灣電力公司 之電力需求逐年增加如圖一所示[1],相對的台電公 司之電源增加由於受到環保等因素,近幾年電源裝置 增加率則較電力需求平均成長率低如圖二所示[2]。 故台電公司於民國八十五年完成了需求面管理與整 體資源規劃方案[3]，逐年按照方案之內容推行需求 面管理。並預估在五年內其實施成果將可抑低尖峰
用戶負載特性因子模型資料庫應用於輔助需求面管理策略執行之研究
計畫編號:NSC 90-2213-E-151-013
執行期限:90 年 08 月 01 日至 91 年 07 月 31 日
主持人:黃鐘慶 高雄應用科技大學 電機工程系
計畫參與人員:莊武雄 高雄應用科技大學 電機工程系
2 負載 148 萬 KW,其利益成本為 2.5 比 1。 負載特性資料是電力事業了解其系統特性的 最基本資料,亦是電力事業從事系統規劃、電價結 構、負載管理等執行方案訂定之參考。本計畫之用 戶分類方法則是以目前台電公司電價會計分類法而 分類[4],在全系統及各區營業處均下分成十個契約 類別, 十個契約類別分別為: 1、 包燈 2、 表燈非營業 3、 表燈營業 4、 低壓綜合非營業 5、 低壓綜合營業 6、 低壓電力 7、 高壓綜合非營業 8、 高壓綜合營業 9、 高壓電力 10、 特高壓電力 其中第一項~第六項為低壓用戶 ,其餘為高壓用戶, 另第二項為住宅型用戶,第三、四、五、六、七項為 商業型態用戶,第八、九、十項則為工業型態用戶。 其行業別受限於其營業規模、產品類型、製程特性 與資本額大小等因素而有不同之負載特性,故預了解 這些現象則有賴負載特性調查之研究工作。 至目前為止台電公司進行之負載特性調查工 作已達 8 年之久,累積之用戶用電資料已達 1300 個用 戶,若包括用戶之屬性資料及各種統計分析結果,其 資料量相當龐大,因此若能將上述資料建立一個視窗 式之資料庫系統將可進一步發揮台電公司執行負載 特性調查研究工作之成本效益。資料庫系統的發展, 在近幾年來因電腦硬體價格下降而有長足之進步,其 系統架構亦由早期的單一主機的資料集中處理模式 進步到主從式資料處理架構[5,6,7],為方便更多使用 者 透 過 網 路共 享 資 源, 網路式 資料庫亦大 行其道 [8,9,10,11,12]而坊間更有多種成熟的資料庫管理系 統以利使用者開發不同使用目的之資料庫系統。一 個設計得宜的資料庫系統可讓使用者以最方便之途 徑與方法取得想擁有之資訊。 需求面管理在國內發展之時間與其他學門相 較之下屬較短期者,而主其職的台電公司在此方面之 相關執行單位為業務處負載管理課與節約能源課等, 需求面管理制度之完善與適當執行,對用戶而言可節 省成本支出,對電業而言亦可有效降低電源開發及輸 配電設備之固定成本投資,進而降低用戶的電力能源 成本,再進而營造整體經濟之競爭力。台電公司近年 來研擬一系列需求面管理策略,獲得不錯的執行成 效。台電公司目前已實施之需求面管理措施包括下 列幾種: 一、時間電價 二、可停電力 三、即時電價 四、套裝式儲冰空調 五、自動發電機控制 六、窗型冷氣機控制 七、中央空調控制 八、需量預約 這些計價方式若沒有對其深入探討真還搞不清楚它 們的特色與適用性,而此現象目前正普遍存在用戶身 上。在許多中大型高壓電力用戶及少數特高壓電力 用戶則無電力監控部門的人員編制,在對自己本身負 載特性了解不夠之情形下,與對台電公司需求面管理 不熟悉之情況下,當然就不知應如何配合各項需求面 管理措施,而這些高壓電力用戶之用電量佔台電系統 用電 25-30%,故這些用戶之需求面管理實施潛力相 當大。另對電力公司而言,因人力編制問題故無法了 解所有用戶之負載特性,更無法將適當的需求面管理 策略推展給適當之用戶配合執行。這些因素都將造 成台電公司空有需求面管理措施卻面臨不知應對什 麼用戶推展何種措施之困境。 最後將運用用戶之一些負載資訊,建立其負載 特性因子模型,並嚐試建立這些因子與其製程及在配 合台電各項需求面管理措施下之變化情形,從而尋求 其間之關係,最後建立一套用戶負載特性因子模型, 作為台電公司據以判斷與協助用戶配合執行各項需 求面管理措施之機制。 二、結果與討論 I、用戶屬性資料之關聯式資料模式 本計畫是以關聯式資料庫來組成整個資料庫系 統，所謂關聯式資料庫是由許多關聯表所組成，而 關聯表是由關聯表名稱、屬性名稱、主值、屬性值 等所構成，如表 1.1 所示。 表 1.1 一個關聯表的例子 針對上述資料項之相似關係，用戶屬性資料共 分成下述幾個關聯表： (1)、用戶行政類別表： 此表內主要放置用戶資料項內與一般行政作業 相關之資料項，其關聯表如表 1.2 所示。 (2)、用戶名稱表 此表內放置用戶資料項內與地域性相關之資 料，其關聯表如表 1.3 所示 (3)、用戶契約容量表 此表內放置用戶資料項中之各種契約容量資料 項，其關聯表如表 1.4 所示
3 (4)、用戶設備容量表 此表內設置用戶各種設備容量之資料項，其關聯表 如表 1.5 所示 上述四個關聯表的第一個屬性(電號)，被當成各 關聯表之主鍵，此主鍵的作用在於當作各關聯表間 之連繫，其示意圖如圖 1.1 所示。 II、用戶用電資料前置處理 負載特性調查須從抽樣出的裝錶戶上擷取其用 電資料，每個裝錶用戶之用電資料都是以 15 分鐘為 一筆來記錄，而其共有 5 個資料項，如表 2.1 所示 表 2.1 用戶用電資料項 日期 時間 實功 落後虛 功 超前虛 功 01/01/2001 00:00 210 20 0 01/01/2001 00:15 205 15 0 目前使用在此次調查的智慧型電錶共有四 種，分別為 PSI、S4、Schlumberger… … 及台電公司 的高壓記錄型電錶，由於這四種電錶之輸出格式不 一樣如圖 2.1 所示， 所以電錶資料處理須先經過第一次的整理程 序，以 SAS 所寫成的程式處理，經過此程序後，四 種不同格式的電錶檔案將變成一致如圖 2.2 所示，這 些檔案均以其電錶序號為主檔案，副檔名則 為 .sd2，這些資料被存放在用戶用電資料庫中。 圖 2.2 為縮短電腦搜尋時間起見，資料庫之安排係與存取 介面相配合，亦即是以區處來分類。 III、用戶用電資料之關聯式資料模式 負載特性調查研究過程中，須自裝錶抽樣戶上 擷取其用電資料，這些資料在經過不良資料刪除程 序後，會依應用需求面所設計之 SAS 程式而推導出 多項資料，在程序上，當個別用戶之用電分析資料 推導出後，須配合其他 CIS 之資料以推估出行業層、 契約層、區處層及系統層之各項應用資料。由於是 應用推估的過程，所以各層間之資料會有關連性， 因此各層之資料須儲存在資料庫中，以備上一層運 算之需要，如此一來，存放在資料庫中的資料就很 多且複雜了。 由於各層之資料均相當多，所以若欲建立各層 間的資料關連性，勢必要建立相當多的關連表，所 以為了管理方便及增進查詢效率，我們以各層為一 關聯表，分別建立各層之分析資料項的關聯資料模 式。 個別用戶的用電資料經前述步驟整理後，即開 始進行各項分析工作，負載特性推估是一種由下往 上逐層推估之工作流程，其示意圖如圖 2.4 負載分析 流程，而每層要作的分析項目則如圖 2.5 所示，對每 個用戶的有效用電資料均會作上述之分析，這些分 析的結果將會被放在資料庫中以備後來各種應用推 估之用。 而上述五種層次各層用電資料之基本分析可依 計算統計方法分成下列基本項目： 圖 2.5 IV、用戶負載特性因子資料查詢系統
本操作介面是使用 Microsoft Visual Basic 6.0 開
發，經由 ADO (ActiveX Data Objects) 透過網路與資 料庫連結。使用者由此操作介面可以直接使用個人 電腦和伺服器連線，查詢用電戶基本資料、用電資 料、負載特性。此系統之設計理念是由用戶的屬性 資料著手，在找到要找的用戶後再進入查詢其負載 模型、參差率及負載率等各項參數。 (1)日負載模型查詢 此介面可以表示出用戶的基本屬性資料,以及 依用戶所選擇的日、週、月、季、夏月/非夏月、年 的負載模型因子,由圖形顯示出其用戶的負載模型如 圖 4.1
4 圖 4.1 (2)參差率模型查詢 此介面可以表示出用戶的基本屬性資料,以及 依用戶所選擇的日、週、月、季、夏月/非夏月、年 的參差率模型因子,由圖形顯示出其用戶的參差率模 型如圖 4.2 圖 4.2 (3)負載率模型查詢 此介面可以表示出用戶的基本屬性資料,以及 依用戶所選擇的日、週、月、季、夏月/非夏月、年 的負載率模型因子,由圖形顯示出其用戶的負載率模 型如圖 4.3 圖 4.3 (4)負載管理模型查詢 此介面可讓用戶模擬參與哪種負載管理,以達 到最佳的負載管理,達到需求面管理的應用如圖 4.4 圖 4.4 則用戶可依其上述所顯示的圖形,了解到自己 本身的負載特性,再依其台電公司所訂定的需求量管 理辦法選擇一個適合本身的方案,不但可以對其電力 使用與成本資訊做有效的管理,亦可對台電公司有效 降低電源開發及固定成本支出。 四、計畫成果自評 本論文完成了一個以負載特性資訊為主體之 關聯式資料庫，並設計成一個主從式的網路架構。 在其電力公司所有的負載管理方案中:系統穩定度、 成本考量、事故管理法及經濟調度、系統效率、用 戶服務。此論文探討了用戶服務中讓原本不知負載 管理的用戶，藉由電力公司所提供的互動介面程 式，讓其用戶了解自己本身負載的特性，進而參與 電力公司所提供之負載管理方案，達到用戶積極參 與負載管理的行列，而再也不是電力公司一直鼓吹 大家節約用電，而是大家把自己的負載控制好，達 到有效用電的狀態。 五、參考文獻 [1].”台灣電力事業簡介” , 台電公司,1998,10 [2].”重要經建指標” , 行政院主計處 , 1998,10 [3].”需求面管理與整體資源規劃-發展負載管理主規 劃書”,台電公司,1996,10 [4].”電價表”,台電公司,1997,10
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