一种基于企业用电数据的环保响应量化方法及装置与流程

本发明涉及电网技术领域，具体涉及一种基于企业用电数据的环保响应量化方法及装置。

背景技术：

目前，我国的大气污染十分严重，已经危害到人们的正常生活和身心健康，逐渐受到了政府相关部门的高度重视，蓝天保卫战三年行动计划是顺应群众期盼和国家，为打赢蓝天保卫战，各地生态环境系统主要采取高排放企业在重污染天气下停产、限产或轮产等管控措施，降低排污企业的污染物排放量，保障空气质量。

为监测企业对于环保管控指令的响应情况，传统方法是在企业的主要排污点装设终端监测设备，或在主要排污生产设备的供电点加装电能计量装置，实现企业生产和排污的监测。这两种监测方式均需单独建立数据处理系统，同时系统维护成本较高，不宜大规模推广应用至一般工业企业。

在不增加检测设备的情况下，为了解污染企业对环保管控措施的落实情况，各地生态环境系统一般抽选部分污染企业，指派执法人员进行现场监督检查。由于污染企业数量一般较多，执法人员无法因此实现全覆盖，因此现有的这种方式存在效率低下，覆盖面窄，实时性差的劣势，难以及时发现违规生产的排污企业，从而影响空气质量有效的改善。目前，急需覆盖面广、效率高、投资少的环保管控响应判断措施。

技术实现要素：

本发明提供一种基于企业用电数据的环保响应量化方法，解决了现有技术无法通过企业用电数据对实际生产曲线进行环保管控量化计算的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于企业用电数据的环保响应量化方法，包括以下步骤：

s1：获取企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线；

s2：对步骤s1中的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线；对步骤s1中的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线；

s3：根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，计算企业历史正常生产功率的上下限和企业历史正常生产用电量的上下限，并根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值；

s4：根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长和环保响应深度，完成企业环保响应量化；

本技术方案中，企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线通过电网企业用电信息采集系统获得；企业历史日功率曲线为企业在一年中，每日功率曲线的集合；企业历史日用电量曲线为企业在一年中每日的用电量的曲线；对于企业一年的历史数据，很难直接观测到企业正常生产下的用电功率信息和用电量信息，因此，需要对企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线进行预处理，才能排除企业在非正常情况的下的生产功率和生产用电量，得到企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线；根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，可以计算出企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，其中，管控功率下降值与企业历史正常生产的功率波动范围相关；最后，根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长，同时，通过模糊计算得到环保响应深度；通过本技术方案，能够通过企业历史用电数据对企业实际生产功率曲线进行量化，使用企业环保响应时长和环保响应深度来实现对企业环保管控响应程度的判断。

作为本发明的进一步改进，对步骤s1中的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线具体包括以下步骤：

s101：标记出企业历史日功率曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线；

s102：标记出经过步骤s101处理后的功率曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线；

s103：标记出经过步骤s102处理后的功率曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线，得到企业历史正常生产功率曲线，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期；

本技术方案中，在节假日，企业一般处于非正常生产模式，因此需要在企业历史日功率曲线中去除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线；在工作日期间，可能会出现污染天气，环保系统会对企业做出管控措施，造成企业工作日期间为非正常生产状态，因此需要筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线；在工作日非管控期间，企业由于自身检修等原因会停产或限产，因此，需要筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线，最终得到企业历史正常生产功率曲线。

进一步，对步骤s1中的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线具体包括以下步骤：

s201：标记出企业历史日用电量曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的日用电量数据；

s202：标记出经过步骤s201处理后的日用电量曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的日用电量数据；

s203：标记出经过步骤s202处理后的日用电量曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的日用电量数据，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期；

s204：对经过步骤s203处理后的日用电量曲线中的日用电量数据取中位数，筛除日用电量小于中位数的数据，得到企业历史正常生产用电量曲线；

本技术方案中，在节假日，企业一般处于非正常生产模式，因此需要在企业历史日用电量曲线中去除与双休日期和法定节假日期相对应的日用电量数据；在工作日期间，可能会出现污染天气，环保系统会对企业做出管控措施，造成企业工作日期间为非正常生产状态，因此需要筛除与受到管控的日期相对应的日用电量数据；在工作日非管控期间，企业由于自身检修等原因会停产或限产，因此，需要筛除与停产或限产的日期相对应的日用电量数据。

进一步，所述计算企业历史正常生产功率的上下限具体为：

pt,max＝max(p历史，t)(1)

pt,min＝min(p历史，t)(2)

其中，pt,max和pt,min分别为t时刻企业历史正常生产功率的上限和下限，p历史，t为企业历史正常生产功率数据中t时刻所有功率取值，t＝1,2,…,24。

进一步，所述计算企业历史正常生产用电量的上下限具体为：

根据企业历史正常生产用电量曲线，选取企业历史正常生产用电量曲线中的最大值作为企业历史正常生产用电量的上限，选取企业历史正常生产用电量曲线中的最小值作为企业历史正常生产用电量的下限。

进一步，所述根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值具体为：

管控功率下降值*n％＝企业历史正常生产功率上限-企业历史正常生产功率下限(3)

其中，n的值由企业性质决定。

本技术方案中，由企业正常生产功率上下限可得到企业正常生产的功率波动范围，每个企业正常生产的功率波动范围是由企业性质所决定的，可以反映企业生产特性，从中可定义企业正常生产和限产之间的功率下降值，本发明在此基础上定义管控功率下降值。

进一步，所述计算企业环保响应时长和环保响应深度具体包括以下步骤：

s301：如果企业的日用电量大于企业历史正常生产用电量的下限，则该企业的环保响应时长为0，环保响应深度为0，完成企业环保响应量化；否则，进入步骤s302；

s302：对于t时刻，t＝1,2,…,24，如果企业在t时刻的实际生产功率小于相应时刻企业历史正常生产功率的下限，t时刻的环保响应时长为1，t时刻的环保响应深度通过模糊计算得到：

其中，n的值由企业性质决定；如果企业在t时刻的实际生产功率等于或大于相应时刻企业历史正常生产功率的下限，则t时刻的环保响应时长为0，t时刻的环保响应深度为0；

s303：根据步骤s302的计算结果，计算企业环保响应时长和环保响应深度：

企业响应时长＝∑t时刻环保响应时长(5)

其中，t＝1,2,…,24。

进一步，所述企业在t时刻的实际生产功率为企业在t时刻限产60％的功率：

p限产60％,t＝p下限,t-(p上限,t-p下限,t)(7)

其中，p限产60％,t为t时刻企业限产60％后的功率，p上限,t为t时刻企业历史正常生产功率的上限，p下限,t为t时刻企业历史正常生产功率的下限，t＝1,2,…,24。

进一步，本发明提供一种基于企业用电数据的环保响应量化装置，包括获取模块、预处理模块、参数计算模块和环保响应计算模块；

获取模块用于获取企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线；

预处理模块用于对获取的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线；对获取的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线；

参数计算模块用于根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，计算企业历史正常生产功率的上下限和企业历史正常生产用电量的上下限，并根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值；

环保响应计算模块用于根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长和环保响应深度。

进一步，所述预处理模块还包括：

假日筛选模块，用于接收获取模块发送的企业历史日功率曲线或企业历史日用电量曲线，标记出企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线或日用电量数据；

管控筛选模块，用于标记出经过假日筛选模块处理后的功率曲线或用电量曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线或日用电量数据；

检修日筛除模块，用于标记出经过管控筛选模块处理后的功率曲线或用电量曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线或日用电量数据，得到企业历史正常生产功率曲线或企业历史正常生产用电量曲线，并发送给参数计算模块；其中，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期。

综上，本发明增益效果为：不需要额外安装终端监测或测量设备，仅需采用国家电网公司提供的污染企业用电数据就能实现对企业环保响应的监测，操作方便，维护成本低；污染企业用电数据实时性强，准确度高，基于企业用电数据的环保管控响应程度判断实时性强，精确度高；国家电网可提供全部污染企业的用电数据，覆盖面广，环保管控响应程度判断效率高，解决了现有技术无法通过企业用电数据对实际生产曲线进行环保管控量化计算的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的企业历史日功率曲线示意图；

图3为本发明的企业历史日用电量曲线示意图；

图4为本发明的企业历史日功率曲线预处理示意图；

图5为本发明的企业历史日用电量曲线预处理示意图；

图6为本发明的企业历史正常生产功率的上下限示意图；

图7为本发明的企业限产60％的日功率曲线示意图；

图8为本发明的四条不同管控响应测试曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，一种基于企业用电数据的环保响应量化方法，包括以下步骤：

s1：获取如图2所示的企业历史日功率曲线和如图3所示的企业历史日用电量曲线；

s2：对步骤s1中的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线；对步骤s1中的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线；

s3：根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，计算企业历史正常生产功率的上下限和企业历史正常生产用电量的上下限，并根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值；

s4：根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长和环保响应深度，完成企业环保响应量化。

对步骤s1中的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线具体包括以下步骤：

s101：标记出企业历史日功率曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线；

s102：标记出经过步骤s101处理后的功率曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线；

s103：标记出经过步骤s102处理后的功率曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线，得到企业历史正常生产功率曲线，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期。

对步骤s1中的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线具体包括以下步骤：

s201：标记出企业历史日用电量曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的日用电量数据；

s202：标记出经过步骤s201处理后的日用电量曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的日用电量数据；

s203：标记出经过步骤s202处理后的日用电量曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的日用电量数据，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期；

s204：对经过步骤s203处理后的日用电量曲线中的日用电量数据取中位数，筛除日用电量小于中位数的数据，得到企业历史正常生产用电量曲线。

所述计算企业历史正常生产功率的上下限具体为：

pt,max＝max(p历史，t)(1)

pt,min＝min(p历史，t)(2)

其中，pt,max和pt,min分别为t时刻企业历史正常生产功率的上限和下限，p历史，t为企业历史正常生产功率数据中t时刻所有功率取值，t＝1,2,…,24。

所述计算企业历史正常生产用电量的上下限具体为：

根据企业历史正常生产用电量曲线，选取企业历史正常生产用电量曲线中的最大值作为企业历史正常生产用电量的上限，选取企业历史正常生产用电量曲线中的最小值作为企业历史正常生产用电量的下限。

所述根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值具体为：

管控功率下降值*n％＝企业历史正常生产功率上限-企业历史正常生产功率下限(3)

其中，n的值由企业性质决定。

所述计算企业环保响应时长和环保响应深度具体包括以下步骤：

s301：如果企业的日用电量大于企业历史正常生产用电量的下限，则该企业的环保响应时长为0，环保响应深度为0，完成企业环保响应量化；否则，进入步骤s302；

s302：对于t时刻，t＝1,2,…,24，如果企业在t时刻的实际生产功率小于相应时刻企业历史正常生产功率的下限，t时刻的环保响应时长为1，t时刻的环保响应深度通过模糊计算得到：

其中，n的值由企业性质决定；如果企业在t时刻的实际生产功率等于或大于相应时刻企业历史正常生产功率的下限，则t时刻的环保响应时长为0，t时刻的环保响应深度为0；

s303：根据步骤s302的计算结果，计算企业环保响应时长和环保响应深度：

企业响应时长＝∑t时刻环保响应时长(5)

其中，t＝1,2,…,24。

进一步，所述企业在t时刻的实际生产功率为企业在t时刻限产60％的功率：

p限产60％,t＝p下限,t-(p上限,t-p下限,t)(7)

其中，p限产60％,t为t时刻企业限产60％后的功率，p上限,t为t时刻企业历史正常生产功率的上限，p下限,t为t时刻企业历史正常生产功率的下限，t＝1,2,…,24。

如图2所示的企业历史日功率曲线和如图3所示的企业历史日用电量曲线通过电网企业用电信息采集系统获得；企业历史日功率曲线为企业在一年中，每日功率曲线的集合；企业历史日用电量曲线为企业在一年中每日的用电量的曲线；对于企业一年的历史数据，很难直接观测到企业正常生产下的用电功率信息和用电量信息，因此，需要对企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线进行预处理，才能排除企业在非正常情况的下的生产功率和生产用电量，得到企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线；根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，可以计算出企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，其中，管控功率下降值与企业历史正常生产的功率波动范围相关；最后，根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长，同时，通过模糊计算得到环保响应深度；本发明能够通过企业历史用电数据对企业实际生产功率曲线进行量化，使用企业环保响应时长和环保响应深度来实现对企业环保管控响应程度的判断。

如图4所示，在节假日，企业一般处于非正常生产模式，因此需要在企业历史日功率曲线中去除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线；在工作日期间，可能会出现污染天气，环保系统会对企业做出管控措施，造成企业工作日期间为非正常生产状态，因此需要筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线；在工作日非管控期间，企业由于自身检修等原因会停产或限产，因此，需要筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线，最终得到企业历史正常生产功率曲线。本发明还采用了日用电量中位数的方法来筛选正常生产数据，通过计算，年工作日未管控的日用电量中位数为20.4793pu，日用电量大于20.4793pu即为当年正常生产数据。

如图5所示，在节假日，企业一般处于非正常生产模式，因此需要在企业历史日用电量曲线中去除与双休日期和法定节假日期相对应的日用电量数据；在工作日期间，可能会出现污染天气，环保系统会对企业做出管控措施，造成企业工作日期间为非正常生产状态，因此需要筛除与受到管控的日期相对应的日用电量数据；在工作日非管控期间，企业由于自身检修等原因会停产或限产，因此，需要筛除与停产或限产的日期相对应的日用电量数据。

如图6所示，根据公式：

pt,max＝max(p历史，t)(1)

pt,min＝min(p历史，t)(2)

对于每个时刻，通过比较每条企业历史正常生产功率曲线在该时刻的功率值，选择其中最大值作为该时刻的上限值，通过比较每条企业历史正常生产功率曲线在该时刻的功率值，选择其中最小值作为该时刻的下限值；这样，就得到了企业历史正常生产功率的上下限曲线。

由企业正常生产功率上下限可得到企业正常生产的功率波动范围，每个企业正常生产的功率波动范围是由企业性质所决定的，可以反映企业生产特性，从中可定义企业正常生产和限产之间的功率下降值，本发明在此基础上定义管控功率下降值。

如图7所示，根据公式：

p限产60％,t＝p下限,t-(p上限,t-p下限,t)(7)

得到企业在t时刻企业限产60％后的功率值；由于t＝1,2,…,24，因此可以得到企业限产60％功率曲线。

实施例2：

如图8所示，为验证本发明的有效性，测试了在管控期间的四条不同的企业用电功率曲线；图8包括了四条曲线功率曲线，企业历史正常生产功率的上限曲线和下限曲线，以及企业限产60％功率曲线。

对于生产测试曲线1，企业用电功率位于历史正常生产功率上下界之间，企业日用电量大于企业历史正常生产日用电量下限，因此，对于生产测试曲线1，企业的环保响应时长为0小时，环保响应深度为0。

对于生产测试曲线2，企业用电功率有3个时刻位于企业历史正常生产功率上下限之间，日用电量小于历史正常生产日用电量下限，因此，企业的环保响应时长为21小时，通过模糊逻辑计算，该21小时中，企业的总环保响应深度为4.6247，生产测试曲线2的响应深度为0.1927。

对于生产测试曲线3，企业用电功率有24个时刻位于企业历史正常生产功率下限之下，日用电量小于历史正常生产日用电量下限，因此，企业的环保响应时长为24小时，通过模糊逻辑计算，该24小时中，企业的总环保响应深度为22.9518，生产测试曲线3的响应深度为0.9563。

对于生产测试曲线4，前8个小时企业用电功率位于企业历史正常生产功率上下限之间，后16个小时企业用电功率低于企业历史正常生产功率下限，因此，企业的环保响应时长为16小时，通过模糊计算，该16个小时中，企业的总环保响应深度为16.0316，生产测试曲线4的响应深度为0.668。

实施例3：

本发明提供一种基于企业用电数据的环保响应量化装置，包括获取模块、预处理模块、参数计算模块和环保响应计算模块；

获取模块用于获取企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线；

预处理模块用于对获取的企业历史日功率曲线进行预处理，得到企业历史正常生产功率曲线；对获取的企业历史日用电量曲线进行预处理，得到企业历史正常生产用电量曲线；

参数计算模块用于根据企业历史正常生产功率曲线和企业历史正常生产用电量曲线，计算企业历史正常生产功率的上下限和企业历史正常生产用电量的上下限，并根据企业历史正常生产功率的上下限计算管控功率下降值；

环保响应计算模块用于根据企业历史正常生产功率的上下限、企业历史正常生产用电量的上下限和管控功率下降值，计算企业环保响应时长和环保响应深度。

所述预处理模块还包括：

假日筛选模块，用于接收获取模块发送的企业历史日功率曲线或企业历史日用电量曲线，标记出企业历史日功率曲线和企业历史日用电量曲线中的双休日期和法定节假日期，并筛除与双休日期和法定节假日期相对应的功率曲线或日用电量数据；

管控筛选模块，用于标记出经过假日筛选模块处理后的功率曲线或用电量曲线中受到管控的日期，并筛除与受到管控的日期相对应的功率曲线或日用电量数据；

检修日筛除模块，用于标记出经过管控筛选模块处理后的功率曲线或用电量曲线中理论正常生产日期中停产或限产的日期，并筛除与停产或限产的日期相对应的功率曲线或日用电量数据，得到企业历史正常生产功率曲线或企业历史正常生产用电量曲线，并发送给参数计算模块；其中，所述理论正常生产日期是指除双休日期、法定节假日期和受到管控的日期之前的所有日期。

在现有技术中，为监测企业对于环保管控指令的响应情况，通常是在企业的主要排污点装设终端监测设备，或在主要排污生产设备的供电点加装电能计量装置，实现企业生产和排污的监测，系统维护成本高，不宜大规模推广应用至一般工业企业；在不增加检测设备的情况下，指派执法人员进行现场监督检查，效率低下，覆盖面窄；本发明不需要额外安装终端监测或测量设备，仅需采用国家电网公司提供的污染企业用电数据就能实现对企业环保响应的监测，操作方便，维护成本低；污染企业用电数据实时性强，准确度高，基于企业用电数据的环保管控响应程度判断实时性强，精确度高；国家电网可提供全部污染企业的用电数据，覆盖面广，环保管控响应程度判断效率高，解决了现有技术无法通过企业用电数据对实际生产曲线进行环保管控量化计算的问题。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。