一种基于多租户技术的需求响应系统及方法与流程

本发明涉及需求响应领域，特别涉及一种基于多租户(multi-tenancy)技术的需求响应系统及方法。

背景技术：

电力需求响应是指通常在用电高峰时段或系统安全可靠性存在风险时，电力用户根据用电价格信号或者激励机制，自愿选择减少或者增加某时段用电负荷，从而促进电力供需平衡、保障系统安全可靠运行。我国处于经济快速发展阶段，从长期来看，全国电力供需总体偏紧，部分地区、部分时段缺电比较严重。因此，通过挖掘需求侧的调荷能力，利用电力需求的弹性来降低电力高峰时段的负荷，缓解电力供应紧张的局面具有重要意义。按照需求侧所面对的响应信号性质不同，可以将需求响应划分为基于价格的需求响应和基于激励的需求响应。

需求响应系统是高效实现需求响应尤其是自动需求响应的信息化支撑系统，它提供电网、售电公司等能源服务商之间以及和电力用户之间的信息交互，分析电力用户能效状况与需求响应潜力，支撑电力用户侧负荷资源参与多种场景下的需求响应。

多租户技术(multi-tenancytechnology)或称多重租赁技术，是一种软件架构技术，它是指在多用户的环境下共用相同的系统或程序组件，同时保障各用户间数据的隔离性。在多租户技术中，租户(tenant)是指使用系统或电脑运算资源的客户，同时包含在系统中可识别为指定用户的一切数据，如帐户与统计信息，用户在系统中创建的各类数据，以及用户本身的定制化应用程序环境等，都属于租户的范围；而租户所使用的则是基于供应商所开发或提供的应用系统或运行资源。供应商所设计的应用系统会容纳数个以上的用户在同一个环境下使用，为此应用程序与运行环境必须要特别设计，除了系统平台可以允许同时让多份相同的应用程序运行外，保护租户数据的隐私与安全也是多租户技术的关键之一。

现有的需求响应系统无论是部署于自有服务器、云服务器还是云paas平台，均存在如下的缺点或不足：

1)只能用于一个能源服务商作为需求响应实施单位，无法同时支持多个主体；

2)只能作为某个能源服务商需求响应实施单位的专用需求响应系统，而无法作为需求响应支持公共服务平台；

3)基于需求响应系统的各类能效分析仅限于本系统数据，而无法借助其他同类机构的数据资源，分析或预测的可靠性、准确性受限；

4)若在各省市(地区)重复建设同类需求响应系统，易形成投资的浪费。

由此可见，目前缺乏支持多个能源服务商需求响应实施单位和可作为需求响应公共服务平台，能够可靠准确数据分析结果的需求响应系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种基于多租户技术的需求响应系统和方法，旨在解决当前需求响应系统只能用于一个能源服务商作为需求响应实施单位，无法同时支持多个实施单位的缺陷；或者，只能为特定需求响应实施单位服务，不能作为需求响应公共服务平台，无法有效综合多个需求响应实施单位信息资源，并提供数据分析预测结果的缺陷。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多租户技术的需求响应系统，与多个租户和电力用户相互连接的所述需求响应系统包括：用户注册登录管理模块、用电数据采集获取模块、需求响应潜力分析模块、需求响应方案制定与信号发布模块、需求响应业务执行模块和需求响应效果评估模块；其中，

所述用户注册登录管理模块，用于接收租户或电力用户的请求，为不同等级租户或电力用户添加角色标签，设置访问权限，以实现需求响应系统的用户注册与登录操作；

所述用电数据采集获取模块，用于获取电力用户的用电数据；

所述需求响应潜力分析模块，用于预测电力用户需求响应潜力和未来用电量；

所述需求响应方案制定与信号发布模块，用于接收电能供应商发出的需求响应请求信号，并结合租户自身需求响应资源和需求响应潜力预测结果，制定需求响应方案；

所述需求响应业务执行模块，用于根据租户响应情况，执行需求响应方案；

所述需求响应效果评估模块，用于从参与需求响应的特定租户下的电力用户获取历史用电数据，确定用电基线，对比需求响应期间用电数据和基线数据，评估需求响应效果。

优选的，所述租户，包括电能供应商和能源服务商；

所述电力用户，包括工业企业、商业机构和居民；

所述电力用户可以与一个或多个其他电力用户相互连接，用于统计租户与租户之间，以及租户与电力用户之间的售电/用电关系；

所述租户可以与一个或多个其他租户相互连接，用于绑定一个或多个租户作为自身的电能供应商；同时该租户也可以通过需求响应系统与一个或多个电力用户相连，用于绑定一个或多个租户作为自身的电力用户，获取该电力用户的信息和用电数据。

优选的，所述用户注册登录管理模块，包括接收单元、设置单元、普通用户管理单元、审批用户管理单元和管理员用户管理单元；其中，

所述接收单元，用于判断租户或者电力用户的注册、登录请求；

所述设置单元，用于为租户或者电力用户添加角色标签，包括审批用户标识、管理员用户标识以及除审批用户和管理员以外的普通用户标识；

所述普通用户管理单元，用于为针对携带普通用户标识的用户，对其身份信息进行验证；

所述审批用户管理单元，用于对需求响应方案进行审批；

所述管理员用户管理单元，用于执行用户管理和系统配置操作。优选的，所述用电数据采集获取模块与智能电表相互连接，用于获取电力用户的用电数据；

所述用电数据采集获取模块通过互联网与电力用户侧能源管理系统或者电网公司的用能服务平台连接，以定时轮询的方式，采集电力用户历史用电数据，同步至共享数据库中；

其中，所述共享数据库设置于需求响应系统中，用于存放电力用户信息、访问权限、需求响应业务和用户用电信息。

进一步地，所述共享数据库包括若干子存储单元，用于单独保存各电力用户的用电数据，以及与系统和租户之间生成的交互数据。

优选的，所述需求响应潜力分析模块，包括单租户分析单元和多租户分析单元；

所述单租户分析单元，用于获取单个租户下多个电力用户用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定电力用户历史负荷特性，执行将该电力用户与其同类电力用户的负荷对比分析；

所述多租户分析单元，用于根据多租户分析方式综合多个租户所述的更多电力用户用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性和特定租户的特定电力用户历史负荷特性，执行该电力用户其与其同类电力用户的负荷对比分析。

优选的，所述需求响应方案，包括选择参与需求响应的电力用户列表，以及列表中记录的各电力用户发送的需求响应信息、目标需求响应类型、目标负荷调整量、价格信息和激励信息。

优选的，所述需求响应业务执行模块，包括自动需求响应单元和非自动需求响应单元；

所述自动需求响应单元，用于供自动参与需求响应的租户获取需求响应信号，判断响应类型；

所述非自动需求响应单元，用于电力用户确定是否参与此次需求响应；若是，则反馈参与用电设备和负荷量信息，并线下手动执行负荷启停或调节操作。

优选的，所述需求响应效果评估模块，包括单租户评估单元和多租户评估单元；

所述单租户评估单元，用于针对单个租户下的所有参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行综合统计比对分析，获取单租户需求响应效果评估；

所述多租户评估单元，用于针对多个租户下的所有参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行综合分析，获取全局需求响应效果评估结果。

一种基于多租户技术的需求响应方法，所述方法包括以下步骤：

1)确定租户和电力用户，完成需求响应系统的用户注册与登录操作；

2)通过数据采集装置采集电力用户用电数据；

3)基于单个或多个租户的用电数据进行需求响应潜力及未来用电量预测；

4)租户接收需求响应请求，制定需求响应方案，发布需求响应信号；

5)判断电力用户的需求响应方式；

6)执行需求响应效果评估。

优选的，所述确定租户和电力用户包括，将电能供应商、能源服务商等需求响应实施单位定义为租户，将用电机构、居民定义为电力用户，使得租户与用户间、租户与租户间形成电力供求关系；

所述需求响应系统的用户注册和登录操作包括：当接收到租户或电力用户的注册请求时，获取身份信息，为不同等级租户或电力用户的添加角色标签，设置访问权限；

租户注册成功后，输入自身电能供应商和电力用户；

电力用户注册成功后，选择系统租户作为自身电能供应商；

当接收租户或电力用户的登录请求时，根据角色标签确定用户等级和权限，并对其身份信息进行验证；若与注册信息一致，则登录成功；其中，

所述角色标签包括：普通用户标识、审批用户标识和管理员标识。

优选的，所述通过数据采集装置采集电力用户用电数据具体为电力用户用电负荷设备或多个设备聚合电力线路的用电数据；其包括电压、负荷和功率因数；以定时轮询的方式根据设置的采集频率，自动采集电力用户历史用电数据；同步至共享数据库中，包括存放电力用户信息、访问权限、需求响应业务和用户用电信息。

优选的，所述基于单个租户下多个电力用户的用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定电力用户历史负荷特性；针对单一电力用户，根据其同类电力用户负荷对比分析，预测该电力用户需求响应潜力以及未来用电预测；

针对多个租户，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定租户的特定电力用户历史负荷特性，通过该电力用户与其同类电力用户的负荷对比分析，预测该电力用户需求响应潜力，以及未来用电量；其中，

所述关联分析算法，包括回归分析法和相似性分析法。

进一步地，所述需求响应潜力分析和未来用电量的预测与数据规模成正比，基于多租户的分析和预测结果优于基于单租户的数据分析和预测结果。

优选的，所述步骤4)具体包括：租户获取自身电能供应商发出的需求响应请求信号，结合自身需求响应资源及需求响应潜力分析结果，制定需求响应方案；该方案包括参与需求响应的电力用户列表、期望负荷调整量和价格或激励信息，以及租户向电力用户发送的需求响应信号。

优选的，所述步骤5)中，所述电力用户的需求响应分为自动参与和非自动参与两种方式；

若为自动需求响应用户，则自动参与需求响应；若非自动需求响应用户，则由电力用户确定是否允许参与此次需求响应，若是，则反馈参与用电设备和负荷信息，并线下手动执行负荷启停或调节操作。

优选的，所述步骤6)中，针对参与需求响应的特定租户下的电力用户，获取其历史用电数据，以需求响应发生前的n个有效用电日的用电量均值作为用电基线，对比需求响应期间用电数据和基线数据，评估需求响应效果；其中，

对于单个租户下参与需求响应的多个电力用户需求响应效果进行对比分析，对多个租户下参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行对比分析，获得全局需求响应效果评估结果。

本发明采用以上技术方案，本发明提供与多个租户和电力用户相互连接的需求响应系统，基于多租户技术，支持多个能源服务商需求响应实施单位共用同一需求响应系统，从而避免重复建设；支持需求响应实施单位的级联，更好的满足需求响应业务需求；

综合多个需求响应实施单位的众多电力用户数据，需求响应潜力分析更准确，从需求响应实施更有针对性，更好的达成削峰填谷等需求响应目标；综合多个需求响应实施单位的众多电力用户数据，需求响应效果评估更准确可靠。

旨在解决当前需求响应系统只能用于一个能源服务商作为需求响应实施单位，无法同时支持多个实施单位的缺陷；或者，只能为特定需求响应实施单位服务不能作为需求响应公共服务平台，无法有效综合多个需求响应实施单位信息资源，并提供数据分析预测结果的缺陷。

本发明的方案中还提供一种基于多租户技术的需求响应方法，该方法可综合多个租户数据进行需求响应潜力、需求响应效果评估等数据分析。将每一个需求响应实施单位作为一个需求响应软件系统的租户，每个租户下辖多个电力用户，具备需求响应资源管理、需求响应计划及方案管理、需求响应实施、需求响应潜力分析及效果评估等需求响应功能；不同租户间可存在上下游级联关系，即一个租户可以作为另一个租户的电力用户；这种支持需求响应实施单位的级联，更好的满足需求响应业务需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中基于多租户技术的需求响应系统结构示意图；

图2为本发明中需求响应方法流程图；

图3为本发明中不同租户级联关系结构图；

图4为本发明中实施例中不同租户数据关系示意图。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

一种基于多租户技术的需求响应系统，与多个租户和电力用户相互连接的所述需求响应系统包括：用户注册登录管理模块、用电数据采集获取模块、需求响应潜力分析模块、需求响应方案制定与信号发布模块、需求响应业务执行模块和需求响应效果评估模块；其中，

所述用户注册登录管理模块，用于接收租户或电力用户的请求，为不同等级租户或电力用户添加角色标签，设置访问权限，以实现需求响应系统的用户注册与登录操作；

所述用电数据采集获取模块，用于获取电力用户的用电数据；

所述需求响应潜力分析模块，用于预测电力用户需求响应潜力和未来用电量；

所述需求响应方案制定与信号发布模块，用于接收电能供应商发出的需求响应请求信号，并结合租户自身需求响应资源和需求响应潜力预测结果，制定需求响应方案；

所述需求响应业务执行模块，用于根据租户响应情况，执行需求响应方案；

所述需求响应效果评估模块，用于从参与需求响应的特定租户下的电力用户获取历史用电数据，确定用电基线，对比需求响应期间用电数据和基线数据，评估需求响应效果。

其中，租户，包括电能供应商和能源服务商；

电力用户，包括工业企业、商业机构和居民；

电力用户可以与一个或多个其他电力用户相互连接，用于统计租户与租户之间，以及租户与电力用户之间的售电/用电关系；

租户可以与一个或多个其他租户相互连接，用于绑定一个或多个租户作为自身的电能供应商；同时该租户也可以通过需求响应系统与一个或多个电力用户相连，用于绑定一个或多个租户作为自身的电力用户，获取该电力用户的信息和用电数据。用电数据包括电力用户用电负荷设备或多个设备聚合电力线路的用电数据，数据包括电压、负荷、功率因数等，数据采集频率通常为每15分钟一次。用电数据存入数据库系统，数据存取权限与该电力用户帐号关联。

用户注册登录管理模块，包括接收单元、设置单元、普通用户管理单元、审批用户管理单元和管理员用户管理单元；其中，

接收单元，用于判断租户或者电力用户的注册、登录请求；

设置单元，用于为租户或者电力用户添加角色标签，包括审批用户标识、管理员用户标识以及除审批用户和管理员以外的普通用户标识；

普通用户管理单元，用于为针对携带普通用户标识的用户，对其身份信息进行验证；

审批用户管理单元，用于对需求响应方案进行审批；

管理员用户管理单元，用于执行用户管理和系统配置操作。用电数据采集获取模块与智能电表相互连接，用于获取电力用户的用电数据；

用电数据采集获取模块通过互联网与电力用户侧能源管理系统或者电网公司的用能服务平台连接，以定时轮询的方式，采集电力用户历史用电数据，同步至共享数据库中；

其中，共享数据库设置于需求响应系统中，用于存放电力用户信息、访问权限、需求响应业务和用户用电信息。

共享数据库包括若干子存储单元，用于单独保存各电力用户的用电数据，以及与系统和租户之间生成的交互数据。

需求响应潜力分析模块，包括单租户分析单元和多租户分析单元；

所述单租户分析单元，用于获取单个租户下多个电力用户用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定电力用户历史负荷特性，执行将该电力用户与其同类电力用户的负荷对比分析；

多租户分析单元，用于根据多租户分析方式综合多个租户所述的更多电力用户用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性和特定租户的特定电力用户历史负荷特性，执行该电力用户其与其同类电力用户的负荷对比分析。

需求响应方案，包括选择参与需求响应的电力用户列表，以及列表中记录的各电力用户发送的需求响应信息、目标需求响应类型、目标负荷调整量、价格信息和激励信息。

需求响应业务执行模块，包括自动需求响应单元和非自动需求响应单元；其中，

自动需求响应单元，用于供自动参与需求响应的租户获取需求响应信号，判断响应类型；

非自动需求响应单元，用于电力用户确定是否参与此次需求响应；若是，则反馈参与用电设备和负荷量信息，并线下手动执行负荷启停或调节操作。

需求响应效果评估模块，包括单租户评估单元和多租户评估单元；

单租户评估单元，用于针对单个租户下的所有参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行综合统计比对分析，获取单租户需求响应效果评估；

多租户评估单元，用于针对多个租户下的所有参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行综合分析，获取全局需求响应效果评估结果。

本发明实施例中还提供一种基于多租户技术的需求响应方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

1)确定租户和电力用户，完成需求响应系统的用户注册与登录操作；

将电能供应商、能源服务商等需求响应实施单位定义为租户，将用电机构、居民定义为电力用户，使得租户与用户间、租户与租户间形成电力供求关系；

所述需求响应系统的用户注册和登录操作包括：当接收到租户或电力用户的注册请求时，获取身份信息，为不同等级租户或电力用户的添加角色标签，设置访问权限；

租户注册成功后，输入自身电能供应商和电力用户；

电力用户注册成功后，选择系统租户作为自身电能供应商；

当接收租户或电力用户的登录请求时，根据角色标签确定用户等级和权限，并对其身份信息进行验证；若与注册信息一致，则登录成功；其中，

所述角色标签包括：普通用户标识、审批用户标识和管理员标识。

带有普通用户标识的即普通用户，主要针对大多数普通用户；具备除审批用户和管理员用户角色特定功能外的其他功能；

带有审批用户标识的即审批用户，主要负责对需求响应方案进行审批；

带有管理员用户标识的即管理员用户，主要执行用户管理和系统配置等操作。

2)通过数据采集装置采集电力用户用电数据；

通过数据采集装置采集电力用户用电数据具体为电力用户用电负荷设备或多个设备聚合电力线路的用电数据；其包括电压、负荷和功率因数；以定时轮询的方式根据设置的采集频率，自动采集电力用户历史用电数据；采集频率一般设置为15分钟/次。同时，同步至共享数据库中，包括存放电力用户信息、访问权限、需求响应业务和用户用电信息。

3)基于单个或多个租户的用电数据进行需求响应潜力及未来用电量预测；

租户间可形成级联关系，租户01、租户12、租户22形成级联的售电、用电关系。例如：如图3所示的能源服务商和电能供应商之间的级联结构的售电、用电关系，和如图4所示的，国网xx省电力公司与下属电力公司服务商之间的级联结构的售电、用电关系。

基于单个租户下多个电力用户的用电数据，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定电力用户历史负荷特性；针对单一电力用户，根据其同类电力用户负荷对比分析，预测该电力用户需求响应潜力以及未来用电预测；

针对多个租户，采用关联分析算法获得负荷分类特性及特定租户的特定电力用户历史负荷特性，通过该电力用户与其同类电力用户的负荷对比分析，预测该电力用户需求响应潜力，以及未来用电量；其中，

所述关联分析算法，包括回归分析法和相似性分析法。

需求响应潜力分析和未来用电量的预测与数据规模成正比，基于多租户的分析和预测结果优于基于单租户的数据分析和预测结果。

4)租户接收需求响应请求，制定需求响应方案，发布需求响应信号；

租户获取自身电能供应商发出的需求响应请求信号，结合自身需求响应资源及需求响应潜力分析结果，制定需求响应方案；该方案包括参与需求响应的电力用户列表、期望负荷调整量和价格或激励信息，以及租户向电力用户发送的需求响应信号。电力用户列表包含电力用户，也可以是作为下级能源服务商的租户。

5)判断电力用户的需求响应方式；

电力用户的需求响应分为自动参与和非自动参与两种方式；

若为自动需求响应用户，则自动参与需求响应；若非自动需求响应用户，则由电力用户确定是否允许参与此次需求响应，若是，则反馈参与用电设备和负荷信息，并线下手动执行负荷启停或调节操作。

6)执行需求响应效果评估。

针对参与需求响应的特定租户下的电力用户，获取其历史用电数据，以需求响应发生前的n个有效用电日的用电量均值作为用电基线，对比需求响应期间用电数据和基线数据，评估需求响应效果；其中，n的取值范围为自定义设置，一般设置为3≤n≤5；有效用电日，即剔除周末、节假日，此外，用电量均值的也可以通过剔除一段用电日中的最高和最低用电量的方式获取。

对于单个租户下参与需求响应的多个电力用户需求响应效果进行对比分析，对多个租户下参与需求响应的多个电力用户需求响应效果评估结果进行对比分析，获得全局需求响应效果评估结果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。