4.2 城市居民用戶智能響應(yīng)行為分析

4. 2.1 城市居民用戶對智能用電的態(tài)度分析

1.城市居民用戶對智能家電的態(tài)度

智能家電是實(shí)現(xiàn)居民用電智能化的基礎(chǔ)。對于新型智能家電的態(tài)度，少數(shù)居民表示很感興趣并希望嘗試，大多數(shù)居民對此不太感興趣，認(rèn)為有機(jī)會可以了解。居民在購買智能家電時大多考慮品牌、價格、智能化的功能、能耗情況、操作的便捷性因素。居民對新型智能家電了解程度不夠、價格較高、政策支持力度不大等是導(dǎo)致居民對此不太感興趣的原因。

影響家庭智能用電主要因素的統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果如圖4-1所示。居民家庭是否采用智能化用電方式主要出于智能化投資的大小、使用的便捷性以及用電安全與可靠性的考慮。居民對于家庭智能用電的期望成本較低，幾乎所有的居民認(rèn)為此費(fèi)用應(yīng)占家庭年收入的5%以下或者在5%～10%。超過半數(shù)的居民認(rèn)為有必要對家電進(jìn)行智能控制和調(diào)整。手機(jī)與電腦的普及應(yīng)用使得接近80%的居民希望采用手機(jī)、電腦對家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，67.44%的受訪居民希望對家庭每月的電費(fèi)進(jìn)行預(yù)算設(shè)置。

對居民用戶對智能家電的態(tài)度賦權(quán)，令“很感興趣，希望嘗試=5。不太感興趣，有機(jī)會可以了解=3，完全不感興趣=1”。不同年齡段居民對智能家電的態(tài)度接近于“不太感興趣，有機(jī)會可以了解”，如表4 -1所示。對智能家電很感興趣并希望嘗試的居民集中在25～30周歲以及37～45周歲。

2.城市居民用戶對智能用電信息的態(tài)度

總體而言，居民對智能用電能提供的各項信息都比較認(rèn)可。其中，受訪居民對與日常生活聯(lián)系較為緊密的智能用電功能認(rèn)可度較高，如能源價格(電、油、煤、天然氣等)信息、電能質(zhì)量信息、電費(fèi)信息、歷史用電情況對比以及其他增值服務(wù)(如醫(yī)療、購物等信息)等。通過這些信息，居民可以更加合理高效地利用能源，提高生活質(zhì)量在居民認(rèn)為不太有用的信息中，有序用電信息所占的比例最高為34.25%;其主要原因是政策偏重于居民用電，在缺電情況下要先保證居民用戶的用電，有序用電一般在裝有負(fù)荷控制裝置的大用戶中進(jìn)行，這使得居民對有序用電沒有清晰的認(rèn)識。另外，銀川電力供應(yīng)充足，用戶用電幾乎沒有受到限制。

令“十分有用=7，有用=5，不太有用=3.完全沒川=1”，居民對智能用電能夠提供的各種信息態(tài)度的統(tǒng)計如表4-2所示。受訪居民對智能Hj電能夠提供的各種信息的態(tài)度都接近于“有用”。

3.城市居民用戶對智能用電功能的態(tài)度

居民對智能化用電各功能態(tài)度如表4-3所示。總體來看，居民對于家庭智能化用電所具有的各項功能比較偏好。對社區(qū)增值服務(wù)、智能用電方式遠(yuǎn)程培訓(xùn)、智能電費(fèi)支付系統(tǒng)、家庭能耗管理以及多情景用電模式選擇等功能偏好較高。此外，對家用新能源發(fā)電系統(tǒng)的偏好不是很高，原因是家用新能源發(fā)電系統(tǒng)在我國的推廣尚未成熟，成本和空間因素制約了其大范圍的普及推廣。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在居民比較偏好的功能中，不同年齡段的人所偏好的功能有較大的差異。年齡處于20～24周歲的居民比較偏好家庭安防、家庭能耗管理、智能電費(fèi)支付系統(tǒng)等功能;而年齡處于31～36周歲的居民比較偏好智能家電控制與管理、多情景用電模式選擇、社區(qū)增值服務(wù)等功能。

對于安裝家庭新能源發(fā)電設(shè)備，如太陽能、風(fēng)能、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電等，居民重視的因素主要為設(shè)備的造價和是否能夠節(jié)能減排，占比分別為56.98%和20.93%.而對政府扶持情況和對房屋外觀的影響考慮較少。安裝新能源發(fā)電設(shè)備的重視因素如圖4-2所示。

4.城市居民對智能用電調(diào)節(jié)方式的響應(yīng)

居民對智能用電調(diào)節(jié)方式響應(yīng)情況的統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果如表4-4所示。對于智能用電的各項調(diào)節(jié)措施，總體態(tài)度基于“一定采用”與“看情況采用”之間。對于可能會對居民的日常生活造成不便的用電調(diào)節(jié)方式，一定會采用的居民占比較少，而看情況會采用的居民占比較高。此外，若電價提高的比例在居民可接受的范圍之內(nèi)，居民不會對家庭的用電方式進(jìn)行調(diào)節(jié);反之，若電價提高的比例過大，超出了居民的可接受范圍，居民便會考慮對自己的用電方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

4.2.2居民用戶響應(yīng)行為影響因素分析

居民用戶的用電量水平反映在電費(fèi)支出上，因此可以直接用電費(fèi)支出來代表其用電量。根據(jù)調(diào)查，影響居民用電水平的因素主要有家庭人數(shù)、收入、住房面積、基本用電態(tài)度、智能家電看法、環(huán)保意識、智能用電態(tài)度、家電水平8種因素。對其進(jìn)行分析可以看出，8種因素中部分因素之間具有相關(guān)性，由此可以將8種因素歸納為以下三類：

一是經(jīng)濟(jì)因素，主要包括收入、住房面積、家電水平和基本用電態(tài)度。這些因素主要反映居民經(jīng)濟(jì)方面的特征，其中收入是經(jīng)濟(jì)水平的直接反映，而住房面積、家電水平和基本用電態(tài)度是經(jīng)濟(jì)水平的間接反映。

二是意識因素，主要包括智能家電態(tài)度、環(huán)保意識和智能用電態(tài)度。這些因素主要反映居民思想意識方面的因素，其中環(huán)保意識對居民的日常家庭用電具有一定的影響。具有環(huán)保意識的居民對節(jié)能減排比較關(guān)注，因此會注重控制自己家庭的耗電量;智能用電和對智能家電的態(tài)度影響居民采用的用電方式，同時也會影響居民家庭的用電量和電費(fèi)開支。

三是人口因素，主要是指家庭人數(shù)。對于一個家庭來說，是指家庭的成員人數(shù)，擴(kuò)展到一個國家而言，則可以指社會人口。

4.2.3居民用戶智能用電行為綜合分析

對居民智能用電行為的綜合分析采用行為理論與綜合評價相結(jié)合的方式。根據(jù)理性行為理論，理性人在作出某一行為前會綜合各種信息來考慮自身行為的意義和后果。行為的產(chǎn)生直接取決于個體執(zhí)行特定行為的行為意向;行為意向反映了個體愿意付出多大努力、花費(fèi)和代價去執(zhí)行特定行為。

根據(jù)理性行為理論，行為意向M可以表示為反應(yīng)個人態(tài)度i個屬性值和反映直觀規(guī)范的j個屬性值SNj的函數(shù)。

M=f(ABi,…,ABj,SNl….SNj) (4-1)

用戶用電行為可以用反映個人態(tài)度及直觀規(guī)范的屬性進(jìn)行描述。隨著時間的流逝，用戶用電行為的各屬性值發(fā)生改變，從而導(dǎo)致行為意向的變化，發(fā)生新的用電行為。由此，引入集對理論來描述用電行為變化。

集對理論的核心思想是把確定、不確定系統(tǒng)視為一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，確定性與不確定性相互聯(lián)系、相互影響、相互制約，并在一定條件下相互轉(zhuǎn)換，并用同異反聯(lián)系度表達(dá)式來具體描述。對某一問題，有集合A和集合1兩種情景，兩者均由各屬性值描述，集合A和集合B組成一個集對H{A，B}。集對中有S個屬性為兩個時段下集合所共有，Q個屬性為兩個時段下相對立的特性數(shù)，P為兩個時段下既不相同又不對立的特征數(shù)，滿足Ar—S+P+Q。定義在指定問題背景下集對H{A，B}聯(lián)系度口表達(dá)式為： ’

式中，s表示兩個集合的同一程度，稱為同一度;P表示兩個集合的差異不確定程度，稱為差異度;q表示兩個集合的對立程度，稱為對立度。滿足s，p，q∈[0，1];、+p+q=1。;為差異度系數(shù)，取值于[-1，1]，主要體現(xiàn)研究體系的不確定性。j越接近O表示系統(tǒng)所包括的不確定性含的不確定性信息越多。j為對立度系數(shù)，規(guī)定取值-1，以表示差異度與同一度是相反的。

實(shí)施峰谷電價時，居民會根據(jù)峰平谷時段對家中各種用電設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是居民要保證自己的日常生活。在一天24小時內(nèi)，不同時段居民可調(diào)節(jié)的用電設(shè)備是不同的，對每種用電設(shè)備的調(diào)節(jié)度也是不同的。隨著時間的推移，各類電器的調(diào)節(jié)情況可能會發(fā)生改變，因此應(yīng)該動態(tài)分析居民的行為。根據(jù)馬爾可夫棋型無后效性的假設(shè)，將來的狀態(tài)只與現(xiàn)在的狀態(tài)有關(guān)，而與以前任何階段所處的狀態(tài)均無關(guān)。

研究某一事件的狀態(tài)與狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移規(guī)律的無后效性的隨機(jī)過程。運(yùn)用馬爾可夫鏈與考慮元素權(quán)重的集對分析模型相結(jié)合，可以研究居民用電行為動態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律，分析隨機(jī)事件未來變化規(guī)律及可能的結(jié)果。

在t時刻，居民用電響應(yīng)度按照S，、P，、Q，的順序排序，相應(yīng)的第k種用電設(shè)備調(diào)節(jié)的權(quán)重為Wk(f)，則t時刻的聯(lián)系度u，為：

經(jīng)過周期T后，在t+T時刻，對于每類用電設(shè)備，居民響應(yīng)情況發(fā)生改變。響應(yīng)度為S，中有S，，轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤憫?yīng)，S，：轉(zhuǎn)變?yōu)榧炔幌嗤膊粚α㈨憫?yīng)，S，。轉(zhuǎn)變?yōu)閷α㈨憫?yīng)。S，按照S1, .S2、S12排序，則同一類用電設(shè)備S，在[t，t+T]時段內(nèi)歸一化后的轉(zhuǎn)移向量為：

式中，滿足M11+M12+M13=1。

同理.可得到既不相同也不對立響應(yīng)P，在[t，t+T]時段內(nèi)歸一化后轉(zhuǎn)移向量為：

對立響應(yīng)Q，在[f，t+T]時段內(nèi)歸一化后轉(zhuǎn)移向量為：

根據(jù)上述分析，在[t，t+T]時段內(nèi)，居民用戶用電響應(yīng)轉(zhuǎn)移矩陣M為：

若居民用戶用電響應(yīng)轉(zhuǎn)移矩陣M為常數(shù)，在經(jīng)過n個周期的轉(zhuǎn)移后，居民用電響應(yīng)行為的轉(zhuǎn)移矩陣：

根據(jù)馬爾可夫鏈的遍歷性，隨著u增大，M趨于穩(wěn)定，可以得到：

通過式(4-11)可以得到穩(wěn)定情況下的用戶用電行為關(guān)聯(lián)度。綜上，可以預(yù)測出不同時段居民用電行為的關(guān)聯(lián)度，同時可以對居民整體用電響應(yīng)情況進(jìn)行評估。

根據(jù)居民進(jìn)行調(diào)節(jié)的程度將不同時段居民對各種用電設(shè)備的調(diào)節(jié)情況分為高響應(yīng)(H)、中響應(yīng)(M)、低響應(yīng)(L)。

根據(jù)集對理論勢的定義，聯(lián)系度u=s+ pi +qj中的q≠0時，s與q的比值為所論集對在特定問題背景下的集對勢Shi，即Shi=s/q，當(dāng)s=q時，成為均勢，當(dāng)s>q時，稱為同勢，當(dāng)s u=H+Mi+Lj (4-12)

根據(jù)H、M、L的大小，居民用戶用電的響應(yīng)度的動態(tài)變化可以按照表4-5進(jìn)行排序。居民家庭用電設(shè)備根據(jù)功能和用途可以大致分為以下九類：①制冷電器.包括家用冰箱、冷飲機(jī)等。②空調(diào)器.包括房間空調(diào)器、電扇、換氣扇、冷熱風(fēng)器、空氣去濕器等。③清潔電器，包括洗衣機(jī)、干衣機(jī)、電熨斗、吸塵器、地板打蠟機(jī)等。④整容保健電器.包括電動剃須刀、電吹風(fēng)、整發(fā)器、超聲波洗面器、電動按摩器、空氣負(fù)離子發(fā)生器等。⑤聲像電器，包括微型投影儀、電視機(jī)、收音機(jī)、錄音機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、組合音響等。⑥廚房電器，包括電灶、微波爐、電磁灶、電烤箱、電飯鍋、洗碟機(jī)、電熱水器、食物加工機(jī)等。⑦照明電器，如吊燈、臺燈等。⑧洗浴電器，如熱水器、浴霸等。⑨其他電器，如煙火報警器、電鈴等。

以中等收入家庭為例進(jìn)行分析。根據(jù)居民家中電器的擁有和使用情況以及各種電器設(shè)備的功率，設(shè)置各類電器調(diào)節(jié)對居民用電響應(yīng)的權(quán)重。將一天24小時分為12個時段，每兩個小時為一個時段，則隨著時間推移.居民對不同用電設(shè)備的調(diào)節(jié)程度會發(fā)生改變，結(jié)合某地區(qū)峰符電價的時段設(shè)置分析居民最可能的調(diào)節(jié)情況，居民最可能采用的調(diào)節(jié)變化如表4-6所示。

則各個時段居民用電響應(yīng)的聯(lián)系度為：

根據(jù)馬爾可夫鏈的遍歷性可知，經(jīng)過無數(shù)次轉(zhuǎn)移以后，轉(zhuǎn)移矩陣M/趨于穩(wěn)定，設(shè)最終的用電響應(yīng)向量為(H，M，L)，則(H，M，L)滿足：

解得：H=0.441，M=0.335.L=0.224

即穩(wěn)態(tài)聯(lián)系度為u=0.441+0.335i+0.224j.可以看…居民用電潛在的響應(yīng)度同一趨勢很強(qiáng)，應(yīng)建立充分的激勵機(jī)制來挖掘居民用戶的響應(yīng)潛力。

峰谷電價下居民用電響應(yīng)受到多方面因素的影響，不同的居民對峰谷電價的響應(yīng)情況不同。上述分析是針對中等收入家庭的情況而言的，家用電器水平也處于中等狀況，即擁有生活必須的家用電器和部分較大功率的電器。通過集對理論和馬爾可夫鏈結(jié)合分析居民的用電響應(yīng)情況，可以得到居民整體響應(yīng)度的穩(wěn)態(tài)情況，據(jù)此判斷居民的響應(yīng)度水平，說明上述模型具有一定的實(shí)用價值。