胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

   摘要：電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和居民生活的命脈，為貫徹落實(shí)國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排工作的總體部署，深入推進(jìn)電力需求側(cè)管理工作、本文從電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)所要實(shí)現(xiàn)的功能與應(yīng)用信息技術(shù)兩個(gè)方面，著重介紹平臺(tái)研究建立的節(jié)電效益計(jì)算分析模型及應(yīng)用GPRS技術(shù)的用電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)功能開(kāi)發(fā)，通過(guò)示例對(duì)分析模型的正確性與在線監(jiān)測(cè)功能的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。

   關(guān)鍵詞：電力需求側(cè)；管理平臺(tái)；建設(shè)

1引言

   電力需求側(cè)管理( DSM)是指以提高終端用電效率和優(yōu)化用電的方式,對(duì)同樣的用電功能來(lái)說(shuō)為了能達(dá)到節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的目的,將其電量消耗和電力需求進(jìn)行減少的過(guò)程。它改變了傳統(tǒng)的只單純依靠擴(kuò)大供應(yīng)能力以滿足日益增長(zhǎng)的電力需要的方式這種管理模式,能夠在更高層次上處理供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)的關(guān)系。電力需求側(cè)管理的主要任務(wù)就是要解決電網(wǎng)在缺電的情況下,是如何做到供需平衡的問(wèn)題。但是值得注意的是,它的任務(wù)不單單是要解決電網(wǎng)缺電時(shí)候何如做到的供需平衡問(wèn)題,還有可以為電側(cè)和發(fā)電側(cè)的發(fā)展計(jì)劃提供翔實(shí)的數(shù)據(jù),主要是通過(guò)研究用電側(cè)的過(guò)去、現(xiàn)在及將來(lái)的用電負(fù)荷的變化和發(fā)展情況，進(jìn)而使得電力的供需由消極平衡變?yōu)榉e極平衡。因此,需求側(cè)管理要建設(shè)出一個(gè)電力需求側(cè)管理系統(tǒng)，這樣就可以進(jìn)行異常龐大的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),從而幫助供電企業(yè)處理需求側(cè)信息，以分析市場(chǎng)狀況，并且預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的負(fù)荷管理措施。

2電力需求側(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

   電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)以提升電力需求側(cè)的管理水平，拓展電網(wǎng)的營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)。電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)集需求側(cè)管理、合同能源管理、節(jié)能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等為一體，為供電企業(yè)采集、信息展示、信息化管理、合同能源管理、項(xiàng)目管理及用電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、知識(shí)庫(kù)等服務(wù)。電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)功能。

   一般來(lái)說(shuō),電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)的建設(shè)，將推動(dòng)科學(xué)和合理用電，提高電網(wǎng)供需平衡水平;指導(dǎo)工業(yè)企業(yè)和其他客戶(hù)節(jié)約用電,安全用電,科學(xué)用電,提高電能的利用效率。同時(shí),將推動(dòng)節(jié)電項(xiàng)目實(shí)施，對(duì)已經(jīng)實(shí)施節(jié)電技術(shù)改造的企業(yè)進(jìn)行用能設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及節(jié)電改造經(jīng)濟(jì)效益分析，為企業(yè)節(jié)電改造及項(xiàng)目管理提供必要的信息支持。

3節(jié)電效益計(jì)算分析

3.1節(jié)電效益計(jì)算

   實(shí)施節(jié)電技術(shù)改造后,節(jié)電效益主要由投入單位資金的效益分享期節(jié)電量以及節(jié)電率進(jìn)行衡量,如果投入單位資金的效益在分享期的節(jié)電量和節(jié)電率水平高的話,說(shuō)明此項(xiàng)目的節(jié)電效果就會(huì)越明顯。通過(guò)這兩個(gè)數(shù)據(jù)我們就可以對(duì)合同能源管理項(xiàng)目做出經(jīng)濟(jì)效益分析。

(1)節(jié)電量計(jì)算

   投人單位資金的效益分享期節(jié)電量:式中為投入單位資金的效益分享期節(jié)電量 ;為實(shí)施節(jié)電改造后設(shè)備的效益分享期累計(jì)節(jié)電量 ;M 為節(jié)電改造項(xiàng)目資金投入;Y 為實(shí)施節(jié)電改造后設(shè)備的壽命期 :f1(x，y)為節(jié)電技術(shù)實(shí)施前企業(yè)典型日負(fù)荷曲線;f2(x，y)為節(jié)電技術(shù)實(shí)施后企業(yè)典型日負(fù)荷曲線。

(2)節(jié)電率計(jì)算

   節(jié)電率式中:為在可比條件下，節(jié)電技術(shù)實(shí)施前、后的年耗電量。

3.2經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)年收益計(jì)算

   實(shí)施節(jié)電技術(shù)改造后經(jīng)濟(jì)效益可以按節(jié)電量計(jì)算年收益額，年收益額越高說(shuō)明項(xiàng)目的效果越好，按節(jié)電量計(jì)算年收益額Mn:式中:Mn為第n年節(jié)電技術(shù)節(jié)電量年收益額現(xiàn)值 ;P 為當(dāng)年平均電價(jià) ;為折現(xiàn)率;為節(jié)電技術(shù)第n 年攤派的投資成本;n為計(jì)算期。

(2)收益期

   收益期是衡量一個(gè)節(jié)電改造項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，它的回收期越短,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)效果就會(huì)越好。收益期T:式中T為收益期;為實(shí)施節(jié)電技術(shù)改造所產(chǎn)生的投資費(fèi)用。

4GPRS的用能設(shè)備在線監(jiān)測(cè)研究

4.1在線監(jiān)測(cè)模塊組成

   電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)模塊主要由電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)(即現(xiàn)場(chǎng)終端)[3]、通信通道和主站幾部分構(gòu)成。

(1)電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)(現(xiàn)場(chǎng)端)

   電表的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)一般位于企業(yè)節(jié)電改造設(shè)備的分站處,設(shè)備的用電數(shù)據(jù)由付費(fèi)電表首先通過(guò) RS485 接口與雙絞線連接到位于分站的電表集中器，電表集中器再通過(guò) RS232 接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連

(2)主站

   主站主要采用GPRS 模塊，用于接收現(xiàn)場(chǎng)所采集到的表盤(pán)信息，目的就是要把相關(guān)的信息通過(guò)串口傳輸?shù)男问捷斀o計(jì)算機(jī)。

4.2在線監(jiān)測(cè)曲線

   在對(duì)節(jié)電改造設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)根據(jù)所采集的設(shè)備用電數(shù)據(jù)系統(tǒng)將自動(dòng)繪制曲線，但由于GPRS傳輸可能導(dǎo)致接收節(jié)電改造設(shè)備的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。針對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，平臺(tái)將自動(dòng)對(duì)設(shè)備總能量及用能量進(jìn)行修正，以達(dá)到設(shè)備在線監(jiān)測(cè)曲線繪制要求。

5開(kāi)發(fā)電力需求側(cè)能效資源需要解決的問(wèn)題

   當(dāng)前我國(guó)的 DSM 的工作核心已經(jīng)從移峰填谷為主向以提高能效為主轉(zhuǎn)變DSM 工作核心的轉(zhuǎn)變說(shuō)明了電力需求側(cè)能效管理的重要性和緊迫性。目前,能效資源的研究還沒(méi)有形成系統(tǒng)的發(fā)展體系開(kāi)發(fā)過(guò)程中還面臨著諸多的問(wèn)題 :

(1)尋求甄別需求側(cè)能效資源的科學(xué)方法并制定合理規(guī)劃的有效工具。能效資源種類(lèi)的復(fù)雜性、開(kāi)發(fā)的隨意性和無(wú)序性.致使開(kāi)發(fā)成本較高。因此,科學(xué)的甄別方法和有效的規(guī)劃工具是十分重要的。

(2)如何讓能效資源與 DR 資源和分布式發(fā)電等需求側(cè)資源相得益彰地發(fā)展并與其供應(yīng)側(cè)資源綜合進(jìn)行資源戰(zhàn)略規(guī)劃,充分發(fā)揮各種資源在電力市場(chǎng)中的作用。

(3)在能效資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，能效項(xiàng)目節(jié)能效益分配一般只考慮合同能效管理模式下的實(shí)施方法與用戶(hù)的效益,很少甚至沒(méi)有考慮其他利益相關(guān)方面的節(jié)能效益,不利于該項(xiàng)目的推廣。

(4)在需求側(cè)能效項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中缺乏激勵(lì)與補(bǔ)償機(jī)制的有效手段,影響了利益相關(guān)者的積極性。

6平臺(tái)介紹

           AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)在源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝監(jiān)測(cè)、分析、保護(hù)、治理裝置，通過(guò)高性能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網(wǎng)平臺(tái)。平臺(tái)根據(jù)電網(wǎng)價(jià)格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，調(diào)整各系統(tǒng)控制策略并遠(yuǎn)程下發(fā)，使企業(yè)微電網(wǎng)始終合理穩(wěn)定運(yùn)行，降低企業(yè)用電成本，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動(dòng)。

6.1業(yè)務(wù)邏輯圖

6.2平臺(tái)架構(gòu)

6.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

6.4平臺(tái)功能

6.5主要功能

6.5.1電力監(jiān)控

   實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的五遙功能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行頁(yè)面組態(tài)繪制配電一次圖監(jiān)視，能實(shí)現(xiàn)曲線趨勢(shì)分析，對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行平均值統(tǒng)計(jì)，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)如：直流屏、發(fā)電機(jī)、變壓器等。

6.5.2電能管理

   提供用電集抄，用電統(tǒng)計(jì)，分時(shí)段用電統(tǒng)計(jì)，用電同環(huán)比分析，分組用電統(tǒng)計(jì)等功能。

6.5.3電能質(zhì)量

   提供電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)，諧波頻譜圖分析，曲線分析，SOE事件，ITIC、SEMI容忍度曲線分析、故障錄波等功能。

6.5.4能耗分析

   提供支路能耗統(tǒng)計(jì)，分組能耗統(tǒng)計(jì)，能耗折標(biāo)統(tǒng)計(jì)，能耗同環(huán)比分析，能源流向圖等功能。

6.5.5分布式光伏

   提供光伏電站運(yùn)行監(jiān)視，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)，光伏電站配電監(jiān)測(cè)，逆變器曲線分析等功能。

6.5.6檔案、運(yùn)維

   提供設(shè)備定義，設(shè)備檔案管理，設(shè)備保養(yǎng)報(bào)表，設(shè)備二維碼維護(hù)等功能。提供任務(wù)管理，巡檢記錄，缺陷記錄，消警記錄，搶修記錄，通知工單等功能。

6.6硬件選型

7結(jié)語(yǔ)

   本文對(duì)電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)的在線監(jiān)測(cè)和節(jié)電效益分析的功能進(jìn)行了深入地研究,實(shí)踐了電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)可以實(shí)時(shí)得到設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過(guò)這些運(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算出項(xiàng)目節(jié)電效益等功能。電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)的建設(shè)能為用戶(hù)直觀展示項(xiàng)目實(shí)施效果和設(shè)備運(yùn)行狀況，同時(shí)為節(jié)電改造項(xiàng)目的管理起到了重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王行龍.電力需求側(cè)能效管理平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用.

[2]劉洪琳，電力需求側(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川電力技術(shù),2010(5)

[3]王梅霖，電力需求側(cè)管理研究[J]浙江電力,1999(4).

[4]楊威·電力需求側(cè)能效資源開(kāi)發(fā)理論初探[J].廣西電力,2007.

[5]智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊(cè)）.2023.01版

[6]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.