基于電力需求側能效管理平臺的建設及應用

安科瑞 陳聰

摘要：電力是國民經濟和居民生活的命脈，為貫徹落實國家對于節(jié)能減排工作的總體部署，深入推進電力需求側管理工作、本文從電力需求側能效管理平臺所要實現(xiàn)的功能與應用信息技術兩個方面，著重介紹平臺研究建立的節(jié)電效益計算分析模型及應用GPRS技術的用電設備在線監(jiān)測功能開發(fā)，通過示例對分析模型的正確性與在線監(jiān)測功能的可行性進行驗證。

   關鍵詞：電力需求側；管理平臺；建設

1引言

   電力需求側管理( DSM)是指以提高終端用電效率和優(yōu)化用電的方式,對同樣的用電功能來說為了能達到節(jié)約能源和環(huán)境保護的目的,將其電量消耗和電力需求進行減少的過程。它改變了傳統(tǒng)的只單純依靠擴大供應能力以滿足日益增長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側和需求側的關系。電力需求側管理的主要任務就是要解決電網在缺電的情況下,是如何做到供需平衡的問題。但是值得注意的是,它的任務不單單是要解決電網缺電時候何如做到的供需平衡問題,還有可以為電側和發(fā)電側的發(fā)展計劃提供翔實的數(shù)據(jù),主要是通過研究用電側的過去、現(xiàn)在及將來的用電負荷的變化和發(fā)展情況，進而使得電力的供需由消極平衡變?yōu)榉e極平衡。因此,需求側管理要建設出一個電力需求側管理系統(tǒng)，這樣就可以進行異常龐大的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲,從而幫助供電企業(yè)處理需求側信息，以分析市場狀況，并且預測未來發(fā)展從而實現(xiàn)相應的負荷管理措施。

2電力需求側管理系統(tǒng)的設計思路

   電力需求側能效管理平臺以提升電力需求側的管理水平，拓展電網的營銷服務。電力需求側能效管理平臺集需求側管理、合同能源管理、節(jié)能技術、數(shù)據(jù)庫技術等為一體，為供電企業(yè)供數(shù)據(jù)采集、信息展示、信息化管理、合同能源管理、項目管理及用電設備在線監(jiān)測、知識庫等服務。電力需求側能效管理平臺功能。

   一般來說,電力需求側能效管理平臺的建設，將推動科學和合理用電，提高電網供需平衡水平;指導工業(yè)企業(yè)和其他客戶節(jié)約用電,安全用電,科學用電,提高電能的利用效率。同時,將推動節(jié)電項目實施，對已經實施節(jié)電技術改造的企業(yè)進行用能設備在線監(jiān)測及節(jié)電改造經濟效益分析，為企業(yè)節(jié)電改造及項目管理提供必要的信息支持。

3節(jié)電效益計算分析

3.1節(jié)電效益計算

   實施節(jié)電技術改造后,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,說明此項目的節(jié)電效果就會越明顯。通過這兩個數(shù)據(jù)我們就可以對合同能源管理項目做出經濟效益分析。

(1)節(jié)電量計算

   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 ;為實施節(jié)電改造后設備的效益分享期累計節(jié)電量 ;M 為節(jié)電改造項目資金投入;Y 為實施節(jié)電改造后設備的壽命期 :f1(x，y)為節(jié)電技術實施前企業(yè)典型日負荷曲線;f2(x，y)為節(jié)電技術實施后企業(yè)典型日負荷曲線。

(2)節(jié)電率計算

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

3.2經濟效益分析

(1)年收益計算

   實施節(jié)電技術改造后經濟效益可以按節(jié)電量計算年收益額，年收益額越高說明項目的效果越好，按節(jié)電量計算年收益額Mn:式中:Mn為第n年節(jié)電技術節(jié)電量年收益額現(xiàn)值 ;P 為當年平均電價 ;為折現(xiàn)率;為節(jié)電技術第n 年攤派的投資成本;n為計算期。

(2)收益期

   收益期是衡量一個節(jié)電改造項目的經濟效益的重要指標，它的回收期越短,說明經濟效果就會越好。收益期T:式中T為收益期;為實施節(jié)電技術改造所產生的投資費用。

4GPRS的用能設備在線監(jiān)測研究

4.1在線監(jiān)測模塊組成

   電力需求側能效管理平臺在線監(jiān)測模塊主要由電表數(shù)據(jù)采集點(即現(xiàn)場終端)[3]、通信通道和主站幾部分構成。

(1)電表數(shù)據(jù)采集點(現(xiàn)場端)

   電表的數(shù)據(jù)采集點一般位于企業(yè)節(jié)電改造設備的分站處,設備的用電數(shù)據(jù)由付費電表首先通過 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 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)場所采集到的表盤信息，目的就是要把相關的信息通過串口傳輸?shù)男问捷斀o計算機。

4.2在線監(jiān)測曲線

   在對節(jié)電改造設備運行進行監(jiān)測時根據(jù)所采集的設備用電數(shù)據(jù)系統(tǒng)將自動繪制曲線，但由于GPRS傳輸可能導致接收節(jié)電改造設備的數(shù)據(jù)不準確，出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)。針對出現(xiàn)的錯誤數(shù)據(jù)，平臺將自動對設備總能量及用能量進行修正，以達到設備在線監(jiān)測曲線繪制要求。

5開發(fā)電力需求側能效資源需要解決的問題

   當前我國的 DSM 的工作核心已經從移峰填谷為主向以提高能效為主轉變DSM 工作核心的轉變說明了電力需求側能效管理的重要性和緊迫性。目前,能效資源的研究還沒有形成系統(tǒng)的發(fā)展體系開發(fā)過程中還面臨著諸多的問題 :

(1)尋求甄別需求側能效資源的科學方法并制定合理規(guī)劃的有效工具。能效資源種類的復雜性、開發(fā)的隨意性和無序性.致使開發(fā)成本較高。因此,科學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)電等需求側資源相得益彰地發(fā)展并與其供應側資源綜合進行資源戰(zhàn)略規(guī)劃,充分發(fā)揮各種資源在電力市場中的作用。

(3)在能效資源開發(fā)過程中，能效項目節(jié)能效益分配一般只考慮合同能效管理模式下的實施方法與用戶的效益,很少甚至沒有考慮其他利益相關方面的節(jié)能效益,不利于該項目的推廣。

(4)在需求側能效項目實施過程中缺乏激勵與補償機制的有效手段,影響了利益相關者的積極性。

6平臺介紹

           AcrelEMS企業(yè)微電網系統(tǒng)通過在源、網、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝監(jiān)測、分析、保護、治理裝置，通過高性能邊緣計算網關采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網平臺。平臺根據(jù)電網價格、用電負荷、電網調度指令等情況，調整各系統(tǒng)控制策略并遠程下發(fā)，使企業(yè)微電網始終合理穩(wěn)定運行，降低企業(yè)用電成本，實現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動。

6.1業(yè)務邏輯圖

6.2平臺架構

6.3組網結構

6.4平臺功能

6.5主要功能

6.5.1電力監(jiān)控

   實現(xiàn)電力系統(tǒng)的五遙功能，根據(jù)現(xiàn)場情況進行頁面組態(tài)繪制配電一次圖監(jiān)視，能實現(xiàn)曲線趨勢分析，對電力參數(shù)進行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對電力參數(shù)進行平均值統(tǒng)計，對主要設備進行監(jiān)測如：直流屏、發(fā)電機、變壓器等。

6.5.2電能管理

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

6.5.3電能質量

   提供電能質量的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，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，分組能耗統(tǒng)計，能耗折標統(tǒng)計，能耗同環(huán)比分析，能源流向圖等功能。

6.5.5分布式光伏

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

6.5.6檔案、運維

   提供設備定義，設備檔案管理，設備保養(yǎng)報表，設備二維碼維護等功能。提供任務管理，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結語

   本文對電力需求側能效管理平臺的在線監(jiān)測和節(jié)電效益分析的功能進行了深入地研究,實踐了電力需求側能效管理平臺可以實時得到設備運行數(shù)據(jù)，并通過這些運行數(shù)據(jù)，自動計算出項目節(jié)電效益等功能。電力需求側能效管理平臺的建設能為用戶直觀展示項目實施效果和設備運行狀況，同時為節(jié)電改造項目的管理起到了重要作用。

參考文獻

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