河北省電能服務(wù)管理平臺的應(yīng)用分析

王　蕾，郭威炯，史曉偉（河北省電力需求側(cè)管理指導中心，石家莊　050000）

Application analysis of Hebei electric power service management platform

WANG Lei，GUO Wei?jiong，SHI Xiao?wei（Hebei DSM Instruction Center，Shijiazhuang 050000，China）

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河北省電能服務(wù)管理平臺的應(yīng)用分析

王蕾，郭威炯，史曉偉
（河北省電力需求側(cè)管理指導中心，石家莊050000）

1　電能服務(wù)管理平臺建設(shè)背景

電力需求側(cè)管理（DSM）是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重要措施，是解決電力供需矛盾的重要途徑。目前，國家對電力需求側(cè)管理工作越來越重視，逐步加大對電力需求側(cè)管理政策方面的支持力度，電力需求側(cè)管理工作得以快速發(fā)展。為進一步深化電力需求側(cè)管理工作，國家在電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作中提出建設(shè)電能服務(wù)管理平臺，并將其作為電力需求側(cè)管理的最重要的抓手予以推動，出臺了《電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作指導意見》、《電力需求側(cè)管理平臺建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》、《關(guān)于做好國家電力需求側(cè)管理平臺建設(shè)和應(yīng)用工作的通知》（發(fā)改辦運行［2014］734號）、《關(guān)于加強國家電力需求側(cè)管理平臺數(shù)據(jù)收集整理分析的通知》（發(fā)改辦運行［2014］1292號）等一系列文件。

河北省作為全國首批開展電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作的省份，按照國家要求，提前開展了電能服務(wù)管理平臺建設(shè)工作。平臺建設(shè)內(nèi)容包括省級平臺、唐山市平臺分站以及電力用戶端的數(shù)據(jù)子站，其中省級平臺和唐山市平臺分站建設(shè)通過安裝可視化屏幕、系統(tǒng)服務(wù)器及配套設(shè)施，實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的逐級上傳和實時查看；數(shù)據(jù)子站建設(shè)通過安裝電能監(jiān)測終端和采集服務(wù)器，實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實時采集與上傳?？捎行Ъ訌娦畔⒁龑Х?wù)，進一步促進能效管理、負荷管理和移峰填谷項目的開展，引導電力用戶科學合理均衡節(jié)約用電，為電力用戶節(jié)能、電網(wǎng)企業(yè)智能供電、政府部門電力宏觀調(diào)控、節(jié)能服務(wù)公司挖掘項目、節(jié)能量核查認證等工作提供服務(wù)。

2014—2015年，河北省電能服務(wù)管理平臺建設(shè)以唐山市電力用戶數(shù)據(jù)子站建設(shè)為主，開展平臺基礎(chǔ)建設(shè)工作，適時開展功能完善、個性開發(fā)、體系健全等工作，探索建立了一套可復(fù)制、易推廣的建設(shè)機制。

2016年起，擬在唐山市電力需求側(cè)管理城市綜合試點建設(shè)工作的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌各種資源，逐步建立具備在線監(jiān)測、決策分析、項目管理與統(tǒng)計、有序用電以及需求響應(yīng)等功能的“省—市—用戶”三級電能服務(wù)管理平臺。按照政府引導，市場運作的方式，實現(xiàn)區(qū)域覆蓋、應(yīng)用擴展，逐步實現(xiàn)電能服務(wù)管理平臺覆蓋全省范圍。

2　電力用戶參與建設(shè)電能服務(wù)管理平臺的意義

對于電力用戶而言，電能服務(wù)管理平臺能夠讓電力用戶實現(xiàn)電能的精細化、系統(tǒng)化管理，幫助電力用戶提升電能管理水平，提高用電效率，從而實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的最大化。

2.1平臺功能

（1）實現(xiàn)用電在線監(jiān)測，通過監(jiān)測主要設(shè)備電能消耗情況，實現(xiàn)電力、電量和電能質(zhì)量的在線監(jiān)測管理。

（2）開展統(tǒng)計分析，主要包括用電系統(tǒng)電力能耗分析、總體用電分析、電量查詢與計算、電費查詢與計算、電量分析、電費分析、電能質(zhì)量分析、耗電類比分析、耗電時比分析、變壓器運行效率分析、三相不平衡度分析、功率因數(shù)分析、設(shè)備能效分析和綜合能效分析等。

（3）進行異常警告，主要包括電能指標異常告警、終端警報事項查詢和確認、用電異常查詢等功能。

2.2應(yīng)用效益

（1）管理節(jié)電。通過平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的可視化管理，讓電力用戶看到電能的運動、電能的質(zhì)量、電能的消耗、電能的浪費、電能的異常等，及時發(fā)現(xiàn)不必要的待機負載、變壓器損耗、線路損耗等電能浪費現(xiàn)象，通過加強用電管理，實現(xiàn)管理節(jié)電。

（2）技改節(jié)電。通過平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)，對電力用戶現(xiàn)有耗能設(shè)備、技術(shù)的經(jīng)濟性進行分析，通過數(shù)據(jù)對比，對擬采用節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟性、生產(chǎn)工藝技術(shù)經(jīng)濟性進行分析等，引導電力用戶采用新產(chǎn)品、新技術(shù)改造舊設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)，降低產(chǎn)品用電單耗，提高電力用戶電能利用率，降低生產(chǎn)成本，提高電力用戶競爭力。

（3）保障設(shè)備平穩(wěn)運行。通過平臺在線實時監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行異常、電能質(zhì)量異常等情況，有效避免設(shè)備的損壞，保障電力用戶正常生產(chǎn)。同時，通過數(shù)據(jù)對比分析，可適當延長或調(diào)整設(shè)備檢修周期，提高生產(chǎn)能力，降低維護成本。

（4）遠程管理。通過平臺在線功能，電力用戶可利用互聯(lián)網(wǎng)對自身設(shè)備耗能情況進行遠程管理，實時了解設(shè)備生產(chǎn)運行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，提高管理效率。

2.3平臺運作模式

電能服務(wù)管理平臺建設(shè)完成后，電力用戶可自主選擇以下3種模式應(yīng)用平臺，實現(xiàn)效益的最大化：

（1）自主模式，即電力用戶不用支付任何費用，免費通過平臺享有自身用電信息的網(wǎng)上訪問權(quán)，依托自身內(nèi)部的技術(shù)力量，獨立分析用電數(shù)據(jù)，尋求先進的節(jié)能技術(shù)，充分挖掘自身節(jié)電潛力，優(yōu)化用電方式。

（2）會員模式，即電力用戶與數(shù)據(jù)管理單位簽署服務(wù)協(xié)議，以支付少量會員費的方式享受平臺后期服務(wù)，由數(shù)據(jù)管理單位提供專業(yè)用電數(shù)據(jù)分析，包括異常用電分析、用能優(yōu)化設(shè)計、挖掘節(jié)電改造項目等服務(wù)，達到優(yōu)化用電、節(jié)約用電的目的。

（3）合同模式，即電力用戶與數(shù)據(jù)管理單位簽署合作協(xié)議，依托平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用節(jié)電量保證型模式，明確服務(wù)標準和節(jié)電目標。數(shù)據(jù)管理單位提供節(jié)電改造項目方案，并調(diào)配一流的相關(guān)資源為電力用戶實施節(jié)電改造項目。項目建設(shè)完成后，聘請第三方核查認證機構(gòu)對項目效果進行核查認證，并作為雙方分享節(jié)能收益的主要依據(jù)。電力用戶不需要承擔任何資金和技術(shù)風險，即可分享節(jié)電效益。

3　電力用戶數(shù)據(jù)子站應(yīng)用案例分析

3.1企業(yè)配電情況簡介

某鋼鐵企業(yè)廠區(qū)共有1個110 kV變電站、21個10 kV高壓配電室和658臺低壓設(shè)備，分屬煉鋼、煉鐵、燒結(jié)、動力、制線和帶鋼6個分廠，電力用戶裝機總?cè)萘?89 000 kVA，項目設(shè)置監(jiān)測點215個，納入監(jiān)測的設(shè)備端總功率187 870 kW。

3.2數(shù)據(jù)分析

帶鋼粗軋機為繞線式異步電動機，其負載變化十分頻繁，并且有時還存在負載突變的情況，帶鋼粗軋機的銘牌參數(shù)如表1所示。

銘牌顯示該電動機的額定功率因數(shù)為0.87，但從負荷曲線可以看出其負載變化十分頻繁，導致日常運行功率因數(shù)更低，如圖1—圖4所示。以曲線中數(shù)據(jù)統(tǒng)計表（見表2）中數(shù)據(jù)為例，從中可看出其運行特點是：運行總負荷越大，其平均功率因數(shù)越低，且平均功率不由最大總負荷的大小決定，而是由沖擊負荷的工作頻率所決定。

同時，該電動機最大總負荷狀態(tài)下常常過負荷，經(jīng)常處于過負荷20%～40%，而過負荷越多功率因數(shù)越低，僅為0.49；因此，電動機的效率就越低，損耗也就越大，也就是說該電動機的節(jié)能減排的潛力越大。

表1　帶鋼粗軋機銘牌

圖1　2014年9月8日負荷曲線

圖2　2014年9月8日功率因數(shù)曲線

圖3　2014年9月30日負荷曲線

圖4　2014年9月30日功率因數(shù)曲線

表2　曲線中數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3.3改進建議

根據(jù)粗軋機的結(jié)構(gòu)和運行特點，建議采用WVP系列變負載進相器。它是大中型繞線式電動機無功就地補償產(chǎn)品，適用于各行業(yè)75～10 000 kW繞線式異步電動機。

WVP6-1600G變負載進相器采用先進的交—交變頻技術(shù)和微機控制技術(shù)，可靠性高；可使電動機功率因數(shù)提高到0.95以上，無功功率降低60%以上；降低電動機定子電流10%～20%，降低線損、銅損20%～30%；電動機溫升顯著降低，效率及過載能力大大提高，電動機使用壽命延長。

補償性能遠優(yōu)于電容補償：不只是提高了線路的功率因數(shù)，更重要的是提高了電動機本身的功率因數(shù)。

綜合性能優(yōu)于旋轉(zhuǎn)式進相機：微機控制，可自動跟蹤電動機運行狀態(tài)變化并自動調(diào)整相關(guān)參數(shù)使補償效果最佳；無轉(zhuǎn)動部件，因而適應(yīng)環(huán)境的能力更強。

根據(jù)3 200 kW粗軋機的具體參數(shù)以及實際運行情況，因為該電動機為12極電動機，且功率因數(shù)變化較大（從0.2～0.9，見曲線），若采用WVP6-1600G變負載進相器，無功功率補償效果不如4～6極電動機，平均功率因數(shù)最大只能補償?shù)?.9，低者可能到0.8（遠大于上述的0.49）。

定子電流可降低15%以上，降低線損、銅損25%左右，電動機溫升大大降低。即使采用WVP6-1600G變負載進相器也不能將粗軋機的功率因數(shù)提高到0.95，但可將功率因數(shù)提高到0.8～0.9，不僅可像就地電容補償一樣降低無功功率，還可降低定子電流和銅損、鐵損，從而降低電動機消耗的有功功率，使節(jié)電效果更加顯著。

3.4實際效果分析

3.4.1將功率因數(shù)從0.61提高到0.9

其有功功率P=1 754.02 kW，功率因數(shù)cosφ1= 0.61，采取變負載進相器后使功率因數(shù)達到cosφ2=0.9。

其補償容量

電動機的有功功率損耗ΔP

ΔP=KQQC =0.02×1 429.526 kVar=28.56 kW

年電量Q

Q=ΔP×24×250=28.56 kW×24 h×250≈17萬kWh

電價按0.5元/kWh計算，年可節(jié)約電費

0.5元/kWh×17萬kWh≈8.5萬元

3.4.2將功率因數(shù)從0.49提高到0.8

其有功功率P=1 635.44 kW，功率因數(shù)cosφ1= 0.49，采取變負載進相器后使功率因數(shù)達到cosφ2= 0.8。

其補償容量QC=1 684.5 kVar

電動機的有功功率損耗ΔP

ΔP=KQQC=0.02×1 684.5 kVar=33.658 kW

年電量Q

Q=ΔP×24×250=33.658 kW×24 h×250≈20萬kWh

電價按0.5元/kWh計算，年可節(jié)約電費

0.5元/kWh×20萬kWh≈10萬元

注：式中KQ按國家標準GB/T 12497—2006為無功經(jīng)濟當量（0.02～0.04），取0.02，年運行天數(shù)取250天。

Application analysis of Hebei electric power service management platform

WANG Lei，GUO Wei?jiong，SHI Xiao?wei
（Hebei DSM Instruction Center，Shijiazhuang 050000，China）

摘要：電能服務(wù)管理平臺作為綜合性、專業(yè)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺，具有信息發(fā)布、在線監(jiān)測、核查認證、電力供需形勢分析、有序用電管理、經(jīng)濟分析、需求響應(yīng)等功能。介紹了服務(wù)平臺建設(shè)背景、意義。建設(shè)和應(yīng)用電能服務(wù)管理平臺有利于充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)推動電力需求側(cè)管理工作開展，可有效發(fā)揮電力需求側(cè)管理在保障電力供應(yīng)、提高電能利用效率、加強經(jīng)濟運行監(jiān)測分析等方面的積極作用。通過對某鋼鐵企業(yè)依據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)電能的精細化、系統(tǒng)化管理，幫助企業(yè)用戶提升電能管理水平，提高用電效率。

關(guān)鍵詞：電能服務(wù)管理平臺；數(shù)據(jù)分析；能效管理

Abstract：As a comprehensive，professional and open net?work application platform，power service management platform has the functions of information release，online monitoring and verifica?tion certification，electricity supply and demand situation analysis，orderly power utilization management，economic analysis，demand response，etc. The article introduces the construction background and significance of the platform. The platform can make full use of modern information technology to promote power demand side man?agement work，can effectively play power demand side manage?ment in the protection of the power supply，improve energy utiliza?tion efficiency，strengthen the positive role of monitoring and analy?sis of economic operation，etc. Based on some iron and steel enter?prise data analysis the platform achieves power of refinement，sys?tematic management，help enterprise customers improve electricity management level，improve the efficiency of electricity.

Key words：electric energy service management platform; data analysis; energy efficiency management

DOI:10.3969/j.issn.1009-1831.2016.03.007

收稿日期：2016-03-22

中圖分類號：F407.61；TK018

文獻標志碼：B