基于協同節能理念的電網能效管理系統研究

文/國網福建省電力有限公司福州供電公司 馮濤

基于協同節能理念的電網能效管理系統研究

文/國網福建省電力有限公司福州供電公司 馮濤

本文針對現今我國電網能效管理出現的一系列現實問題，基于電力用戶與電力企業之間協同節能理念對其設計出電網能效管理系統，期望可以在確保降低能耗的前提下獲得最大的電網能效價值。

協同節能理念；電網系統；能效管理

當前電力資源成為人們日常生產生活必不可少的能源之一，人們對于電力能源的需求量也在不斷上升。然而就現實的情況來看，當前仍然存在著一些亟待解決的問題：技術的進步使得智能電網與用戶用電信息采集工作取得了顯著進步，但是大量的實時數據電力企業在進行處理時卻沒有能夠充分利用，使得電力企業與電力用戶之間無法進行有效的溝通，最終導致出現信息孤島的現象；電網節能的方式較少，無法全面深入地了解用戶的生產狀況，也就無法按照用戶的實際情況為其設置科學合理的用電方案；沒有建立在科學之上的評估模型也就做不到對用戶的實際節能情況進行準確、合理的評判；沒有可以對電力用戶短期用電負荷情況與用電設備的實際工作效率進行在線及時檢測的方式，也就不能確保用戶負荷信息和電網信息實現同步。在這樣的情況下，就需要有一套具有針對性的電網能效管理系統，對上述問題進行集中解決。基于上述問題，本文在協同節能理念的指引下提出了電網能效管理系統，期望能夠為電力企業與電力用戶實現節能管理提供幫助。

一、總體設計

（一）網絡拓撲。該系統總共由客戶層、傳輸層以及平臺層三個層次組成。首先是客戶層，該層通常由客戶端系統能效監控裝置、集中管理器以及能效采集器四部分組成，對于采集能效信息來說，需要進行設備、工序與車間、單位的三級采集。在此基礎上能夠確保企業可以精準發現能耗消耗的集中部分，進而輔助后續減耗與預防工作。集中管理器主要是對采集設備進行管理與配置，并將相關信息利用網絡傳輸到能效監控裝置中去，維持客戶端系統的正常使用。其次是傳輸層，這一層按照使用對象的不同可分為公網傳輸與私網傳輸，其中公網傳輸主要是無線網絡，有C D MA、G P R S以及電信寬帶等。私網主要是公司設置的E P O N光纖專用網絡。最后是平臺層，主要由電網能效管理系統和EMS系統、有序用電系統、95598互動網站以及營銷業務系統等外部系統組成，并進行集中統一部署。該能效管理系統利用傳輸層對客戶層的信息進行集中搜集，在此基礎上與其他外信息系統的信息統一處理，最終以多樣化的方式進行展現。

（二）邏輯設計。電網能效管理系統在邏輯方面主要有設備層、通信層與業務層三部分組成。首先是設備層，主要是安裝在客戶現場的設備的總稱，通?？梢詫⑵錃w納為新能源設備、節能裝置以及能效監控裝置三種。其中，能效裝置主要是對諧波、無功功率、電流、電壓以及電量等能效信息進行收集，然后將其傳輸到能效管理系統中去。能效監控裝置通常由三個不同階段進行布置，將其放置在廠房、單位以及常用能耗設備進線部位，確保了對能耗量較多的位置進行準確的判斷，進而將判斷失誤降低到最小范圍內。節能裝置主要由濾波裝置、三相平衡裝置以及無功補償裝置組成，主要作用是對電能的質量進行優化，降低諧波、電壓以及電流等不確定方面對電網帶來的負面作用。新能源設備主要是地熱能、風能、水能以及太陽能等可再生能源發電設備，在對其進行并網處理之后能夠有效減輕電力供應不足而導致的一系列問題，降低電網的運載負擔。其次通信層分為電力專網與單位內網這兩方面，電力專網通常代表用于電力公司與大用戶之間進行連接的光纖網絡，而單位內網主要指以太網與電力載波的通信方式，通過該層能夠為業務層與設備層創造出數據信息傳輸通道。最后是業務層，該層裝置對能效管理業務系統提供支撐，主要由信息互動共享、協同節能管理、能效優化評估、短期負荷預測、D E R接入管理于設備運行管理六個板塊構成。

二、關鍵技術研究

（一）海量數據挖掘與分析。由于電網數據整體較為分散，該系統通過對數據挖掘平臺與高性能挖掘算法進行全面研究，以此為基礎對數據進行分析利用。從關聯規則、頻繁模式與數據挖掘最基本問題為出發點，對高空間可伸縮性與高時間效率的挖掘算法與分布，異質與大量數據的協同挖掘軟件模型。對于系統內部計算較為繁瑣的問題，該系統通過樹形的虛擬投影的方式對較為密集的數據信息依據深度的區別進行搜集，并在此基礎上按照伺機投影理念研究出新一代的算法O p p o rt u n e P r o j e c t，經過實踐證實，這套算法不論是在各樣規模和特性數據庫的可伸縮性方面還是效率方面都取得了良好的效果。

（二）能效評估模型。能效評估模式能夠輔助企業明確當下存在的一些問題，并從中發現機遇，對節能的潛力進行預先估測，通常情況下是對企業的基本信息、環境效益、節能技術、電能質量以及用電結構五方面進行全面的估算。

（三）負荷分類與負荷短期預測。按照不同的標準可以將電力負荷分成不同的種類，例如，按照負荷影響力情況能夠將其分為隨即負荷、特別事件負荷、天氣敏感負荷以及基本正常負荷；按照重要程度能夠將其分為一類、二類、三類負荷。該系統中采用的分類標準是國際上通用的標準，將其分為商業用電負荷、居民用電負荷、工業用電負荷、農林牧漁業用電負荷以及其他用電負荷等。對其進行具體的劃分能夠為用電價格的定制、綜合建模以及系統規劃與負荷管理以及負荷預測等電力應用提供全面的支持。

（四）信息互動與共享。該系統通過使用信息共享與交換技術實現了在不同的使用系統之間介入標準統一化，使得用電企業電網間的交流成為了可能，最大程度踐行了協同節能理念，從而確保了能效管理的成果最大化。該電網節能管理系統可以使用統一交互接口定制、信息獲取、信息上傳以及信息生成等方式實現與電網之間的信息接口。

三、結語

總而言之，電網能效管理具有一定的復雜性，不僅需要電網企業進行一定的研究設計，而且還需要用戶與政府部門之間進行支持才能夠實現理想化的節能目標。就當前的實際情況來看，不論是電力企業還是政府相關部門都已有具體的行動，其中較為有影響力的就是在制定《電力需求側管理辦法》過程中明確表明要全面支持電力需求側的管理工作，電力企業也開始對電力資源數據信息進行搜集、研究，為能效管理提供堅實的技術支持。在這樣的情況下，表明協同節能理念在電網能效管理領域著良好的發展前景，能促進其大力發展。

[1]余中建,龔代圣,戴聿雯.基于協同節能理念的電網能效管理系統研究[J].現代電子技術,2012,35(23):199-202.

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