基于協(xié)同節(jié)能理念的電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)研究

馮濤

【摘要】本文針對(duì)現(xiàn)今我國電網(wǎng)能效管理出現(xiàn)的一系列現(xiàn)實(shí)問題，基于電力用戶與電力企業(yè)之間協(xié)同節(jié)能理念對(duì)其設(shè)計(jì)出電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，期望可以在確保降低能耗的前提下獲得最大的電網(wǎng)能效價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】協(xié)同節(jié)能理念；電網(wǎng)系統(tǒng)；能效管理

當(dāng)前電力資源成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活必不可少的能源之一，人們對(duì)于電力能源的需求量也在不斷上升。然而就現(xiàn)實(shí)的情況來看，當(dāng)前仍然存在著一些亟待解決的問題：技術(shù)的進(jìn)步使得智能電網(wǎng)與用戶用電信息采集工作取得了顯著進(jìn)步，但是大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)電力企業(yè)在進(jìn)行處理時(shí)卻沒有能夠充分利用，使得電力企業(yè)與電力用戶之間無法進(jìn)行有效的溝通，最終導(dǎo)致出現(xiàn)信息孤島的現(xiàn)象；電網(wǎng)節(jié)能的方式較少，無法全面深入地了解用戶的生產(chǎn)狀況，也就無法按照用戶的實(shí)際情況為其設(shè)置科學(xué)合理的用電方案；沒有建立在科學(xué)之上的評(píng)估模型也就做不到對(duì)用戶的實(shí)際節(jié)能情況進(jìn)行準(zhǔn)確、合理的評(píng)判；沒有可以對(duì)電力用戶短期用電負(fù)荷情況與用電設(shè)備的實(shí)際工作效率進(jìn)行在線及時(shí)檢測(cè)的方式，也就不能確保用戶負(fù)荷信息和電網(wǎng)信息實(shí)現(xiàn)同步。在這樣的情況下，就需要有一套具有針對(duì)性的電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，對(duì)上述問題進(jìn)行集中解決?；谏鲜鰡栴}，本文在協(xié)同節(jié)能理念的指引下提出了電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，期望能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)與電力用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理提供幫助。

一、總體設(shè)計(jì)

（一）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｔ撓到y(tǒng)總共由客戶層、傳輸層以及平臺(tái)層三個(gè)層次組成。首先是客戶層，該層通常由客戶端系統(tǒng)能效監(jiān)控裝置、集中管理器以及能效采集器四部分組成，對(duì)于采集能效信息來說，需要進(jìn)行設(shè)備、工序與車間、單位的三級(jí)采集。在此基礎(chǔ)上能夠確保企業(yè)可以精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)能耗消耗的集中部分，進(jìn)而輔助后續(xù)減耗與預(yù)防工作。集中管理器主要是對(duì)采集設(shè)備進(jìn)行管理與配置，并將相關(guān)信息利用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥苄ПO(jiān)控裝置中去，維持客戶端系統(tǒng)的正常使用。其次是傳輸層，這一層按照使用對(duì)象的不同可分為公網(wǎng)傳輸與私網(wǎng)傳輸，其中公網(wǎng)傳輸主要是無線網(wǎng)絡(luò)，有CDMA、GPRS以及電信寬帶等。私網(wǎng)主要是公司設(shè)置的EPON光纖專用網(wǎng)絡(luò)。最后是平臺(tái)層，主要由電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)和EMS系統(tǒng)、有序用電系統(tǒng)、95598互動(dòng)網(wǎng)站以及營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)組成，并進(jìn)行集中統(tǒng)一部署。該能效管理系統(tǒng)利用傳輸層對(duì)客戶層的信息進(jìn)行集中搜集，在此基礎(chǔ)上與其他外信息系統(tǒng)的信息統(tǒng)一處理，最終以多樣化的方式進(jìn)行展現(xiàn)。

（二）邏輯設(shè)計(jì)。電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)在邏輯方面主要有設(shè)備層、通信層與業(yè)務(wù)層三部分組成。首先是設(shè)備層，主要是安裝在客戶現(xiàn)場的設(shè)備的總稱，通?？梢詫⑵錃w納為新能源設(shè)備、節(jié)能裝置以及能效監(jiān)控裝置三種。其中，能效裝置主要是對(duì)諧波、無功功率、電流、電壓以及電量等能效信息進(jìn)行收集，然后將其傳輸?shù)侥苄Ч芾硐到y(tǒng)中去。能效監(jiān)控裝置通常由三個(gè)不同階段進(jìn)行布置，將其放置在廠房、單位以及常用能耗設(shè)備進(jìn)線部位，確保了對(duì)能耗量較多的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，進(jìn)而將判斷失誤降低到最小范圍內(nèi)。節(jié)能裝置主要由濾波裝置、三相平衡裝置以及無功補(bǔ)償裝置組成，主要作用是對(duì)電能的質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，降低諧波、電壓以及電流等不確定方面對(duì)電網(wǎng)帶來的負(fù)面作用。新能源設(shè)備主要是地?zé)崮?、風(fēng)能、水能以及太陽能等可再生能源發(fā)電設(shè)備，在對(duì)其進(jìn)行并網(wǎng)處理之后能夠有效減輕電力供應(yīng)不足而導(dǎo)致的一系列問題，降低電網(wǎng)的運(yùn)載負(fù)擔(dān)。其次通信層分為電力專網(wǎng)與單位內(nèi)網(wǎng)這兩方面，電力專網(wǎng)通常代表用于電力公司與大用戶之間進(jìn)行連接的光纖網(wǎng)絡(luò)，而單位內(nèi)網(wǎng)主要指以太網(wǎng)與電力載波的通信方式，通過該層能夠?yàn)闃I(yè)務(wù)層與設(shè)備層創(chuàng)造出數(shù)據(jù)信息傳輸通道。最后是業(yè)務(wù)層，該層裝置對(duì)能效管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供支撐，主要由信息互動(dòng)共享、協(xié)同節(jié)能管理、能效優(yōu)化評(píng)估、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、DER接入管理于設(shè)備運(yùn)行管理六個(gè)板塊構(gòu)成。

二、關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）海量數(shù)據(jù)挖掘與分析。由于電網(wǎng)數(shù)據(jù)整體較為分散，該系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)與高性能挖掘算法進(jìn)行全面研究，以此為基礎(chǔ)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用。從關(guān)聯(lián)規(guī)則、頻繁模式與數(shù)據(jù)挖掘最基本問題為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)高空間可伸縮性與高時(shí)間效率的挖掘算法與分布，異質(zhì)與大量數(shù)據(jù)的協(xié)同挖掘軟件模型。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算較為繁瑣的問題，該系統(tǒng)通過樹形的虛擬投影的方式對(duì)較為密集的數(shù)據(jù)信息依據(jù)深度的區(qū)別進(jìn)行搜集，并在此基礎(chǔ)上按照伺機(jī)投影理念研究出新一代的算法Oppor-tune Project，經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)，這套算法不論是在各樣規(guī)模和特性數(shù)據(jù)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(píng)估模型。能效評(píng)估模式能夠輔助企業(yè)明確當(dāng)下存在的一些問題，并從中發(fā)現(xiàn)機(jī)遇，對(duì)節(jié)能的潛力進(jìn)行預(yù)先估測(cè)，通常情況下是對(duì)企業(yè)的基本信息、環(huán)境效益、節(jié)能技術(shù)、電能質(zhì)量以及用電結(jié)構(gòu)五方面進(jìn)行全面的估算。

（三）負(fù)荷分類與負(fù)荷短期預(yù)測(cè)。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以將電力負(fù)荷分成不同的種類，例如，按照負(fù)荷影響力情況能夠?qū)⑵浞譃殡S即負(fù)荷、特別事件負(fù)荷、天氣敏感負(fù)荷以及基本正常負(fù)荷；按照重要程度能夠?qū)⑵浞譃橐活?、二類、三類?fù)荷。該系統(tǒng)中采用的分類標(biāo)準(zhǔn)是國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)，將其分為商業(yè)用電負(fù)荷、居民用電負(fù)荷、工業(yè)用電負(fù)荷、農(nóng)林牧漁業(yè)用電負(fù)荷以及其他用電負(fù)荷等。對(duì)其進(jìn)行具體的劃分能夠?yàn)橛秒妰r(jià)格的定制、綜合建模以及系統(tǒng)規(guī)劃與負(fù)荷管理以及負(fù)荷預(yù)測(cè)等電力應(yīng)用提供全面的支持。

（四）信息互動(dòng)與共享。該系統(tǒng)通過使用信息共享與交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在不同的使用系統(tǒng)之間介入標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，使得用電企業(yè)電網(wǎng)間的交流成為了可能，最大程度踐行了協(xié)同節(jié)能理念，從而確保了能效管理的成果最大化。該電網(wǎng)節(jié)能管理系統(tǒng)可以使用統(tǒng)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(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)之間的信息接口。

三、結(jié)語

總而言之，電網(wǎng)能效管理具有一定的復(fù)雜性，不僅需要電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行一定的研究設(shè)計(jì)，而且還需要用戶與政府部門之間進(jìn)行支持才能夠?qū)崿F(xiàn)理想化的節(jié)能目標(biāo)。就當(dāng)前的實(shí)際情況來看，不論是電力企業(yè)還是政府相關(guān)部門都已有具體的行動(dòng)，其中較為有影響力的就是在制定《電力需求側(cè)管理辦法》過程中明確表明要全面支持電力需求側(cè)的管理工作，電力企業(yè)也開始對(duì)電力資源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集、研究，為能效管理提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。在這樣的情況下，表明協(xié)同節(jié)能理念在電網(wǎng)能效管理領(lǐng)域著良好的發(fā)展前景，能促進(jìn)其大力發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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