智慧能源多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)探索

文/徐天石

多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中集成多種具有互補(bǔ)特性的分布式能源，如太陽能、風(fēng)能、水能等，通過相互補(bǔ)充的方式提升區(qū)域能源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。與傳統(tǒng)集中式電力系統(tǒng)相比，分布式能源系統(tǒng)采用的是小容量、小規(guī)模、分散式、模塊化的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)一次能源到電能、熱能和動(dòng)能的獨(dú)立轉(zhuǎn)化，通過多種能源的互補(bǔ)，能夠全面滿足能源綜合利用以及節(jié)能減排的現(xiàn)實(shí)需求。

1　系統(tǒng)體系框架

以某區(qū)域多能互補(bǔ)綜合示范性工程的建設(shè)為例，截止2017年底，區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷28MW，預(yù)計(jì)在未來一段時(shí)間內(nèi)，用電負(fù)荷依然處于高速增長階段，增長率可以達(dá)到11%，在這種情況下，單純依靠上級(jí)電網(wǎng)很難滿足區(qū)域發(fā)展對(duì)于能源的需求。基于此，有關(guān)部門計(jì)劃在區(qū)域內(nèi)構(gòu)建分布式能源站，充分利用光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，對(duì)電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以此來保證區(qū)域經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展。立足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)于能源的需求，從區(qū)域多能互補(bǔ)分布式能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的構(gòu)想出發(fā)，可以結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，構(gòu)建相應(yīng)的智慧能源多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包含兩個(gè)主要部分：

（1）能量管理中心系統(tǒng)；

（2）分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)和負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

其中，負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)又可以細(xì)分為用戶用能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、樓宇能源管理系統(tǒng)和充電站監(jiān)控系統(tǒng)等，原本的電力系統(tǒng)調(diào)度中心與區(qū)域能源系統(tǒng)之間的信息傳遞可以交由能量管理中心系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

2　系統(tǒng)運(yùn)行模式

智慧能源多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)的運(yùn)行有幾個(gè)基本前提，如安全性、穩(wěn)定性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等，基于此，可以在系統(tǒng)中引入一體化綜合能源管理技術(shù)，從區(qū)域能源負(fù)荷需求出發(fā)，對(duì)分布式能源的容量、區(qū)域電價(jià)等信息進(jìn)行收集和整理，做好相應(yīng)的調(diào)配工作，確保分布式能源在運(yùn)行過程中成本最?。òㄟ\(yùn)行成本、網(wǎng)損成本、停電成本和排放成本），以此來為分布式能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)備和使用提供參考依據(jù)，做好不同分布式能源及負(fù)荷設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理工作，強(qiáng)化區(qū)域內(nèi)部分布式能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)之間能源的調(diào)控工作，在滿足系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，參照電價(jià)、氣價(jià)等相關(guān)信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)電能交換、分布式能源調(diào)度、負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)等的管理，從而確保區(qū)域能源系統(tǒng)整體運(yùn)行可靠，提升能源利用率。從運(yùn)行模式分析，智慧能源多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)需要由政府部門、電力企業(yè)、投資方通過PPP模式，在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)構(gòu)建能源公司，開展能源銷售服務(wù)，這樣可以在出現(xiàn)電力盈余時(shí)，向電力系統(tǒng)供電，緩解其壓力，同時(shí)也能夠通過自主能源管理，為能源負(fù)荷提供多樣化的能源支撐，強(qiáng)化系統(tǒng)對(duì)于各類故障和災(zāi)害的抵御能力。而在充分保證經(jīng)濟(jì)效益的前提下，需要采取有效措施，最大限度地提升清潔可再生能源的利用率，從能源公司的角度，可以結(jié)合能源管理合同，實(shí)現(xiàn)對(duì)于區(qū)域內(nèi)部節(jié)能運(yùn)維項(xiàng)目的統(tǒng)一管理和控制。

3　系統(tǒng)建設(shè)方案

智慧能源多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)的建設(shè)需要從實(shí)際需求出發(fā)，構(gòu)建相應(yīng)的管理平臺(tái)，配合一體化調(diào)控體系來實(shí)現(xiàn)對(duì)于資源的優(yōu)化配置，提升電網(wǎng)調(diào)控能力。管理系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)通常布置在三個(gè)不同的安全分區(qū)，以安全區(qū)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，三者分別代表實(shí)時(shí)區(qū)、非實(shí)時(shí)區(qū)和管理信息區(qū)，從保證系統(tǒng)運(yùn)行安全的角度，需要嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范，設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

安全區(qū)Ⅰ主要包括了SCADA服務(wù)器、能源管理服務(wù)器、采集通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和MMI子系統(tǒng)；安全區(qū)Ⅱ包括了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、采集通信服務(wù)器、能效管理服務(wù)器、功率預(yù)測(cè)服務(wù)器、能源交易服務(wù)器以及MMI子系統(tǒng)等，能夠完成調(diào)度計(jì)劃制定、能源調(diào)度管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、能源監(jiān)測(cè)等功能。通過對(duì)系統(tǒng)的合理配置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于儲(chǔ)能站、電源等的調(diào)度工作，以及對(duì)于升壓站的監(jiān)控，通過統(tǒng)一操作和檢修維護(hù)，減少工作人員的數(shù)量，提高工作效率，同時(shí)也能夠促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行成本的降低。廠站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以經(jīng)電力專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與能源運(yùn)行監(jiān)測(cè)交易中心的信息傳遞，通過這樣的方式完成對(duì)于能源運(yùn)行監(jiān)測(cè)交易中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控。而經(jīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)還可以將視頻信息傳輸?shù)侥茉催\(yùn)行監(jiān)測(cè)交易中心，同樣能夠?yàn)檫\(yùn)行管理人員對(duì)各個(gè)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供便利。用戶側(cè)數(shù)據(jù)的傳遞主要是通過專線或者公網(wǎng)進(jìn)行，要求綜合能源管理系統(tǒng)必須設(shè)置相應(yīng)的通信接口，實(shí)現(xiàn)與區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度端的有效連接。

4　結(jié)語

相比較傳統(tǒng)集中式電力系統(tǒng)，多能互補(bǔ)綜合能源管理系統(tǒng)能夠?qū)⒍喾N具備互補(bǔ)性的分布式能源集中起來，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，確保能源的充分利用。而在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需要充分考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和負(fù)荷需求，結(jié)合一體化運(yùn)行模式，建立相應(yīng)的能源綜合管控中心和管理系統(tǒng)平臺(tái)，在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過分布式能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度與多能互補(bǔ)，促進(jìn)能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高。