智慧能源管控系統(tǒng)設計

摘要：闡述了發(fā)展智慧能源管控系統(tǒng)的必要性，詳細介紹了分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)、能源管控系統(tǒng)及管控平臺的設計要點，對于園區(qū)能源管控工程建設具有良好的借鑒意義。

關鍵詞：智慧能源管控系統(tǒng);分布式能源監(jiān)控系統(tǒng);能源管控平臺

0 引言

以園區(qū)為代表的區(qū)域能源系統(tǒng)具有用能密度大、負荷利用小時數(shù)高、可再生能源比例高、產(chǎn)用能形式多樣化等特點，是促進可再生能源大規(guī)模就地消納、提高能源綜合利用效率、實現(xiàn)節(jié)能減排目標的有效實施途徑。

1 發(fā)展智慧能源管控的必要性

智慧能源管控系統(tǒng)涵蓋對供電、供熱、供氣及供水等多項能源系統(tǒng)的管控，通過管控系統(tǒng)的建立，構(gòu)建了以能源數(shù)據(jù)為核心的數(shù)據(jù)應用服務體系，精準對接城市綜合能源管理系統(tǒng)，為未來更多智能城市的示范應用提供新模式。

2 智慧能源管控系統(tǒng)介紹

智慧能源管控系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術等為支撐的大型開放式能源管理服務平臺，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，借助云數(shù)據(jù)中心，對電、熱、水等多種能源的生產(chǎn)、輸送、消費等各類信息進行智能處理，對整個能源系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。管理系統(tǒng)由能源管理平臺、通信系統(tǒng)、終端三部分組成，可實現(xiàn)能源最優(yōu)調(diào)度、市場主體間的互動、綜合監(jiān)視、用戶用能分析等多種目標。

3 智慧能源管控系統(tǒng)設計

3.1 ? ?工程概況

本項目位于HH市XB區(qū)，規(guī)劃總建筑面積為195 500 m2，其中地上建筑面積工程包括科研辦公樓、職工食堂/后勤服務中心、試驗車間、室外工程。

3.2 ? ?系統(tǒng)架構(gòu)設計

智慧能源管控系統(tǒng)包含能源綜合管控系統(tǒng)和各分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)（包括樓宇能源綜合管控系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、充電樁監(jiān)控系統(tǒng)、用戶用能監(jiān)測系統(tǒng)）。

綜合各分布式能源本地控制系統(tǒng)提供的信息，基于分布式能源發(fā)電成本、電網(wǎng)電價以及根據(jù)負荷需求制定的經(jīng)濟發(fā)電計劃，能源綜合管控系統(tǒng)運用合理的策略管理各分布式能源的運行狀態(tài)，實現(xiàn)區(qū)域能量平衡和經(jīng)濟平穩(wěn)運行。

3.3 ? ?分布式能源監(jiān)控系統(tǒng)設計

園區(qū)內(nèi)所有設備實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、透明化，配備智能分析軟件，實時采集設備的狀態(tài)特征和運行數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實時感知園區(qū)內(nèi)的固定消費端、電動汽車等移動消費端、屋頂光伏發(fā)電等可再生能源節(jié)點的接入、斷開和消費信息，實現(xiàn)能源調(diào)度智能化，提高能源生產(chǎn)效率。

3.3.1 ? ?電力管控系統(tǒng)

電力管控系統(tǒng)作為對園區(qū)電力負荷進行監(jiān)視、管理的中心，對保障園區(qū)電力的能源供應起著重要作用，主要包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、設備監(jiān)測、用能分析、電能量計費、調(diào)度管理、穩(wěn)定控制等各個集成的子系統(tǒng)。

主要內(nèi)容：監(jiān)視用電負荷的頻率、電流、電源、負荷容量等參數(shù);監(jiān)視斷路器、隔離開關、工作位置狀態(tài)等，并對無人值班的開關站、變電站進行設備監(jiān)視和遠程控制。

系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、精細計量、數(shù)字傳感等先進技術，能夠?qū)崟r、全面、準確地采集電能損耗數(shù)據(jù)，動態(tài)分析能耗狀況，實時準確地核算節(jié)能量，輔助制定并不斷優(yōu)化節(jié)能方案，智能控制耗能設備，使其處于最佳運行狀態(tài)。采集與監(jiān)控的主要負荷如表1所示。

3.3.2 ? ?光伏發(fā)電管控系統(tǒng)

在基地樓頂建設并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)以智能化電氣設備為基礎，以串行通訊總線（現(xiàn)場總線）為通信載體，將太陽電池組件、并網(wǎng)逆變器、交直流配電柜及輔助系統(tǒng)在線智能監(jiān)測和監(jiān)控設備等組成一個實時網(wǎng)絡。通過網(wǎng)絡內(nèi)信息數(shù)據(jù)的流動，采集上述系統(tǒng)全面的電氣數(shù)據(jù)并進行監(jiān)測，以采集的數(shù)據(jù)為基礎進行分析處理，建立實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫，完成報表制作、指標管理、保護定值分析與管理、設備故障預測及檢測、設備狀態(tài)檢修等電氣運行優(yōu)化、控制等任務。

樓宇光伏系統(tǒng)作為分布式電源的一部分，并入園區(qū)智慧能源互聯(lián)網(wǎng)，由智能配電網(wǎng)控制系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配、計量。根據(jù)國家當前的新能源補貼政策，優(yōu)先考慮自發(fā)自用的上網(wǎng)模式，由于光伏發(fā)電的工作時段和電網(wǎng)的高峰和平段區(qū)間基本吻合，可以通過自發(fā)自用的方式減少外購電量，間接實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

3.3.3 ? ?智能充電站管控系統(tǒng)

通過互聯(lián)網(wǎng)，園區(qū)內(nèi)的電動汽車用戶可以實時查看園區(qū)內(nèi)充電站的位置和使用情況，進行充電預約、位置引導，可實時顯示充電量及歷史報表，可采用電子銀行、支付寶、微信等線上直接支付方式，既提高了充電站的利用效率，又減少了用戶的排隊等待時間。

3.4 ? ?能源管控系統(tǒng)設計

智慧能源管控系統(tǒng)，通過高度的智能化控制，在生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度中心實現(xiàn)對電力、光伏發(fā)電、充電樁系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控，自動完成對各系統(tǒng)的啟動、停止、正常運行的監(jiān)視和調(diào)整以及異常工況的事故處理等。

由于基地各用能設備比較分散，擬在現(xiàn)地設置生產(chǎn)監(jiān)控SCADA系統(tǒng)滿足對各控制子系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。各站點供能系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和保護將以計算機控制系統(tǒng)為主，輔以少量的其他控制系統(tǒng)和設備?？刂葡到y(tǒng)設備采用物理分散的布置方式，其就地操作設備僅用于供調(diào)試、運行初期、巡檢、事故處理用。在機組調(diào)試、啟動和系統(tǒng)出現(xiàn)事故的情況下，可在各自的LCD上進行監(jiān)控，待設備進入正常運行階段，再由就地監(jiān)控切換至生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度中心監(jiān)控，正常情況下以在遠方監(jiān)控為主。

3.5 ? ?能源管控平臺設計

采用“互聯(lián)網(wǎng)+”方式，建立能源云綜合服務平臺，建立園區(qū)內(nèi)能源交易和其他相關業(yè)務商務平臺，在云計算平臺上對分布式發(fā)電生產(chǎn)節(jié)點和各用電設備的消費節(jié)點數(shù)據(jù)進行收集，形成大數(shù)據(jù)，并基于大數(shù)據(jù)實現(xiàn)能源管理智能化分析應用，幫助使用者分析其用能數(shù)據(jù)，提供用能節(jié)能服務。

4 結(jié)語

智慧能源管控系統(tǒng)的最終目標是對園區(qū)內(nèi)的用能單位能耗進行分類、分項計量采集，并采用標準通信接口，將數(shù)據(jù)送至上一級的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，提供能耗監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)，提高節(jié)能運行管理水平，維持園區(qū)內(nèi)的用能平衡。利用能源生產(chǎn)管理統(tǒng)計報表，通過平衡分析、預測分析等，高效利用能源，降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

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收稿日期：2020-04-26

作者簡介：魏燕（1981—），女，陜西西安人，高級工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。