淺談綜合能源服務在新能源物聯(lián)網(wǎng)的應用

中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司 唐海鋒 劉彬 馬欣欣

概述

隨著可再生能源、儲能技術(shù)的發(fā)展，以及新能源效率的提升，能源產(chǎn)業(yè)開始進入多元化時代。能源互聯(lián)網(wǎng)以及“多能互補”已經(jīng)成為能源可持續(xù)發(fā)展的新潮流，引領(lǐng)著能源行業(yè)邁向多種能源深度融合、集成互補的全新能源體系。

同時，近幾年，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進信息、通信技術(shù)在各領(lǐng)域均有所突破，這些也為新能源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。新能源物聯(lián)網(wǎng)可以通過綜合能源管控平臺的形式使得區(qū)域內(nèi)各能源信息不再是“能源孤島”，這個平臺可以為用戶根據(jù)自身需求訂制能源信息服務。

本文介紹了綜合能源服務在新能源物聯(lián)網(wǎng)的主要應用，通過這些應用不僅可以使企業(yè)和用戶方便地獲取區(qū)域內(nèi)各種能源供給信息和用能信息，更能夠通過大數(shù)據(jù)精準分析系統(tǒng)和用戶的用能習慣，從而提供能源綜合利用的優(yōu)化方案。

綜合能源服務應用

綜合能源服務在新能源物聯(lián)網(wǎng)中主要是通過物聯(lián)網(wǎng)獲取區(qū)域內(nèi)分布式供能系統(tǒng)、用能系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)、冷/熱管網(wǎng)等數(shù)據(jù)，結(jié)合政策、價格等數(shù)據(jù)，整合形成大數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)據(jù)挖掘、預測分析等手段，提供能源互聯(lián)網(wǎng)的多種應用，以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各種能源的實時監(jiān)視、調(diào)度、開展綜合能源服務等。

綜合能源服務的主要應用包括：能源網(wǎng)運行監(jiān)視、多能負荷預測、供需平衡分析、新能源功率預測、多能互補優(yōu)化調(diào)度、用能結(jié)算、綜合服務。

能源網(wǎng)運行監(jiān)視

能源網(wǎng)運行監(jiān)視可以實現(xiàn)多種能源系統(tǒng)、各種能源設施運行運營的數(shù)據(jù)集中監(jiān)視和信息展示。監(jiān)視內(nèi)容包括物理能源系統(tǒng)能源網(wǎng)、能源站點的運行監(jiān)視。

能源網(wǎng)總覽。

對能源網(wǎng)范圍內(nèi)多種能源系統(tǒng)狀況的概貌進行展示。采用地理信息圖、電網(wǎng)接線圖、冷/熱/氣管網(wǎng)圖的整體查看，以便于總體掌握區(qū)域內(nèi)的能源供需情況、開展多能互補的效果等。

能源網(wǎng)運行監(jiān)視。

（1）能源網(wǎng)GIS監(jiān)視。

GIS展示包括電網(wǎng)、冷/熱管網(wǎng)和分布式能源站點等信息?；贕IS展示多能網(wǎng)絡的主要運行信息和統(tǒng)計信息。

（2）能源站點監(jiān)視。

能源站點監(jiān)視，是對所有分布式能源站點進行站點級的運行監(jiān)視。包括站點的總體運行情況，以及站內(nèi)各類單元的實時運行情況。

多能負荷預測

電力負荷預測。

電力負荷預測主要對區(qū)域內(nèi)的電負荷進行預測，支撐多能互補決策。電力負荷預測使用歷史系統(tǒng)負荷數(shù)據(jù)、歷史氣象數(shù)據(jù)、氣象預報數(shù)據(jù)，節(jié)假日和特殊事件定義等數(shù)據(jù)，對未來一月、一天、一小時、15分鐘的電力負荷進行預測。

系統(tǒng)負荷預測功能支持對歷史負荷和各種相關(guān)因素的定量分析，提供多種分析預測方法，實現(xiàn)對次日至未來多日每時段系統(tǒng)負荷的預測。

冷/熱負荷預測。

對熱、冷用戶等按照負荷類型進行分類，通過對氣象信息、廠站基本信息、生產(chǎn)計劃、供能面積、供能單耗、歷史樣本數(shù)據(jù)等信息的分析，通過數(shù)字建模手段和科學、可靠的預測方法，對區(qū)域內(nèi)冷負荷、熱負荷進行超短期、日、周、月、年等多時間尺度預測。

供需平衡分析

應用信息化技術(shù)對電、冷、熱等能源進行平衡分析，以適應區(qū)域內(nèi)電、冷、熱供需的發(fā)展將呈現(xiàn)差異化的特點，通過基礎(chǔ)性、長效性、動態(tài)性的負荷預測模型系統(tǒng)，輔助業(yè)務人員更準確地判斷區(qū)域內(nèi)電、冷、熱發(fā)展趨勢，有利于決策的準確把握。

實現(xiàn)以統(tǒng)計圖、表格、地圖等多種的形式展示的電、冷、熱平衡結(jié)果分析，同時包括不同方案、不同情景間負荷預測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果的對比功能，直觀反映各方案及各情景之間的差異。

新能源功率預測

新能源功率預測主要包括風力發(fā)電功率預測和光伏發(fā)電電功率預測。新能源功率預測可以依據(jù)設定時間段內(nèi)風電場、光伏電站歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)、歷史氣象數(shù)據(jù)以及待預測日氣象信息，在設定的時間對區(qū)域內(nèi)的風電場、光伏電站進行逐時發(fā)電功率的預測。

新能源功率預測可包括長期預測、中期預測、短期預測和超短期預測。長期預測提供周以上的功率預測，中期預測提供未來一周的功率預測，短期預測提供日前的功率預測，超短期預測提供未來1小時（或更短時間）的功率預測。

多能互補優(yōu)化調(diào)度

根據(jù)區(qū)域內(nèi)各種能源供需情況分析，利用信息化手段，打破供需雙側(cè)的信息壁壘，建立共享信息平臺，實現(xiàn)供需雙側(cè)互動，利用多能互補優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)波動性新能源（風、光）的消納。

多能互補優(yōu)化調(diào)度基于區(qū)域內(nèi)可再生能源的出力以及用戶負荷預測結(jié)果，結(jié)合能源網(wǎng)實際情況對分布式能源、儲能以及用能負荷給出各類優(yōu)化運行策略，目標是提高可再生能源的利用率、降低運行成本、保證用能可靠性，以及提高能源網(wǎng)整體運行水平等。通過數(shù)據(jù)采集、成本分析以及信息反饋，在保證各種能源供需平衡的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電、冷、熱等多種能源的統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度，提高綜合用能效率，與此同時，對其他接入的能源供應商，作為增值服務提供優(yōu)化建議。

多能互補優(yōu)化調(diào)度可以通過多能負荷分析、多能負荷預測、新能源功率預測、負荷轉(zhuǎn)換分析等實現(xiàn)多種運行模式選擇。

通過工藝系統(tǒng)優(yōu)化、設備組合優(yōu)化和控制策略優(yōu)化（可再生能源、清潔能源優(yōu)先調(diào)配、峰谷調(diào)度等），結(jié)合多種建模優(yōu)化技術(shù)動態(tài)調(diào)整關(guān)鍵設備運行方式和參數(shù)，在保證能源站電力平衡、熱力平衡和輸配系統(tǒng)平衡的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)風光消納最大運行模式、系統(tǒng)經(jīng)濟最優(yōu)運行模式、供電可靠性最高運行模式、綜合能源利用率最高運行模式選擇。

用能結(jié)算

用能結(jié)算模塊基于能源供給端、用戶端等數(shù)據(jù)，結(jié)合政策、價格等數(shù)據(jù)，基于云和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設施提供的計算能力、數(shù)據(jù)資產(chǎn)與服務層提供的數(shù)據(jù)資產(chǎn)及服務能力，實現(xiàn)平臺對現(xiàn)金流的管控，營造信息對稱、系統(tǒng)扁平、互信開放的能源價值體系，支撐能源互聯(lián)網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲”一體化商業(yè)運營模式，構(gòu)建供需雙方的互信體系，保證電量、冷/熱量可信和電/冷/熱費可信，提升系統(tǒng)綜合價值。

用能結(jié)算模塊包括用能計量管理、用能結(jié)算管理、用能價格對比、用能成本分析、用戶賬單對比。

綜合服務

綜合服務模塊面向用戶提供多種形式的能源服務和管理輔助決策，主要包括運行能效分析評估、智能運維、需求響應管理、經(jīng)營效益分析、制氫管理、綠證及配額交易管理、可視化展示和移動APP應用。

能效分析評估。

根據(jù)有關(guān)政策信息、能耗指標變化趨勢，開展區(qū)域年度能效指標計劃的編制工作?；诖髷?shù)據(jù)分析的各能效對比，給出落實的能效措施建議和目標客戶建議，并跟蹤記錄；對現(xiàn)行能效目標、能效項目、能效措施等基礎(chǔ)信息進行分類，按照信息分類獲取能效信息，對獲取的信息進行統(tǒng)計處理，展現(xiàn)能效水平和節(jié)能潛力，并建立、維護能效措施方案庫。

智能運維。

集中處理故障報警事件和運維服務請求。基于移動APP和遠程運維平臺的運維搶修閉環(huán)管理，實現(xiàn)包括業(yè)務辦理、預警管理、巡檢管理、停供管理及工單管理等設備代運維服務。支持線上派單、接單，支持巡檢人員執(zhí)行巡視任務、到位巡檢、現(xiàn)場設備查看、巡視視頻、語音、文件數(shù)據(jù)上傳等。

需求響應。

需求響應是通過需求響應的方案管理、發(fā)布和執(zhí)行監(jiān)測，輔助支持用戶需求響應的監(jiān)測分析，通過執(zhí)行效果分析展示不同類型用戶的響應情況。

經(jīng)營效益分析。

基于不同元件庫的組合方式，以安全、經(jīng)濟、能源利用率為綜合優(yōu)化目標，構(gòu)建商業(yè)模式庫?？紤]綜合能源系統(tǒng)的阻塞管理，結(jié)合多主體間的博弈模擬分析，研究區(qū)域綜合能源系統(tǒng)內(nèi)光伏、風電、儲能、制氫等項目商業(yè)模式與管理策略。

制氫管理。

根據(jù)制氫產(chǎn)業(yè)鏈的運轉(zhuǎn)流程，將從電力購入、制氫過程、氫氣儲運、氫氣應用的全過程中投入產(chǎn)出效益進行監(jiān)視，并通過可視化的方式進行展示。

以制氫經(jīng)濟性利益最大化為目標，結(jié)合棄風棄光需求，對制氫設備的產(chǎn)能進行優(yōu)化。

綠證及配額交易。

可再生能源配額制下，可再生能源發(fā)電廠商生產(chǎn)綠電獲得初始的綠證。因此，可以成為市場電力供應者，也可以成為綠證市場上證書的供應者。在收入方面：一是通過電力市場以上網(wǎng)電價出售物理電力來獲得收入；二是在綠證市場上向證書需求者出售綠證而獲得收入。制定綠證交易策略，針對不同情形，給予不同的交易策略。

碳排放交易因素主要包括：發(fā)電權(quán)轉(zhuǎn)讓價格的邊際收益、碳交易的邊際收益。對于不同類型機組，不同的收益會產(chǎn)生不同的影響。在制定碳市場交易策略時，需針對不同情形，給予不同的交易策略。

可視化系統(tǒng)。

可視化展示系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在展示屏端展示區(qū)域內(nèi)多種能源的運行情況、多能負荷預測、風光功率預測、能源運營、能效分析展示等?？梢詫崿F(xiàn)三維展示。

移動APP應用。

企業(yè)移動平臺方案，協(xié)助移動端與后臺端的應用服務快速搭建起通信，實現(xiàn)遠程服務調(diào)用、信息推送、數(shù)據(jù)抓取、即時通訊等功能。并為運維人員和決策者提供可隨身攜帶的移動工作平臺、信息獲取平臺，以便在任何需要的時間和場合，能方便、高效、迅速地獲取和處理業(yè)務信息。

結(jié)束語

綜合能源服務在新能源物聯(lián)網(wǎng)的很多應用，目前還處于不斷研究、摸索的過程中，隨著更多新能源物聯(lián)網(wǎng)項目投運經(jīng)驗積累和更多先進智能技術(shù)的應用，這些應用將不斷得到優(yōu)化、完善，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各種能源的最優(yōu)利用?！?/p>