基于电力需求侧能效管理平台的建设及应用

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

   摘要：电力是国民经济和居民生活的命脉，为贯彻落实国家对于节能减排工作的总体部署，深入推进电力需求侧管理工作、本文从电力需求侧能效管理平台所要实现的功能与应用信息技术两个方面，着重介绍平台研究建立的节电效益计算分析模型及应用GPRS技术的用电设备在线监测功能开发，通过示例对分析模型的正确性与在线监测功能的可行性进行验证。

   关键词：电力需求侧；管理平台；建设

1引言

   电力需求侧管理( DSM)是指以提高终端用电效率和优化用电的方式,对同样的用电功能来说为了能达到节约能源和环境保护的目的,将其电量消耗和电力需求进行减少的过程。它改变了传统的只单纯依靠扩大供应能力以满足日益增长的电力需要的方式这种管理模式,能够在更高层次上处理供应侧和需求侧的关系。电力需求侧管理的主要任务就是要解决电网在缺电的情况下,是如何做到供需平衡的问题。但是值得注意的是,它的任务不单单是要解决电网缺电时候何如做到的供需平衡问题,还有可以为电侧和发电侧的发展计划提供翔实的数据,主要是通过研究用电侧的过去、现在及将来的用电负荷的变化和发展情况，进而使得电力的供需由消极平衡变为积极平衡。因此,需求侧管理要建设出一个电力需求侧管理系统，这样就可以进行异常庞大的数据分析和数据存储,从而帮助供电企业处理需求侧信息，以分析市场状况，并且预测未来发展从而实现相应的负荷管理措施。

2电力需求侧管理系统的设计思路

   电力需求侧能效管理平台以提升电力需求侧的管理水平，拓展电网的营销服务。电力需求侧能效管理平台集需求侧管理、合同能源管理、节能技术、数据库技术等为一体，为供电企业采集、信息展示、信息化管理、合同能源管理、项目管理及用电设备在线监测、知识库等服务。电力需求侧能效管理平台功能。

   一般来说,电力需求侧能效管理平台的建设，将推动科学和合理用电，提高电网供需平衡水平;指导工业企业和其他客户节约用电,安全用电,科学用电,提高电能的利用效率。同时,将推动节电项目实施，对已经实施节电技术改造的企业进行用能设备在线监测及节电改造经济效益分析，为企业节电改造及项目管理提供必要的信息支持。

3节电效益计算分析

3.1节电效益计算

   实施节电技术改造后,节电效益主要由投入单位资金的效益分享期节电量以及节电率进行衡量,如果投入单位资金的效益在分享期的节电量和节电率水平高的话,说明此项目的节电效果就会越明显。通过这两个数据我们就可以对合同能源管理项目做出经济效益分析。

(1)节电量计算

   投人单位资金的效益分享期节电量:式中为投入单位资金的效益分享期节电量 ;为实施节电改造后设备的效益分享期累计节电量 ;M 为节电改造项目资金投入;Y 为实施节电改造后设备的寿命期 :f1(x，y)为节电技术实施前企业典型日负荷曲线;f2(x，y)为节电技术实施后企业典型日负荷曲线。

(2)节电率计算

   节电率式中:为在可比条件下，节电技术实施前、后的年耗电量。

3.2经济效益分析

(1)年收益计算

   实施节电技术改造后经济效益可以按节电量计算年收益额，年收益额越高说明项目的效果越好，按节电量计算年收益额Mn:式中:Mn为第n年节电技术节电量年收益额现值 ;P 为当年平均电价 ;为折现率;为节电技术第n 年摊派的投资成本;n为计算期。

(2)收益期

   收益期是衡量一个节电改造项目的经济效益的重要指标，它的回收期越短,说明经济效果就会越好。收益期T:式中T为收益期;为实施节电技术改造所产生的投资费用。

4GPRS的用能设备在线监测研究

4.1在线监测模块组成

   电力需求侧能效管理平台在线监测模块主要由电表数据采集点(即现场终端)[3]、通信通道和主站几部分构成。

(1)电表数据采集点(现场端)

   电表的数据采集点一般位于企业节电改造设备的分站处,设备的用电数据由付费电表首先通过 RS485 接口与双绞线连接到位于分站的电表集中器，电表集中器再通过 RS232 接口与GPRS透明数据传输终端相连

(2)主站

   主站主要采用GPRS 模块，用于接收现场所采集到的表盘信息，目的就是要把相关的信息通过串口传输的形式输给计算机。

4.2在线监测曲线

   在对节电改造设备运行进行监测时根据所采集的设备用电数据系统将自动绘制曲线，但由于GPRS传输可能导致接收节电改造设备的数据不准确，出现错误数据。针对出现的错误数据，平台将自动对设备总能量及用能量进行修正，以达到设备在线监测曲线绘制要求。

5开发电力需求侧能效资源需要解决的问题

   当前我国的 DSM 的工作核心已经从移峰填谷为主向以提高能效为主转变DSM 工作核心的转变说明了电力需求侧能效管理的重要性和紧迫性。目前,能效资源的研究还没有形成系统的发展体系开发过程中还面临着诸多的问题 :

(1)寻求甄别需求侧能效资源的科学方法并制定合理规划的有效工具。能效资源种类的复杂性、开发的随意性和无序性.致使开发成本较高。因此,科学的甄别方法和有效的规划工具是十分重要的。

(2)如何让能效资源与 DR 资源和分布式发电等需求侧资源相得益彰地发展并与其供应侧资源综合进行资源战略规划,充分发挥各种资源在电力市场中的作用。

(3)在能效资源开发过程中，能效项目节能效益分配一般只考虑合同能效管理模式下的实施方法与用户的效益,很少甚至没有考虑其他利益相关方面的节能效益,不利于该项目的推广。

(4)在需求侧能效项目实施过程中缺乏激励与补偿机制的有效手段,影响了利益相关者的积极性。

6平台介绍

           AcrelEMS企业微电网系统通过在源、网、荷、储、充的各个关键节点安装监测、分析、保护、治理装置，通过高性能边缘计算网关采集数据并上传至企业微网平台。平台根据电网价格、用电负荷、电网调度指令等情况，调整各系统控制策略并远程下发，使企业微电网始终合理稳定运行，降低企业用电成本，实现能源互联、信息互动。

6.1业务逻辑图

6.2平台架构

6.3组网结构

6.4平台功能

6.5主要功能

6.5.1电力监控

   实现电力系统的五遥功能，根据现场情况进行页面组态绘制配电一次图监视，能实现曲线趋势分析，对电力参数进行集抄，查看综保SOE事件，查看故障录波，对电力参数进行平均值统计，对主要设备进行监测如：直流屏、发电机、变压器等。

6.5.2电能管理

   提供用电集抄，用电统计，分时段用电统计，用电同环比分析，分组用电统计等功能。

6.5.3电能质量

   提供电能质量的稳态监测，谐波频谱图分析，曲线分析，SOE事件，ITIC、SEMI容忍度曲线分析、故障录波等功能。

6.5.4能耗分析

   提供支路能耗统计，分组能耗统计，能耗折标统计，能耗同环比分析，能源流向图等功能。

6.5.5分布式光伏

   提供光伏电站运行监视，逆变器运行监视，电站发电统计，逆变器发电统计，光伏电站配电监测，逆变器曲线分析等功能。

6.5.6档案、运维

   提供设备定义，设备档案管理，设备保养报表，设备二维码维护等功能。提供任务管理，巡检记录，缺陷记录，消警记录，抢修记录，通知工单等功能。

6.6硬件选型

7结语

   本文对电力需求侧能效管理平台的在线监测和节电效益分析的功能进行了深入地研究,实践了电力需求侧能效管理平台可以实时得到设备运行数据，并通过这些运行数据，自动计算出项目节电效益等功能。电力需求侧能效管理平台的建设能为用户直观展示项目实施效果和设备运行状况，同时为节电改造项目的管理起到了重要作用。

参考文献

[1]王行龙.电力需求侧能效管理平台建设及应用.

[2]刘洪琳，电力需求侧管理系统的设计与实现[J].四川电力技术,2010(5)

[3]王梅霖，电力需求侧管理研究[J]浙江电力,1999(4).

[4]杨威·电力需求侧能效资源开发理论初探[J].广西电力,2007.

[5]智能电网用户端电力监控/电能管理/电气安全（产品报价手册）.2023.01版

[6]企业微电网设计与应用手册.2022.05版.