基于電力需求側能效管理平臺的建設及應用

更新時間：2023-05-23

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

摘要：電力是國民經濟和居民生活的命脈，為貫徹落實國家對于節能減排工作的總體部署，深入推進電力需求側管理工作、本文從電力需求側能效管理平臺所要實現的功能與應用信息技術兩個方面，著重介紹平臺研究建立的節電效益計算分析模型及應用GPRS技術的用電設備在線監測功能開發，通過示例對分析模型的正確性與在線監測功能的可行性進行驗證。

關鍵詞：電力需求側；管理平臺；建設

1引言

電力需求側管理( DSM)是指以提高終端用電效率和優化用電的方式,對同樣的用電功能來說為了能達到節約能源和環境保護的目的,將其電量消耗和電力需求進行減少的過程。它改變了傳統的只單純依靠擴大供應能力以滿足日益增長的電力需要的方式這種管理模式,能夠在更高層次上處理供應側和需求側的關系。電力需求側管理的主要任務就是要解決電網在缺電的情況下,是如何做到供需平衡的問題。但是值得注意的是,它的任務不單單是要解決電網缺電時候何如做到的供需平衡問題,還有可以為電側和發電側的發展計劃提供翔實的數據,主要是通過研究用電側的過去、現在及將來的用電負荷的變化和發展情況，進而使得電力的供需由消極平衡變為積極平衡。因此,需求側管理要建設出一個電力需求側管理系統，這樣就可以進行異常龐大的數據分析和數據存儲,從而幫助供電企業處理需求側信息，以分析市場狀況，并且預測未來發展從而實現相應的負荷管理措施。

2電力需求側管理系統的設計思路

電力需求側能效管理平臺以提升電力需求側的管理水平，拓展電網的營銷服務。電力需求側能效管理平臺集需求側管理、合同能源管理、節能技術、數據庫技術等為一體，為供電企業采集、信息展示、信息化管理、合同能源管理、項目管理及用電設備在線監測、知識庫等服務。電力需求側能效管理平臺功能。

一般來說,電力需求側能效管理平臺的建設，將推動科學和合理用電，提高電網供需平衡水平;指導工業企業和其他客戶節約用電,安全用電,科學用電,提高電能的利用效率。同時,將推動節電項目實施，對已經實施節電技術改造的企業進行用能設備在線監測及節電改造經濟效益分析，為企業節電改造及項目管理提供必要的信息支持。

3節電效益計算分析

3.1節電效益計算

實施節電技術改造后,節電效益主要由投入單位資金的效益分享期節電量以及節電率進行衡量,如果投入單位資金的效益在分享期的節電量和節電率水平高的話,說明此項目的節電效果就會越明顯。通過這兩個數據我們就可以對合同能源管理項目做出經濟效益分析。

(1)節電量計算

投人單位資金的效益分享期節電量:式中為投入單位資金的效益分享期節電量 ;為實施節電改造后設備的效益分享期累計節電量 ;M 為節電改造項目資金投入;Y 為實施節電改造后設備的壽命期 :f1(x，y)為節電技術實施前企業典型日負荷曲線;f2(x，y)為節電技術實施后企業典型日負荷曲線。

(2)節電率計算

節電率式中:為在可比條件下，節電技術實施前、后的年耗電量。

3.2經濟效益分析

(1)年收益計算

實施節電技術改造后經濟效益可以按節電量計算年收益額，年收益額越高說明項目的效果越好，按節電量計算年收益額Mn:式中:Mn為第n年節電技術節電量年收益額現值 ;P 為當年平均電價 ;為折現率;為節電技術第n 年攤派的投資成本;n為計算期。

(2)收益期

收益期是衡量一個節電改造項目的經濟效益的重要指標，它的回收期越短,說明經濟效果就會越好。收益期T:式中T為收益期;為實施節電技術改造所產生的投資費用。

4GPRS的用能設備在線監測研究

4.1在線監測模塊組成

電力需求側能效管理平臺在線監測模塊主要由電表數據采集點(即現場終端)[3]、通信通道和主站幾部分構成。

(1)電表數據采集點(現場端)

電表的數據采集點一般位于企業節電改造設備的分站處,設備的用電數據由付費電表首先通過 RS485 接口與雙絞線連接到位于分站的電表集中器，電表集中器再通過 RS232 接口與GPRS透明數據傳輸終端相連

(2)主站

主站主要采用GPRS 模塊，用于接收現場所采集到的表盤信息，目的就是要把相關的信息通過串口傳輸的形式輸給計算機。

4.2在線監測曲線

在對節電改造設備運行進行監測時根據所采集的設備用電數據系統將自動繪制曲線，但由于GPRS傳輸可能導致接收節電改造設備的數據不準確，出現錯誤數據。針對出現的錯誤數據，平臺將自動對設備總能量及用能量進行修正，以達到設備在線監測曲線繪制要求。

5開發電力需求側能效資源需要解決的問題

當前我國的 DSM 的工作核心已經從移峰填谷為主向以提高能效為主轉變DSM 工作核心的轉變說明了電力需求側能效管理的重要性和緊迫性。目前,能效資源的研究還沒有形成系統的發展體系開發過程中還面臨著諸多的問題 :

(1)尋求甄別需求側能效資源的科學方法并制定合理規劃的有效工具。能效資源種類的復雜性、開發的隨意性和無序性.致使開發成本較高。因此,科學的甄別方法和有效的規劃工具是十分重要的。

(2)如何讓能效資源與 DR 資源和分布式發電等需求側資源相得益彰地發展并與其供應側資源綜合進行資源戰略規劃,充分發揮各種資源在電力市場中的作用。

(3)在能效資源開發過程中，能效項目節能效益分配一般只考慮合同能效管理模式下的實施方法與用戶的效益,很少甚至沒有考慮其他利益相關方面的節能效益,不利于該項目的推廣。

(4)在需求側能效項目實施過程中缺乏激勵與補償機制的有效手段,影響了利益相關者的積極性。

6平臺介紹

AcrelEMS企業微電網系統通過在源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝監測、分析、保護、治理裝置，通過高性能邊緣計算網關采集數據并上傳至企業微網平臺。平臺根據電網價格、用電負荷、電網調度指令等情況，調整各系統控制策略并遠程下發，使企業微電網始終合理穩定運行，降低企業用電成本，實現能源互聯、信息互動。

6.1業務邏輯圖