文/國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司 馮濤

基于協(xié)同節(jié)能理念的電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)研究

文/國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司 馮濤

本文針對現(xiàn)今我國電網(wǎng)能效管理出現(xiàn)的一系列現(xiàn)實問題，基于電力用戶與電力企業(yè)之間協(xié)同節(jié)能理念對其設計出電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，期望可以在確保降低能耗的前提下獲得最大的電網(wǎng)能效價值。

協(xié)同節(jié)能理念；電網(wǎng)系統(tǒng)；能效管理

當前電力資源成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活必不可少的能源之一，人們對于電力能源的需求量也在不斷上升。然而就現(xiàn)實的情況來看，當前仍然存在著一些亟待解決的問題：技術(shù)的進步使得智能電網(wǎng)與用戶用電信息采集工作取得了顯著進步，但是大量的實時數(shù)據(jù)電力企業(yè)在進行處理時卻沒有能夠充分利用，使得電力企業(yè)與電力用戶之間無法進行有效的溝通，最終導致出現(xiàn)信息孤島的現(xiàn)象；電網(wǎng)節(jié)能的方式較少，無法全面深入地了解用戶的生產(chǎn)狀況，也就無法按照用戶的實際情況為其設置科學合理的用電方案；沒有建立在科學之上的評估模型也就做不到對用戶的實際節(jié)能情況進行準確、合理的評判；沒有可以對電力用戶短期用電負荷情況與用電設備的實際工作效率進行在線及時檢測的方式，也就不能確保用戶負荷信息和電網(wǎng)信息實現(xiàn)同步。在這樣的情況下，就需要有一套具有針對性的電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，對上述問題進行集中解決?；谏鲜鰡栴}，本文在協(xié)同節(jié)能理念的指引下提出了電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，期望能夠為電力企業(yè)與電力用戶實現(xiàn)節(jié)能管理提供幫助。

一、總體設計

（一）網(wǎng)絡拓撲。該系統(tǒng)總共由客戶層、傳輸層以及平臺層三個層次組成。首先是客戶層，該層通常由客戶端系統(tǒng)能效監(jiān)控裝置、集中管理器以及能效采集器四部分組成，對于采集能效信息來說，需要進行設備、工序與車間、單位的三級采集。在此基礎(chǔ)上能夠確保企業(yè)可以精準發(fā)現(xiàn)能耗消耗的集中部分，進而輔助后續(xù)減耗與預防工作。集中管理器主要是對采集設備進行管理與配置，并將相關(guān)信息利用網(wǎng)絡傳輸?shù)侥苄ПO(jiān)控裝置中去，維持客戶端系統(tǒng)的正常使用。其次是傳輸層，這一層按照使用對象的不同可分為公網(wǎng)傳輸與私網(wǎng)傳輸，其中公網(wǎng)傳輸主要是無線網(wǎng)絡，有C D MA、G P R S以及電信寬帶等。私網(wǎng)主要是公司設置的E P O N光纖專用網(wǎng)絡。最后是平臺層，主要由電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)和EMS系統(tǒng)、有序用電系統(tǒng)、95598互動網(wǎng)站以及營銷業(yè)務系統(tǒng)等外部系統(tǒng)組成，并進行集中統(tǒng)一部署。該能效管理系統(tǒng)利用傳輸層對客戶層的信息進行集中搜集，在此基礎(chǔ)上與其他外信息系統(tǒng)的信息統(tǒng)一處理，最終以多樣化的方式進行展現(xiàn)。

（二）邏輯設計。電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)在邏輯方面主要有設備層、通信層與業(yè)務層三部分組成。首先是設備層，主要是安裝在客戶現(xiàn)場的設備的總稱，通?？梢詫⑵錃w納為新能源設備、節(jié)能裝置以及能效監(jiān)控裝置三種。其中，能效裝置主要是對諧波、無功功率、電流、電壓以及電量等能效信息進行收集，然后將其傳輸?shù)侥苄Ч芾硐到y(tǒng)中去。能效監(jiān)控裝置通常由三個不同階段進行布置，將其放置在廠房、單位以及常用能耗設備進線部位，確保了對能耗量較多的位置進行準確的判斷，進而將判斷失誤降低到最小范圍內(nèi)。節(jié)能裝置主要由濾波裝置、三相平衡裝置以及無功補償裝置組成，主要作用是對電能的質(zhì)量進行優(yōu)化，降低諧波、電壓以及電流等不確定方面對電網(wǎng)帶來的負面作用。新能源設備主要是地熱能、風能、水能以及太陽能等可再生能源發(fā)電設備，在對其進行并網(wǎng)處理之后能夠有效減輕電力供應不足而導致的一系列問題，降低電網(wǎng)的運載負擔。其次通信層分為電力專網(wǎng)與單位內(nèi)網(wǎng)這兩方面，電力專網(wǎng)通常代表用于電力公司與大用戶之間進行連接的光纖網(wǎng)絡，而單位內(nèi)網(wǎng)主要指以太網(wǎng)與電力載波的通信方式，通過該層能夠為業(yè)務層與設備層創(chuàng)造出數(shù)據(jù)信息傳輸通道。最后是業(yè)務層，該層裝置對能效管理業(yè)務系統(tǒng)提供支撐，主要由信息互動共享、協(xié)同節(jié)能管理、能效優(yōu)化評估、短期負荷預測、D E R接入管理于設備運行管理六個板塊構(gòu)成。

二、關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）海量數(shù)據(jù)挖掘與分析。由于電網(wǎng)數(shù)據(jù)整體較為分散，該系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)挖掘平臺與高性能挖掘算法進行全面研究，以此為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)進行分析利用。從關(guān)聯(lián)規(guī)則、頻繁模式與數(shù)據(jù)挖掘最基本問題為出發(fā)點，對高空間可伸縮性與高時間效率的挖掘算法與分布，異質(zhì)與大量數(shù)據(jù)的協(xié)同挖掘軟件模型。對于系統(tǒng)內(nèi)部計算較為繁瑣的問題，該系統(tǒng)通過樹形的虛擬投影的方式對較為密集的數(shù)據(jù)信息依據(jù)深度的區(qū)別進行搜集，并在此基礎(chǔ)上按照伺機投影理念研究出新一代的算法O p p o rt u n e P r o j e c t，經(jīng)過實踐證實，這套算法不論是在各樣規(guī)模和特性數(shù)據(jù)庫的可伸縮性方面還是效率方面都取得了良好的效果。

（二）能效評估模型。能效評估模式能夠輔助企業(yè)明確當下存在的一些問題，并從中發(fā)現(xiàn)機遇，對節(jié)能的潛力進行預先估測，通常情況下是對企業(yè)的基本信息、環(huán)境效益、節(jié)能技術(shù)、電能質(zhì)量以及用電結(jié)構(gòu)五方面進行全面的估算。

（三）負荷分類與負荷短期預測。按照不同的標準可以將電力負荷分成不同的種類，例如，按照負荷影響力情況能夠?qū)⑵浞譃殡S即負荷、特別事件負荷、天氣敏感負荷以及基本正常負荷；按照重要程度能夠?qū)⑵浞譃橐活?、二類、三類負荷。該系統(tǒng)中采用的分類標準是國際上通用的標準，將其分為商業(yè)用電負荷、居民用電負荷、工業(yè)用電負荷、農(nóng)林牧漁業(yè)用電負荷以及其他用電負荷等。對其進行具體的劃分能夠為用電價格的定制、綜合建模以及系統(tǒng)規(guī)劃與負荷管理以及負荷預測等電力應用提供全面的支持。

（四）信息互動與共享。該系統(tǒng)通過使用信息共享與交換技術(shù)實現(xiàn)了在不同的使用系統(tǒng)之間介入標準統(tǒng)一化，使得用電企業(yè)電網(wǎng)間的交流成為了可能，最大程度踐行了協(xié)同節(jié)能理念，從而確保了能效管理的成果最大化。該電網(wǎng)節(jié)能管理系統(tǒng)可以使用統(tǒng)一交互接口定制、信息獲取、信息上傳以及信息生成等方式實現(xiàn)與電網(wǎng)之間的信息接口。

三、結(jié)語

總而言之，電網(wǎng)能效管理具有一定的復雜性，不僅需要電網(wǎng)企業(yè)進行一定的研究設計，而且還需要用戶與政府部門之間進行支持才能夠?qū)崿F(xiàn)理想化的節(jié)能目標。就當前的實際情況來看，不論是電力企業(yè)還是政府相關(guān)部門都已有具體的行動，其中較為有影響力的就是在制定《電力需求側(cè)管理辦法》過程中明確表明要全面支持電力需求側(cè)的管理工作，電力企業(yè)也開始對電力資源數(shù)據(jù)信息進行搜集、研究，為能效管理提供堅實的技術(shù)支持。在這樣的情況下，表明協(xié)同節(jié)能理念在電網(wǎng)能效管理領(lǐng)域著良好的發(fā)展前景，能促進其大力發(fā)展。

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