楊育標(biāo)

【摘 要】分析和解決目前用電能效管理系統(tǒng)的存在問題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)工序錯(cuò)峰用電分析和負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，降低用電成本，實(shí)現(xiàn)安全用電、經(jīng)濟(jì)用電和智慧用電，為用電能效管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用開拓了一條“能實(shí)現(xiàn)、可借鑒、易推廣、有價(jià)值”的新途徑。

【關(guān)鍵詞】用電數(shù)據(jù)；工序錯(cuò)峰用電；負(fù)荷預(yù)測(cè)

0 引言

用電數(shù)據(jù)是用電能效管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，科學(xué)的用電數(shù)據(jù)采集、分析是系統(tǒng)能否發(fā)揮功效的關(guān)鍵。本文分析和闡述目前用電能效管理系統(tǒng)的存在問題和解決策略。為建設(shè)和應(yīng)用能效管理系統(tǒng)提供“能實(shí)現(xiàn)、可借鑒、有價(jià)值”幫助。

1 用電能效管理系統(tǒng)簡(jiǎn)述

用電能效管理系統(tǒng)通過對(duì)用電數(shù)據(jù)的采集、分析、管理，幫助工業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、安全用電、經(jīng)濟(jì)用電、智慧用電。系統(tǒng)由管理平臺(tái)、用電數(shù)據(jù)采集終端、電能計(jì)量裝置等組成。電能計(jì)量裝置指具有測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、通信等單元組成的裝置，為系統(tǒng)提供用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。用電數(shù)據(jù)采集終端是對(duì)電能計(jì)量裝置的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的設(shè)備終端，通過互聯(lián)網(wǎng)連接管理平臺(tái)，科學(xué)用電采集方案能有效實(shí)現(xiàn)能效管理系統(tǒng)的功效。

2 分析用電能效管理系統(tǒng)的存在問題

2.1 用電能效管理系統(tǒng)的存在問題

目前現(xiàn)行用電能效管理系統(tǒng)的存在問題主要包括：采集用電數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和實(shí)用價(jià)值偏低、能效管理建設(shè)成本高、構(gòu)建采集網(wǎng)絡(luò)難度大、節(jié)能減排的方案難以有效實(shí)施、能效管理系統(tǒng)功效低等。

2.2 存在問題的導(dǎo)致原因

2.2.1 用電環(huán)境造成用電數(shù)據(jù)難采集

電力設(shè)計(jì)部門為工業(yè)用電設(shè)計(jì)、配建的用電環(huán)境，主要目的在于用電安全。造成構(gòu)建采集網(wǎng)絡(luò)難度大，節(jié)能減排的方案難以有效實(shí)施，從而造成采集的用電數(shù)據(jù)缺乏健全性和實(shí)用價(jià)值低。缺乏用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大大降低能效管理系統(tǒng)的功效，成為系統(tǒng)推廣應(yīng)用的最大阻力。

2.2.2 用電數(shù)據(jù)采集方案不科學(xué)

造成存在問題的另一原因是用電數(shù)據(jù)采集方案不科學(xué)：在電流互感器的次級(jí)端，加裝互感器把次級(jí)電流變換為電壓或電流進(jìn)行采集、測(cè)量，放大測(cè)量電流的誤差，造成采集到的用電數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度低；每個(gè)采集點(diǎn)采用一條GPRS通道與平臺(tái)通信，造成能效管理建設(shè)成本高，增加系統(tǒng)運(yùn)維工作量和通信資費(fèi)等成本。

3 解決用電能效管理系統(tǒng)的存在問題

3.1 具體化和實(shí)例化能效管理功效

3.1.1 設(shè)計(jì)工序錯(cuò)峰用電分析

采集生產(chǎn)、加工產(chǎn)品各道工序的用電數(shù)據(jù)（能耗），對(duì)采集到各道工序的能耗進(jìn)行分析，在遵循生產(chǎn)流程不變的條件下，調(diào)整高耗能的工序在谷時(shí)段生產(chǎn)，低耗能的工序在峰時(shí)段或平時(shí)段生產(chǎn)，通過合理調(diào)整各道工序的生產(chǎn)時(shí)間、時(shí)段、人力，達(dá)到錯(cuò)峰用電節(jié)約生產(chǎn)成本的目的，幫助用戶進(jìn)行用電成本核算，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)用電，提高節(jié)能減排水平。

3.1.2 設(shè)計(jì)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型

設(shè)計(jì)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)和合約期負(fù)荷預(yù)測(cè)兩種預(yù)測(cè)模型，短期負(fù)荷預(yù)測(cè)以小時(shí)或天為用電周期，用戶選擇最大或平均或最小負(fù)荷值，平臺(tái)自動(dòng)根據(jù)歷史同期對(duì)應(yīng)用電量，預(yù)測(cè)下個(gè)用電周期的負(fù)荷值，幫助用戶快速預(yù)測(cè)用電量；合約期負(fù)荷預(yù)測(cè)的用電周期可以為一個(gè)月或多個(gè)月，利用合約期負(fù)荷預(yù)測(cè)，平臺(tái)自動(dòng)根據(jù)用戶在歷史同期的最大或平均或最小實(shí)際產(chǎn)能，結(jié)合計(jì)劃產(chǎn)量，預(yù)測(cè)下個(gè)用電合約周期的負(fù)荷值。負(fù)荷預(yù)測(cè)為用戶提供更接近于實(shí)際用電量的預(yù)測(cè)值，幫助用戶在無調(diào)控條件下，零違約完成用電合約，實(shí)現(xiàn)利益最大化，實(shí)現(xiàn)智慧用電，提高節(jié)能減排水平和安全用電水平。

3.1.3 科學(xué)設(shè)計(jì)采集方案，提高用電數(shù)據(jù)實(shí)用價(jià)值

在電流互感器的次級(jí)串聯(lián)接入電表，采集電表的用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器次級(jí)用電（用戶實(shí)際用電）的真準(zhǔn)測(cè)量和采集，通過動(dòng)態(tài)與合約電量進(jìn)行分析比較，為避免發(fā)生或降低用電違約量提供用電指導(dǎo)，為能效管理系統(tǒng)提供更具實(shí)用價(jià)值的用電數(shù)據(jù)；用電數(shù)據(jù)是能效管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，提高用電數(shù)據(jù)采集頻率，使數(shù)據(jù)更連續(xù)、更能真實(shí)反映數(shù)據(jù)隨時(shí)間而變化的規(guī)律、更具實(shí)用價(jià)值；增加、細(xì)化用電數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，使采集到的用電數(shù)據(jù)符合用電成本核算的要求，提高用電數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值。

3.2 降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度

3.2.1 充分利用現(xiàn)有資源，提高用電基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)用度

充分利用電流互感器、三相電源、電能表計(jì)等現(xiàn)有用電基礎(chǔ)設(shè)施，提高用電基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)用度，降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度：

（1）在配電房的配電柜和較規(guī)范的廠房配電箱，安裝有作用于安全用電的電流互感器；為儀器、儀表顯示和工作的三相電源。為充分利用現(xiàn)有的電流互感器和三相電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器次級(jí)用電的測(cè)量和采集?？梢孕卵b三相電表，電表的電流輸入與電流互感器次級(jí)串聯(lián)，電表的電源輸入與三相電源并聯(lián)。

（2）許多企業(yè)已安裝有電表對(duì)用電進(jìn)行計(jì)量。如果電表為機(jī)械表，可以用帶有485通信接口的電子式電表替換，充分利用現(xiàn)有的電流互感器和三相電源；如果電表為沒有485通信接口的電子式電表【所有電子式電表都有脈沖輸出】，加裝脈沖計(jì)量模塊對(duì)電表的用電輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電的計(jì)量和采集，充分利用現(xiàn)有電表；直接利用電子式電表。

（3）在用電采集終端設(shè)計(jì)具有多態(tài)性的指令生成模塊，根據(jù)電表編號(hào)和通信協(xié)議，分別配置與不同電表正確通信的用電數(shù)據(jù)采集指令，實(shí)現(xiàn)用電采集終端可以連接、采集現(xiàn)有各種電表，充分利用現(xiàn)有資源，降低設(shè)計(jì)（容量、安裝位置、線路布局等）、安裝、調(diào)試采集節(jié)點(diǎn)的成本和時(shí)間，降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度。

3.2.2 構(gòu)建無線星型局域網(wǎng)絡(luò)

多臺(tái)電表或脈沖計(jì)量模塊的485總線可以掛接在同一總線，與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，擴(kuò)展485總線連接到無線星型局域網(wǎng)，構(gòu)建無線用電數(shù)據(jù)采集網(wǎng)。降低采集網(wǎng)絡(luò)的布線及安裝難度和維護(hù)工作量；用電數(shù)據(jù)采集終端集中采集局域網(wǎng)中所有電表的用電數(shù)據(jù)，通過GPRS與管理平臺(tái)通信，節(jié)約GPRS的硬件成本和通信資費(fèi)。降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度。

設(shè)計(jì)用電數(shù)據(jù)采集終端具有識(shí)別鏈路功能，記錄采集網(wǎng)絡(luò)中所有電表編號(hào)和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的物理地址，并為編號(hào)和物理地址建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用電數(shù)據(jù)采集終端采集電表的用電數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)電表編號(hào)從數(shù)據(jù)表查詢到與電表連接的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的物理地址，根據(jù)物理地址查詢到無線路由器為信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊動(dòng)態(tài)分配的IP地址，用電數(shù)據(jù)采集終端與IP地址（電表）采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行TCP/IP數(shù)據(jù)通信。降低采集網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量和電表處理量，提高采集網(wǎng)絡(luò)性能。

3.3 本能效管理系統(tǒng)的有益效果

與現(xiàn)有用電能效管理技術(shù)相比較，本文的用電能效管理系統(tǒng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)工序錯(cuò)峰用電分析和負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，把節(jié)能減排、安全用電、經(jīng)濟(jì)用電、智慧用電具體化和實(shí)例化，幫助用戶進(jìn)行產(chǎn)品用電成本核算。設(shè)計(jì)脈沖計(jì)量和采集指令多態(tài)性，充分利用現(xiàn)有資源，提高用電基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)用度，降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度。擴(kuò)展485總線連接到無線星型采集局域網(wǎng)，降低采集網(wǎng)絡(luò)的布線及安裝難度和維護(hù)工作量，降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度。最大程度降低系統(tǒng)建設(shè)成本和安裝難度，把節(jié)能減排、安全用電、經(jīng)濟(jì)用電、智慧用電具體化和實(shí)例化，有效實(shí)現(xiàn)能效管理系統(tǒng)的功效。

4 結(jié)論

能源短缺和售電開放將催生用電能效管理等用電服務(wù)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有效解決現(xiàn)行用電能效管理系統(tǒng)的存在問題，消除制約系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的不利因素，對(duì)推廣應(yīng)用用電能效管理系統(tǒng)具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳向群.《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》，中國(guó)電力出版社，2012.12.endprint