基于协同节能理念的电网能效管理系统研究

文/国网福建省电力有限公司福州供电公司 冯涛

基于协同节能理念的电网能效管理系统研究

文/国网福建省电力有限公司福州供电公司 冯涛

本文针对现今我国电网能效管理出现的一系列现实问题，基于电力用户与电力企业之间协同节能理念对其设计出电网能效管理系统，期望可以在确保降低能耗的前提下获得最大的电网能效价值。

协同节能理念；电网系统；能效管理

当前电力资源成为人们日常生产生活必不可少的能源之一，人们对于电力能源的需求量也在不断上升。然而就现实的情况来看，当前仍然存在着一些亟待解决的问题：技术的进步使得智能电网与用户用电信息采集工作取得了显著进步，但是大量的实时数据电力企业在进行处理时却没有能够充分利用，使得电力企业与电力用户之间无法进行有效的沟通，最终导致出现信息孤岛的现象；电网节能的方式较少，无法全面深入地了解用户的生产状况，也就无法按照用户的实际情况为其设置科学合理的用电方案；没有建立在科学之上的评估模型也就做不到对用户的实际节能情况进行准确、合理的评判；没有可以对电力用户短期用电负荷情况与用电设备的实际工作效率进行在线及时检测的方式，也就不能确保用户负荷信息和电网信息实现同步。在这样的情况下，就需要有一套具有针对性的电网能效管理系统，对上述问题进行集中解决。基于上述问题，本文在协同节能理念的指引下提出了电网能效管理系统，期望能够为电力企业与电力用户实现节能管理提供帮助。

一、总体设计

（一）网络拓扑。该系统总共由客户层、传输层以及平台层三个层次组成。首先是客户层，该层通常由客户端系统能效监控装置、集中管理器以及能效采集器四部分组成，对于采集能效信息来说，需要进行设备、工序与车间、单位的三级采集。在此基础上能够确保企业可以精准发现能耗消耗的集中部分，进而辅助后续减耗与预防工作。集中管理器主要是对采集设备进行管理与配置，并将相关信息利用网络传输到能效监控装置中去，维持客户端系统的正常使用。其次是传输层，这一层按照使用对象的不同可分为公网传输与私网传输，其中公网传输主要是无线网络，有C D MA、G P R S以及电信宽带等。私网主要是公司设置的E P O N光纤专用网络。最后是平台层，主要由电网能效管理系统和EMS系统、有序用电系统、95598互动网站以及营销业务系统等外部系统组成，并进行集中统一部署。该能效管理系统利用传输层对客户层的信息进行集中搜集，在此基础上与其他外信息系统的信息统一处理，最终以多样化的方式进行展现。

（二）逻辑设计。电网能效管理系统在逻辑方面主要有设备层、通信层与业务层三部分组成。首先是设备层，主要是安装在客户现场的设备的总称，通常可以将其归纳为新能源设备、节能装置以及能效监控装置三种。其中，能效装置主要是对谐波、无功功率、电流、电压以及电量等能效信息进行收集，然后将其传输到能效管理系统中去。能效监控装置通常由三个不同阶段进行布置，将其放置在厂房、单位以及常用能耗设备进线部位，确保了对能耗量较多的位置进行准确的判断，进而将判断失误降低到最小范围内。节能装置主要由滤波装置、三相平衡装置以及无功补偿装置组成，主要作用是对电能的质量进行优化，降低谐波、电压以及电流等不确定方面对电网带来的负面作用。新能源设备主要是地热能、风能、水能以及太阳能等可再生能源发电设备，在对其进行并网处理之后能够有效减轻电力供应不足而导致的一系列问题，降低电网的运载负担。其次通信层分为电力专网与单位内网这两方面，电力专网通常代表用于电力公司与大用户之间进行连接的光纤网络，而单位内网主要指以太网与电力载波的通信方式，通过该层能够为业务层与设备层创造出数据信息传输通道。最后是业务层，该层装置对能效管理业务系统提供支撑，主要由信息互动共享、协同节能管理、能效优化评估、短期负荷预测、D E R接入管理于设备运行管理六个板块构成。

二、关键技术研究

（一）海量数据挖掘与分析。由于电网数据整体较为分散，该系统通过对数据挖掘平台与高性能挖掘算法进行全面研究，以此为基础对数据进行分析利用。从关联规则、频繁模式与数据挖掘最基本问题为出发点，对高空间可伸缩性与高时间效率的挖掘算法与分布，异质与大量数据的协同挖掘软件模型。对于系统内部计算较为繁琐的问题，该系统通过树形的虚拟投影的方式对较为密集的数据信息依据深度的区别进行搜集，并在此基础上按照伺机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，经过实践证实，这套算法不论是在各样规模和特性数据库的可伸缩性方面还是效率方面都取得了良好的效果。

（二）能效评估模型。能效评估模式能够辅助企业明确当下存在的一些问题，并从中发现机遇，对节能的潜力进行预先估测，通常情况下是对企业的基本信息、环境效益、节能技术、电能质量以及用电结构五方面进行全面的估算。

（三）负荷分类与负荷短期预测。按照不同的标准可以将电力负荷分成不同的种类，例如，按照负荷影响力情况能够将其分为随即负荷、特别事件负荷、天气敏感负荷以及基本正常负荷；按照重要程度能够将其分为一类、二类、三类负荷。该系统中采用的分类标准是国际上通用的标准，将其分为商业用电负荷、居民用电负荷、工业用电负荷、农林牧渔业用电负荷以及其他用电负荷等。对其进行具体的划分能够为用电价格的定制、综合建模以及系统规划与负荷管理以及负荷预测等电力应用提供全面的支持。

（四）信息互动与共享。该系统通过使用信息共享与交换技术实现了在不同的使用系统之间介入标准统一化，使得用电企业电网间的交流成为了可能，最大程度践行了协同节能理念，从而确保了能效管理的成果最大化。该电网节能管理系统可以使用统一交互接口定制、信息获取、信息上传以及信息生成等方式实现与电网之间的信息接口。

三、结语

总而言之，电网能效管理具有一定的复杂性，不仅需要电网企业进行一定的研究设计，而且还需要用户与政府部门之间进行支持才能够实现理想化的节能目标。就当前的实际情况来看，不论是电力企业还是政府相关部门都已有具体的行动，其中较为有影响力的就是在制定《电力需求侧管理办法》过程中明确表明要全面支持电力需求侧的管理工作，电力企业也开始对电力资源数据信息进行搜集、研究，为能效管理提供坚实的技术支持。在这样的情况下，表明协同节能理念在电网能效管理领域着良好的发展前景，能促进其大力发展。

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