探討用戶側(cè)智能配電和智能用電系統(tǒng)的設計與應用-安科瑞 蔣靜

1 智能配電與智能用電的意義

電網(wǎng)的發(fā)、輸、配電智能化程度比較高，國網(wǎng)和南網(wǎng)每年在自動化、信息化領(lǐng)域百億級別的投資，大幅度提升了電網(wǎng)智能化水平。相對來說，用戶側(cè)的配電和用電智能化水平就比較低了。傳統(tǒng)電網(wǎng)用戶側(cè)只是電力的消耗者，智能化程度對電網(wǎng)影響不大，但是隨著雙碳政策的落實和新能源的高速發(fā)展，新型電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的占比越來越大，用戶側(cè)不光是消耗能源，越來越多的用戶也參與新能源發(fā)電，用戶側(cè)和電網(wǎng)的互動越來越頻繁和深入。新能源是不穩(wěn)定的能源，用戶側(cè)需要配置儲能或者配合電網(wǎng)需求響應來促進新能源的消納，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。這種情況下用戶側(cè)的智能配電和智能用電建設就顯得尤為重要，這也將是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺實現(xiàn)用戶側(cè)智能配電和智能用電管理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，可實現(xiàn)企業(yè)微電網(wǎng)中低壓電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析及治理、照明控制、主要負荷監(jiān)控、充電樁運營管理、光伏發(fā)電監(jiān)控、儲能管理等功能，提高企業(yè)配電和用電智能化，滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、有序用電要求。

圖1 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

2 智能配電應用

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺通過配置微機保護裝置、智能儀表、電能質(zhì)量監(jiān)測和治理裝置、儲能系統(tǒng)等，實現(xiàn)用戶側(cè)配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控、優(yōu)化控制和自動運行，從而提高配電系統(tǒng)的運行效率、安全性和可靠性。

2.1 電力監(jiān)控

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進行治理，對故障及時處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖2 電力監(jiān)控功能

2.2光伏發(fā)電監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖3 光伏發(fā)電監(jiān)控

2.3儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略，監(jiān)測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測系統(tǒng)絕緣狀況，并根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖4 儲能系統(tǒng)監(jiān)控

2.4電能質(zhì)量監(jiān)測和治理

在新型的電力系統(tǒng)中由于整流、變頻、開關(guān)電源等設備大量使用，會產(chǎn)生大量的諧波，諧波污染嚴重可能導致電容器無法正常工作、電纜異常發(fā)熱、損壞電子設備。通過配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置和電能質(zhì)量治理裝置可以有效濾除配電系統(tǒng)中的諧波，改善電能質(zhì)量，提高功率因數(shù)，保障配電系統(tǒng)安全運行。

圖5 電能質(zhì)量監(jiān)測和治理

2.5智能配電設備選型

要實現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化管理，除了系統(tǒng)外還需要各種監(jiān)測和控制設備，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、交直流智能儀表、測溫裝置等等，見表1。

表1 企業(yè)智能配電部分硬件設備

3 智能用電應用

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺統(tǒng)計企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)制定節(jié)能降耗計劃，并通過平臺執(zhí)行優(yōu)化控制來降低企業(yè)碳排放，包括照明控制、空調(diào)控制、電機保護控制、充電樁運營管理、需求響應等等，讓企業(yè)有序、智慧用電。

3.1 能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖6 能耗分析功能

3.2 照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應控制、場景控制、調(diào)光控制等，并結(jié)合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖7 照明控制功能

3.3 充電樁運營管理

監(jiān)測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負荷率變化調(diào)節(jié)充電樁功率，使企業(yè)微電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行。

圖8 充電樁管理

3.4 需求管理

根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù)，再結(jié)合上級平臺的調(diào)度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調(diào)整充發(fā)電時間。平臺在需求響應時間段調(diào)整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應控制策略，實現(xiàn)一鍵響應。

圖9 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺需求響應示意圖

3.5 智能用電設備選型

安科瑞智能用電設備包括各類智能電表、物聯(lián)網(wǎng)電表、照明控制傳感器、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)智能用電提供一站式服務能力，設備選型見表2。

表2 企業(yè)智能用電部分硬件設備

4 結(jié)束語

智能配電與智能用電是電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，其核心在于通過先進的信息通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)供配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控、優(yōu)化控制和自動運行。

審核編輯黃宇