智能用电及其解决方案

发布日期:2019-12-12

21世纪以来,全球性的能源危机和环境污染问题日益严重,节能减排、低碳高效、绿色能源等成为了可持续发展的重要举措。智能电网凭借其“低碳、高效、安全、互动、可靠”等特性,成为电网技术发展的必然趋势和社会经济发展的必然选择,重要性不言而喻。而智能用电是构建坚强智能电网的重要支柱和六大环节(发电、输电、变电、配电、用电和调度)之一,是实现坚强智能电网各项功能的基础和物理载体,是建设坚强智能电网的着力点和落脚点。智能用电通俗地说,就是通过智慧地掌控和支配电力,令用户的用电生活变得灵动、聪明,让用户成为节能减排、低碳生活的参与者和建设者。

智能用电的目标,不仅是要提高电能的利用效率,在完成同样用电功能的情况下减少电量消耗;而且要实现供用电的和谐互动,协作用户侧的资源调节电力供需;同时还要满足分布式能源的大量接入,促进风能、太阳能等可再生能源的消纳。

1.电力需求侧管理及能效管理

提高电能利用效率供用电互动方面,国家出台了一系列政策,如国务院印发的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号),明确提出积极开展需求侧管理和能效管理,通过运用现代信息技术、培育电能服务、实施需求响应等,促进供需平衡和节能减排。

需求侧管理是由政府主导,电力公司为主要实施推广单位,旨在以经济激励为主要手段,引导和刺激广大电力用户优化用电方式、提高终端用电效率,减少电量消耗和电力需求,从而缓解缺电压力,降低供电成本和用电成本,使供电和用电双方得到实惠,达到节约能源和保护环境的长远目的。

用户侧的电力需求侧管理系统通过电力仪表/终端采集和监控用户配用电设备的电流、电压、功率、电量、电能品质等用电数据和状态,通过策略控制协调用户(柔性)负荷进行用电质量、可靠性或经济性的控制;配合上级调度进行统一调控,实现需求响应。用户通过参与和实施有序用电、需求侧响应、电力市场交易等,可获得相应的用电实惠。同时系统还可实现常规能效管理系统的主要功能:将电力数据经智能化统计和可视化展现,让用户可以看到各环节详细的电力参数、能耗分布,及其对比分析结果,暴露用电过程中的问题,通过及时诊断、治理,提升用电能效和可靠性,实现能效管理。相关供电和监管方、节能服务商亦可通过用户用电的海量数据分析,为用户提供更精准的服务。

2.微电网及其能量管理

清洁能源利用方面,中国早已超过美国,成为全球最大的可再生能源生产国。中国政府还对世界承诺,非化石能源占一次能源消费总量的比重将在2020年达到15%,在2030年达到20%左右。

随着国家政策推动和国人绿色环保意识的不断提升,风能、太阳能等可再生能源迅速发展。但风电、光伏发电的出力受自然条件影响,存在比较大的波动性,大规模并网后,给电力系统的调度运行带来了较大挑战。我国电力系统尚不完全适应如此大规模波动性新能源的接入。因此有部分地区出现了“弃风”、“弃光”等现象。为此,国家制定了《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》等措施,来解决清洁能源消纳问题。在用户侧,微电网的提出为实现分布式电源的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题,提供了新的捷径。

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给,是实现主动式配电网的一种有效方式,使传统电网向智能电网过渡。

为了保证微电网高效稳定地运行,微电网通常由能量管理系统进行智能控制和自动调度决策。微电网的能量管理可为分布式电源提供功率设定值,使系统满足电能平衡、电压稳定;为微电网电压和频率的恢复和稳定提供快速的动态响应;满足用户的电能质量要求;为微电网的并网提供同步服务。同时能量管理还能以最小化系统网损、运行费用,最大化可再生能源利用等为目标安排分布式电源的出力;为系统提供需求侧管理,包括切负荷和负荷恢复策略;配置适当的备用容量,满足系统的供电可靠性要求。

3.智能电网配用电协调管理系统

UT-D100C智能电网配用电协调管理系统,是优特科技把握和应对第三次工业革命的机遇与挑战,承担广东省战略新兴产业技术攻关项目的核心成果,拥有多项发明专利和软件著作权。系统满足了电力需求侧管理、能效管理、智能微电网的功能需求,应用配用电能量管理、电力运行监控、最优用电自动调控、分布式电源并网控制、需求侧管理技术和智能化交互式能源挖潜技术等,为用户提供优质可靠的电能,为政府和电力企业提供便捷、高效的管理平台和途径,提高了配、用电网的智能化水平、管理水平和电力市场化水平,进而实现电力企业管理者、电力用户、政府职能部门之间协调互动。系统核心功能主要有:

Ø智能用电监测及能效管理

Ø 智能配用电能源协调监控

Ø 微网或智能用电需求侧响应

Ø 智能微网运行协调控制

Ø 虚拟电厂区域电能协调

作为主动配电网的重要组成部分,系统将解决传统配网供电系统不能双向互动,用户只能被动参与(被限电拉闸)的局限性;将消除用户负荷和分布式能源的波动对系统供需平衡和稳定运行造成的威胁;将能满足客户对供电质量的更高要求,将能最大限度地保障用户重要负荷的供电可靠性,最大限度地为电网稳定提供响应支持,最大限度地降低用电成本,最大限度地降低能源损耗,最大限度地减少排放。比如:

l 和谐的负荷管理,实现非拉闸限电:细化的负荷和电源的分类管理,负荷和电源的精细配置可由用户自定义,最大可能地满足用户需求。同时,最大化地挖掘负荷调控的潜力实现能效电厂。

l 分布式能源管理:供电部门或售电公司可以根据电网运行情况按照供电合同通过协调控制中心对用户负荷和分布式电源进行动态的、友好的间接管理和控制,实现了分布式电源的平滑接入和负荷的平滑调节。

l 孤岛稳定运行:微网运行状态切换调控、能源负荷优先级调控及频率自愈专利技术,提高重要负荷的供电可靠性水平。

l 高效互动:可以促进用电用户和供电、售电企业的双向互动。协调控制过程是双方自愿主动参与的过程,有助于提高能源的利用率,降低设备投资和损耗。

4.小结

能效协调管控系统是智能电网配用电协调管理系统的核心子系统,主要面向电力用户,满足配用电监测、电力需求侧管理、能效管理的功能需求,应用在工业/商业园区、企业/工厂、学校/大厦等场景。系统通过电能的可视化展现与智能分析,暴露用能问题,并协助用户改进用能过程,提升用能水平;同时,系统创新性地将微电网能量管理应用在了需求侧管理和能效管理中:通过最优用电运行和能源供需协调控制,确保各种运行工况下的载荷平衡及系统供电可靠、稳定和高效;通过负荷及能源(储能/分布式电源)的自动控制,满足主站/调度对用户用电负荷的额定限制,实现自动地需求侧响应。近年来已在多个园区、工厂、大厦等实现典型应用,取得了良好的经济和社会效益,该系统在2017年与智能电网配用电协调管理系统同时获评工信部第一批工业领域电力需求侧管理推荐产品(技术)。

同时,优特科技作为工信部工业领域电力需求侧管理服务机构,可为用户提供整体解决方案,包括产品供应、系统部署、工程实施以及基于能效协调管控系统的诊断咨询服务。


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