劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：能源，是人類賴以生存、社會經濟不斷向前發(fā)展的源動力。隨著化石能源的消耗殆盡，人類正面臨著能源轉型、提高能效和節(jié)能減排的歷史關鍵期。目前，以太陽能、風能及核能為代表的新能源接入規(guī)模越來越多且負荷越來越大，這些不同地區(qū)不同類型不同時點接入的負荷給能源利用帶來了新的挑戰(zhàn)。
關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網；電網系統(tǒng)；能效提升；智能化
0引言
針對撲面而來的復雜性需求，在“大云物移智”技術支撐下，能源管理將采用橫向多能互補、縱向源-網-荷-儲互聯(lián)互濟協(xié)同運行的方式，達到綜合能效的提升目的：充分利用本地光伏、光熱等新能源可再生資源稟賦，充分考慮區(qū)域內不同負荷類型差異性、互補性，通過終端冷、熱、電負荷需求和源側多能化匹配，統(tǒng)規(guī)劃，減少初投資成本，在不同時間、空間尺度上實現(xiàn)能源的髙效、經濟和清潔利用，減少運行、維護成本，提高資產利用率，達到分布式清潔能源就地消納、能源梯次利用、供能可靠性提升和綜合能效提果，。終提升用戶體驗效果。 
1多能互補和供需互動未來能源供給方式的重要特征 
能源生產和供應方式，將從集中式大規(guī)模生產為主的模式，逐步向能源集中式供應與分布式能源就地利用相結合發(fā)展。間歇性可再生能源的持續(xù)規(guī)模化發(fā)展，將推動傳統(tǒng)能源與之協(xié)調配合，不斷提高能源系統(tǒng)的靈活性和接納能力。由于電能的方便性，未來能源載體將以電能為主，次能源轉換成電能的比例將逐步提高；傳統(tǒng)能源行業(yè)分割和壁壘將在市場需求、市場推進和政fu政策引導下逐漸，提供綜合能源服務企業(yè)將成為能源企業(yè)的重要發(fā)展趨勢。由此可以判斷，多能互補是未來能源供給方式的重要特征。 
未來我巨大的能源需求總量和增量，將推動能源革命，創(chuàng)建適應供給側承受能力和限制的新型消費模式，充分發(fā)揮需求側在平衡供需、降低能源需求增速等方面的作用。隨著間歇性可再生能源的比重不斷提高，將給傳統(tǒng)的能源供需平衡模式帶來嚴峻的挑戰(zhàn)，迫切要求需求側能夠適應并響應供給側的變化和限制。能源用戶日益多元化的服務需求也要求實現(xiàn)供給側和需求側的雙向互動，鼓勵用戶主動參與需求響應，創(chuàng)新能源企業(yè)商業(yè)模式，有利于減少供給側不必要的投資，提高能源系統(tǒng)效率和供給。未來能源消費中供需互動將成為新型的典型模式。 
基于上述判斷，政fu推進了不同的政策進行引導。2016年，家發(fā)展改革委、能源局和工信部印發(fā)的《關于推進“互聯(lián)網+ ”智慧能源發(fā)展的指導意見》中提出，建設以智能電網為基礎，與熱力管網、天然氣管網和交通網絡等多種類型網絡互聯(lián)互通，多種能源形態(tài)協(xié)同 
轉化、集中式與分布式能源協(xié)調運行的綜合能源網絡。同年，家發(fā)展改革委、家能源局發(fā)布的《關于推進多能互補集成化示范工程建設的實施意見》中提出了兩種服務模式，是面向終端用戶電、熱、冷及氣等多種用能需求，因地制宜、統(tǒng)籌開發(fā)、互補利用傳統(tǒng)能源和新能源，化布局建設體化集成功能基礎設施，實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合梯級利用；二是利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭和天然氣等資源組合勢，推進風光水火儲多能互補系統(tǒng)建設運行。 
2物聯(lián)網是綜合能效提升的重要基礎
通過“泛在電力物聯(lián)網+智慧能源”的建設，結合綜合冷熱能源化供給、綜合能源化運行和能效服務等方面構成智慧能源體系，在此基礎上可建設成實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、經濟、可靠及靈活多樣的智慧型物聯(lián)網系統(tǒng)，這是整個能效提升的基礎。 
物聯(lián)網系統(tǒng)采用先進的信息通信技術，基于泛在物聯(lián)網絡，構建物理層、感知層、傳輸層、平臺層和應用層的泛在物聯(lián)網體系，實現(xiàn)智能化業(yè)務終端的統(tǒng)接入和管控，整合和接入多種智能化控制子系統(tǒng)，對樓宇、工業(yè)園區(qū)等場景進行信息化建模實現(xiàn)數(shù)字化管理，并 
對接入的各類能源進行協(xié)調與化，實現(xiàn)綜合性的智能化管理、運營和服務，達到業(yè)務縱向解耦、數(shù)據(jù)橫向聚合、開放數(shù)據(jù)創(chuàng)新應用的目的。
組成物聯(lián)網系統(tǒng)，通過監(jiān)視、調控終端用能設備，涉及的相關設備很多，在應用中常見以下幾類設備： 
1）冷熱能源路由器。為用戶合理提供熱、冷能源，解決供能、用能能量匹配問題，保持能耗的動態(tài)跟蹤，控制能量供需動態(tài)平衡，著眼于源端、供能管網系統(tǒng)和用能系統(tǒng)的能耗動態(tài)監(jiān)視和與源端多類型供能自動協(xié)調控制，實現(xiàn)多種模式、多種場景供能模式，達到冷熱能源的供消平衡和節(jié)約能源的目的。
2）電力能源路由器。電力能源路由器主要關注電力方面的供需平衡，具備感知電力信息融合態(tài)勢、平衡系統(tǒng)功率、控制電能品質、利用需求側能源和交互控制多能源協(xié)同等高級功能；還具備分布式發(fā)電接入以及電能交換、電能質量控制等高級功能，對電力能源的穩(wěn)定運行起著至關重要的作用。 
3）能量控制器。它可以實現(xiàn)包括配變監(jiān)測、冷熱能量管理、電動汽車有序充電和電能質量綜合管理等多類型用能設備和用能系統(tǒng)的協(xié)調控制。 
4） 就地協(xié)調控制器。通過用能系統(tǒng)就地化自動控制單元，實現(xiàn)分布式冷熱電水等能源分層分級就地化控制功能。典型產品包括壓差和流量控制器、電動調節(jié)閥、智能配電終端、動態(tài)流量控制閥和溫度壓力控制器等。 
5）其他物聯(lián)網計量、物聯(lián)網終端。包括電量傳感、設備狀態(tài)監(jiān)測傳感、物理傳感、氣體傳感和用能行為監(jiān)測的大量其他物聯(lián)終端。它們通過監(jiān)測網絡，通過能源全景監(jiān)控，實現(xiàn)能量數(shù)據(jù)采集、能源數(shù)據(jù)監(jiān)控、實時物理感應、設備狀態(tài)監(jiān)控及用能行為數(shù)據(jù)采集等功能。 
3綜合能效控制策略 
在能效管理中，僅有物聯(lián)網設備也是不夠的，還需要智能化的控制策略，這些策略可考慮各控制單元不同特性，通過建立表征各種能源單元響應特性與調節(jié)能力等的特性模型，形成多種能源的狀態(tài)空間控制模型。般控制流程如下，先是對各類設備信息進行實時數(shù)據(jù)采集，在能源系統(tǒng)內按能源系統(tǒng)特性進行建模，對其運行狀態(tài)進行研判。正常狀態(tài)下，可采用多源協(xié)調控制分解方法，包括不同時間尺度和不同運行目標下的策略生成，通過多能源狀態(tài)空間建模，為達到多源協(xié)調控制的目的，產生控制指令，對設備進行控制，在發(fā)生特殊情況下，開啟應急狀態(tài)的流程，利用應急場景包括不間斷供能、自治控制和有序恢復供能的辨識和恢復技術，產生控制指令。 
常見的控制策略如下： 
3.1源-網-荷-儲協(xié)調體化管控策略 
構建冷、熱、電和氣多能源互聯(lián)集成及互補融合的源-網-荷-儲協(xié)調運行控制體系，采用多能流調度控制技術，實現(xiàn)對多元能源的體化協(xié)調管控，保障多能互補系統(tǒng)運行的性、可靠性以及性。 
3.2需求側響應策略 
支持對負荷的精確控制，提高用戶參與需求響應的靈活性。通過對需求側負荷進行精細化建模，分析實施需求響應后用戶用電行為的轉變，監(jiān)控需求響應達到的效果，實現(xiàn)供給和需求側的互動，達到保持供能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性的目的。 
3.3分布式發(fā)電波動快速平抑策略 
提及分布式發(fā)電，由于風光資源波動性大，所以出力波動會影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。這時就需要功率型儲能快速調節(jié)，以便實時采集當前出力信息、實時預測功率波動趨勢，以及實時評估儲能充放電能力。要實現(xiàn)功率波動平抑，就要實時制定平抑控制策略，快速下發(fā)控制策略，并實現(xiàn)超短期功率平抑。 
3.4“光儲充” 體化應用策略 
電動汽車快速增長催生了快充站的建設步伐，但已有的配網線路、配變容量將會限制其大量建設。這時可建設含光伏、儲能設備的體化系統(tǒng)，在用電低谷時進行電力存儲，用電高峰時儲能放電以彌補過高的電動汽車充電要求。這樣通過儲能、分布式電源參與負荷的用電，應實現(xiàn)柔性負荷的有序用電。
4綜合能源管控系統(tǒng) 
對于多類型供能系統(tǒng)來說，要通過多種能源及各類設備的組合運用，可以采用能源梯級利用方法，建設套節(jié)能、經濟、且的能源供應系統(tǒng)，有效的提高能源供應的可靠性并降低用戶的能源費用支出。為了達到控制用能系統(tǒng)，達到提升綜合能效的目的，在前述 泛在電力物聯(lián)網基礎上，應用上述策略進行管理，主要通過綜合能源管理系統(tǒng)實施。綜合能源系統(tǒng)分云、網、邊和端四個層面，具有負荷聚合、集群化、供需互動和互聯(lián)互濟等功能，具有其他類型多平臺多業(yè)務接口。 
綜合能源管控系統(tǒng)具有電能生產、電能消費、電能存儲、供水、供氣、供熱、能效分析、能耗分析、同步環(huán)比分析、。值分析、定額分析、異常分析和分析等系列功能，涵蓋了云計算、大數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合、移動應用、協(xié)調化控制以及信息等多種技術。主要分為以下四個方面的功能： 
1） 綜合監(jiān)測。利用多異質能源互補機理與源網荷協(xié)調化技術，實現(xiàn)多能流協(xié)同化調控、區(qū)域內的能量平衡與化。綜合監(jiān)測采用橫縱雙向模式，橫向包括“源網荷儲”，即能源站監(jiān)測、能源wang監(jiān)測、能源消費監(jiān)測和儲能設備監(jiān)測等，縱向如能源生產可逐步發(fā)展至能源系統(tǒng)監(jiān)測和能源設備監(jiān)測。 
2） 化調度。在綜合監(jiān)測信息分析基礎上，在穩(wěn)定約束下，將調度策略精確分解至各控制單元，實現(xiàn)各能源協(xié)調控制，靈活實現(xiàn)不同用戶不同場景的綜合能源化調度。 
3） 能效分析。利用海量數(shù)據(jù)挖掘分析技術，實現(xiàn)面向不同用戶的全景能源多重能效分析，具體有能耗計量、能耗分析、能耗查詢、能耗警報和高級能效分析等功能。 
4） 智能運維。利用采集信息，通過狀態(tài)估計和故障分析，對電能設備開展專業(yè)化智能運維，基于以上信息還可以對用戶用能系統(tǒng)實現(xiàn)全方面代維管理，具有資產臺賬、運維信息、運維分析和智能運維等功能。 
5安科瑞為家電網2020泛在電力物聯(lián)網建設提供解決方案
安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統(tǒng)，積極參與泛在電力物聯(lián)網建設，為家電網建設“三型兩網”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互，產生共享數(shù)據(jù)，從而為電網、發(fā)電、供應商、用戶服務。