智慧能源多能互补综合能源管理系统探索

文/徐天石

多能互补综合能源系统强调在同一个网络中集成多种具有互补特性的分布式能源，如太阳能、风能、水能等，通过相互补充的方式提升区域能源系统运行的稳定性和经济性。与传统集中式电力系统相比，分布式能源系统采用的是小容量、小规模、分散式、模块化的结构，能够实现一次能源到电能、热能和动能的独立转化，通过多种能源的互补，能够全面满足能源综合利用以及节能减排的现实需求。

1　系统体系框架

以某区域多能互补综合示范性工程的建设为例，截止2017年底，区域内最大负荷28MW，预计在未来一段时间内，用电负荷依然处于高速增长阶段，增长率可以达到11%，在这种情况下，单纯依靠上级电网很难满足区域发展对于能源的需求。基于此，有关部门计划在区域内构建分布式能源站，充分利用光伏发电的优势，与传统电网实现互补，对电源结构进行优化，以此来保证区域经济的稳定快速发展。立足当前社会发展对于能源的需求，从区域多能互补分布式能源循环经济体系的构想出发，可以结合区域经济发展情况，构建相应的智慧能源多能互补综合能源管理系统，系统包含两个主要部分：

（1）能量管理中心系统；

（2）分布式能源监控系统和负荷监控系统。

其中，负荷监控系统又可以细分为用户用能监测系统、楼宇能源管理系统和充电站监控系统等，原本的电力系统调度中心与区域能源系统之间的信息传递可以交由能量管理中心系统负责。

2　系统运行模式

智慧能源多能互补综合能源管理系统的运行有几个基本前提，如安全性、稳定性、可靠性、经济性等，基于此，可以在系统中引入一体化综合能源管理技术，从区域能源负荷需求出发，对分布式能源的容量、区域电价等信息进行收集和整理，做好相应的调配工作，确保分布式能源在运行过程中成本最小（包括运行成本、网损成本、停电成本和排放成本），以此来为分布式能源的生产、储备和使用提供参考依据，做好不同分布式能源及负荷设备的统一协调管理工作，强化区域内部分布式能源系统与传统电力系统之间能源的调控工作，在满足系统经济运行的同时，实现节能减排目标。

结合负荷预测结果，参照电价、气价等相关信息，可以实现对于电力系统电能交换、分布式能源调度、负荷侧需求响应等的管理，从而确保区域能源系统整体运行可靠，提升能源利用率。从运行模式分析，智慧能源多能互补综合能源管理系统需要由政府部门、电力企业、投资方通过PPP模式，在相应区域内构建能源公司，开展能源销售服务，这样可以在出现电力盈余时，向电力系统供电，缓解其压力，同时也能够通过自主能源管理，为能源负荷提供多样化的能源支撑，强化系统对于各类故障和灾害的抵御能力。而在充分保证经济效益的前提下，需要采取有效措施，最大限度地提升清洁可再生能源的利用率，从能源公司的角度，可以结合能源管理合同，实现对于区域内部节能运维项目的统一管理和控制。

3　系统建设方案

智慧能源多能互补综合能源管理系统的建设需要从实际需求出发，构建相应的管理平台，配合一体化调控体系来实现对于资源的优化配置，提升电网调控能力。管理系统中的应用系统通常布置在三个不同的安全分区，以安全区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，三者分别代表实时区、非实时区和管理信息区，从保证系统运行安全的角度，需要严格依照相关规范，设置相应的安全防护措施。

安全区Ⅰ主要包括了SCADA服务器、能源管理服务器、采集通信服务器、数据库服务器、系统网络和MMI子系统；安全区Ⅱ包括了数据库服务器、采集通信服务器、能效管理服务器、功率预测服务器、能源交易服务器以及MMI子系统等，能够完成调度计划制定、能源调度管理、实时数据监控、能源监测等功能。通过对系统的合理配置，可以实现对于储能站、电源等的调度工作，以及对于升压站的监控，通过统一操作和检修维护，减少工作人员的数量，提高工作效率，同时也能够促进电网运行成本的降低。厂站计算机监控系统可以经电力专网，实现与能源运行监测交易中心的信息传递，通过这样的方式完成对于能源运行监测交易中心的远程监控。而经数据通信网，监控系统还可以将视频信息传输到能源运行监测交易中心，同样能够为运行管理人员对各个站点的远程监控提供便利。用户侧数据的传递主要是通过专线或者公网进行，要求综合能源管理系统必须设置相应的通信接口，实现与区域电网调度端的有效连接。

4　结语

相比较传统集中式电力系统，多能互补综合能源管理系统能够将多种具备互补性的分布式能源集中起来，提升系统的稳定性和经济性，确保能源的充分利用。而在系统构建过程中，需要充分考虑区域经济发展情况和负荷需求，结合一体化运行模式，建立相应的能源综合管控中心和管理系统平台，在保证电力系统稳定可靠运行的基础上，通过分布式能源系统实现优化调度与多能互补，促进能源利用效率和经济效益的提高。