智慧能源管控系统设计

摘要：阐述了发展智慧能源管控系统的必要性，详细介绍了分布式能源监控系统、能源管控系统及管控平台的设计要点，对于园区能源管控工程建设具有良好的借鉴意义。

关键词：智慧能源管控系统;分布式能源监控系统;能源管控平台

0 引言

以园区为代表的区域能源系统具有用能密度大、负荷利用小时数高、可再生能源比例高、产用能形式多样化等特点，是促进可再生能源大规模就地消纳、提高能源综合利用效率、实现节能减排目标的有效实施途径。

1 发展智慧能源管控的必要性

智慧能源管控系統涵盖对供电、供热、供气及供水等多项能源系统的管控，通过管控系统的建立，构建了以能源数据为核心的数据应用服务体系，精准对接城市综合能源管理系统，为未来更多智能城市的示范应用提供新模式。

2 智慧能源管控系统介绍

智慧能源管控系统是以大数据、物联网、移动互联网技术等为支撑的大型开放式能源管理服务平台，采用分层分布式结构，借助云数据中心，对电、热、水等多种能源的生产、输送、消费等各类信息进行智能处理，对整个能源系统进行监控和管理。管理系统由能源管理平台、通信系统、终端三部分组成，可实现能源最优调度、市场主体间的互动、综合监视、用户用能分析等多种目标。

3 智慧能源管控系统设计

3.1    工程概况

本项目位于HH市XB区，规划总建筑面积为195 500 m2，其中地上建筑面积工程包括科研办公楼、职工食堂/后勤服务中心、试验车间、室外工程。

3.2    系统架构设计

智慧能源管控系统包含能源综合管控系统和各分布式能源监控系统（包括楼宇能源综合管控系统、光伏发电系统、充电桩监控系统、用户用能监测系统）。

综合各分布式能源本地控制系统提供的信息，基于分布式能源发电成本、电网电价以及根据负荷需求制定的经济发电计划，能源综合管控系统运用合理的策略管理各分布式能源的运行状态，实现区域能量平衡和经济平稳运行。

3.3    分布式能源监控系统设计

园区内所有设备实现数字化、网络化、透明化，配备智能分析软件，实时采集设备的状态特征和运行数据，通过互联网实时感知园区内的固定消费端、电动汽车等移动消费端、屋顶光伏发电等可再生能源节点的接入、断开和消费信息，实现能源调度智能化，提高能源生产效率。

3.3.1    电力管控系统

电力管控系统作为对园区电力负荷进行监视、管理的中心，对保障园区电力的能源供应起着重要作用，主要包括数据采集与监控、设备监测、用能分析、电能量计费、调度管理、稳定控制等各个集成的子系统。

主要内容：监视用电负荷的频率、电流、电源、负荷容量等参数;监视断路器、隔离开关、工作位置状态等，并对无人值班的开关站、变电站进行设备监视和远程控制。

系统采用物联网、云计算、精细计量、数字传感等先进技术，能够实时、全面、准确地采集电能损耗数据，动态分析能耗状况，实时准确地核算节能量，辅助制定并不断优化节能方案，智能控制耗能设备，使其处于最佳运行状态。采集与监控的主要负荷如表1所示。

3.3.2    光伏发电管控系统

在基地楼顶建设并网型光伏发电系统。光伏发电系统以智能化电气设备为基础，以串行通讯总线（现场总线）为通信载体，将太阳电池组件、并网逆变器、交直流配电柜及辅助系统在线智能监测和监控设备等组成一个实时网络。通过网络内信息数据的流动，采集上述系统全面的电气数据并进行监测，以采集的数据为基础进行分析处理，建立实时数据库、历史数据库，完成报表制作、指标管理、保护定值分析与管理、设备故障预测及检测、设备状态检修等电气运行优化、控制等任务。

楼宇光伏系统作为分布式电源的一部分，并入园区智慧能源互联网，由智能配电网控制系统实现统一调配、计量。根据国家当前的新能源补贴政策，优先考虑自发自用的上网模式，由于光伏发电的工作时段和电网的高峰和平段区间基本吻合，可以通过自发自用的方式减少外购电量，间接实现了节能降耗。

3.3.3    智能充电站管控系统

通过互联网，园区内的电动汽车用户可以实时查看园区内充电站的位置和使用情况，进行充电预约、位置引导，可实时显示充电量及历史报表，可采用电子银行、支付宝、微信等线上直接支付方式，既提高了充电站的利用效率，又减少了用户的排队等待时间。

3.4    能源管控系统设计

智慧能源管控系统，通过高度的智能化控制，在生产监控及调度中心实现对电力、光伏发电、充电桩系统的统一监控，自动完成对各系统的启动、停止、正常运行的监视和调整以及异常工况的事故处理等。

由于基地各用能设备比较分散，拟在现地设置生产监控SCADA系统满足对各控制子系统的统一监控。各站点供能系统的监视、控制和保护将以计算机控制系统为主，辅以少量的其他控制系统和设备。控制系统设备采用物理分散的布置方式，其就地操作设备仅用于供调试、运行初期、巡检、事故处理用。在机组调试、启动和系统出现事故的情况下，可在各自的LCD上进行监控，待设备进入正常运行阶段，再由就地监控切换至生产监控及调度中心监控，正常情况下以在远方监控为主。

3.5    能源管控平台设计

采用“互联网+”方式，建立能源云综合服务平台，建立园区内能源交易和其他相关业务商务平台，在云计算平台上对分布式发电生产节点和各用电设备的消费节点数据进行收集，形成大数据，并基于大数据实现能源管理智能化分析应用，帮助使用者分析其用能数据，提供用能节能服务。

4 结语

智慧能源管控系统的最终目标是对园区内的用能单位能耗进行分类、分项计量采集，并采用标准通信接口，将数据送至上一级的能耗监测系统，提供能耗监测统计数据，提高节能运行管理水平，维持园区内的用能平衡。利用能源生产管理统计报表，通过平衡分析、预测分析等，高效利用能源，降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

[参考文献]

[1] 智能建筑设计标准：GB 50314—2015[S].

[2] 杜露露，邹翔，储成娟，等.新能源调度管控系统研究与分析[J].自动化应用，2019（6）：141-142.

[3] 王淑玉，胡霄毅，高冠升，等.基于数据分析应用的能源管控模式优化研究[J].节能，2019（3）：42-43.

收稿日期：2020-04-26

作者简介：魏燕（1981—），女，陕西西安人，高级工程师，研究方向：电气工程及其自动化。