智能电网用户端能源管理系统技术与应用(1)

智能电网是当前国际国内新技术和新产业发展热点。国家电网公司正在建设全国统一的坚强智能电网，其基本特征是电力系统的运营实现信息化、自动化、互动化和市场化，真正实现电能的高效利用。

根据智能电网研究框架体系，智能电网建设主要抓住发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。“配用电”环节即为电网的用户端，按用户属性来分主要有三类：建筑楼宇，如宾馆、商场、体育馆、学校、写字楼、政府机关等;工矿企业，如冶金、造纸、轻纺、机械、电子、煤矿等;基础设施，如机场、港口、铁路、公路、水利等。用户端消耗着整个电网80%的电能，抓电网用户端智能化建设，对用户可靠、安全、节约用电有十分重要意义。用户端环节建设内容主要为：构建智能用电服务体系;全面推广应用智能电表、智能用电管理终端等智能设备;实现电网与用户的双向互动，提升用户服务质量;建设智能用电小区和电动汽车充电站。用户端急需解决的研究内容主要包括：先进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电系统、需求侧管理等课题。

能源管理系统构架及目标

智能电网用户端从用户侧一端来讨论配电和用电系统的智能化和信息化，其范围指电力公司计费电表出口以下，从电力变压器到用电设备之间，对电能进行传输、分配、控制、保护和能源管理的所有设备及系统。

随着科学技术的发展以及人民物质生活水平的提高，用电设备如电梯、水泵、照明、空调系统、家用电器等越来越多，用电负荷快速增长，设备的能效提高以及不同设备之间的匹配需要科学的管理，用户端的能源管理因此受到越来越多的关注。

一般的智能电网用户端能源管理系统主要包括三方面的内容：计算机管理系统、通信网络、传感(计量)元件。传感(计量)元件采集各种电量数据并通过通信网络传输到计算机管理系统，管理系统将分布采集的数据汇总、分析、报表等，出现故障状况时根据预先设定的条件进行预警、报警甚至自动完成某些操作功能。高级的管理系统还包含智能控制设备，能自动检测电网及用电设备的各种情况并据此对有关负荷进行自动控制，包括对储能设备、可再生能源设备的控制。

建设智能电网用户端能源管理系统有三个目标：

1)电能监测与节能优化：对用电系统各个环节特别是重点耗能设备用电情况进行实时检测计量、数据采集、汇总分析、纵横比较等，发现电能使用不合理之处，通过人工干预或自动控制的方法进行改进，优化用能设备，提高电能的使用效率。

2)用户端与电网公司管理系统的互动：在智能电网中，电网公司为提高电力设施的负荷率要求用户端某些设备能够需求响应，其使用能够尽量避开用电高峰而在用电低谷时使用，帮助电网削峰填谷。

3)管理分布式能源设备的接入：用户端储能设备、电动汽车以及可再生能源设备接入电网可能对电网产生重大冲击，这些设备也可能将电能输送的电网，所以需要一个很好的能源管理系统进行管理。

用户端能源管理系统功能

1.主控制系统功能

主控制系统作为专家决策系统，是一个SCADA软件，将各个子系统的数据接入，并根据各种不同的情况决定各个子系统的控制。

2. 配电监控子系统功能

它由多种独立的功能模块组成，包括保护设备定值在线管理、事件报警管理、录波数据管理等。

配电监控子系统采集和处理的基本数据：模拟量(遥测)包括功率、电流、电压、变压器温度、系统频率等。数字量(遥信)包括开关位置信号、事故信号、微机保护信号、以及设备工作状态等。

3.智能表计子系统功能

智能表计子系统能够海量数据的采集、交换、通信、存储与共享;企业用能实时监控、分析和报表系统，故障报警和快速定位;用户端电网谐波检测和分析;能耗监测、分析、评估，能耗分项计算以及碳排放计算;根据电力公司的需量限制对实际用电负荷进行预警和控制。通过智能表计实现智能电网中“双向”互功功能，智能仪表通过网络通讯设备实时通讯，提供用户的能源需求数据给智能电网，同时将智能电网的不同时间段的电能信息传递给用户端，让用户直接选择电能消费。