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        安科瑞智能電力監控事業部
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        用戶側智能配電與智能用電系統的應用及未來

         

        周莉娜

        摘要:隨著科技的發展,電力系統正逐步向智能化、數字、互聯網化邁進。智能配電與智能用電是電力產業發展的重要方向,將為傳統電力系統帶來革命性的變革。本文將對智能配電和智能用電的概念、特點、關鍵技術及應用進行詳細介紹。

        一、智能配電概述

        1.1概念:智能配電是在現有配電系統的基礎上,通過引入先進的信息通信技術(ICT)、物聯網技術和大數據技術,實現配電系統的實時監控、優化控制和自動運行,從而提高配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

        1.2特點:智能配電具有以下特點:(1)自動化程度高;(2)系統安全性強;(3)系統可靠性高;(4)數據傳輸及處理能力強;(5)支持分布式能源接入。

        1.3關鍵技術:智能配電的關鍵技術包括:(1)先進的信息通信技術;(2)物聯網技術;(3)大數據技術;(4)分布式控制系統技術;(5)智能電網技術。

        二、智能用電概述

        2.1概念:智能用電是指在用戶側通過智能終端、自動化系統等設備實現用電信息的實時監測、分析和調度,提高用電效率、節能減排,從而實現經濟、環保和可持續發展的目標。

        2.2特點:智能用電具有以下特點:(1)實時監測和調度;(2)用電效率高;(3)節能減排;(4)用戶參與度高;(5)支持新能源消納和儲能技術。

        2.3關鍵技術:智能用電的關鍵技術包括:(1)智能終端技術;(2)自動化系統技術;(3)能源管理系統技術;(4)需求響應技術;(5)電力電子技術。

        三、智能配電與智能用電的應用

        3.1電力市場:智能配電與智能用電技術的應用有助于形成新型電力市場,實現電力市場的公平競爭,提高電力市場的運行效率。

        3.2可再生能源接入:通過智能配電與智能用電技術,可再生能源(如太陽能、風能等)可以接入電網,提高電力系統的清潔能源比例,降低對環境的影響。

        3.3微電網與分布式能源:智能配電與智能用電技術為微電網和分布式能源的發展提供了技術支持,可以提高其接入和運行效率,促進能源的局部消納,降低能源傳輸損失。

        3.4需求側管理:通過智能用電技術,用戶可以實現用電需求的實時監控和調度,優化用電結構,降低用電成本,提高用電效率。

        3.5智能家居與建筑:智能用電技術在智能家居與建筑領域的應用,可以實現對家庭和建筑物的用電設備的遠程控制、定時控制、智能調度等功能,提高生活品質和節能減排。

        3.6電動汽車充電基礎設施:智能配電與智能用電技術在電動汽車充電基礎設施建設中發揮重要作用,可以實現充電樁的智能調度、優化充電策略,提高充電效率,減少電網負荷。

         

        1 智能配電與智能用電的意義

        電網的發、輸、配電智能化程度比較高,國網和南網每年在自動化、信息化領域百億級別的投資,大幅度提升了電網智能化水平。相對來說,用戶側的配電和用電智能化水平就比較低了。傳統電網用戶側只是電力的消耗者,智能化程度對電網影響不大,但是隨著雙碳政策的落實和新能源的高速發展,新型電力系統中新能源發電的占比越來越大,用戶側不光是消耗能源,越來越多的用戶也參與新能源發電,用戶側和電網的互動越來越頻繁和深入。新能源是不穩定的能源,用戶側需要配置儲能或者配合電網需求響應來促進新能源的消納,保障電網安全穩定運行。這種情況下用戶側的智能配電和智能用電建設就顯得尤為重要,這也將是新型電力系統發展的重要方向。

        AcrelEMS企業微電網能效管理平臺實現用戶側智能配電和智能用電管理,結合物聯網、大數據技術,可實現企業微電網中低壓電力監控、能耗統計、電能質量分析及治理、照明控制、主要負荷監控、充電樁運營管理、光伏發電監控、儲能管理等功能,提高企業配電和用電智能化,滿足企業用電可靠、安全、節約、有序用電要求。

         

        1 AcrelEMS企業微電網能效管理平臺網絡結構

        2 智能配電應用

        AcrelEMS企業微電網能效管理平臺通過配置微機保護裝置、智能儀表、電能質量監測和治理裝置、儲能系統等,實現用戶側配電系統的實時監控、優化控制和自動運行,從而提高配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

        2.1 電力監控

        對企業高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、接點溫度進行實時監測和控制,監測企業微電網主要回路的電能質量并進行治理,對故障及時處理并發出告警信息,提高企業供電可靠性。

         

        2 電力監控功能

        2.2光伏發電監控

        監測企業分布式光伏電站運行情況,包括逆變器運行數據、光伏發電效率分析、發電量及收益統計以及光伏發電功率控制。

         

        光伏發電監控

        2.3儲能管理

        監測儲能系統(EMS)、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略,監測電池電流、溫度、SOC/SOH,檢測系統絕緣狀況,并根據企業峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略,控制儲能系統充放電,實現削峰填谷,降低企業用電成本。  

         

        儲能系統監控

        2.4電能質量監測和治理

        在新型的電力系統中由于整流、變頻、開關電源等設備大量使用,會產生大量的諧波,諧波污染嚴重可能導致電容器無法正常工作、電纜異常發熱、損壞電子設備。通過配置電能質量監測裝置和電能質量治理裝置可以有效濾除配電系統中的諧波,改善電能質量,提高功率因數,保障配電系統安全運行。

         

        電能質量監測和治理

        2.5智能配電設備選型

        要實現配電系統的智能化管理,除了系統外還需要各種監測和控制設備,具體包括高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、交直流智能儀表、測溫裝置等等,見表1。

         

        1 企業智能配電部分硬件設備

         

        3 智能用電應用

        AcrelEMS企業微電網能效管理平臺統計企業的能耗數據,幫助企業制定節能降耗計劃,并通過平臺執行優化控制來降低企業碳排放,包括照明控制、空調控制、電機保護控制、充電樁運營管理、需求響應等等,讓企業有序、智慧用電。

        3.1 能耗分析

        采集企業電、水、燃氣等能源消耗,進行分類分項能耗統計,計算單位面積或單位產品的能耗數據以及趨勢,對標主要用能設備能效進行能效診斷,計算企業碳排放,為企業制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。

         

        6 能耗分析功能

        3.2 照明控制

        智能照明控制功能可以根據企業情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等,并結合紅外傳感器、超聲波傳感器,實現人來燈亮、人走燈滅,并可以根據系統的控制策略實現集中控制,為企業節約照明用電。

         

        7 照明控制功能

        3.3 充電樁運營管理 

        監測企業充電樁的運行狀態,提供充電樁收費管理和狀態監測功能,并根據企業負荷率變化調節充電樁功率,使企業微電網安全平穩運行。

         

        8 充電樁管理

        3.4 需求管理

        根據企業負荷波動數據,再結合上級平臺的調度指令,決定以何種方式參與電網需求響應,平臺可通過給儲能系統下發控制策略,調整充發電時間。平臺在需求響應時間段調整可控負荷功率,停止給可中斷負荷供電,并且可以根據企業可控負荷數據制定需求響應控制策略,實現一鍵響應。

         

        9 AcrelEMS企業微電網能效管理平臺需求響應示意圖

        3.5  智能用電設備選型

        安科瑞智能用電設備包括各類智能電表、物聯網電表、照明控制傳感器、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等,可以為企業智能用電提供一站式服務能力,設備選型見表2。




         2 企業智能用電部分硬件設備

        4 結束語

        智能配電與智能用電是電力產業發展的重要方向,其核心在于通過先進的信息通信技術、物聯網技術和大數據技術,實現企業供配電系統的實時監控、優化控制和自動運行。智能配電與智能用電的發展將帶來電力市場、可再生能源接入、微電網與分布式能源、需求側管理、智能家居與建筑以及電動汽車充電基礎設施等方面的變革,為電力產業的可持續發展提供強有力的支持。在未來,智能配電與智能用電將成為電力系統的重要組成部分,促進電力產業邁向新的發展階段。

         

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