智能分布式能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

倪海勇

摘要：在全球資源損耗日益增長(zhǎng)的當(dāng)下，節(jié)能減排已經(jīng)成為主流，分布式能源具有節(jié)能、環(huán)保的特征，因此在實(shí)際能源應(yīng)用中有著非常大的優(yōu)勢(shì)，因此在新項(xiàng)目中的應(yīng)用率非常高，發(fā)展前景是非常大的。分布式能源不僅提升了能源的利用水平，也有效的降低了溫室效應(yīng)，對(duì)于自然資源的保護(hù)起到了很大的作用。光伏、儲(chǔ)能、燃?xì)夥植际绞潜容^常見(jiàn)的能源分布系統(tǒng)，風(fēng)力、燃料、光伏也是發(fā)電系統(tǒng)中比較常用的分布式能源系統(tǒng)，無(wú)論哪種分布式能源系統(tǒng)，都具備分布式能源系統(tǒng)的特點(diǎn)，即雙向的、互補(bǔ)的、循環(huán)的，分布式能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，其應(yīng)用范圍也不同。基于此，本文就智能分布式能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供一些思路。

關(guān)鍵詞：智能;分布式;能源管理系統(tǒng)

引言：

我國(guó)在全球氣候大會(huì)上明確作出實(shí)現(xiàn)碳中和的承諾，為此，廣泛應(yīng)用智能分布式能源管理系統(tǒng)已經(jīng)成為能源應(yīng)用的新方向，在技術(shù)上，智能分布式能源管理系統(tǒng)也有了不斷地進(jìn)步和發(fā)展。分布式能源管理系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合體，在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能分布式能源管理系統(tǒng)監(jiān)控能源的損耗，減少人工成本的損耗，尤其是在能源分布較廣的地方，無(wú)人值守的智能分布式能源管理系統(tǒng)更能節(jié)省人力物力，并且通過(guò)智能化的管理方式來(lái)提升各類能源的利用水平，降低各類能源污染對(duì)環(huán)境的影響，以能源管理促經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源管理在節(jié)能方面的有效價(jià)值。

一、智能分布式能源管理系統(tǒng)的作用

智能分布式能源管理系在多個(gè)方面都有著重要的作用，首先是在生態(tài)保護(hù)方面，智能分布式能源管理系統(tǒng)將各類能源中排放的污染氣體進(jìn)行了深度處理，有效的降低了有害氣體對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，一些能源管理系統(tǒng)甚至?xí)倩厥绽眠@些氣體，實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用;其次是在能源管理過(guò)程中，減少了人力物力的浪費(fèi)，智能分布式能源管理系統(tǒng)所應(yīng)用的智能控制技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的人為操作轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程控制，真正意義上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守的狀態(tài)，并且智能分布式能源管理系統(tǒng)通常從設(shè)計(jì)到運(yùn)維呈現(xiàn)一體化特征，也降低了在能源方面的管理投入成本。同時(shí)智能分布式能源管理系統(tǒng)有著系統(tǒng)優(yōu)化的特點(diǎn)，其在運(yùn)行中往往會(huì)將不同的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的應(yīng)用組合，以光伏、儲(chǔ)能、燃?xì)夥植际较到y(tǒng)為例，在實(shí)際應(yīng)用中智能化能源管理能夠在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的應(yīng)用穩(wěn)定性，減少能源供應(yīng)中的出錯(cuò)率，有效降低不同結(jié)構(gòu)中的冗余，這樣就從應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用率。分布式能源管理系統(tǒng)在現(xiàn)代基礎(chǔ)建設(shè)中具有非常大的發(fā)展空間，是新能源開(kāi)發(fā)的重要途徑，我國(guó)新增發(fā)電容量結(jié)構(gòu)中，分布式能源的占比已經(jīng)將近20%，這樣的發(fā)展?jié)摿κ窍喈?dāng)大的。分布式能源既可以面向用戶實(shí)現(xiàn)供電需求，同時(shí)可以在配電網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，因此在應(yīng)用上也有很強(qiáng)的靈活性。

二、智能分布式能源管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

智能分布式能源管理系統(tǒng)首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)能源損耗的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，這是實(shí)現(xiàn)能源管理的基本方式，這個(gè)過(guò)程中要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組與管理軟件之間的互通，繼而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分為三個(gè)環(huán)節(jié)，一是能耗端的信息發(fā)送，二是客戶端的信息接收，三是管理軟件的數(shù)據(jù)分析。這就將整個(gè)能源管理系統(tǒng)分為動(dòng)力端監(jiān)測(cè)和接收端分析兩個(gè)基本過(guò)程，通過(guò)對(duì)這個(gè)過(guò)程的分析再實(shí)現(xiàn)對(duì)能源數(shù)據(jù)的快速獲取。

（二）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)能源數(shù)據(jù)的分析，對(duì)不同能源功耗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)是智能分布式能源管理系統(tǒng)的主要應(yīng)用目標(biāo)，分析數(shù)據(jù)的能力是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此能源管理本質(zhì)上是對(duì)能耗信息的分析[1]。在監(jiān)測(cè)能耗數(shù)據(jù)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)能源政策的制定，繼而在能源管理中來(lái)合理的調(diào)整用電的方向，最大程度上實(shí)現(xiàn)能源應(yīng)用的合理性。通常智能分布式能源管理系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中主要是通過(guò)程序的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析能力的，這個(gè)過(guò)程中能源的監(jiān)測(cè)值是數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的端，對(duì)基礎(chǔ)端數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后將數(shù)據(jù)歸類到不同的能耗統(tǒng)計(jì)目標(biāo)中，這樣智能分布式能源管理系統(tǒng)就有了實(shí)現(xiàn)的基本條件。例如在能源管理中燃?xì)獾氖袌?chǎng)價(jià)格監(jiān)測(cè)、光伏周期的損耗監(jiān)測(cè)，這些動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)都要基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，才能滿足能源管理目標(biāo)。

（三）能源管理政策

通過(guò)應(yīng)用智能分布式能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的有效管理，這個(gè)過(guò)程中不僅在物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匹配和分析，同時(shí)還要在政策上提供相應(yīng)的參考，不同系統(tǒng)的耗損是有差異的，以管網(wǎng)系統(tǒng)的損耗為例，其所用水資源是通泵壓實(shí)現(xiàn)到目標(biāo)端的能源轉(zhuǎn)化，因此泵速的運(yùn)轉(zhuǎn)就是能源管理中的設(shè)計(jì)參考值，泵壓大水流的速度就大，用水量就大，泵壓小，水流的速度小，用水量就小。在應(yīng)用智能分布式能源管理系統(tǒng)中，如何確定水流速度的大小是根據(jù)企業(yè)的能源管理政策來(lái)決定的，只有設(shè)定好這個(gè)參考值，在能源管理系統(tǒng)中才會(huì)顯示出能耗是否超標(biāo)，才能設(shè)計(jì)相應(yīng)的預(yù)警提示[2]。只有明確泵的轉(zhuǎn)速，才能將分布式系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力模式的組合，繼而達(dá)到泵轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)?；诖?，能源管理政策是利用智能分布式能源管理系統(tǒng)進(jìn)行能源管理的重要前提，其為能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了基本的參考值。

三、智能分布式能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要素

（一）采集軟件的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集軟件是智能分布式能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要素之一，在數(shù)據(jù)采集軟件中要基本將供能側(cè)的能源設(shè)備的功率、管網(wǎng)的大小、需求側(cè)的能源預(yù)警參考值進(jìn)行設(shè)計(jì)。在采集軟件中要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)DDC，通過(guò)DDC計(jì)量的能源數(shù)據(jù)反饋在采集軟件中，采集軟件根據(jù)DDC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與能源預(yù)警參考值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式能源的有效管理。DDC是實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的基本元器件，因此實(shí)際應(yīng)用中DDC的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的有效性。

（2）能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用

在信息的傳輸中，不同的傳輸協(xié)議所產(chǎn)生的傳輸效果是不同的，RS485通訊協(xié)議所采用差分傳輸方式是減少信號(hào)干擾的重要方式，TCP/IP傳輸協(xié)議使用了網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)橋，增加了傳輸?shù)男?，目前在智能電氣系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的是RS485通訊協(xié)議，但一些新的能源管理系統(tǒng)普遍使用了TCP/IP傳輸協(xié)議進(jìn)行超遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)傳輸[3]。傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包一般通過(guò)要進(jìn)行儲(chǔ)存，在智能分布式能源管理中需要存儲(chǔ)的傳輸數(shù)據(jù)主要有管網(wǎng)數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。在實(shí)際應(yīng)用中能耗數(shù)據(jù)是要專門的區(qū)域進(jìn)行存儲(chǔ)的，因此服務(wù)器端的存儲(chǔ)空間要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。當(dāng)前，很多的能源管理系統(tǒng)采用了視圖模式進(jìn)行供能側(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其視圖中的信息是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)包的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常在視圖中能夠表現(xiàn)的內(nèi)容主要有設(shè)備的參數(shù)信息、運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)等，并且這些數(shù)據(jù)可以在一定周期內(nèi)形成相應(yīng)的分析報(bào)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能分布式能源的合理管理。

四、結(jié)束語(yǔ)

智能分布式能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳播和共享，因此智能分布式能源管理系統(tǒng)需要有效的設(shè)計(jì)理念和實(shí)現(xiàn)方式，才能更好的為生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排做更大的貢獻(xiàn)。在智能分布式能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，要根據(jù)客戶對(duì)能源管理的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是分布式能源的組合情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。

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上海航天能源股份有限公司 201112