電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能的應用

吳暇

（上海新能凱博實業(yè)有限公司，上海 201210）

0.引言

由于社會發(fā)展促使能源供需關系發(fā)生變化，為了能夠更好地滿足用戶多元化需求，能源系統(tǒng)結構也不得不進行積極調整。通過在綜合能源節(jié)能中應用電力物聯(lián)網(wǎng)技術能夠以推動能源利用數(shù)字化、信息化實現(xiàn)有效滿足用戶需求的基礎上促進能源合理運用。由此可見，重視在綜合能源節(jié)能中應用電力物聯(lián)網(wǎng)技術顯得尤為重要。如何正確認知電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源及能中的應用，也成為應當率先關注的內(nèi)容。

1.電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中應用的現(xiàn)狀

我國社會持續(xù)發(fā)展過程中，企業(yè)往往會通過改革提升核心競爭力，也促使對能源的需求變得愈加多樣化。因此，為了能夠更好地提升對能源利用率，在綜合能源節(jié)能中利用電力物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)成為非常重要的手段之一，能夠通過傳感器技術、嵌入式系統(tǒng)技術等推動綜合能源節(jié)能朝著數(shù)據(jù)化、信息化的方向不斷前行，從而滿足不同用戶多樣化需求的同時，也能為能源結構轉型發(fā)展提供更多保障。然而，電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中的應用也仍然存在著許多問題，才能更好地發(fā)揮電力物聯(lián)網(wǎng)技術的價值，比如，作為能夠實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)整合、狀態(tài)感知以及運行優(yōu)化等方面的應用層和平臺層，還只能在數(shù)據(jù)整合、運行監(jiān)測等方面發(fā)揮作用，至于遠程精確控制、多能源優(yōu)化互補等方面依舊很難達到預期效果。由此可見，目前電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中的應用，仍然存在著較大的提升空間[1]。

2.電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中應用的相關內(nèi)容

2.1 可行性研究

作為電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中應用的首要方面，可行性研究能夠從更加全面的角度出發(fā)，保證電力物聯(lián)網(wǎng)技術的應用效率。比如，由于綜合能源節(jié)能不僅與能源的生產(chǎn)、加工以及傳輸?shù)确矫鎿碛兄懿豢煞值穆?lián)系，當中也擁有龐大的數(shù)據(jù)量，進行可行性研究時，必須要從多角度入手，保證電力物聯(lián)網(wǎng)技術應用決策的科學性，其中包括風電、光伏等能源的需求量、應用方案、技術原理和配置規(guī)模等。只有明確上述內(nèi)容后才能保證電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中的應用得到更具合理性的評價。

2.2 用能數(shù)據(jù)采集

用能數(shù)據(jù)采集是電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中應用的重要內(nèi)容之一，主要是從用戶的角度出發(fā)對用戶使用能源的特征進行充分采集，確保能夠從多維度掌握所有用戶的供用能數(shù)據(jù)，比如，統(tǒng)計用能詳細信息，了解用戶用能的內(nèi)在關聯(lián)性?；蛘撸嫦騻€體用戶時可以根據(jù)用能數(shù)據(jù)分析用戶心理特征，并以此為基礎設置不同時間段，確保建立用能數(shù)據(jù)模型的合理性。以此為基礎，也可構建用戶群體的供用能數(shù)據(jù)模型。同時，在能夠全面掌握用戶側用能數(shù)據(jù)后，電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中的應用也能更具針對性。例如，滄州供電公司在充分收集和分析用戶群體用能數(shù)據(jù)的前提下，根據(jù)用戶群體的用能特征開發(fā)出由智慧城市與石墨烯路燈綜合利用組成的綜合能源節(jié)能方案，既能實現(xiàn)將智慧城市的綜合性功能體與市政照明有機結合，也能將監(jiān)控攝像頭、廣告投屏、5G基站等公共服務設施與石墨烯路燈相互融合，形成可顯著提升綜合應用水平的策略[2]。該方案不僅能夠提高城市的公共服務管理能力，也能對不同用戶群體的用能數(shù)據(jù)信息進行實時收集與評估，保證綜合能源可以得到充分且合理的運用。

2.3 資源規(guī)劃與建設

2.3.1 資源規(guī)劃與配置

資源規(guī)劃與配置是電力物聯(lián)網(wǎng)技術在綜合能源節(jié)能中應用的關鍵環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)提高綜合能源節(jié)能水平的重要保證。具體內(nèi)容為根據(jù)用戶群體的實際用能需求進行針對性設計，比如，為了保證可以更好地為能源終端用戶提供服務，可以采取設置區(qū)域調度中心的方式進行資源規(guī)劃與配置，從而更好地提升用能數(shù)據(jù)采集與用戶需求感知力度。因為能量系統(tǒng)運行成本較高，如果能夠合理設置區(qū)域調動中，可以利用不同能量系統(tǒng)間的有效數(shù)據(jù)互通，解決不同時間段的能源需求差異性問題，即區(qū)域調度中心可以將數(shù)據(jù)互通作為基礎，保證各時段的能源需求得到滿足，提升能源利用率，避免不同終端用戶的需求得不到充分滿足。至于用戶側方面，資源規(guī)劃與配置需要根據(jù)區(qū)域特征、用戶需求等方面進行綜合考慮，例如，想要更好地保證終端用戶的用能需求得到充分滿足，分布式電源、儲能設備等應當合理配置。值得注意的是，上述資源的配置除了要滿足實際需求外，還應當在性能、成本等方面予以控制，也就是以滿足實際為核心，選擇性能最佳且成本合理的設備。至于從整體的角度來看，線路、能源設施等資源的規(guī)劃與配置還應當與終端用戶的具體情況相結合，比如，滄州供電公司在開展明珠服裝小鎮(zhèn)屋頂分布式光伏電站項目時，對于建設中央空調水蓄冷方案，綜合能源的協(xié)調組織和運用是以本地用能特性為核心，對空調可控負荷、蓄能設備以及分布式發(fā)電設施等進行重新整合，并建設區(qū)域型綜合能源交易平臺，實現(xiàn)能夠及時響應用戶需求的同時，也能對用戶的用能行為進行合理引導，保證綜合能源可以得到充分運用[3]。為了能夠更好地提升企業(yè)效益，滄州供電公司還通過利用供電所等資源優(yōu)勢，建設分布式光伏發(fā)電、后期運維托管、廠房租賃等項目，真正實現(xiàn)滿足用能需求并創(chuàng)造更多經(jīng)濟利益。

2.3.2 系統(tǒng)建設內(nèi)容

系統(tǒng)建設內(nèi)容是電力物聯(lián)網(wǎng)技術應用于綜合能源節(jié)能中的直接體現(xiàn)，通過從更加全面的角度入手確?？梢栽陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)技術的支撐下，創(chuàng)建更加科學、完善的綜合能源節(jié)能系統(tǒng)。以武康供電營業(yè)所綜合能源示范項目為例，通過電力物聯(lián)網(wǎng)技術的應用實現(xiàn)完整綜合能源節(jié)能系統(tǒng)的目的，具體內(nèi)容包含光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、充電樁系統(tǒng)、智慧路燈站牌系統(tǒng)、能效管理監(jiān)控展示平臺5個方面。其中光伏發(fā)電系統(tǒng)采用210片多晶硅光伏組件，安裝方案為15串聯(lián)和14并聯(lián)，主要設置于屋頂，固定模式采用于混凝土上立鋼架進行固定安裝。停車棚頂面也含有部分光伏發(fā)電，由75片多晶硅光伏組件組成，安裝方案是15串聯(lián)5并聯(lián)。其與光伏系統(tǒng)的連接是利用匯流箱來實現(xiàn)。儲能系統(tǒng)主要包含存儲容量、材料以及規(guī)格3個方面。其中存儲容量設計時，需要綜合計算用電負荷規(guī)模、電池容量衰減、充電樁系統(tǒng)以及光伏子系統(tǒng)等方面才能得出儲能系統(tǒng)的總容量。材料方面是綜合能源節(jié)能系統(tǒng)的重要保證，可選擇磷酸鐵鋰電池作為主要材料，并利用激光點焊技術制作電池箱。規(guī)格則是儲能系統(tǒng)的主要組成結構，即該項目中將21個電池箱組裝成電池集裝箱，保證儲能系統(tǒng)總容量可以達到240kWh/100kW。至于儲能系統(tǒng)的工作模式以并網(wǎng)模式為主，分別于用電谷值和峰值時進行充、放電。充電樁系統(tǒng)主要以安裝充電樁為主，確保用戶需求可以得到充分滿足，以工程實際設計來看，于機動車停車位處分別安裝60kW雙槍直流充電樁1臺和落地式單槍直流充電樁3臺，總控制箱功率模塊為500V，可以滿足5輛新能源車輛在相同時間段進行同步充電。智慧路燈站牌系統(tǒng)是由WIFI、LED燈、LED屏、視頻監(jiān)控以及一鍵報警等組成，可提供場站展示、場站安全、場站服務以及物聯(lián)專網(wǎng)等功能。

至于能效監(jiān)控管理展示平臺不僅能夠對綜合能源系統(tǒng)的用能情況進行實時收集，也能予以集中展示，主要包括儲能系統(tǒng)電量、儲能系統(tǒng)運行狀態(tài)、光伏發(fā)電總量以及充電樁運行狀態(tài)等多個方面。除此之外，能效監(jiān)控管理展示平臺也能夠根據(jù)實際用電量及時調整儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保證儲能系統(tǒng)電池能夠得到充分運用，避免電網(wǎng)長時間處于用電高峰狀態(tài)，影響用戶用電體驗。至于能效監(jiān)控管理展示平臺對于儲能系統(tǒng)的控制原理是根據(jù)用能變化進行針對性管控，例如，項目所處園區(qū)白天的用電量較高，先利用光伏發(fā)電保證電網(wǎng)正常運行，當用電量已經(jīng)超過峰值的部分額定容量時，儲能系統(tǒng)會在EMS接收到并網(wǎng)放電指令后進入運行狀態(tài)，即開始放電。如果電池電量SOC值已經(jīng)低于20%，放電停止動作會在儲能逆變器接收到停止指令時進行，并由電網(wǎng)繼續(xù)供電。至于剩下的20%容量主要是處于離網(wǎng)狀態(tài)下使用，屬于極端配置容量。當處于夜晚用電谷值時，儲能系統(tǒng)會在EMS接收到儲能逆變器的充電指令后執(zhí)行充電動作且不負責電網(wǎng)供電。待充電完成后，儲能逆變器會在接收到系統(tǒng)內(nèi)的停止充電指令后進入待機狀態(tài)[4]。另外，為了更好地保證所有用戶的用能需求，儲能系統(tǒng)的運行模式可以日用電曲線為核心進行適當調整，也就是依照具體情況增加儲能系統(tǒng)電池組的充放電次數(shù)，比如，白天用戶對電能需求量較高時，電網(wǎng)運行負荷也會隨之增加。在這種情況下，可以在白天先運用儲能系統(tǒng)的電量，并在適當時間進行充電，保證可以在不同時間段發(fā)揮儲能系統(tǒng)的作用，保證電網(wǎng)運行正常。通常情況下，儲能系統(tǒng)電池組充、放電以每日進行1次為主，即白天峰值時進行放電，晚上谷值時再充電，可以保證電網(wǎng)容量能夠得到有效補充。由此可見，電力物聯(lián)網(wǎng)技術可以針對性調整綜合能源的運用，提高綜合能源利用率，大幅減少能源消耗問題。

2.4 確定服務形式

實際上，用戶對于綜合能源的需求存在較大差異，應當在開展綜合能源服務時采取針對性服務形式，才能滿足用戶需求的同時，保證綜合能源利用率，比如，根據(jù)用戶的用能特性，可以提供綜合能源定制服務。畢竟，所有用戶的用能需求均不相同，綜合能源標準化服務往往很難解決需求中存在的差異性問題。或者，以終端用戶的個性化需求為核心，結合用戶基本信息、類別以及用能習慣等提供多元化綜合能源服務，比如，應急能源服務套餐、單項能源服務等。同時，由于能源結構調整正在持續(xù)推進，很多企業(yè)為了能夠更好地提升市場競爭力，在能源需求方面也變得更加豐富。這種情況下，還可以通過電力互聯(lián)網(wǎng)技術將用戶市場環(huán)境、行業(yè)發(fā)展趨勢等方面與用戶用能特征進行有機結合，從而定制更具針對性的方案。例如，隨著新能源汽車得到快速發(fā)展，很多用戶的充電行為會受到電力市場環(huán)境的影響而發(fā)生改變。針對此類情況，可以通過電力物聯(lián)網(wǎng)技術采集用戶的車輛類型、車輛充電習慣、充電時間等信息，并進行針對性分析，便于在不同電網(wǎng)容量、電價等情況下提供出行路線、充電路徑等方面的合理規(guī)劃?；蛘?，由綜合能源服務商與汽車行業(yè)建立合作關系，通過運用電力物聯(lián)網(wǎng)技術來提升綜合能源節(jié)能效果，也就是先從不同的汽車生產(chǎn)廠商中挑選優(yōu)質對象，并利用電力互聯(lián)網(wǎng)技術專門建立與該廠商相關的專屬充電站，更好地解決車輛用戶的充電難題。

3.結論

電力物聯(lián)網(wǎng)技術能夠憑借高感知、高處理效率等優(yōu)點提升綜合能源節(jié)能水平。所以，必須要重視在綜合能源節(jié)能中應用電力物聯(lián)網(wǎng)技術，并能夠有機結合可行性研究、用能數(shù)據(jù)采集、資源規(guī)劃與建設、確定服務形式等內(nèi)容才能確?？梢岳媚茉磾?shù)據(jù)化、信息化滿足用戶多樣需求的同時，提高能源利用率，促進我國綜合能源可以走向多元化和可持續(xù)的發(fā)展道路