安科瑞 崔麗潔 用戶側智能配電與智能用電系統(tǒng)的應用及未來

智能電網就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和保護用戶、抵御攻擊、提供滿足用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。

摘要：隨著科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)正逐步向智能化、數(shù)字化、互聯(lián)網化邁進。智能配電與智能用電是電力產業(yè)發(fā)展的重要方向，將為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)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。

1、智能配電概述

1.1概念：智能配電是在現(xiàn)有配電系統(tǒng)的基礎上，通過引入先進的信息通信技術（ICT）、物聯(lián)網技術和大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控、優(yōu)化控制和自動運行，從而提高配電系統(tǒng)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(tǒng)安全性強；（3）系統(tǒng)可靠性高；（4）數(shù)據(jù)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(lián)網技術；（3）大數(shù)據(jù)技術；（4）分布式控制系統(tǒng)技術；（5）智能電網技術。

2、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(tǒng)等設備實現(xiàn)用電信息的實時監(jiān)測、分析和調度，提高用電效率、節(jié)能減排，從而實現(xiàn)經濟、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標。

2.2特點：智能用電具有以下特點：（1）實時監(jiān)測和調度；（2）用電效率高；（3）節(jié)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(tǒng)技術；（3）能源管理系統(tǒng)技術；（4）需求響應技術；（5）電力電子技術。

3、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(xiàn)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(tǒng)的清潔能源比例，降低對環(huán)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(fā)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(xiàn)用電需求的實時監(jiān)控和調度，優(yōu)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(xiàn)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(jié)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(fā)揮重要作用，可以實現(xiàn)充電樁的智能調度、優(yōu)化充電策略，提高充電效率，減少電網負荷。

注：以上文章引自百度科技領域創(chuàng)作者：科普肖智慧 《電力系統(tǒng)的智能配電與智能用電：引領電力產業(yè)的未來》。

4、智能配電與智能用電的意義

電網的發(fā)、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(tǒng)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(fā)展，新型電力系統(tǒng)中新能源發(fā)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(fā)電，用戶側和電網的互動越來越頻繁和深入。新能源是不穩(wěn)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(wěn)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(tǒng)發(fā)展的重要方向。

AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理平臺實現(xiàn)用戶側智能配電和智能用電管理，結合物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)技術，可實現(xiàn)企業(yè)微電網中低壓電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、電能質量分析及治理、照明控制、主要負荷監(jiān)控、充電樁運營管理、光伏發(fā)電監(jiān)控、儲能管理等功能，提高企業(yè)配電和用電智能化，滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、有序用電要求。

圖1 AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理平臺網絡結構

5、智能配電應用

AcrelEMS企業(yè)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(jiān)測和治理裝置、儲能系統(tǒng)等，實現(xiàn)用戶側配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控、優(yōu)化控制和自動運行，從而提高配電系統(tǒng)的運行效率、安全性和可靠性。

5.1 電力監(jiān)控

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)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(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)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(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖2 電力監(jiān)控功能

5.2光伏發(fā)電監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖3 光伏發(fā)電監(jiān)控

5.3儲能管理

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

圖4 儲能系統(tǒng)監(jiān)控

5.4電能質量監(jiān)測和治理

在新型的電力系統(tǒng)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(fā)熱、損壞電子設備。通過配置電能質量監(jiān)測裝置和電能質量治理裝置可以有效濾除配電系統(tǒng)中的諧波，改善電能質量，提高功率因數(shù)，保障配電系統(tǒng)安全運行。

圖5 電能質量監(jiān)測和治理

5.5智能配電設備選型

要實現(xiàn)配電系統(tǒng)的智能化管理，除了系統(tǒng)外還需要各種監(jiān)測和控制設備，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產品、電能質量在線監(jiān)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。

6、智能用電應用

AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理平臺統(tǒng)計企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)制定節(jié)能降耗計劃，并通過平臺執(zhí)行優(yōu)化控制來降低企業(yè)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(yè)有序、智慧用電。

6.1能耗分析

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

圖6 能耗分析功能

6.2照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)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(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖7 照明控制功能

6.3充電樁運營管理

監(jiān)測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負荷率變化調節(jié)充電樁功率，使企業(yè)微電網安全平穩(wěn)運行。

圖8 充電樁管理

6.4需求管理

根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù)，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(tǒng)下發(fā)控制策略，調整充發(fā)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(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應控制策略，實現(xiàn)一鍵響應。

圖9 AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理平臺需求響應示意圖

6.5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(lián)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(yè)智能用電提供一站式服務能力，設備選型見表2。

7、結束語

智能配電與智能用電是電力產業(yè)發(fā)展的重要方向，其核心在于通過先進的信息通信技術、物聯(lián)網技術和大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)企業(yè)供配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控、優(yōu)化控制和自動運行。智能配電與智能用電的發(fā)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(yè)的可持續(xù)發(fā)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(tǒng)的重要組成部分，促進電力產業(yè)邁向新的發(fā)展階段。

審核編輯 黃宇