基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的多能互補(bǔ)綜合能源服務(wù)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的多能互補(bǔ)綜合能源服務(wù)平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

0企業(yè)建設(shè)目標(biāo)該規(guī)劃的實(shí)施通常是國家能源公司建設(shè)的重要基礎(chǔ)，也是實(shí)施“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要任務(wù)。在該背景下，能源服務(wù)模式從傳統(tǒng)的以用戶為中心向以客戶為中心轉(zhuǎn)變，逐漸形成了綜合能源服務(wù)模式1基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的多能互補(bǔ)綜合能源服務(wù)平臺搭建紅豆工業(yè)園位于江蘇省無錫市東港鎮(zhèn)，占地4.8km無錫供電分公司針對園區(qū)用能現(xiàn)狀，結(jié)合客戶對能效提升、用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化和降低用能成本等需求，為園區(qū)搭建了基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的多能互補(bǔ)綜合能源服務(wù)平臺。2該公園在能源和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的建設(shè)2.1在線監(jiān)測算法為有效采集用戶的用能數(shù)據(jù)，無錫供電分公司通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行分類定義，將各類用戶的在線監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)按照監(jiān)測深度、空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等維度分為A至E5類2.2客戶側(cè)用能數(shù)據(jù)園區(qū)用能數(shù)據(jù)來自兩方面：一是園區(qū)變電站和熱電廠DCS等部分?jǐn)?shù)據(jù)；二是客戶側(cè)用能數(shù)據(jù)。無錫供電分公司在原有的數(shù)據(jù)采集裝置上新增通信規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊，將不同規(guī)約的信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)部統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式，實(shí)現(xiàn)橫向多能源之間、縱向供需兩側(cè)之間的互聯(lián)互通和信息交互。2.3計量終端的延伸用能信息采集方面，無錫供電分公司按照源、網(wǎng)、荷、儲4個環(huán)節(jié)部署各類采集和計量終端，并將采集終端從用能關(guān)口延伸至客戶內(nèi)部末端設(shè)備，支撐后續(xù)多能互補(bǔ)構(gòu)建。共布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)13000余個，形成橫向覆蓋各能源系統(tǒng)、縱向貫通關(guān)口至設(shè)備的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)能源數(shù)據(jù)分項(xiàng)采集、能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測等功能。2.4能源監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)客戶側(cè)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和4G等物聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)，子站現(xiàn)場采用RS485、紅外、無線等組網(wǎng)方式聯(lián)通采集終端與網(wǎng)關(guān)，通信采用4G網(wǎng)絡(luò)將能源監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至園區(qū)主站，數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)如圖1所示。通過選擇合適的通信方式、組網(wǎng)方式和統(tǒng)一的通信協(xié)議，將各端數(shù)據(jù)接入主站，實(shí)現(xiàn)能量流、信息流的深度融合，支撐源、網(wǎng)、荷、儲互動。2.5設(shè)計數(shù)據(jù)庫接口紅豆工業(yè)園用能信息集成架構(gòu)如圖2所示。通過開發(fā)信息集成功能模塊，設(shè)計一系列相關(guān)數(shù)據(jù)集成接口，以從對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中集成相關(guān)信息。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，使系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具備可用條件，支撐后續(xù)數(shù)據(jù)分析功能的實(shí)現(xiàn)。3園區(qū)的互聯(lián)互通和管理的一體化3.1園區(qū)所需維護(hù)信息從供能端和用能端兩方面對能源供應(yīng)與用戶側(cè)各項(xiàng)用能數(shù)據(jù)、能源流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化監(jiān)控，實(shí)時監(jiān)控園區(qū)內(nèi)各維度數(shù)據(jù)變化，并以能流圖的方式展示相關(guān)信息，如圖3、圖4所示。同時分別從用電、用熱、能源構(gòu)成等多方面研究園區(qū)的用能特性和不同能源的運(yùn)行效率，構(gòu)建能效分析指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對園區(qū)不同維度的實(shí)時能效分析。3.2最優(yōu)的運(yùn)行策略結(jié)合紅豆工業(yè)園的運(yùn)行特點(diǎn)，開發(fā)園區(qū)供能側(cè)多能互補(bǔ)平臺。一是利用大數(shù)據(jù)分析結(jié)果將各能源系統(tǒng)按照電、熱2個板塊進(jìn)行分類，并實(shí)時計算各能源供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)保參數(shù)及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指數(shù)，提出最優(yōu)運(yùn)行策略4園區(qū)外交易機(jī)制的建立目前，紅豆工業(yè)園正在建立“3+1”模式的綜合能源市場化交易模式，整體框架如圖6所示。4.13不同的市場交易模式4.1.1電價定價機(jī)制目前，紅豆集團(tuán)90%的用能可實(shí)現(xiàn)自給，園區(qū)內(nèi)部的執(zhí)行電價與江蘇電網(wǎng)的銷售電價基本一致，但電力負(fù)荷的峰、谷、平實(shí)際出現(xiàn)時間與江蘇電網(wǎng)銷售電價的峰、谷、平時段重合度較低。此外，紅豆工業(yè)園的熱力交易采用統(tǒng)一價格，交易規(guī)則較為簡單，交易與定價機(jī)制具有很大的優(yōu)化和提升空間?；诩t豆工業(yè)園的歷史電力負(fù)荷、熱力負(fù)荷以及光伏出力數(shù)據(jù)，以園區(qū)每日整體用能成本最低為目標(biāo)，模擬一段時間園區(qū)的實(shí)時電價與實(shí)時熱價，可以較好地反映電能、熱能生產(chǎn)的邊際成本，有利于指導(dǎo)用戶用能方式的改變或調(diào)整，如圖7所示。4.1.2園區(qū)內(nèi)部電力需求響應(yīng)策略在紅豆工業(yè)園區(qū)的日前市場中，參考用戶的用電/熱特性，建立了基于內(nèi)外部協(xié)同需求響應(yīng)的雙層互動模型，如圖8所示。圖8中，上層為電網(wǎng)與紅豆工業(yè)園之間的交易，根據(jù)江蘇電網(wǎng)的峰、谷、平銷售電價以及實(shí)行的基于激勵的需求響應(yīng)策略，根據(jù)紅豆工業(yè)園的用能特性，繪制外部電力需求計劃曲線，并反饋給電網(wǎng)；下層為紅豆工業(yè)園與內(nèi)部用戶之間的交易，根據(jù)日前電力負(fù)荷、熱力負(fù)荷以及光伏出力的預(yù)測情況，結(jié)合各用戶的用能特性，提出園區(qū)內(nèi)部基于激勵的需求響應(yīng)策略。用戶根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行的區(qū)內(nèi)電價以及上述需求響應(yīng)策略，調(diào)整各自的用能計劃，并上報熱電廠。4.1.3實(shí)時市場激勵機(jī)制以園區(qū)用電、用熱為能源主線，結(jié)合日前在線實(shí)時超短期天氣預(yù)測和熱電機(jī)組運(yùn)行工況，根據(jù)系統(tǒng)邊際成本預(yù)警機(jī)制和實(shí)時不平衡電量需求發(fā)布能源現(xiàn)貨，建立實(shí)時電量調(diào)節(jié)紅包激勵機(jī)制。通過分發(fā)實(shí)時激勵認(rèn)購電量，提供用能企業(yè)實(shí)時認(rèn)購，激勵用能企業(yè)有效平抑負(fù)荷預(yù)測誤差，滿足園區(qū)系統(tǒng)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理需求，實(shí)現(xiàn)園區(qū)能源管理和企業(yè)用能效益雙贏。4.21收益分配激勵機(jī)制以園區(qū)關(guān)鍵信息為分析基礎(chǔ)，建立園區(qū)和用能企業(yè)效益共享、責(zé)任共擔(dān)的收益分配機(jī)制。通過電價、熱價的變化促使用能企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)用能，對用能企業(yè)進(jìn)行用電收益共享和用電損失補(bǔ)償，達(dá)到園區(qū)收益上升、用戶用電成本下降的雙贏效果5減少用能成本無錫供電分公司在紅豆工業(yè)園建設(shè)的多能互補(bǔ)綜合能源服務(wù)平臺不僅實(shí)現(xiàn)了園區(qū)各能源單元間的科學(xué)調(diào)度、協(xié)同運(yùn)行，提升了客戶能源管理智能化水平，而且節(jié)能成效顯著，預(yù)計年度節(jié)約電能消耗2104萬kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤