電力需求側(cè)管理平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐淺析

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摘要:電力需求側(cè)管理平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用，既是適應(yīng)信息化發(fā)展，帶動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，也是更好發(fā)揮政府作用，推動(dòng)節(jié)能減排工作，提升電力運(yùn)行調(diào)節(jié)水平的重要途徑。本文介紹了電力需求管理平臺(tái)的建設(shè)背景，以及新形勢(shì)下河北省對(duì)電力需求側(cè)管理平臺(tái)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，提升了平臺(tái)應(yīng)用價(jià)值。在對(duì)建設(shè)意義和功能應(yīng)用進(jìn)行闡述與分析的基礎(chǔ)上，圍繞企業(yè)應(yīng)用案例，重點(diǎn)從管理節(jié)電和技改節(jié)電兩方面對(duì)平臺(tái)應(yīng)用效益進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:電力需求側(cè)管理平臺(tái);數(shù)據(jù)分析;能效管理

1概述

電力需求側(cè)管理(DSM)作為電力優(yōu)化資源配置的有效舉措，不僅在節(jié)約電力電量、提升負(fù)荷率、減輕用電缺口上發(fā)揮了重要作用，而且對(duì)于促進(jìn)“雙型”社會(huì)的建設(shè)發(fā)揮了重要作用。為進(jìn)一步推動(dòng)電力需求側(cè)管理工作發(fā)展，“十二五”期間，國(guó)家層面啟動(dòng)了電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作，提出要加快構(gòu)建電力需求側(cè)管理平臺(tái)，在資金政策方面給予了大力支持。河北省作為全國(guó)首批開展電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作的省份，順利建設(shè)完成省級(jí)電力需求側(cè)管理平臺(tái)，并與國(guó)家電力需求側(cè)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。該平臺(tái)具備在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析、有序用電和需求響應(yīng)、信息發(fā)布等基本功能，初步實(shí)現(xiàn)了以信息化手段推動(dòng)實(shí)施電力需求側(cè)管理工作的新模式。隨著“云大物移智鏈”等信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷革新、進(jìn)步與發(fā)展，電力需求側(cè)管理逐步向?qū)崟r(shí)化、智能化、自動(dòng)化方向演進(jìn)，基于數(shù)據(jù)應(yīng)用與分析的服務(wù)需求越來越多，政府和企業(yè)對(duì)依托平臺(tái)大數(shù)據(jù)提供的服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)質(zhì)量要求也越來越高，平臺(tái)現(xiàn)有功能及應(yīng)用難以滿足未來需求的矛盾日益凸顯［1］。

2新形勢(shì)新要求

近年來，我國(guó)提出了通過智能用電創(chuàng)新管理模式，培育電能服務(wù)新業(yè)態(tài)，提升電力需求側(cè)管理智能化水平的新要求。2017年9月，國(guó)家6部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革做好新形勢(shì)下電力需求側(cè)管理工作的通知》(以下簡(jiǎn)稱《通知》)并發(fā)布了《電力需求側(cè)管理辦法(修訂版)》?！锻ㄖ访鞔_提出當(dāng)前電力需求側(cè)管理面臨新的形勢(shì):電力供需總體供大于求，可再生能源消納矛盾突出?！锻ㄖ芬矎?qiáng)調(diào)新形勢(shì)下，電力需求側(cè)管理除繼續(xù)做好電力電量節(jié)約，促進(jìn)節(jié)能減排工作以外，應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)電力體制改革，實(shí)施電能替代，促進(jìn)可再生能源消納，提高智能用電水平［2-4］。隨著信息和通信技術(shù)與用電技術(shù)的不斷融合，結(jié)合新形勢(shì)和新任務(wù)，2019年河北省對(duì)電力需求管理平臺(tái)進(jìn)行了全面優(yōu)化升級(jí)，軟件架構(gòu)在原有用戶版基礎(chǔ)上，不僅面向政府新增開發(fā)政府版，還開發(fā)了用戶版APP和政府版APP，平臺(tái)軟件功能得到極大地豐富和拓展，應(yīng)用場(chǎng)景也更加靈活多樣。優(yōu)化升級(jí)后軟件功能架構(gòu)如圖1所示。

3建設(shè)意義與應(yīng)用分析

3．1建設(shè)意義

電力需求側(cè)管理平臺(tái)作為電力需求側(cè)管理廣泛深入36開展的一種重要的信息化手段。通過該平臺(tái)，有利于加強(qiáng)電力運(yùn)行監(jiān)測(cè)，提高經(jīng)濟(jì)分析預(yù)警能力;有利于幫助用戶實(shí)時(shí)、形象地了解用電情況，提高電能利用效率，節(jié)約電力和電量;有利于建立用電在線診斷分析評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)電能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大;有利于引導(dǎo)電網(wǎng)公司、電能服務(wù)商和企業(yè)平臺(tái)數(shù)據(jù)接入省平臺(tái)，整合現(xiàn)有信息資源，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、集約化開發(fā)應(yīng)用。

3．2應(yīng)用分析

基于數(shù)據(jù)資源持續(xù)接入和不斷整合，優(yōu)化升級(jí)后的電力需求側(cè)管理平臺(tái)將在以下幾個(gè)方面發(fā)揮重要作用:一是為政府部門電力宏觀調(diào)控提供服務(wù)。平臺(tái)作為重要的信息載體，能夠?qū)崿F(xiàn)“實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歷史分析、趨勢(shì)預(yù)估”等功能，為政府部門宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)節(jié)、促進(jìn)新能源建設(shè)與消納、節(jié)能減排政策制定、企業(yè)能效水平監(jiān)管、執(zhí)行評(píng)價(jià)、綜合分析等提供決策依據(jù)，有助于增強(qiáng)電力負(fù)荷調(diào)控和應(yīng)急保障能力，保障電力安全穩(wěn)定。二是為電力用戶節(jié)能提供服務(wù)。平臺(tái)能夠動(dòng)態(tài)反映企業(yè)內(nèi)部電能消耗情況，實(shí)現(xiàn)用電情況的全面監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)估，有助于企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，挖掘節(jié)能潛力，開展需求響應(yīng)，提高用電效率，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)科學(xué)用電、節(jié)約用電。同時(shí)，電力用戶利用平臺(tái)發(fā)布節(jié)能改造項(xiàng)目信息，為企業(yè)尋求市場(chǎng)資源，與節(jié)能服務(wù)機(jī)構(gòu)對(duì)接提供服務(wù)。三是為電能服務(wù)機(jī)構(gòu)挖掘項(xiàng)目提供服務(wù)。平臺(tái)能夠?yàn)楣I(yè)企業(yè)和電能服務(wù)機(jī)構(gòu)搭建服務(wù)橋梁，推廣先進(jìn)產(chǎn)品(技術(shù))和示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)在線咨詢和技術(shù)服務(wù)，促進(jìn)項(xiàng)目對(duì)接、產(chǎn)融銜接。幫助電能服務(wù)機(jī)構(gòu)從系統(tǒng)角度全面評(píng)估企業(yè)能源管理效果，并發(fā)現(xiàn)節(jié)能空間和節(jié)能方向。相比其他服務(wù)模式，平臺(tái)服務(wù)更具全面性、系統(tǒng)性、客觀性，企業(yè)在此基礎(chǔ)上落實(shí)的節(jié)能改造方案將更具針對(duì)性，扶持一批電能服務(wù)機(jī)構(gòu)不斷發(fā)展壯大。四是為第三方節(jié)能量核查認(rèn)證提供服務(wù)。平臺(tái)能夠?yàn)楣?jié)能量核查認(rèn)證機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確核查項(xiàng)目節(jié)能效果提供依據(jù)。同時(shí)通過平臺(tái)公布第三方核查認(rèn)證機(jī)構(gòu)的節(jié)能量核查認(rèn)證過程及結(jié)果，有利于提高核查認(rèn)證的公正性、科學(xué)性和權(quán)威性。

4應(yīng)用實(shí)踐分析

本文將圍繞企業(yè)用戶應(yīng)用實(shí)踐案例，重點(diǎn)從管理節(jié)電和技改節(jié)電兩方面進(jìn)行分析。

4．1合理關(guān)停輔助用電設(shè)備案例

此案例中，根據(jù)生產(chǎn)流程需要，空壓機(jī)是除塵器的輔助設(shè)備，除塵器關(guān)停時(shí)，空壓機(jī)也應(yīng)關(guān)停。從平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示(如圖2所示)，在吸塵器關(guān)停時(shí)段，空壓機(jī)處于持續(xù)空開狀態(tài)，造成電能浪費(fèi)。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，空壓機(jī)平均運(yùn)行負(fù)荷約250kW，空開運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)約2．5h。若合理關(guān)?？諌簷C(jī)，每天可節(jié)約電量625kW·h，按每年運(yùn)行250天計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約電量15．6萬(wàn)kW·h，節(jié)約電費(fèi)7．8萬(wàn)元(電價(jià)按0．5元/kW·h計(jì)算)。

4．2合理錯(cuò)峰用電案例［5］

此案例中，窯爐的加溫時(shí)間沒有特殊要求，主要目的是保溫。從平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示(如圖3所示)，該設(shè)備上午高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段為8:00—11:00，平均運(yùn)行負(fù)荷250kW。參照2021—2022年河北電網(wǎng)銷售電價(jià)表規(guī)定，此時(shí)段正處于高峰用電時(shí)段，電價(jià)分別是平段、谷段的1.6倍和2．6倍，大大增加了用電成本。2021年7月26日，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2021〕1093號(hào))，對(duì)優(yōu)化分時(shí)電價(jià)機(jī)制、強(qiáng)化分時(shí)政策執(zhí)行等提出了整體要求。后續(xù)峰谷電價(jià)價(jià)差將會(huì)繼續(xù)拉大，峰谷用電優(yōu)化勢(shì)必會(huì)引起更多企業(yè)的重視。

4．3提升功率因數(shù)案例［6］

4．3．1案例分析。通過平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)某鋼鐵企業(yè)粗軋機(jī)存在運(yùn)行負(fù)載變化大，功率因數(shù)較低的問題，具有較大的技改節(jié)電空間。選取該設(shè)備的典型負(fù)荷曲線和功率因數(shù)曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如圖4和圖5所示。該設(shè)備為繞線式異步電動(dòng)機(jī)，其銘牌參數(shù)如表1所示。從負(fù)荷曲線可以看出其負(fù)載變化十分頻繁，日常運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于額定功率因數(shù)。參照平臺(tái)數(shù)據(jù)曲線參數(shù)統(tǒng)計(jì)表(見表2)，從中可以看出:運(yùn)行總負(fù)荷越大，平均功率因數(shù)就越低，且平均功率不由最大總負(fù)荷的大小決定，而是由沖擊負(fù)荷的工作頻率所決定。存在過負(fù)荷運(yùn)行20%～40%的現(xiàn)象，且過負(fù)荷越多功率因數(shù)越低，損耗也就越大。4．3．2改進(jìn)建議。根據(jù)粗軋機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，建議采用變負(fù)載進(jìn)相器，采取就地補(bǔ)償?shù)姆绞教岣吖β室驍?shù)。變負(fù)載進(jìn)相器采用變頻技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，可靠性高。該技術(shù)不僅可以提高功率因數(shù)，而且升溫明顯降低，大大提高了過載能力及效率，電動(dòng)機(jī)使用壽命得到延長(zhǎng)，不僅可以降低無(wú)功功率，還可降低定子電流和銅損、鐵損，從而降低電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率，使節(jié)電效果更加顯著。4．3．3實(shí)際效果分析。將功率因數(shù)從0．49提高到0．8，其有功功率P=1635．44kW，功率因數(shù)cosφ1=0．49，采取變負(fù)載進(jìn)相器后使功率因數(shù)達(dá)到cosφ1=0．8。其補(bǔ)償容量:=1684．5kVar電動(dòng)機(jī)的有功功率損耗ΔP:ΔP=KQQc=0．02×1684．5kVar=33．69kW年節(jié)約電量Q:Q=ΔP×24×250≈20萬(wàn)kW·h電價(jià)按0．5元/kW·h計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)10萬(wàn)元。注:式中KQ按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12497—2006為無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(0．02～0．04)，取0．02，年運(yùn)行天數(shù)取250天。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，河北省電力需求側(cè)管理平臺(tái)有效實(shí)現(xiàn)了電能管理的可視化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和專業(yè)化，通過加強(qiáng)管理和技術(shù)改進(jìn)，能夠產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?！笆奈濉笔翘歼_(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期，利用平臺(tái)大數(shù)據(jù)挖掘節(jié)電潛力，實(shí)現(xiàn)用能效率提升，有效促進(jìn)節(jié)能減排勢(shì)必得到全社會(huì)更為廣泛地認(rèn)可與肯定，平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用也將迎來快速發(fā)展期。

參考文獻(xiàn):

［1］曾鳴，王俐英．雙碳目標(biāo)下的電力需求側(cè)管理進(jìn)階與變革［J］．中國(guó)電力企業(yè)管理，2021(4):23-25．

［2］陳之敏．我國(guó)電力需求側(cè)管理工作現(xiàn)狀與政策趨勢(shì)［J］．電力需求側(cè)管理，2017(1):3，4，16．

［3］王娟，周伏秋，許文．新形勢(shì)下電力需求側(cè)管理財(cái)政政策研究［J］．地方財(cái)政研究，2018(7):43-47，73．

［4］周伏秋．高質(zhì)量發(fā)展新時(shí)代電力需求側(cè)管理升級(jí)方向［J］．電力需求側(cè)管理，2020(1):1-2．

［5］劉迪．電力需求管理與錯(cuò)峰用電分析［J］．能源與環(huán)境，2018(9):214-215．

［6］楊志榮．節(jié)能與能效管理［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2009．

作者:李紀(jì)榕 劉濤 郭威炯 吳艷微 孔曉玉 單位:河北省電力需求側(cè)發(fā)展中心 河北太行計(jì)量檢測(cè)有限公司