用電能效管理系統的存在問題與解決策略

楊育標

【摘 要】分析和解決目前用電能效管理系統的存在問題，創新設計工序錯峰用電分析和負荷預測模型，提高采集數據的準確度，降低用電成本，實現安全用電、經濟用電和智慧用電，為用電能效管理系統的推廣應用開拓了一條“能實現、可借鑒、易推廣、有價值”的新途徑。

【關鍵詞】用電數據；工序錯峰用電；負荷預測

0 引言

用電數據是用電能效管理系統的基礎，科學的用電數據采集、分析是系統能否發揮功效的關鍵。本文分析和闡述目前用電能效管理系統的存在問題和解決策略。為建設和應用能效管理系統提供“能實現、可借鑒、有價值”幫助。

1 用電能效管理系統簡述

用電能效管理系統通過對用電數據的采集、分析、管理，幫助工業用戶實現節能減排、安全用電、經濟用電、智慧用電。系統由管理平臺、用電數據采集終端、電能計量裝置等組成。電能計量裝置指具有測量、數據處理、通信等單元組成的裝置，為系統提供用電基礎數據。用電數據采集終端是對電能計量裝置的用電數據進行采集的設備終端，通過互聯網連接管理平臺，科學用電采集方案能有效實現能效管理系統的功效。

2 分析用電能效管理系統的存在問題

2.1 用電能效管理系統的存在問題

目前現行用電能效管理系統的存在問題主要包括：采集用電數據準確度和實用價值偏低、能效管理建設成本高、構建采集網絡難度大、節能減排的方案難以有效實施、能效管理系統功效低等。

2.2 存在問題的導致原因

2.2.1 用電環境造成用電數據難采集

電力設計部門為工業用電設計、配建的用電環境，主要目的在于用電安全。造成構建采集網絡難度大，節能減排的方案難以有效實施，從而造成采集的用電數據缺乏健全性和實用價值低。缺乏用電基礎數據，大大降低能效管理系統的功效，成為系統推廣應用的最大阻力。

2.2.2 用電數據采集方案不科學

造成存在問題的另一原因是用電數據采集方案不科學：在電流互感器的次級端，加裝互感器把次級電流變換為電壓或電流進行采集、測量，放大測量電流的誤差，造成采集到的用電數據準確度低；每個采集點采用一條GPRS通道與平臺通信，造成能效管理建設成本高，增加系統運維工作量和通信資費等成本。

3 解決用電能效管理系統的存在問題

3.1 具體化和實例化能效管理功效

3.1.1 設計工序錯峰用電分析

采集生產、加工產品各道工序的用電數據（能耗），對采集到各道工序的能耗進行分析，在遵循生產流程不變的條件下，調整高耗能的工序在谷時段生產，低耗能的工序在峰時段或平時段生產，通過合理調整各道工序的生產時間、時段、人力，達到錯峰用電節約生產成本的目的，幫助用戶進行用電成本核算，實現經濟用電，提高節能減排水平。

3.1.2 設計負荷預測模型

設計短期負荷預測和合約期負荷預測兩種預測模型，短期負荷預測以小時或天為用電周期，用戶選擇最大或平均或最小負荷值，平臺自動根據歷史同期對應用電量，預測下個用電周期的負荷值，幫助用戶快速預測用電量；合約期負荷預測的用電周期可以為一個月或多個月，利用合約期負荷預測，平臺自動根據用戶在歷史同期的最大或平均或最小實際產能，結合計劃產量，預測下個用電合約周期的負荷值。負荷預測為用戶提供更接近于實際用電量的預測值，幫助用戶在無調控條件下，零違約完成用電合約，實現利益最大化，實現智慧用電，提高節能減排水平和安全用電水平。

3.1.3 科學設計采集方案，提高用電數據實用價值

在電流互感器的次級串聯接入電表，采集電表的用電數據，實現對變壓器次級用電（用戶實際用電）的真準測量和采集，通過動態與合約電量進行分析比較，為避免發生或降低用電違約量提供用電指導，為能效管理系統提供更具實用價值的用電數據；用電數據是能效管理系統的基礎，提高用電數據采集頻率，使數據更連續、更能真實反映數據隨時間而變化的規律、更具實用價值；增加、細化用電數據采集節點，使采集到的用電數據符合用電成本核算的要求，提高用電數據的實用價值。

3.2 降低系統建設成本和安裝難度

3.2.1 充分利用現有資源，提高用電基礎設施復用度

充分利用電流互感器、三相電源、電能表計等現有用電基礎設施，提高用電基礎設施復用度，降低系統建設成本和安裝難度：

（1）在配電房的配電柜和較規范的廠房配電箱，安裝有作用于安全用電的電流互感器；為儀器、儀表顯示和工作的三相電源。為充分利用現有的電流互感器和三相電源，實現對變壓器次級用電的測量和采集。可以新裝三相電表，電表的電流輸入與電流互感器次級串聯，電表的電源輸入與三相電源并聯。

（2）許多企業已安裝有電表對用電進行計量。如果電表為機械表，可以用帶有485通信接口的電子式電表替換，充分利用現有的電流互感器和三相電源；如果電表為沒有485通信接口的電子式電表【所有電子式電表都有脈沖輸出】，加裝脈沖計量模塊對電表的用電輸出脈沖進行計數，實現對用電的計量和采集，充分利用現有電表；直接利用電子式電表。

（3）在用電采集終端設計具有多態性的指令生成模塊，根據電表編號和通信協議，分別配置與不同電表正確通信的用電數據采集指令，實現用電采集終端可以連接、采集現有各種電表，充分利用現有資源，降低設計（容量、安裝位置、線路布局等）、安裝、調試采集節點的成本和時間，降低系統建設成本和安裝難度。

3.2.2 構建無線星型局域網絡

多臺電表或脈沖計量模塊的485總線可以掛接在同一總線，與信號轉換模塊連接，擴展485總線連接到無線星型局域網，構建無線用電數據采集網。降低采集網絡的布線及安裝難度和維護工作量；用電數據采集終端集中采集局域網中所有電表的用電數據，通過GPRS與管理平臺通信，節約GPRS的硬件成本和通信資費。降低系統建設成本和安裝難度。

設計用電數據采集終端具有識別鏈路功能，記錄采集網絡中所有電表編號和信號轉換模塊的物理地址，并為編號和物理地址建立對應關系。當用電數據采集終端采集電表的用電數據時，根據電表編號從數據表查詢到與電表連接的信號轉換模塊的物理地址，根據物理地址查詢到無線路由器為信號轉換模塊動態分配的IP地址，用電數據采集終端與IP地址（電表）采用點對點方式進行TCP/IP數據通信。降低采集網絡的數據流量和電表處理量，提高采集網絡性能。

3.3 本能效管理系統的有益效果

與現有用電能效管理技術相比較，本文的用電能效管理系統，創新設計工序錯峰用電分析和負荷預測模型，把節能減排、安全用電、經濟用電、智慧用電具體化和實例化，幫助用戶進行產品用電成本核算。設計脈沖計量和采集指令多態性，充分利用現有資源，提高用電基礎設施復用度，降低系統建設成本和安裝難度。擴展485總線連接到無線星型采集局域網，降低采集網絡的布線及安裝難度和維護工作量，降低系統建設成本和安裝難度。最大程度降低系統建設成本和安裝難度，把節能減排、安全用電、經濟用電、智慧用電具體化和實例化，有效實現能效管理系統的功效。

4 結論

能源短缺和售電開放將催生用電能效管理等用電服務系統和產業的發展。有效解決現行用電能效管理系統的存在問題，消除制約系統應用發展的不利因素，對推廣應用用電能效管理系統具有積極作用。

【參考文獻】

[1]陳向群.《電力用戶用電信息采集系統》，中國電力出版社，2012.12.endprint