智慧能源多能互補綜合能源管理系統探索

文/徐天石

多能互補綜合能源系統強調在同一個網絡中集成多種具有互補特性的分布式能源，如太陽能、風能、水能等，通過相互補充的方式提升區域能源系統運行的穩定性和經濟性。與傳統集中式電力系統相比，分布式能源系統采用的是小容量、小規模、分散式、模塊化的結構，能夠實現一次能源到電能、熱能和動能的獨立轉化，通過多種能源的互補，能夠全面滿足能源綜合利用以及節能減排的現實需求。

1　系統體系框架

以某區域多能互補綜合示范性工程的建設為例，截止2017年底，區域內最大負荷28MW，預計在未來一段時間內，用電負荷依然處于高速增長階段，增長率可以達到11%，在這種情況下，單純依靠上級電網很難滿足區域發展對于能源的需求。基于此，有關部門計劃在區域內構建分布式能源站，充分利用光伏發電的優勢，與傳統電網實現互補，對電源結構進行優化，以此來保證區域經濟的穩定快速發展。立足當前社會發展對于能源的需求，從區域多能互補分布式能源循環經濟體系的構想出發，可以結合區域經濟發展情況，構建相應的智慧能源多能互補綜合能源管理系統，系統包含兩個主要部分：

（1）能量管理中心系統；

（2）分布式能源監控系統和負荷監控系統。

其中，負荷監控系統又可以細分為用戶用能監測系統、樓宇能源管理系統和充電站監控系統等，原本的電力系統調度中心與區域能源系統之間的信息傳遞可以交由能量管理中心系統負責。

2　系統運行模式

智慧能源多能互補綜合能源管理系統的運行有幾個基本前提，如安全性、穩定性、可靠性、經濟性等，基于此，可以在系統中引入一體化綜合能源管理技術，從區域能源負荷需求出發，對分布式能源的容量、區域電價等信息進行收集和整理，做好相應的調配工作，確保分布式能源在運行過程中成本最小（包括運行成本、網損成本、停電成本和排放成本），以此來為分布式能源的生產、儲備和使用提供參考依據，做好不同分布式能源及負荷設備的統一協調管理工作，強化區域內部分布式能源系統與傳統電力系統之間能源的調控工作，在滿足系統經濟運行的同時，實現節能減排目標。

結合負荷預測結果，參照電價、氣價等相關信息，可以實現對于電力系統電能交換、分布式能源調度、負荷側需求響應等的管理，從而確保區域能源系統整體運行可靠，提升能源利用率。從運行模式分析，智慧能源多能互補綜合能源管理系統需要由政府部門、電力企業、投資方通過PPP模式，在相應區域內構建能源公司，開展能源銷售服務，這樣可以在出現電力盈余時，向電力系統供電，緩解其壓力，同時也能夠通過自主能源管理，為能源負荷提供多樣化的能源支撐，強化系統對于各類故障和災害的抵御能力。而在充分保證經濟效益的前提下，需要采取有效措施，最大限度地提升清潔可再生能源的利用率，從能源公司的角度，可以結合能源管理合同，實現對于區域內部節能運維項目的統一管理和控制。

3　系統建設方案

智慧能源多能互補綜合能源管理系統的建設需要從實際需求出發，構建相應的管理平臺，配合一體化調控體系來實現對于資源的優化配置，提升電網調控能力。管理系統中的應用系統通常布置在三個不同的安全分區，以安全區Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，三者分別代表實時區、非實時區和管理信息區，從保證系統運行安全的角度，需要嚴格依照相關規范，設置相應的安全防護措施。

安全區Ⅰ主要包括了SCADA服務器、能源管理服務器、采集通信服務器、數據庫服務器、系統網絡和MMI子系統；安全區Ⅱ包括了數據庫服務器、采集通信服務器、能效管理服務器、功率預測服務器、能源交易服務器以及MMI子系統等，能夠完成調度計劃制定、能源調度管理、實時數據監控、能源監測等功能。通過對系統的合理配置，可以實現對于儲能站、電源等的調度工作，以及對于升壓站的監控，通過統一操作和檢修維護，減少工作人員的數量，提高工作效率，同時也能夠促進電網運行成本的降低。廠站計算機監控系統可以經電力專網，實現與能源運行監測交易中心的信息傳遞，通過這樣的方式完成對于能源運行監測交易中心的遠程監控。而經數據通信網，監控系統還可以將視頻信息傳輸到能源運行監測交易中心，同樣能夠為運行管理人員對各個站點的遠程監控提供便利。用戶側數據的傳遞主要是通過專線或者公網進行，要求綜合能源管理系統必須設置相應的通信接口，實現與區域電網調度端的有效連接。

4　結語

相比較傳統集中式電力系統，多能互補綜合能源管理系統能夠將多種具備互補性的分布式能源集中起來，提升系統的穩定性和經濟性，確保能源的充分利用。而在系統構建過程中，需要充分考慮區域經濟發展情況和負荷需求，結合一體化運行模式，建立相應的能源綜合管控中心和管理系統平臺，在保證電力系統穩定可靠運行的基礎上，通過分布式能源系統實現優化調度與多能互補，促進能源利用效率和經濟效益的提高。