智能用電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用分析

鮑亞男 張艷 王哲 李天真 陳險(xiǎn)寧

摘要：與傳統(tǒng)的用電模式不同，智能用電用戶不再單一地被動(dòng)接受供電，而是有選擇地參與到供電環(huán)節(jié)中，例如，對(duì)重大用戶可以實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行激勵(lì)，用低電價(jià)引導(dǎo)用戶，避免因高峰用電峰值過高，引起大型火力發(fā)電機(jī)組的錯(cuò)配，造成火力發(fā)電機(jī)組可用率低的尷尬局面。智能用電從用戶側(cè)和電源側(cè)的利用率最大化和環(huán)保效益最大化、資源配置最佳化等方式，利用大數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢(shì)和智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)發(fā)、輸、供、配、用戶五者之間的交互與鏈接，最終真正實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能。

關(guān)鍵詞：智能用電技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

1智能用電管理系統(tǒng)分析

1.1主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)一般設(shè)置在以地區(qū)為單位的電力公司系統(tǒng)，任務(wù)是對(duì)一個(gè)地區(qū)的電力資源使用和儲(chǔ)存情況進(jìn)行分析和管理，通過及時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的用電量，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷采取平風(fēng)填谷的調(diào)節(jié)措施。

1.2子站系統(tǒng)

子站系統(tǒng)通常設(shè)置在基層變電所，通過對(duì)負(fù)責(zé)范圍內(nèi)的用戶用電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)將數(shù)據(jù)反饋給主站系統(tǒng)，使主站系統(tǒng)能夠做出正確的判斷。另外子站系統(tǒng)還要承擔(dān)負(fù)債范圍內(nèi)的電力設(shè)備維修和維護(hù)工作，將故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后匯總到主站系統(tǒng)，降低故障所帶來的損失。

2智能用電的發(fā)展建設(shè)

2.1多種電價(jià)政策下家庭用電信息交互服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)正在積極進(jìn)行智能用戶能量管理系統(tǒng)、智能家居和智能小區(qū)的研究與建設(shè)。在智能用戶能量管理系統(tǒng)的研究中建立雙向的通信聯(lián)系，包括為用戶提供實(shí)時(shí)電價(jià)和用電信息、監(jiān)視以及控制用電設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)與電力用戶信息相關(guān)的系統(tǒng)集成，與智能電網(wǎng)的實(shí)施相適應(yīng)，最大限度地延長(zhǎng)換代的生命周期。此外，也對(duì)具體電價(jià)模式下智能用電系統(tǒng)也進(jìn)行了研究，也有文獻(xiàn)提出了基于實(shí)時(shí)電價(jià)的智能用電系統(tǒng)框架，闡述了系統(tǒng)各部分的功能需求，給出了智能用電系統(tǒng)的信息流程，比較了實(shí)時(shí)電價(jià)階段的智能用電與傳統(tǒng)用電方式的不同。

2.2支撐工商業(yè)用戶能效提升的用電節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)采取的支撐工商業(yè)用戶能效提升的用電節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)主要包括使用節(jié)能型供配電系統(tǒng)，例如采用合理的供電電壓、采用節(jié)能型變壓器和采用無功補(bǔ)償裝接；選擇節(jié)能設(shè)備，例如推廣使用變頻器、使用Y型高效電動(dòng)機(jī)以及節(jié)能型照明電器等，并合理選擇導(dǎo)線截面；加強(qiáng)工廠用電管理，合理使用峰谷電力資源；加強(qiáng)工廠電力計(jì)量管理，大力開展能效電廠項(xiàng)目等。

2.3智能空調(diào)在電網(wǎng)負(fù)荷管理中的應(yīng)用機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù)

國(guó)內(nèi)的研究主要集中在對(duì)智能空調(diào)的協(xié)調(diào)控制模型和算法設(shè)計(jì)上，有文獻(xiàn)將模糊控制應(yīng)用在智能空調(diào)上，設(shè)計(jì)了智能變頻空調(diào)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，這樣的空調(diào)不僅會(huì)給人帶來更舒適的感覺，而且還能節(jié)約更多的電能；也有文獻(xiàn)對(duì)中央空調(diào)輪停技術(shù)進(jìn)行研究，由于建筑物的熱惰性和循環(huán)水的蓄能性，可以在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)保持對(duì)建筑物的供冷能力，節(jié)約空調(diào)用電的同時(shí)不影響空調(diào)使用效果；有文獻(xiàn)基于人體工程及非均勻溫度場(chǎng)智能空調(diào)系統(tǒng)研究，通過對(duì)出風(fēng)口進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)單元獨(dú)立地溫度控制，這種智能空調(diào)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與用戶進(jìn)行交互，從而降低了空調(diào)的功耗。總結(jié)國(guó)內(nèi)研究可以發(fā)現(xiàn)，缺乏智能空調(diào)負(fù)荷控制管理平臺(tái)的研究，缺乏基于需求響應(yīng)下智能空調(diào)協(xié)調(diào)控制的研究。

2.4面向需求響應(yīng)的智能用電數(shù)據(jù)在線分析關(guān)鍵技術(shù)

我國(guó)的大客戶負(fù)荷管理和低壓集中抄表系統(tǒng)已安裝使用近千萬戶。國(guó)家電網(wǎng)公司在十多個(gè)網(wǎng)省公司上線運(yùn)行了營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)，建成了營(yíng)銷分析與輔助決策系統(tǒng)。智能用電數(shù)據(jù)在線分析平臺(tái)主要分析的數(shù)據(jù)包括家庭用戶和工商業(yè)用戶，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程能效評(píng)估和健康診斷。查閱相關(guān)資料，目前，國(guó)內(nèi)外還沒有明確建設(shè)智能用電數(shù)據(jù)在線分析平臺(tái)的項(xiàng)目，大多數(shù)圍繞智能用電交互平臺(tái)展開。

3智能用電技術(shù)探究

3.1智能電器

相對(duì)于傳統(tǒng)家用電器而言的，智能電器的出現(xiàn)與發(fā)展是與智能用電技術(shù)的發(fā)展步伐息息相關(guān)的。智能電器技術(shù)集信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，旨在為用戶提供更為有效、便捷、舒適的家居生活，同時(shí)還能夠與智能用電終端實(shí)現(xiàn)信息的雙向交互，優(yōu)化家居生活的電源管理。智能家用電器具備以下幾個(gè)功能：第一，接受電力企業(yè)或者智能用電終端多種方式的智能化遠(yuǎn)程控制；第二，具備家電設(shè)備高效的節(jié)能技術(shù)，并可實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的高度信息化；第三，能夠?qū)崟r(shí)顯示、分析電器設(shè)備用電信息，通過與電力企業(yè)的信息交互，獲取分時(shí)電價(jià)的信息，從而實(shí)現(xiàn)智能化用電管理。

3.2智能插座技術(shù)

目前，大多數(shù)用戶的用電設(shè)備都存在待機(jī)耗能的現(xiàn)象，通過相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)城市中家庭每天平均待機(jī)能耗大約在15-30瓦，將所有家庭的待機(jī)能耗進(jìn)行匯總后是一個(gè)非常龐大的數(shù)據(jù)，造成了電力資源的極大浪費(fèi)。現(xiàn)階段出現(xiàn)的智能插座，可以很好地對(duì)家庭用電設(shè)備進(jìn)行智能化控制，減少資源的浪費(fèi)。智能插座的技術(shù)含量非常高，通常涵蓋了通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有顯示和監(jiān)測(cè)的功能，通過感應(yīng)電源的使用情況，可以做出自動(dòng)的切換工作，不僅能夠進(jìn)行過流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)用電安全，而且能夠?qū)崿F(xiàn)用電設(shè)備信息的監(jiān)測(cè)，在待機(jī)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電源。

3.3智能雙向表計(jì)技術(shù)

傳統(tǒng)的電能表計(jì)主要對(duì)用戶電能量的使用情況進(jìn)行單向統(tǒng)計(jì)，最初采用的是人工抄表方式。其后，出現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，它是在人工抄表基礎(chǔ)上的一次質(zhì)的飛躍。但是，該抄表方式依然無法完全滿足智能電網(wǎng)的用電技術(shù)，于是，智能雙向表計(jì)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能雙向表計(jì)是指具有開放式雙向通信功能的智能電表，它是一種可編程的電表，具有以下特點(diǎn)：第一是具有雙向通信功能，可以對(duì)電表進(jìn)行隨時(shí)讀取、遠(yuǎn)程接通與斷開等；第二是可以接入智能用電信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的交換；第三是實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的結(jié)合，以便于更好的進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與故障響應(yīng)。

4結(jié)語

總而言之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，智能用電技術(shù)的有效使用對(duì)于整個(gè)的智能電網(wǎng)技術(shù)來說都是一個(gè)重要的組成部分，承擔(dān)著用戶和企業(yè)之間的雙向互動(dòng)，對(duì)于改善用戶的用電水平、實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)能使用具有不可估量的重要意義。隨著國(guó)內(nèi)外智能用電技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能用電面臨著許多新的要求，這就對(duì)電力企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與工作人員的專業(yè)性有了更高的要求。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)葫蘆島供電公司）