面向局域能源互聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)

朱瑩 袁樂

【摘 要】局域能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計運(yùn)行，可以將局域內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為區(qū)域內(nèi)的其他能量形式，實(shí)現(xiàn)了能源高效利用。在集成技術(shù)的支持下，將能源互聯(lián)網(wǎng)框架設(shè)想方案落實(shí)建設(shè)，并在部分地區(qū)取得了一定社會價值。本文就面向局域能源互聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】集成技術(shù);局域能源互聯(lián)網(wǎng);能源互補(bǔ)

引言

基于智能電網(wǎng)的建設(shè)，科研人員提出了能源互聯(lián)網(wǎng)框架理念，通過多能協(xié)同供應(yīng)的工作落實(shí)，實(shí)現(xiàn)國家能源的梯級利用，合理的進(jìn)行能源管理與能源消費(fèi)，提高能源的社會綜合利用效率。

一、規(guī)劃方案

在局域能源互聯(lián)網(wǎng)集成技術(shù)設(shè)計時，需要對不同模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計，確保各個模塊、終端可以處于同一層，而子系統(tǒng)與總系統(tǒng)運(yùn)行時，可以保障各自獨(dú)立的自由雙向通信。同時合理的應(yīng)用集成技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集模塊與控制器進(jìn)行相關(guān)集成管理，實(shí)現(xiàn)各個網(wǎng)點(diǎn)的互聯(lián)互通。在局域能源互聯(lián)網(wǎng)集成技術(shù)的應(yīng)用下，可以實(shí)現(xiàn)各個能源設(shè)備之間的自由傳輸，提高了社會能源的整體利用效率，保證了能源供應(yīng)的穩(wěn)定性與可靠性。

科研人員提出的局域能源互聯(lián)網(wǎng)是一項龐大的系統(tǒng)性工程，其中集成技術(shù)扮演了非常重要的角色。在集成技術(shù)的支持下，可以構(gòu)建相關(guān)的系統(tǒng)模型，模擬實(shí)驗?zāi)茉簇?fù)荷需求，分析相關(guān)局域能源互聯(lián)網(wǎng)，在不同地區(qū)、不同氣候環(huán)境、不同能源類型的外界條件下，該系統(tǒng)運(yùn)行的可行性，以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境設(shè)計相適應(yīng)的科學(xué)計劃，提高局域能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的整體社會效益^[1]。

首先需要進(jìn)行前期考察規(guī)劃設(shè)計，實(shí)地調(diào)研項目所在地域的地理人文環(huán)境，分析該區(qū)域能源的產(chǎn)生方式與能源轉(zhuǎn)化的經(jīng)濟(jì)性。在地區(qū)的能源項目設(shè)計規(guī)劃后，則需要科學(xué)全面的分析不同類型能源之間的互補(bǔ)性與耦合性。在規(guī)劃設(shè)計方案達(dá)到了一定可行性時，則可以分析相關(guān)的集成技術(shù)應(yīng)用，即下一步規(guī)劃設(shè)計工作。

在基本規(guī)劃方案通過可行性評估后，則需要利用集成技術(shù)完成規(guī)劃方案的細(xì)節(jié)工作，如在規(guī)劃草案的支持下，分析能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、消費(fèi)的數(shù)據(jù)交互工作，需要利用那種集成技術(shù)方案，保證能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與安全性。在集成技術(shù)分析工作開展時，分析局域能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個模塊之前的數(shù)據(jù)共享、耦合等工作開展的可靠性，選擇最佳集成技術(shù)，提高該系統(tǒng)項目建設(shè)的整體效率。

在局域互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作開展時，需要將太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)帷⒒鹆Πl(fā)電、水電、生物能等，自然能源合理融入到互聯(lián)網(wǎng)能源調(diào)控平臺當(dāng)中，以保障能源互聯(lián)網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)的包容性和穩(wěn)定性。規(guī)劃設(shè)計的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要發(fā)揮出一定能源利用調(diào)控價值，將多種不同類型的能源進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)控，以滿足不同領(lǐng)域的能源需求，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、能源管理、能源消費(fèi)的一體化管理，提高能源的綜合利用效率，發(fā)揮出能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)優(yōu)勢。

二、設(shè)備集成

在設(shè)備集成時主要對不同類型的能源設(shè)備進(jìn)行連接，如冷水機(jī)組、地源熱泵、電鍋爐、太陽能等設(shè)備。為了保證不同能源設(shè)備之間的穩(wěn)定有效連接，需要制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)控機(jī)制與統(tǒng)一的通信服務(wù)協(xié)議，確保各個設(shè)備之間可以進(jìn)行安全穩(wěn)定連接。其次是加快研發(fā)接口轉(zhuǎn)化設(shè)備，以保證更多能源系統(tǒng)可以快速穩(wěn)定加入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，提高能源互聯(lián)網(wǎng)的兼容性^[2]。

在設(shè)備集成時，模式控制器屬于核心部件，保證了各個子系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互。設(shè)備與系統(tǒng)之間的集成連接，主要依靠控制器完成，如控制器下達(dá)的數(shù)據(jù)指令、協(xié)議轉(zhuǎn)換等，保證設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量與安全。

在模塊控制器運(yùn)行時，需要及時收集相關(guān)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，在對數(shù)據(jù)信息處理之后，需要及時下達(dá)調(diào)控指令，并上傳到頂層調(diào)控管理平臺，保障設(shè)備與系統(tǒng)的實(shí)時連接管理。目前的模塊控制內(nèi)部組成主要有：智能IED、遠(yuǎn)程端口、傳感器、壓力變送器、智能儀表等。在集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行下，模塊控制設(shè)備通過總線與遠(yuǎn)程端口進(jìn)行信息交互，以快速的傳達(dá)控制信號，確保各個子系統(tǒng)可以穩(wěn)定安全運(yùn)行。

三、系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成的功能主要是為了對能源進(jìn)行調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)管控平臺與本地系統(tǒng)的集成。在集成工作開展時采用規(guī)范化的數(shù)據(jù)信息模型，確保技術(shù)集成、業(yè)務(wù)集成的工作質(zhì)量，為后續(xù)的互聯(lián)網(wǎng)人機(jī)交互與日常運(yùn)行管理奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

在設(shè)備集成的基礎(chǔ)上，能源互聯(lián)網(wǎng)的子系統(tǒng)可以通過總線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，保證能源子系統(tǒng)與綜合能源管理平臺之間的數(shù)據(jù)信息交互，確保各項業(yè)務(wù)開展的效果。各個子能源系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息上傳到管理平臺，管理平臺在電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)匯集、處理、分析、挖掘，根據(jù)最終的處理數(shù)據(jù)信息制定能源調(diào)控策略，并及時將相關(guān)工作指令下達(dá)到各能源子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)的協(xié)同管理，提升社會能源的整體利用效能^[3]。

在系統(tǒng)集成時主要通過通信數(shù)據(jù)之前的互聯(lián)互通，一般采取的集成方式主要是系統(tǒng)之間的點(diǎn)對點(diǎn)集成。只要系統(tǒng)之間的通信接口規(guī)范一致，通信網(wǎng)絡(luò)一致，則可以進(jìn)行系統(tǒng)集成。

在數(shù)據(jù)集成工作開展時，需要確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的輸出與輸入接口標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)技術(shù)工作人員需要設(shè)計數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成后的規(guī)范化管理控制。如在能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時，能源子系統(tǒng)與本地的監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行深度對接集成，有效的提高了能源互聯(lián)網(wǎng)調(diào)控的工作價值。

為了保證對相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)訪問查詢，則需要充分發(fā)揮出技術(shù)模型的工作價值，以提高數(shù)據(jù)信息集成交互的穩(wěn)定性，保證了系統(tǒng)集成后的數(shù)據(jù)調(diào)控安全性、可靠性、穩(wěn)定性，保證了能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理工作效率。

在通信集成工作開展時，系統(tǒng)之間需要構(gòu)建統(tǒng)一的通信服務(wù)協(xié)議，確保通信集成的安全性與可靠性。在開展業(yè)務(wù)集成工作時，需要對各個能源子系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行剖析研究，基于綠色節(jié)能、利用效率、綜合管理和經(jīng)濟(jì)成本的工作原則，開展能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成協(xié)同調(diào)控工作^[4]。

在系統(tǒng)集成時可選擇以下集成技術(shù)類型，第一種是適配器集成，根據(jù)不同功能的子系統(tǒng)分布的服務(wù)器，在接口適配器的通信協(xié)議轉(zhuǎn)化下，所有子系統(tǒng)通過總線連接，以構(gòu)成不同功能能源子系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通;第二種是開發(fā)統(tǒng)一的平臺管理系統(tǒng)，在統(tǒng)一的平臺管理下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和調(diào)控統(tǒng)一。在統(tǒng)一的工作開展下，則可以實(shí)現(xiàn)交叉業(yè)務(wù)的同時開展，提高了能源互聯(lián)網(wǎng)的整體利用效率與安全;第三種是信息交互總線集成技術(shù)方案，首先利用互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與通信服務(wù)協(xié)議，構(gòu)建相關(guān)能源地區(qū)的子系統(tǒng)，此時各個子系統(tǒng)在與能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息互動時，則不需要通過適配器的轉(zhuǎn)換，則可以直接連入能源互聯(lián)網(wǎng)的總線當(dāng)中。通過該種技術(shù)集成方案，提高了數(shù)據(jù)之間的交互效率，保障了能源互聯(lián)網(wǎng)的整體運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。

四、結(jié)束語

在社會能源利用時，為了保障不同能源之間的整合利用效率，則可以建設(shè)規(guī)劃能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并通過集成技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)建設(shè)，不斷提高我國能源的社會利用效率，逐漸改革調(diào)整我國能源消耗結(jié)構(gòu)，推動戰(zhàn)略性能源保障計劃。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洋，何寶靈，劉海濤，蘇劍，呂廣憲，吳鳴.面向全球能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式電源云服務(wù)與大數(shù)據(jù)分析平臺研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2016，1403：30-36.

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（作者單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州供電分公司）