結合負荷分析的園區用能優化研究

①李玉田　②陳永權

一、綜合分析

在電網智能化的過程中，能源革命也有條不紊地進行著。智慧能源是推動能源革命的重要因素，它的到來與發展，將進一步推動能源市場化，這種趨勢會導致電價發生變化，對高耗能產業產生一定的沖擊，使得生產效率降低。高耗能產業在經營過程中獲得的利潤、投入的成本與電價、可再生能源的價格之間有著緊密聯系，并且能源利用率的提高可以推動高耗能產業的快速發展。因此，在這種背景下對園區的用能優化研究和園區的負荷預測變得很重要。園區建設背景及負荷發展特點如下：

（一）園區優化建設背景

1、能源分散化：分布式能源如接入配電網或位于負荷中心附近的天然氣分布式能源、電動汽車、客戶側儲能等業務，這些能源的規模從家庭單位直至整個工業園區，雖然規模總體上較集中、較小，但數量眾多，呈現出了點多面廣、由集中供應轉向分散生產的趨勢。

2、生產消費一體化：電力能源消費者、生產者不再只維持原來的單一身份。消費者將以一種更加獨特的形式嵌入消費，不需要加入某個組織進行生產，在消費的過程中就加入了生產，實現了“消費者”向“產銷者”的轉化。

3、用戶多元化：電力輔助服務、能源供應作為商品隨著能源市場的發展逐漸推廣開來，發電廠商、用戶、設備供應商等多元主體，也都參與到了能源市場交易過程中的生產、經營、消費等環節。

（二）負荷發展特點

1、低壓園區重過載現象日漸嚴重且持續時間較長，且此現象的出現存在一定隨機性;

2、用戶分布式光伏快速且持續發展;

3、智能家電規模及殊網數量不斷擴大，用戶環保節能意識逐步增強。

在這種分散、多元的發展趨勢下，園區在負荷峰谷差的變化上承擔了一定的負擔，如園區內私人充電樁數量逐漸增加。個人充電行為基本相似，產生的充電負荷峰谷期與日常電網負荷峰谷期相近，負荷曲線的疊加使得峰谷差進一步加大，影響了電網運行的經濟性，造成不必要的損失。因此，在不影響用戶用能體驗和經濟性的情況下，園區用能優化具備很高的可行性。

二、園區用能優化方向及現行策略

（一）用能優化方向

1、負荷管理：園區用能優化離不開負荷管理，有效的負荷管理可以改善電力負荷曲線的形狀以降低用能成本。指出了有效負荷管理的優點及效益，并強調了負荷管理技術在電力調度中重要的作用。在熱電聯供機組和熱儲能裝置的基礎上，提出了可以降低工業園區需量電費的負荷管理新思路，對于園區內可調可控負荷管理也可以此為參照展開。

2、負荷控制：生產生活中時間、生產、活動等變化因素會導致電力能源在利用過程中產生電力負荷的峰谷現象，過高的峰谷差會對電力企業的管理工作帶來負面影響，增加電力安全隱患，對社會的經濟發展和安全產生威脅。提出了一種適用于需求響應條件下計算配電網可靠性的方法，通過引入分時電價和負荷控制激勵的需求響應機制并進行評估，在結合分時電價后，電力負荷控制可以進一步減少部分負荷高峰時段中的不可轉移負荷，以此保證更多負荷點不受故障影響。雖調了負荷控制中的柔性負荷控制及其策略，柔性負荷能夠積極參與電力調控，彌補發電側調節能力的不足，優化發用電資源配置控制。這對園區用能優化方向選擇起到了很好的借鑒作用。

3、負荷優化：隨著信息技術、通信技術的發展和智能電器的普及，對發電、輸電及配電的研究已經進展到了電力需求側。負荷優化就是在較少影響需求側用戶的舒適度情況下，削減負荷波動瞄]，實現需求側管理的一種措施。提出了一種負荷智能協商實時優化控制算法，該算法通過實時智能協商，一定程度上避免了負荷優化中負荷調度的不確定性及負荷優化過程中所出現的負荷尖峰問題。

（二）現行用能優化策略

園區用能范圍內，其負荷優化應以不影響用戶舒適度為原則，以用戶用能成本最低、能效最優為目標，通過負荷管理得以預測各園區的負荷情況，優化園區用能使其實現可調可控負荷與園區內需求負荷得到有效匹配。因此，除考慮用能成本最低策略外，還應考慮園區能效最優策略。

1、居民負荷成本最低策略

家庭節能及節費策略：根據舒適度對空調動態調節溫度并設定開關時段;熱水器采用智能加熱的方式，依據每日熱水用量及用水的周期特性制定加熱策略;費用方面，根據不同峰谷電價時段，對電器采用動態的節費措施。如空調采用溫度調節及定點開關，電熱水器避免在峰電價時段加熱，以節省用電費用。

2、園區能效最優策略

在各個園區范圍內，通過調節其中的可調可控負荷，實現清潔能源消納、削峰填谷以降低峰谷差，如電動汽車采用移時充電，在低谷時段及白天的光伏出力時段進行充電。

三、總結與展望

（一）推進園區用能優化模范試點

以降低電力負荷曲線峰谷差為目標，不影響用戶舒適度為原則。如大力推廣電動汽車有序充電應用試點，構建電網互動通道，通過負荷的柔性控制以改善發電測的調節能力，使試點園區穩定性得以提高。實現各類負荷資源信息的采集、管理和控制。

（二）加快用能優化關鍵技術研究和設備升級改造

科學、高效的電力調度在智能電網的建設過程中發揮著重要作用，而負荷預測是園區用能優化研究中的一項重要內容。因此，可以從居民負荷預測、用電負荷挖掘等算法入手建立用能優化潛力評估模型，研究基于大數據和人工智能的園區用能負荷預測技術，精準預測園區負荷，實施用能優化策略制定，形成用能優化策略庫，支撐園區用能常態化和快速應急響應。

園區用能優化還有著廣闊的前景，很多可調可控資源還處于挖掘分析階段。隨著智能電網的不斷建設，園區用能優化策略的制定會逐漸完善，并能不斷提高電力用戶黏性，降低改造配電網的成本，提升電網效益。