河北省電力需求側管理平臺建設與應用實踐分析

李紀榕　劉濤　郭威炯　吳艷微　孔曉玉

關鍵詞：電力需求側管理平臺;數據分析;能效管理

1概述

電力需求側管理（DSM）作為電力優化資源配置的有效舉措，不僅在節約電力電量、提升負荷率、減輕用電缺口上發揮了重要作用，而且對于促進“雙型”社會的建設發揮了重要作用。為進一步推動電力需求側管理工作發展，“十二五”期間，國家層面啟動了電力需求側管理城市綜合試點工作，提出要加快構建電力需求側管理平臺，在資金政策方面給予了大力支持。

河北省作為全國首批開展電力需求側管理城市綜合試點工作的省份，順利建設完成省級電力需求側管理平臺，并與國家電力需求側管理平臺實現互聯互通。該平臺具備在線監測和數據分析、有序用電和需求響應、信息發布等基本功能，初步實現了以信息化手段推動實施電力需求側管理工作的新模式。隨著“云大物移智鏈”等信息技術、物聯網技術的不斷革新、進步與發展，電力需求側管理逐步向實時化、智能化、自動化方向演進，基于數據應用與分析的服務需求越來越多，政府和企業對依托平臺大數據提供的服務內容和服務質量要求也越來越高，平臺現有功能及應用難以滿足未來需求的矛盾日益凸顯。

2新形勢新要求

近年來，我國提出了通過智能用電創新管理模式，培育電能服務新業態，提升電力需求側管理智能化水平的新要求。2017年9月，國家6部委聯合印發《關于深入推進供給側結構性改革做好新形勢下電力需求側管理工作的通知》（以下簡稱《通知》）并發布了《電力需求側管理辦法（修訂版）》。《通知》明確提出當前電力需求側管理面臨新的形勢：電力供需總體供大于求，可再生能源消納矛盾突出。《通知》也強調新形勢下，電力需求側管理除繼續做好電力電量節約，促進節能減排工作以外，應重點推進電力體制改革，實施電能替代，促進可再生能源消納，提高智能用電水平。

隨著信息和通信技術與用電技術的不斷融合，結合新形勢和新任務，2019年河北省對電力需求管理平臺進行了全面優化升級，軟件架構在原有用戶版基礎上，不僅面向政府新增開發政府版，還開發了用戶版APP和政府版APP，平臺軟件功能得到極大地豐富和拓展，應用場景也更加靈活多樣。優化升級后軟件功能架構如圖1所示。

3建設意義與應用分析

3.1建設意義

電力需求側管理平臺作為電力需求側管理廣泛深入開展的一種重要的信息化手段。通過該平臺，有利于加強電力運行監測，提高經濟分析預警能力;有利于幫助用戶實時、形象地了解用電情況，提高電能利用效率，節約電力和電量;有利于建立用電在線診斷分析評價體系，促進電能服務產業發展壯大;有利于引導電網公司、電能服務商和企業平臺數據接入省平臺，整合現有信息資源，實現規模化、集約化開發應用。

3.2應用分析

基于數據資源持續接入和不斷整合，優化升級后的電力需求側管理平臺將在以下幾個方面發揮重要作用：

一是為政府部門電力宏觀調控提供服務。平臺作為重要的信息載體，能夠實現“實時監測、歷史分析、趨勢預估”等功能，為政府部門宏觀經濟運行調節、促進新能源建設與消納、節能減排政策制定、企業能效水平監管、執行評價、綜合分析等提供決策依據，有助于增強電力負荷調控和應急保障能力，保障電力安全穩定。

二是為電力用戶節能提供服務。平臺能夠動態反映企業內部電能消耗情況，實現用電情況的全面監測、分析和評估，有助于企業優化生產工藝，挖掘節能潛力，開展需求響應，提高用電效率，幫助企業實現科學用電、節約用電。同時，電力用戶利用平臺發布節能改造項目信息，為企業尋求市場資源，與節能服務機構對接提供服務。

三是為電能服務機構挖掘項目提供服務。平臺能夠為工業企業和電能服務機構搭建服務橋梁，推廣先進產品（技術）和示范項目，實現在線咨詢和技術服務，促進項目對接、產融銜接。幫助電能服務機構從系統角度全面評估企業能源管理效果，并發現節能空間和節能方向。相比其他服務模式，平臺服務更具全面性、系統性、客觀性，企業在此基礎上落實的節能改造方案將更具針對性，扶持一批電能服務機構不斷發展壯大。

四是為第三方節能量核查認證提供服務。平臺能夠為節能量核查認證機構準確核查項目節能效果提供依據。同時通過平臺公布第三方核查認證機構的節能量核查認證過程及結果，有利于提高核查認證的公正性、科學性和權威性。

4應用實踐分析

本文將圍繞企業用戶應用實踐案例，重點從管理節電和技改節電兩方面進行分析。

4.1合理關停輔助用電設備案例

此案例中，根據生產流程需要，空壓機是除塵器的輔助設備，除塵器關停時，空壓機也應關停。從平臺系統監測數據顯示（如圖2所示），在吸塵器關停時段，空壓機處于持續空開狀態，造成電能浪費。經數據分析，空壓機平均運行負荷約250kW，空開運行時長約2.5h。若合理關停空壓機，每天可節約電量625kW·h，按每年運行250天計算，可實現年節約電量15.6萬kW·h，節約電費7.8萬元（電價按0.5元/kW·h計算）。

4.2合理錯峰用電案例

此案例中，窯爐的加溫時間沒有特殊要求，主要目的是保溫。從平臺系統監測數據顯示（如圖3所示），該設備上午高負荷運行時段為8：00—11：00，平均運行負荷250kW。參照2021—2022年河北電網銷售電價表規定，此時段正處于高峰用電時段，電價分別是平段、谷段的1.6倍和2.6倍，大大增加了用電成本。2021年7月26日，國家發改委出臺了《關于進一步完善分時電價機制的通知》（發改價格〔2021〕1093號），對優化分時電價機制、強化分時政策執行等提出了整體要求。后續峰谷電價價差將會繼續拉大，峰谷用電優化勢必會引起更多企業的重視。

4.3提升功率因數案例

4.3.1案例分析

通過平臺在線監測數據，我們發現某鋼鐵企業粗軋機存在運行負載變化大，功率因數較低的問題，具有較大的技改節電空間。選取該設備的典型負荷曲線和功率因數曲線進行數據分析，如圖4和圖5所示。該設備為繞線式異步電動機，其銘牌參數如表1所示。從負荷曲線可以看出其負載變化十分頻繁，日常運行功率因數遠低于額定功率因數。參照平臺數據曲線參數統計表（見表2），從中可以看出：運行總負荷越大，平均功率因數就越低，且平均功率不由最大總負荷的大小決定，而是由沖擊負荷的工作頻率所決定。存在過負荷運行20%～40%的現象，且過負荷越多功率因數越低，損耗也就越大。

4.3.2改進建議

根據粗軋機的運行特點，建議采用變負載進相器，采取就地補償的方式提高功率因數。變負載進相器采用變頻技術和微機控制技術，可靠性高。該技術不僅可以提高功率因數，而且升溫明顯降低，大大提高了過載能力及效率，電動機使用壽命得到延長，不僅可以降低無功功率，還可降低定子電流和銅損、鐵損，從而降低電動機消耗的有功功率，使節電效果更加顯著。

4.3.3實際效果分析

將功率因數從0. 49提高到0.8，其有功功率P=1635. 44kW，功率因數cosφ=0.49，采取變負載進相器后使功率因數達到cosφ=0.8。

其補償容量：

電價按0.5元/kW·h計算，年可節約電費10萬元。

注：式中KQ按國家標準GB/T 12497—2006為無功經濟當量（0. 02～0.04），取0.02，年運行天數取250天。

結語

綜上所述，河北省電力需求側管理平臺有效實現了電能管理的可視化、數字化、網絡化和專業化，通過加強管理和技術改進，能夠產生良好的社會效益和經濟效益。“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，利用平臺大數據挖掘節電潛力，實現用能效率提升，有效促進節能減排勢必得到全社會更為廣泛地認可與肯定，平臺建設與應用也將迎來快速發展期。

作者簡介：李紀榕（1986— ），男，漢族，河北滄州人，碩士，中級工程師，主要從事電力需求側管理平臺建設與應用研究管理工作和電力需求側管理新產品、新技術應用推廣工作，研究方向：電力需求側管理。