電力物聯網技術在綜合能源節能的應用

吳暇

（上海新能凱博實業有限公司，上海 201210）

0.引言

由于社會發展促使能源供需關系發生變化，為了能夠更好地滿足用戶多元化需求，能源系統結構也不得不進行積極調整。通過在綜合能源節能中應用電力物聯網技術能夠以推動能源利用數字化、信息化實現有效滿足用戶需求的基礎上促進能源合理運用。由此可見，重視在綜合能源節能中應用電力物聯網技術顯得尤為重要。如何正確認知電力物聯網技術在綜合能源及能中的應用，也成為應當率先關注的內容。

1.電力物聯網技術在綜合能源節能中應用的現狀

我國社會持續發展過程中，企業往往會通過改革提升核心競爭力，也促使對能源的需求變得愈加多樣化。因此，為了能夠更好地提升對能源利用率，在綜合能源節能中利用電力物聯網技術已經成為非常重要的手段之一，能夠通過傳感器技術、嵌入式系統技術等推動綜合能源節能朝著數據化、信息化的方向不斷前行，從而滿足不同用戶多樣化需求的同時，也能為能源結構轉型發展提供更多保障。然而，電力物聯網技術在綜合能源節能中的應用也仍然存在著許多問題，才能更好地發揮電力物聯網技術的價值，比如，作為能夠實現能源數據整合、狀態感知以及運行優化等方面的應用層和平臺層，還只能在數據整合、運行監測等方面發揮作用，至于遠程精確控制、多能源優化互補等方面依舊很難達到預期效果。由此可見，目前電力物聯網技術在綜合能源節能中的應用，仍然存在著較大的提升空間[1]。

2.電力物聯網技術在綜合能源節能中應用的相關內容

2.1 可行性研究

作為電力物聯網技術在綜合能源節能中應用的首要方面，可行性研究能夠從更加全面的角度出發，保證電力物聯網技術的應用效率。比如，由于綜合能源節能不僅與能源的生產、加工以及傳輸等方面擁有著密不可分的聯系，當中也擁有龐大的數據量，進行可行性研究時，必須要從多角度入手，保證電力物聯網技術應用決策的科學性，其中包括風電、光伏等能源的需求量、應用方案、技術原理和配置規模等。只有明確上述內容后才能保證電力物聯網技術在綜合能源節能中的應用得到更具合理性的評價。

2.2 用能數據采集

用能數據采集是電力物聯網技術在綜合能源節能中應用的重要內容之一，主要是從用戶的角度出發對用戶使用能源的特征進行充分采集，確保能夠從多維度掌握所有用戶的供用能數據，比如，統計用能詳細信息，了解用戶用能的內在關聯性?；蛘?，面向個體用戶時可以根據用能數據分析用戶心理特征，并以此為基礎設置不同時間段，確保建立用能數據模型的合理性。以此為基礎，也可構建用戶群體的供用能數據模型。同時，在能夠全面掌握用戶側用能數據后，電力物聯網技術在綜合能源節能中的應用也能更具針對性。例如，滄州供電公司在充分收集和分析用戶群體用能數據的前提下，根據用戶群體的用能特征開發出由智慧城市與石墨烯路燈綜合利用組成的綜合能源節能方案，既能實現將智慧城市的綜合性功能體與市政照明有機結合，也能將監控攝像頭、廣告投屏、5G基站等公共服務設施與石墨烯路燈相互融合，形成可顯著提升綜合應用水平的策略[2]。該方案不僅能夠提高城市的公共服務管理能力，也能對不同用戶群體的用能數據信息進行實時收集與評估，保證綜合能源可以得到充分且合理的運用。

2.3 資源規劃與建設

2.3.1 資源規劃與配置

資源規劃與配置是電力物聯網技術在綜合能源節能中應用的關鍵環節，也是實現提高綜合能源節能水平的重要保證。具體內容為根據用戶群體的實際用能需求進行針對性設計，比如，為了保證可以更好地為能源終端用戶提供服務，可以采取設置區域調度中心的方式進行資源規劃與配置，從而更好地提升用能數據采集與用戶需求感知力度。因為能量系統運行成本較高，如果能夠合理設置區域調動中，可以利用不同能量系統間的有效數據互通，解決不同時間段的能源需求差異性問題，即區域調度中心可以將數據互通作為基礎，保證各時段的能源需求得到滿足，提升能源利用率，避免不同終端用戶的需求得不到充分滿足。至于用戶側方面，資源規劃與配置需要根據區域特征、用戶需求等方面進行綜合考慮，例如，想要更好地保證終端用戶的用能需求得到充分滿足，分布式電源、儲能設備等應當合理配置。值得注意的是，上述資源的配置除了要滿足實際需求外，還應當在性能、成本等方面予以控制，也就是以滿足實際為核心，選擇性能最佳且成本合理的設備。至于從整體的角度來看，線路、能源設施等資源的規劃與配置還應當與終端用戶的具體情況相結合，比如，滄州供電公司在開展明珠服裝小鎮屋頂分布式光伏電站項目時，對于建設中央空調水蓄冷方案，綜合能源的協調組織和運用是以本地用能特性為核心，對空調可控負荷、蓄能設備以及分布式發電設施等進行重新整合，并建設區域型綜合能源交易平臺，實現能夠及時響應用戶需求的同時，也能對用戶的用能行為進行合理引導，保證綜合能源可以得到充分運用[3]。為了能夠更好地提升企業效益，滄州供電公司還通過利用供電所等資源優勢，建設分布式光伏發電、后期運維托管、廠房租賃等項目，真正實現滿足用能需求并創造更多經濟利益。

2.3.2 系統建設內容

系統建設內容是電力物聯網技術應用于綜合能源節能中的直接體現，通過從更加全面的角度入手確保可以在電力物聯網技術的支撐下，創建更加科學、完善的綜合能源節能系統。以武康供電營業所綜合能源示范項目為例，通過電力物聯網技術的應用實現完整綜合能源節能系統的目的，具體內容包含光伏發電、儲能系統、充電樁系統、智慧路燈站牌系統、能效管理監控展示平臺5個方面。其中光伏發電系統采用210片多晶硅光伏組件，安裝方案為15串聯和14并聯，主要設置于屋頂，固定模式采用于混凝土上立鋼架進行固定安裝。停車棚頂面也含有部分光伏發電，由75片多晶硅光伏組件組成，安裝方案是15串聯5并聯。其與光伏系統的連接是利用匯流箱來實現。儲能系統主要包含存儲容量、材料以及規格3個方面。其中存儲容量設計時，需要綜合計算用電負荷規模、電池容量衰減、充電樁系統以及光伏子系統等方面才能得出儲能系統的總容量。材料方面是綜合能源節能系統的重要保證，可選擇磷酸鐵鋰電池作為主要材料，并利用激光點焊技術制作電池箱。規格則是儲能系統的主要組成結構，即該項目中將21個電池箱組裝成電池集裝箱，保證儲能系統總容量可以達到240kWh/100kW。至于儲能系統的工作模式以并網模式為主，分別于用電谷值和峰值時進行充、放電。充電樁系統主要以安裝充電樁為主，確保用戶需求可以得到充分滿足，以工程實際設計來看，于機動車停車位處分別安裝60kW雙槍直流充電樁1臺和落地式單槍直流充電樁3臺，總控制箱功率模塊為500V，可以滿足5輛新能源車輛在相同時間段進行同步充電。智慧路燈站牌系統是由WIFI、LED燈、LED屏、視頻監控以及一鍵報警等組成，可提供場站展示、場站安全、場站服務以及物聯專網等功能。

至于能效監控管理展示平臺不僅能夠對綜合能源系統的用能情況進行實時收集，也能予以集中展示，主要包括儲能系統電量、儲能系統運行狀態、光伏發電總量以及充電樁運行狀態等多個方面。除此之外，能效監控管理展示平臺也能夠根據實際用電量及時調整儲能系統的運行狀態，保證儲能系統電池能夠得到充分運用，避免電網長時間處于用電高峰狀態，影響用戶用電體驗。至于能效監控管理展示平臺對于儲能系統的控制原理是根據用能變化進行針對性管控，例如，項目所處園區白天的用電量較高，先利用光伏發電保證電網正常運行，當用電量已經超過峰值的部分額定容量時，儲能系統會在EMS接收到并網放電指令后進入運行狀態，即開始放電。如果電池電量SOC值已經低于20%，放電停止動作會在儲能逆變器接收到停止指令時進行，并由電網繼續供電。至于剩下的20%容量主要是處于離網狀態下使用，屬于極端配置容量。當處于夜晚用電谷值時，儲能系統會在EMS接收到儲能逆變器的充電指令后執行充電動作且不負責電網供電。待充電完成后，儲能逆變器會在接收到系統內的停止充電指令后進入待機狀態[4]。另外，為了更好地保證所有用戶的用能需求，儲能系統的運行模式可以日用電曲線為核心進行適當調整，也就是依照具體情況增加儲能系統電池組的充放電次數，比如，白天用戶對電能需求量較高時，電網運行負荷也會隨之增加。在這種情況下，可以在白天先運用儲能系統的電量，并在適當時間進行充電，保證可以在不同時間段發揮儲能系統的作用，保證電網運行正常。通常情況下，儲能系統電池組充、放電以每日進行1次為主，即白天峰值時進行放電，晚上谷值時再充電，可以保證電網容量能夠得到有效補充。由此可見，電力物聯網技術可以針對性調整綜合能源的運用，提高綜合能源利用率，大幅減少能源消耗問題。

2.4 確定服務形式

實際上，用戶對于綜合能源的需求存在較大差異，應當在開展綜合能源服務時采取針對性服務形式，才能滿足用戶需求的同時，保證綜合能源利用率，比如，根據用戶的用能特性，可以提供綜合能源定制服務。畢竟，所有用戶的用能需求均不相同，綜合能源標準化服務往往很難解決需求中存在的差異性問題?；蛘?，以終端用戶的個性化需求為核心，結合用戶基本信息、類別以及用能習慣等提供多元化綜合能源服務，比如，應急能源服務套餐、單項能源服務等。同時，由于能源結構調整正在持續推進，很多企業為了能夠更好地提升市場競爭力，在能源需求方面也變得更加豐富。這種情況下，還可以通過電力互聯網技術將用戶市場環境、行業發展趨勢等方面與用戶用能特征進行有機結合，從而定制更具針對性的方案。例如，隨著新能源汽車得到快速發展，很多用戶的充電行為會受到電力市場環境的影響而發生改變。針對此類情況，可以通過電力物聯網技術采集用戶的車輛類型、車輛充電習慣、充電時間等信息，并進行針對性分析，便于在不同電網容量、電價等情況下提供出行路線、充電路徑等方面的合理規劃?；蛘?，由綜合能源服務商與汽車行業建立合作關系，通過運用電力物聯網技術來提升綜合能源節能效果，也就是先從不同的汽車生產廠商中挑選優質對象，并利用電力互聯網技術專門建立與該廠商相關的專屬充電站，更好地解決車輛用戶的充電難題。

3.結論

電力物聯網技術能夠憑借高感知、高處理效率等優點提升綜合能源節能水平。所以，必須要重視在綜合能源節能中應用電力物聯網技術，并能夠有機結合可行性研究、用能數據采集、資源規劃與建設、確定服務形式等內容才能確保可以利用能源數據化、信息化滿足用戶多樣需求的同時，提高能源利用率，促進我國綜合能源可以走向多元化和可持續的發展道路