综合智慧能源管控系统分析与研究.pdf
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1、128第 46 卷 第 08 期2023 年 08 月Vol.46No.08Aug.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation0 引言综合智慧能源(电、热、冷、气)是能源互联网十四五规划重点方向。综合智慧能源是面向终端用户以电为核心,提供电、热、冷、气、水等多种用能,因地制宜、统筹开发,优化布局的一体化能源解决方案。“互联网+”智慧能源(以下简称能源互联网)是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要
2、特征,能够推动各类能源主体的开放共享和规范交易,实现能源流、信息流与价值流的合并统一。因此能源互联网是能源系统与通信和互联网思维的融合。1 总体架构综合能源管控系统围绕矿山产能、用能、供能、储能、网络和服务应用展开,可对整个矿山系统进行实时远程监控,实现整个系统的过程控制、管理和运维。同时,提高矿山产能、用能、供能、储能的管理运维效率。综合能源管控平台是基于物联网和大数据的一体化管控平台,它实现了从产能、用能、供能和储能侧采集数据,并进行整合、计算、分析,最后到设备控制,完成了综合智慧能源管控系统的能源优化和数字化,提高运行调度效率,为管理决策作辅助支撑。系统架构共分 5 个层次,由前端设备层
3、、前端采集层、网络层、平台层以及应用层组成(图 1)。图 1 系统总体架构前端设备层:包括逆变器、整流器、传感器、执行器。前端采集层:通过数据采集传感器、网关等设备实现与前端的连接与协议转换、数据存储、实时分析、反馈控制等功能,承担底层计算功能。网络层:实现网络的组网管理和安全管理。平台层:智慧能源系统以平台为核心,包含综合能源管理系统(能量管理、综合用能管理、预测系统)、实时数据库、历史数据库等系统。应用层:该层为运行人员操作层,主要由 Web端、APP 端组成,其作用主要包括 3D 展示、实时监测、集中控制、动态分析等功能。收稿日期:2023-04-04作者简介:刘保福(1982-),男,
4、高级工程师,从事新能源领域工作。综合智慧能源管控系统分析与研究刘保福,郭 育,李仁欠,冶 军,赵多旦(国家电投集团黄河公司格尔木分公司,青海 格尔木 816000)摘 要:应对全球范围内显著增加的能源消耗,环境污染增加,传统能源系统往往局限于电、气、热、冷等能源,能源效率、节能减排等问题面临瓶颈。本文以智慧能源管控系统架构为主线,提出区域综合智慧能源系统的总体框架和关键技术,并应用于矿区实际供能中,增加用能效率。最后,对实际效果进行分析及总结。关键词:综合智慧能源管控;物联网;大数据中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1672-5387(2023)08-0128-05D O I:10
5、.13599/ki.11-5130.2023.08.036129第 08 期刘保福,等:综合智慧能源管控系统分析与研究充电站、110 kV 变电站监控、分布式光伏及储能系统等各集中控制单元的监控信息经数据采集装置采集,通过网络层传输至平台层。综合能源管控系统通过用能信息的采集和各供能系统的运行情况相结合进行能源优化调度管控。2 系统功能综合能源管控系统平台区分为数据采集控制系统、监控中心系统、能源调度管理 3 大部分,将负荷、能源、调度、运维、视频、安防、辅助决策等功能聚合,通过 AI 算法实现统一管理,达到供给侧与需求侧可视、可监、可控、可调的目标。实现对多能网络的运行状态监视、指标分析、生
6、产成本优化和效率提升,并且能够有效提高能效、推进能源供给侧改革。平台以能效调控、安全用电为切入点,以能源管理为核心,以能源数据挖掘为价值创造点,打造开放、共享的能源服务平台,实现能源综合一体化管理(图 2)。图 2 系统功能结构图2.1 数据采集控制系统数据采集控制系统可实时和定时采集现场设备的各电参量、开关量状态(三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等)及非电量(温湿度、流量、压力等),将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示(总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等),对重要的信息量进行数据库存储。并根据控制策略及指令,实现优
7、化调节控制。2.1.1 数据采集(1)将各类电源、电网、储能、负荷、视频等信息通过感知层与数据采集装置实现实时采集、上报。(2)数据采集装置需提供重要数据永久存储服务,保证数据完整、可靠,同时支持对平台未采集数据进行补采。(3)平台的数据采集系统通过有线(光缆、网线和 485 通信线)、无线方式(4G、5G、NB 物联网)与现场的各智能采集终端和第三方系统进行通信。数据采集系统在综合智慧能源系统中处于非常关键的地位,因此其必须具有高可靠性和强大的信息处理能力。(4)系统可直接采集接收处理各种数据:1)光伏发电系统的总发电量、电流、电压、有功、无功、功率因数、发电量数据信息;2)储能 EMS 系
8、统变流、电池、烟感、温度、火灾、储能电度等数据信息采集(储能系统通过标准IEC104 通信协议上送至大数据智能终端)。(5)配电系统通过站内测控装置将配电电力数据信息通过标准 IEC104 通信协议上送至大数据智能终端;包括各电气回路有功、无功、功率因数、电度、电能质量等数据信息。2.1.2 数据控制(1)平台层在安全约束边界条件下,根据源网荷储运行状态通过多目标寻优算法,得出整个综合能源系统的理论调节情况,设定各子系统运行目标,提高源荷的协调运行。(2)现场采集层设备根据设定目标实现各子系统的自动运行,最大化提高光伏发电就地消纳能力、提升能源效率和降低能源损耗。(3)监控中心通过网络通信对各
9、个系统实现实时监视、参数调整和远程控制等功能。2.2 监控中心系统通过实时模拟画面,可直观地向用户展示能源、电网、储能和负荷等运行状态,快速定位各环节设备故障,实现便捷运维、实现远程视频监视,同时辅助分析光伏系统利用率以及能效运行状态。2.2.1 大屏展示提供专业 LCD 设计的大屏幕演示页面,显示内容可自定义。2.2.2 概况展示概况主要由基本信息、主接线图、实时监测、日负荷走势、每日用能量走势、每月用能量走势和需量等功能模块构成,主要包括:累计用能量(日、月、年)、用能数据实时数据、实时负荷(今日、昨日负荷对比)、每日用能(本月每日与上月每日对比)、每月(今年和去年每月对比)、尖峰平谷电费
10、统计分析和需量实时跟踪等。除此,还包含每日生产用电量与130第 46 卷水 电 站 机 电 技 术矿石产出量对比、每日生活电量对比。2.2.3 数据查询(1)查询光伏及储能、发电数据,包括累计发电量、有功功率、无功功率、功率因素、电流、电压、频率等。(2)查询变电站电负荷的曲线数据,包括累计用电量、有功功率、无功功率、功率因素、电流、电压、频率等。2.2.4 配电系统接线图(1)按照现场实际情况定义配电系统接线图。(2)支持断路器、手车、刀闸、地刀、母线、变压器等组态配置。(3)支持配置高压、低压等配电系统接线图,进行潮流及关键参数展示。2.2.5 设备告警(1)在系统中能够查看设备实时告警以
11、及历史告警信息,告警的状态根据设备反馈状态刷新。(2)告警信息支持按照状态、告警等级、设备类型、所在厂区域、时间范围进行快速筛选查找。告警指示灯:告警产生后,系统告警指示灯高亮。告警响铃:可配置告警是否响铃,配置告警响铃后,产生告警后系统响铃。支持响铃停止功能,即消音功能。人声告警:可配置告警产生后,语音播报。2.2.6 越限告警(1)支持新增、修改和删除预警点。(2)支持上上限、下限、下下限设置。(3)超过设置阈值时,主动预警提示。2.3 能源调度管理基于供能预测和用能预测,结合生产计划,进行能源的当日调度优化;实时监测源侧及负荷侧的运行状态,在安全约束边界条件下以发电与用电匹配为核心,进行
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