基于园区分布式供能系统的智能微网能源综合利用研究

基于园区分布式供能系统的智能微网能源综合利用研究

王金晖

（天津天大求实电力新技术股份有限公司天津市300384）

摘要:分布式供能系统是一种新型的供能方式，是指在用户端或靠近用户现场独立输出电、热(冷)能的系统。该系统既能发电，又能利用余热制冷、供暖、供应热水，使用的一次能源一般是天然气、沼气及其他可再生能源等清洁能源。目前，美日及欧盟许多国家已将发展分布式供能作为能源安全、节能和能源经济发展的重要战略，可见，分布式供能系统已成为世界能源供应方式发展的一个重要方向。本文对于区域分布式能源系统的智能微网能源管理进行研究与思考，以期为区域分布式能源建设管理和推广应用提供技术支撑。

关键词:分布式能源；供能系统；智能微网；能源综合管理

１区域分布式能源系统的特征

一般分布式供能系统而言，其具体的特征主要有以下几种:(1)能源企业从生产型转向服务型——投资经营市场化；(2)设备设计朝着小型化、高效率、低污染的方向发展；(3)梯度利用高能效——热电冷联产化；(4)可以实现燃料利用的多元化；(5)调度管理的网络化。

在现阶段分布式供能系统应用的过程中，要想在真正意义实现能源系统的互联网功能，就应该将这几点内容进行充分结合，为区域分布式的供能优化提供系统性依据。在区域分布供能系统应用的过程中，其单位建筑以及单用户的系统存在一定的差异，单位群体所涉及到的范围相对较大，因此，在设计的过程中会面临着较多严峻的挑战。在区域能源分布项目构建的过程中，往往会出现供应侧单项调节、季节高峰以及小时调峰等现问题。与此同时，区域分布式的供能站与每个地块业主之间存在一定的协调关系，供能接口管理、区域能源公司与用户供冷供暖供电收费等都有着紧密的联系。所以，在现阶段分布式区域能源探究的过程中，应该不断提高各参与方对智能微网的认知，从而充分展现系统运行的基本特征，并逐渐实现电力事业的综合性发展。

2区域智能微网能源管理

现代的能源管理，要求对能源生产及消费的整个过程进行管理，包括能源项目的规划、能源供需的组织、能源生产和消费的控制和监督，记录系统内的能量消耗、监控能源是否被有效利用，并结合实践不断优化能源管理提高效率。为了充分发挥区域分布式能源项目的节能减排效果，就必须对区域能源供需进行智能管理。区域智能能源管理，就是利用最新的IT技术，对能源的供应、分配和消费进行优化。新建园区要建设区域分布式能源项目，智能微网能源管理平台应提前纳入到地块开发中的基础设施建设中。

区域分布式能源的立项，首先要对区域内各种能源用户的用能品种、品位、数量、功能，用能季节和时段，用能的方式包括可否中断等进行分析。然后从区域规划入手，结合区域的特点对各种能源资源进行比选，比选包括能源品种、品位、利用方式、可利用技术系统及设备设施，以及项目的经济性等。另外，分布式能源系统等所需要的管沟、管网、能源站等建设用地也应先纳入规划，然后解决区域分布式能源接入。为了构建基于用户端的大规模区域分布式能源智能化安全调峰调度运营管理体系，区域分布式能源的建设要把供应侧与需求侧交互、用能设备设施全寿命保障以及相关能效监测、动态定价等作为关键。区域分布式能

源的管理，以安全、清洁、高效、经济、智能化为目标，核心工作是做好能源供应侧和需求侧管理，包括可靠的供应、合理的价格、显著的能效、清洁的环境、稳定的合作、完善的机制等。区域分布式能源的智能微网能源管理可从以下几个方面着手：

2.1区域微网实现以人为本的管理

区域分布式能源管理体系的构建，其主要的目的是创建一种绿色、活力以及安全化的生活园区，因此，在区域微网智能能源管理的过程中，应该实现以人为本的管理理念。在区域基础设施规划的过程中，要强化对用户端的关注，通过对用户需求的分析，实现微网体系多能互补的技术及管理，从而使区域分布是的能源管理不仅可以充分展现其人文环境，同时也可以在实现节能化、经济化的运行。

2.2实现供应侧及需求侧互动技术的集成

为了实现高效、经济、智能的分式区域能源的应用原则，应该将技术的集成形式应用在区域能源系统的管理过程中，例如，对地理信息技术区域能源供应设备的保障技术分析、区域分布式的能源、天然气、再生能源以及交互式能源信息的采集及传输等，并在最终程度上实现区域技术系统集成以及能源系统集成的共同性发展，为供应侧及需求侧互动技术的集成提供有效的依据。

2.3使用4E要素进行发展项目的优化选择

在分式区域能源问题分析的过程中，4E要素主要是指Energy、Environment、Economy以及Easy，也就是能源可获得性、环境友好性、经济性以及使用方便性。区域能源品种在设计的过程中，其基础的设施种类并不是其种类多就获得优势性，而是应该在项目选择、设计的过程中要坚持因地适宜的发展原则，通过对当地能源、资源的条件分析，发现成本竞争中的优势性，与此同时，也应该在本区域商业化能源发展的同时实现对技术的管理及支撑。

2.4能源服务与企业能源服务的选择分析

区域分布式功能系统在微网智能能源管理的过程中，其技术是最基本的支撑内容，而技术性的人才也是能源服务中十分重要的组成部分，因此，在现阶段分布式能源的智能微网能源管理的过程中，应该培养专业性的技术人才，提高能源服务队伍的综合素质，为其服务功能的优化奠定良好的基础。区域开发的过程中应该注意，一个区域的开发需要有相关的载体，例如，能源投资服务公司，在其区域开发的过程中应该整合专业性的人才资源，园区顶层设计及规划、项目的申报以及施工建设等都应该具有一定建设性的意见，而在后续责任管理的过程中，要实现对前期工作的总结，并在真正意义上实现分布式能源的安全性应用，同时也有利于我国电力企业的发展。

3某园区能源综合利用系统设计

3.1用户需求

某园区能源综合利用系统分为四类用户。系统在登陆页面根据所分配的不同权限进入不同的系统首页,并获取不同的操作权限。

1)第一层是决策指挥层。能源综合利用系统能让指挥者全面掌握园区和重点场馆的能源使用情况,对能源使用情况进行监测,为运营指挥中心提供决策依据。2)第二层是园区管理层,即片区管理中心。该园区共分为五个片区,每个片区都设立管理部。该系统将监测片区内各重点场馆、配套设施的能源使用情况,对片区内的能源利用情况进行实时监测,并对节能减排情况进行数据分析。3)第三层是场馆管理层,即重点场馆的运营管理部门。4)第四层是公众展示层。该系统将展示某园区能源的总体状况,展示园区可再生能源的使用情况和综合利用指数,并发布园区的节能减排信息。

3.2数据采集方式

针对该园区,地域广、仪表分散、能源类型多、数据来源分散的特点设计的园区能源综合利用系统,分为为四层架构:数据采集层、数据传输层、数据处理存储层和数据展示层。

1)数据采集层:该园区内场馆自身所建的楼宇自控系统,通过电能表按照采样频率以周期性地、实时地的方式对所有能源相关值参进行采集,主要获得常规能源值参；同时可再生能源和环境检测装置如不具备接入BA的条件,系统可通过硬件接口或网络API直接对其进行数值读取。采集周期为十分钟,保证数据的实时性。2)数据传输层:主要是把能源数据转换成以消息中间件为中间连接层与传输服务端为界确定传输接口上传至数据处理存储层；通过此种方式将数据提取、控制的应用逻辑与传输逻辑分离,从而降低采集层与传输层交互逻辑的复杂性,保证传输通道的畅通及应用逻辑的稳定。3)数据处理存储层:主要负责对这些上传的数据根据系统规则进行后台数据处理,处理后的程序放入数据库,供系统统计、分析展示时使用。4)数据展示层:主要对存储层中的能耗数据进行汇总、统计、分析、展示和发布。

3.3系统架构

能源综合利用系统架构如图1所示,在园区指挥中心设立监测一级平台,在一轴四馆和最佳城市实践区内设立二级平台,实现分级管理。二级平台所需的数据均通过接口协议从楼宇自控系统和可再生能源监控系统获取,在二级平台存储,经过处理后的数据再送到一级平台；对临时场馆的室内环境数据由采集模块采集通过网关送到一级平台；对于区域能源中心电、水、煤等数据通过数据采集网关送到一级平台。

系统内能源种类多,数据来源分散,针对这种情况,通过分层采集方式,既可以满足对电力仪表、室内环境仪表等具备楼宇自控系统的能耗监测,又可以在数据处理层,接收水和燃气等外部系统传递的能耗数据。如遇到网络故障,通过多层采集架构,可以在数据传输层,延迟数据从该通道中进行续传,待网络故障清除链路开通,自动上传延迟数据,数据处理层检测到延迟数据到来时,自动进行重新汇总处理。为了保证系统的正常运营,在设计过程中采用容错技术,记录跳变数据,并有备份措施,从技术上保证了系统的可靠性。并根据系统的特殊性,对安全防患问题,从物理层、链路层、网络层和应用层分别考虑了系统的安全体制。

4结语

我国的能源发展未来趋势将更加重视发展分布式能源系统。发展分布式能源系统，致力于能源科技转化，建设基于区域分布式能源系统的智能微网能源管理平台，将促进区域低碳发展与能源服务产业平台融合，推动本地能源技术装备和能源服务产业发展，提升整个区域开发层次、品牌和综合效益，对我国区域开发将有积极引领意义。发展分布式能源，要本着不轻易抛弃过去，不惧怕挑战未来的原则，以全球宽泛的视野进行规划布局，从区域长远利益出发谋划目标计划。实现区域微网智能能源管理系统的工程化应用，能源调度、设备管理、信息交互和能源策略等区域微网能源管理技术系统集成一体，解决区域用能和供能的双向互动调节与动态平衡、设备设施全寿命保障、可视化的能源信息交互等问题，将是重点工作。

参考文献：

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