基于泛在电力物联网的综合能源服务研究论文_高建为

基于泛在电力物联网的综合能源服务研究论文_高建为

(国网沧州供电公司 061001)

[摘要]综合能源服务涵盖电力、天然气和冷、热等多能服务。在综合能源项目评估,用户侧数据采集分析,综合能源智能配置与调控,综合能源服务业务开展形式和实现绿色交通等方面构建了基于泛在电力物联网的综合能源服务,并结合沧州实际情况因地制宜稳步推进泛在电力物联网在综合能源服务中的落地应用。

0引言

沧州市是国家确定的沿海开放城市之一,是全国闻名的石油化工基地和北方重要陆海交通枢纽,地区范围内形成了石油、盐、煤、精细等四大化工产业体系。沧州全方位对接京津、承接转移,有北京现代沧州工厂、北汽新能源汽车黄骅基地等一大批明星级企业,拥有国家级工业园区临港经济技术开发区等省级以上工业园区18个,综合能源服务市场庞大。

国网沧州供电公司(以下简称沧州公司)全面落实国网公司“三型两网、世界一流”战略目标,推进综合能源服务业务,构建清洁能源供应体系,开展需求侧用能优化服务,充分发挥电网企业作为清洁能源配置基础平台的作用,促进全社会实现节能减排。

1 现状分析

从外部环境看,当前宏观经济运行不确定因素增多,经济下行压力加大。电力体制改革和国资国企改革步入深水区,“互联网+”共享经济不断催生新业态、新模式,公司发展面临盈利空间日渐收窄、市场竞争日趋激烈等严峻复杂的外部形势,急需培育发展新兴业务,寻找新的利润增长点。

另一方面,新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济结构,尤其是以人工智能、量子通信、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用,深刻改变着能源和社会发展,互联网与传统产业跨界融合已成为新常态和大趋势[1]。

数据跨行业互通、政企贯通和流程自动对接的信息通道还未有效建立,实体营业厅新型业务支撑能力不足,从而造成精准主动快速的服务能力不够。细分客户、提供差异化服务的能力不足,服务前端缺乏有效的信息支撑,不能快速响应客户的多样化服务需求。

2 构建泛在物联网背景下综合能源运营管理模式

多领域能源大数据的采集和融合的关键问题在于跨系统、多维度海量数据的互联互通。随着移动互联网、云计算、大数据、物联网等技术的不断发展,互联网技术与传统行业不断融合创新,能源被赋予了新的信息属性[2]。综合能源运营管理模式基于综合能源服务信息,通过“感知层-网络层-平台层-应用层”的紧密联系,将电力用户、电网企业、发电企业、电工装备企业及其设备连接起来,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、效益效率水平。

2.1 可研阶段综合能源项目初步评估

综合能源服务的大数据涉及能源生产、传输、加工转换、储存、消费、排放和投资等全生命周期及其他相关领域的海量数据[3]。在综合能源项目可研阶段,沧州公司利用互联网手段开发综合能源项目评估辅助决策工具,面向基层营销队伍,针对光伏、风电、燃气三联供和电采暖、热泵、港口岸电等多品类特定的综合能源建设需求,通过输入典型参数和选项,利用内嵌的智库和项目典型方案库,可智能、自动生成包含项目技术原理、配置规模、投资估算和经济评价等内容的项目初步评估报告。

2.2 用户侧用能数据采集分析

在能源互联网下,面向多类型用户个体的供用能特征,应当从时间、用能类型、响应速度等多维度对供用能数据进行信息提取[4]。

首先对用户供用能数据信息的统计性、相关性、因果性、关联性进行分析,其次面向用户个体,挖掘其供用能行为和心理特征,建立个体能源用户多个时间尺度、多类型供用能特征模型。最后基于个体能源用户的供用能特征模型,建立用户群体的供用能聚合特征模型。

沧州公司积极开发将石墨烯路灯综合利用与智慧城市结合,将新型基础设施与石墨烯路灯节能改造、5G微基站、监控摄像头、多媒体广告屏融为一体,形成以城市公共服务为目标的智慧路灯解决方案,集成市政照明、智慧城市综合信息采集、投放的综合性功能体,支撑智慧城市建设,全面汇聚城市管理领域相关数据信息并及时分析,发挥泛在电力物联网在改进城市公共服务管理、提升治理能力方面的重要作用。

2.3 基于泛在物联网的综合能源智能配置与调控

考虑建立区域调度中心,通过开展面向能源终端用户的用能大数据信息服务,对用能行为进行实时感知和动态分析。通过能量系统间的互联与互通,改善在不同时空尺度下,不同能源的供需不平衡状态,以实现综合能源高效利用、降低系统运行成本和提供功能可靠性等目标。

面向综合能源系统,需要考虑多能流状态估计,为综合能源系统多能协同调度提供支持[5]。同时,用户侧的储能设备、分布式电源等通过需求响应得到广泛地应用。结合区域特征及供需特性等外部条件,按照整体最优、费用最低等配置要求,对综合能源系统进行整体规划。在规划配置的基础上,对能源线路、设备种类、运行情况以及储能应用进行进一步分析,选择实时动态的最优综合能源流的供给-传输-存储-消费等系列应用路径。最后,针对运行中的各类设备运行情况进行综合用能配置,实现综合能源智能化合理配置与调控。

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沧州公司积极推进明珠服装小镇屋顶分布式光伏电站的投资建设,研究增加中央空调水蓄冷解决方案。针对小镇用能特性,通过整合分布式发电、蓄能设施、空调可控负荷等,实现区域化“源网荷储”协同组织,建立区域型综合能源交易平台和多能协同的综合能源运营模式,探讨建立综合能源用户响应机制,根据能源分布供需分布图,引导用户错峰、智能用电。另外,沧州公司借助产业单位的低融资成本,充分利用供电所、集体企业闲置屋顶,推进“自发自用+平价上网”模式的分布式光伏项目,安装规模达到3MW。通过厂房租赁和后期运维托管,提高集体企业利润空间。

2.4 综合能源服务业务开展形式

在开展综合能源服务时,不同的用户利益诉求不同,可以依据需求的不同特征,将服务模式分为标准化服务模式和定制服务模式[6]。通过对用户基础信息、资产信息和用能信息等进行深度分析,综合能源服务商可以根据用户的供用能特性细分客户群体和类别,设计综合能源套餐、单项能源套餐、应急能源套餐、电动汽车充电服务等,为客户提供广泛、全面的能源套餐,满足客户不同的用能需求,提供便捷的全方位综合能源服务。同时,通过分析市场环境下用户用能特性及其影响因素,用户可以和综合能源服务商签订单独用电或者其他用能合同。

在能源互联网背景下,多能源供需耦合互补,价格相互影响,能源的交易形式将从单纯向用户或能源网供能变为能源、信息和服务等多项交易。同时,多层级能源大数据开放共享会进一步挖掘和释放用户侧大数据的价值,促进能源灵活交易[7]。

沧州公司积极推进达力普综合能源项目投资建设,项目建成后,通过能源互连用户、能源生产企业之间信息互通,收集企业发布的能源价格,同时实时收集用户使用能源的相关数据信息,应用泛在电力物联网进行实时监测和数据分析,进而根据用户用能习惯预测未来一段时间能源使用情况,从而达到优化能源管理,为客户提供个性化、差别化服务的目的,构建“以电为中心、多能互补、智慧应用”的综合能源服务模式,解决长期以来困扰企业的谐波分量大、电能质量不合格的问题。

2.5 聚焦综合能源服务打造绿色交通

绿色交通包括电动汽车、电气化铁路、电力推进船舶等。交通网的能源涉及石油、天然气、电力等多种能源,是一个典型的多能融合网络。在绿色交通中,不仅可以实现多能源的融合,还能够实现交通网和其他能源网络的互动运行[8]。在电力市场化环境下,电动汽车车主将会因为电价的时空变化表现出不同的充电行为。通过对用户的充电行为数据进行自学习,可以为用户定制个性化的充电路径或提供充电出行建议。同时,电动汽车电池中的储能也可在高电价时段反送至电网赚取收益。故面向不同种类的电动汽车,在深度挖掘用户数据的基础上,应当考虑耦合多能源系统及电动汽车充电站的规划建设,兼顾充电时间、交通流量及用户满意度的充电路径优化策略,从而最大程度的挖掘电动汽车的灵活性和储能潜力。

结合省电动汽车公司抢占充电站市场,沧州建投公司、北汽集团布局电动汽车绿色出行的业务发展方向,沧州公司发挥属地优势,推动沧州电动汽车发展产业联盟的建立。发挥我公司现有充电站和运维团队优势,积极布局优质充电市场和优质客户,建设专属与公用统一的充电场站建设,实现分布式能源、充电站、用电负荷的泛在物联,打造典型的泛在电力物联网项目。

4 总结

沧州公司全面落实公司“三型两网、世界一流”战略目标,总结泛在电力物联网在综合能源服务业务中的创新试点经验,持续建设沧州营销市县属地 “强前端”业务拓展团队,充分利用省综合能源公司、国网产业单位在产品、项目案例上的丰富经验,充分调动市场积极性,实现前端后台、线上线下协同运作,建立综合能源项目需求分析、方案设计、产品研发、推广实施、效果评估的一体化工作体系,形成以我为主、资源共享的模式,轻资产高效运转,实现综合能源服务项目的快速落地。

参考文献:

[1]能源互联网研究课题组. 能源互联网发展研究[M]. 北京:清华大学出版社,2017.

[2]张世翔,苗安康.能源互联网支撑智慧城市发展[J].中国电力,2016,49(03):12-17+23.

[3]胡帆.常规变电站如何向综合能源站转型升级:基本概念与研究框架[J].电力系统自动化,2014,38(15):1-11.

[4]贾宏杰,王丹,徐宪东,等. 区域综合能源系统若干问题的研究[J]. 电力系统自动化,2015(7):198-207.

[5]陈冲,吴越.基于能源互联和“互联网+”理念的智慧园区2.0的研究[J].电力信息与通信技术,2016,14(04):22-26.

[6]于慎航,孙莹,牛晓娜,赵传辉.基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统[J].电力自动化设备,2010,30(05):104-108.

[7] 张涛,张福兴,张彦. 面向能源互联网的能量管理系统研究[J]. 电网技术,2016,40(1):146-155.

[8] 张国荣,陈夏冉. 能源互联网未来发展综述[J]. 电力自动化设备,2017,37(1):1-7.

论文作者:高建为

论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期

论文发表时间:2019/7/16

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