【摘 要】近年来，能源节约、环境气候已成为世界各国普遍关注的焦点，节能、提高能效和发展可再生能源也已成为世界各国能源发展基本战略之一。在能源日益短缺的情况下，各个国家都开展了一系列提高能效、节能降耗的措施。针对当前电力能效管理方面遇到的问题，本文提出了电力公司与用户之间协同节能的理念，希望能够在尽可能节约能源的基础上实现电网能效的最大化。
【关键词】协同节能理念；电网系统；能效管理
前言:随着智能电网和用电信息采集的推进，各类海量、实时的数据已经产生，但这些数据没能被有效利用，电力公司和用户侧信息渠道不畅，存在信息孤岛的现象；节能手段相对单一，不能对用户生产经营特征进行深入洞察，难以根据企业用电行为制定最佳用电方案；缺少科学的评估模型，难以对客户实施节能效果进行客观评价；缺少对用能设备运行效率在线检测和用户短期用电负荷预测手段，无法实时、动态的将用户负荷信息与电网进行同步。综上所述，为了当前解决存在的问题，本文介绍了一种基于协同节能理念的电网能效管理系统，该系统通过运用海量数据挖掘与分析技术，负荷分类和负荷预测技术，信息互动与共享技术，建立能效管理和评估模型，使电力公司和用户侧协同节能成为可能。
1 总体设计
1.1网络拓扑
整个系统分为三个层次部署，分别是客户层、传输层和平台层。
客户层：客户层由能效采集器、集中管理器、能效监控装置和客户端系统组成。在能效信息采集上要做到3级采集，分别为单位、车间／工序、设备。通过3级采集可帮助企业准确的找到主要耗能点，为下一步的治理提供依据。集中管理器用于配置和管理采集设备，集中管理采集器采集上来的信息，并将信息通过网络上传到能效监控装置，供客户端系统使用。
传输层：传输层分为公网传输和私网传输，公网包括电信宽带、GPRS、CDMA等无线网络，私网是指电力公司部署的EPON光纤专用网络。传输层是平台层和客户层之间的信息通道，用于传输数据和控制指令，实现客户层数据的上传和平台层对下的控制。
平台层：平台层包括电网能效管理系统和其他外部系统（如营销业务系统、95598互动网站、有序用电系统、ＥＭＳ系统等），平台层采用集中部署的方式。电网能效管理系统通过传输层的通道采集客户层的能效数据，并与其他外部系统中的信息进行整合，以各种展现方式给客户应用提供支撑。
1.2逻辑设计
电网能效管理系统采用层次化设计，逻辑上分为三层：设备层、通信层和业务层。
设备层是指安装在客户现场的各类设备，这些设备总体可分为3类，分别是能效监控装置、节能装置和新能源设备。
能效监控装置用于定时采集各类能效信息，如电量、电压、电流、无功功率、谐波等，并将采集的信息上传到能效管理系统。能效监控装置一般分为三级部署，分别安装在单位、厂房和主要耗能设备的进线处，这样便于精确的定位主要耗能点，减少误判。
节能装置包括无功补偿装置、三相平衡装置、滤波装置等，节能装置用于提高电能质量，减少电流、电压、谐波等不稳定因素对电网的影响，进而达到改善电能环境，提高电能的使用效率。
新能源设备包括太阳能、风能、地热能等新能源发电设备，通过将新能源设备并网妥善管理，可以弥补电力供应不足所带来的损失，减轻电网负荷。
通信层由单位内网和电力专网两个部分组成，为设备层和业务层提供传输通道，其中单位内网包括电力线载波和以太网两种通信方式，电力专网是指连接大用户和电力公司的光纤网络。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆业务层是指用于支撑能效管理业务的系统，集中部署在省端，业务层由设备运行管理、DER接入管理、短期负荷预测、能效优化评估、协同节能管理、信息互动共享6个模块组成。
能效管理系统需要与其他业务系统进行数据交互和信息共享，这些外部系统分别部署在电力公司和企业内部，如需要从SG186营销业务系统中获取客户资料信息，从有序用电业务系统中获取客户用电计划、保电计划和限电方案等，从EMS系统中获取电网拓扑数据、实测数据、异常数据等，为执行停电计划提供依据。而企业内部的ERP和生产管理系统主要获取企业的经营情况和生产用电计划等信息。
1.3方案特点
本方案主要有如下几个特点：能效管理平台集中统一部署，符合国网公司大集中的趋势；强调电力公司和企业间的协作，通过双方的信息共享和互动，使能效管理更科学合理，能源效率更高，而不仅仅只是节能；充分利用现有各业务系统中的数据，通过数据挖掘分析，推算出用户用电行为和规律，开展短期负荷预测，实现负荷预警等；能效评估模型化，通过建立一系列计算和评估模型，使能效评测有据可依；方案可充分利用用电信息采集系统建成的信息通道，加强与用户之间的互动，提升服务品质。
2 关键技术研究
2.1海量数据挖掘与分析
数据分散在各个子系统中，为了从中挖掘出有用数据加以应用，系统充分的利用高性能挖掘算法和数据挖掘软件平台，以数据挖掘最基本问题、频繁模式与关联规则挖掘为切入点，研究高时间效率、高空间可伸缩性的挖掘算法和分布，异质、海量数据的协同挖掘软件模型。
为了解决系统内在计算的复杂性问题，这里采用了基于树表示形式的虚拟投影方法，用于按深度优先挖掘密集型数据集，并进一步提出了基于伺机投影的思想，设计并实现了基于 伺机投影的全新算法Oppor-tune Project，实验表明，该算法挖掘各种规模与特性数据库的效率与可伸缩性都是最佳的。
2.2能效评估模型
通过建立能效评估模型，可以帮助企业发现潜在的问题和机会，初步估算出节能潜力。能效评估模型可以从企业基本信息、用电结构、电能质量、节能技术和环境效益这几个方面进行评估。
2.3负荷分类与负荷短期预测
电力负荷分类标准较多，如按重要性可以将电力负荷分成一类负荷、二类负荷、三类负荷；按负荷的影响大小可以将负荷分为基本正常负荷、天气敏感负荷、特别事件负荷和随机负荷等。这里按国际上对用电负荷的通用分类，将负荷分为农林牧渔业用电负荷、工业用电负荷、居民用电负荷、商业用电负荷和其他用电负荷五类。通过对用电负荷的分类管理，可以为制定电价、负荷预测、系统规划与负荷管理、综合建模等电力应用提供支撑。在负荷预测方面，系统通过获取客户的装机容量、需量数据、负荷数据等，结合客户淡旺季的生产计划，并利用新兴学科理论的现代预测方法，如专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等，使短期负荷预测得以成功应用。
2.4信息互动与共享
系统利用信息交换和共享技术，建立不同异构系统之间的统一接入标准，实现电网和企业之间的互动，促进协同节能，实现能效最大化。本系统与电网之间的信息接口通过如下方式实现：信息生成；信息上传；信息获取；统一交互接口定制等。
3 结束语
综上所述，能效管理是一项系统工程，需要政府、电网和电力用户等有关各方相互协作，进行综合治理才能达到效果。欣慰的是目前政府和企业都已经开始行动，如在《电力需求侧管理办法》中要求大力推进电力需求侧管理工作，电网企业应加强对用电信息的采集、分析，为能效管理提供技术支撑和信息服务。可以预见到在不远的将来，能效管理产业将会蓬勃发展，而协同节能理念将是开展能效管理工作的理想选择。
参考文献：
[1]梁甜甜，高赐威，王蓓蓓.智能电网下电力需求侧管理应用[J].电力自动化设备，2012（05）.
[2]宝三红.电力负荷管理系统的研究[J].科技资讯，2013（09）.
论文作者:李立群1,舒慧敏2
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/11
标签：能效论文; 负荷论文; 电网论文; 系统论文; 电力论文; 信息论文; 节能论文; 《低碳地产》2016年9月第17期论文;