用电能效管理系统的存在问题与解决策略

杨育标

【摘 要】分析和解决目前用电能效管理系统的存在问题，创新设计工序错峰用电分析和负荷预测模型，提高采集数据的准确度，降低用电成本，实现安全用电、经济用电和智慧用电，为用电能效管理系统的推广应用开拓了一条“能实现、可借鉴、易推广、有价值”的新途径。

【关键词】用电数据；工序错峰用电；负荷预测

0 引言

用电数据是用电能效管理系统的基础，科学的用电数据采集、分析是系统能否发挥功效的关键。本文分析和阐述目前用电能效管理系统的存在问题和解决策略。为建设和应用能效管理系统提供“能实现、可借鉴、有价值”帮助。

1 用电能效管理系统简述

用电能效管理系统通过对用电数据的采集、分析、管理，帮助工业用户实现节能减排、安全用电、经济用电、智慧用电。系统由管理平台、用电数据采集终端、电能计量装置等组成。电能计量装置指具有测量、数据处理、通信等单元组成的装置，为系统提供用电基础数据。用电数据采集终端是对电能计量装置的用電数据进行采集的设备终端，通过互联网连接管理平台，科学用电采集方案能有效实现能效管理系统的功效。

2 分析用电能效管理系统的存在问题

2.1 用电能效管理系统的存在问题

目前现行用电能效管理系统的存在问题主要包括：采集用电数据准确度和实用价值偏低、能效管理建设成本高、构建采集网络难度大、节能减排的方案难以有效实施、能效管理系统功效低等。

2.2 存在问题的导致原因

2.2.1 用电环境造成用电数据难采集

电力设计部门为工业用电设计、配建的用电环境，主要目的在于用电安全。造成构建采集网络难度大，节能减排的方案难以有效实施，从而造成采集的用电数据缺乏健全性和实用价值低。缺乏用电基础数据，大大降低能效管理系统的功效，成为系统推广应用的最大阻力。

2.2.2 用电数据采集方案不科学

造成存在问题的另一原因是用电数据采集方案不科学：在电流互感器的次级端，加装互感器把次级电流变换为电压或电流进行采集、测量，放大测量电流的误差，造成采集到的用电数据准确度低；每个采集点采用一条GPRS通道与平台通信，造成能效管理建设成本高，增加系统运维工作量和通信资费等成本。

3 解决用电能效管理系统的存在问题

3.1 具体化和实例化能效管理功效

3.1.1 设计工序错峰用电分析

采集生产、加工产品各道工序的用电数据（能耗），对采集到各道工序的能耗进行分析，在遵循生产流程不变的条件下，调整高耗能的工序在谷时段生产，低耗能的工序在峰时段或平时段生产，通过合理调整各道工序的生产时间、时段、人力，达到错峰用电节约生产成本的目的，帮助用户进行用电成本核算，实现经济用电，提高节能减排水平。

3.1.2 设计负荷预测模型

设计短期负荷预测和合约期负荷预测两种预测模型，短期负荷预测以小时或天为用电周期，用户选择最大或平均或最小负荷值，平台自动根据历史同期对应用电量，预测下个用电周期的负荷值，帮助用户快速预测用电量；合约期负荷预测的用电周期可以为一个月或多个月，利用合约期负荷预测，平台自动根据用户在历史同期的最大或平均或最小实际产能，结合计划产量，预测下个用电合约周期的负荷值。负荷预测为用户提供更接近于实际用电量的预测值，帮助用户在无调控条件下，零违约完成用电合约，实现利益最大化，实现智慧用电，提高节能减排水平和安全用电水平。

3.1.3 科学设计采集方案，提高用电数据实用价值

在电流互感器的次级串联接入电表，采集电表的用电数据，实现对变压器次级用电（用户实际用电）的真准测量和采集，通过动态与合约电量进行分析比较，为避免发生或降低用电违约量提供用电指导，为能效管理系统提供更具实用价值的用电数据；用电数据是能效管理系统的基础，提高用电数据采集频率，使数据更连续、更能真实反映数据随时间而变化的规律、更具实用价值；增加、细化用电数据采集节点，使采集到的用电数据符合用电成本核算的要求，提高用电数据的实用价值。

3.2 降低系统建设成本和安装难度

3.2.1 充分利用现有资源，提高用电基础设施复用度

充分利用电流互感器、三相电源、电能表计等现有用电基础设施，提高用电基础设施复用度，降低系统建设成本和安装难度：

（1）在配电房的配电柜和较规范的厂房配电箱，安装有作用于安全用电的电流互感器；为仪器、仪表显示和工作的三相电源。为充分利用现有的电流互感器和三相电源，实现对变压器次级用电的测量和采集。可以新装三相电表，电表的电流输入与电流互感器次级串联，电表的电源输入与三相电源并联。

（2）许多企业已安装有电表对用电进行计量。如果电表为机械表，可以用带有485通信接口的电子式电表替换，充分利用现有的电流互感器和三相电源；如果电表为没有485通信接口的电子式电表【所有电子式电表都有脉冲输出】，加装脉冲计量模块对电表的用电输出脉冲进行计数，实现对用电的计量和采集，充分利用现有电表；直接利用电子式电表。

（3）在用电采集终端设计具有多态性的指令生成模块，根据电表编号和通信协议，分别配置与不同电表正确通信的用电数据采集指令，实现用电采集终端可以连接、采集现有各种电表，充分利用现有资源，降低设计（容量、安装位置、线路布局等）、安装、调试采集节点的成本和时间，降低系统建设成本和安装难度。

3.2.2 构建无线星型局域网络

多台电表或脉冲计量模块的485总线可以挂接在同一总线，与信号转换模块连接，扩展485总线连接到无线星型局域网，构建无线用电数据采集网。降低采集网络的布线及安装难度和维护工作量；用电数据采集终端集中采集局域网中所有电表的用电数据，通过GPRS与管理平台通信，节约GPRS的硬件成本和通信资费。降低系统建设成本和安装难度。

设计用电数据采集终端具有识别链路功能，记录采集网络中所有电表编号和信号转换模块的物理地址，并为编号和物理地址建立对应关系。当用电数据采集终端采集电表的用电数据时，根据电表编号从数据表查询到与电表连接的信号转换模块的物理地址，根据物理地址查询到无线路由器为信号转换模块动态分配的IP地址，用电数据采集终端与IP地址（电表）采用点对点方式进行TCP/IP数据通信。降低采集网络的数据流量和电表处理量，提高采集网络性能。

3.3 本能效管理系统的有益效果

与现有用电能效管理技术相比较，本文的用电能效管理系统，创新设计工序错峰用电分析和负荷预测模型，把节能减排、安全用电、经济用电、智慧用电具体化和实例化，帮助用户进行产品用电成本核算。设计脉冲计量和采集指令多态性，充分利用现有资源，提高用电基础设施复用度，降低系统建设成本和安装难度。扩展485总线连接到无线星型采集局域网，降低采集网络的布线及安装难度和维护工作量，降低系统建设成本和安装难度。最大程度降低系统建设成本和安装难度，把节能减排、安全用电、经济用电、智慧用电具体化和实例化，有效实现能效管理系统的功效。

4 结论

能源短缺和售电开放将催生用电能效管理等用电服务系统和产业的发展。有效解决现行用电能效管理系统的存在问题，消除制约系统应用发展的不利因素，对推广应用用电能效管理系统具有积极作用。

【参考文献】

[1]陈向群.《电力用户用电信息采集系统》，中国电力出版社，2012.12.endprint