电力物联网技术在综合能源节能的应用

吴暇

（上海新能凯博实业有限公司，上海 201210）

0.引言

由于社会发展促使能源供需关系发生变化，为了能够更好地满足用户多元化需求，能源系统结构也不得不进行积极调整。通过在综合能源节能中应用电力物联网技术能够以推动能源利用数字化、信息化实现有效满足用户需求的基础上促进能源合理运用。由此可见，重视在综合能源节能中应用电力物联网技术显得尤为重要。如何正确认知电力物联网技术在综合能源及能中的应用，也成为应当率先关注的内容。

1.电力物联网技术在综合能源节能中应用的现状

我国社会持续发展过程中，企业往往会通过改革提升核心竞争力，也促使对能源的需求变得愈加多样化。因此，为了能够更好地提升对能源利用率，在综合能源节能中利用电力物联网技术已经成为非常重要的手段之一，能够通过传感器技术、嵌入式系统技术等推动综合能源节能朝着数据化、信息化的方向不断前行，从而满足不同用户多样化需求的同时，也能为能源结构转型发展提供更多保障。然而，电力物联网技术在综合能源节能中的应用也仍然存在着许多问题，才能更好地发挥电力物联网技术的价值，比如，作为能够实现能源数据整合、状态感知以及运行优化等方面的应用层和平台层，还只能在数据整合、运行监测等方面发挥作用，至于远程精确控制、多能源优化互补等方面依旧很难达到预期效果。由此可见，目前电力物联网技术在综合能源节能中的应用，仍然存在着较大的提升空间[1]。

2.电力物联网技术在综合能源节能中应用的相关内容

2.1 可行性研究

作为电力物联网技术在综合能源节能中应用的首要方面，可行性研究能够从更加全面的角度出发，保证电力物联网技术的应用效率。比如，由于综合能源节能不仅与能源的生产、加工以及传输等方面拥有着密不可分的联系，当中也拥有庞大的数据量，进行可行性研究时，必须要从多角度入手，保证电力物联网技术应用决策的科学性，其中包括风电、光伏等能源的需求量、应用方案、技术原理和配置规模等。只有明确上述内容后才能保证电力物联网技术在综合能源节能中的应用得到更具合理性的评价。

2.2 用能数据采集

用能数据采集是电力物联网技术在综合能源节能中应用的重要内容之一，主要是从用户的角度出发对用户使用能源的特征进行充分采集，确保能够从多维度掌握所有用户的供用能数据，比如，统计用能详细信息，了解用户用能的内在关联性。或者，面向个体用户时可以根据用能数据分析用户心理特征，并以此为基础设置不同时间段，确保建立用能数据模型的合理性。以此为基础，也可构建用户群体的供用能数据模型。同时，在能够全面掌握用户侧用能数据后，电力物联网技术在综合能源节能中的应用也能更具针对性。例如，沧州供电公司在充分收集和分析用户群体用能数据的前提下，根据用户群体的用能特征开发出由智慧城市与石墨烯路灯综合利用组成的综合能源节能方案，既能实现将智慧城市的综合性功能体与市政照明有机结合，也能将监控摄像头、广告投屏、5G基站等公共服务设施与石墨烯路灯相互融合，形成可显著提升综合应用水平的策略[2]。该方案不仅能够提高城市的公共服务管理能力，也能对不同用户群体的用能数据信息进行实时收集与评估，保证综合能源可以得到充分且合理的运用。

2.3 资源规划与建设

2.3.1 资源规划与配置

资源规划与配置是电力物联网技术在综合能源节能中应用的关键环节，也是实现提高综合能源节能水平的重要保证。具体内容为根据用户群体的实际用能需求进行针对性设计，比如，为了保证可以更好地为能源终端用户提供服务，可以采取设置区域调度中心的方式进行资源规划与配置，从而更好地提升用能数据采集与用户需求感知力度。因为能量系统运行成本较高，如果能够合理设置区域调动中，可以利用不同能量系统间的有效数据互通，解决不同时间段的能源需求差异性问题，即区域调度中心可以将数据互通作为基础，保证各时段的能源需求得到满足，提升能源利用率，避免不同终端用户的需求得不到充分满足。至于用户侧方面，资源规划与配置需要根据区域特征、用户需求等方面进行综合考虑，例如，想要更好地保证终端用户的用能需求得到充分满足，分布式电源、储能设备等应当合理配置。值得注意的是，上述资源的配置除了要满足实际需求外，还应当在性能、成本等方面予以控制，也就是以满足实际为核心，选择性能最佳且成本合理的设备。至于从整体的角度来看，线路、能源设施等资源的规划与配置还应当与终端用户的具体情况相结合，比如，沧州供电公司在开展明珠服装小镇屋顶分布式光伏电站项目时，对于建设中央空调水蓄冷方案，综合能源的协调组织和运用是以本地用能特性为核心，对空调可控负荷、蓄能设备以及分布式发电设施等进行重新整合，并建设区域型综合能源交易平台，实现能够及时响应用户需求的同时，也能对用户的用能行为进行合理引导，保证综合能源可以得到充分运用[3]。为了能够更好地提升企业效益，沧州供电公司还通过利用供电所等资源优势，建设分布式光伏发电、后期运维托管、厂房租赁等项目，真正实现满足用能需求并创造更多经济利益。

2.3.2 系统建设内容

系统建设内容是电力物联网技术应用于综合能源节能中的直接体现，通过从更加全面的角度入手确保可以在电力物联网技术的支撑下，创建更加科学、完善的综合能源节能系统。以武康供电营业所综合能源示范项目为例，通过电力物联网技术的应用实现完整综合能源节能系统的目的，具体内容包含光伏发电、储能系统、充电桩系统、智慧路灯站牌系统、能效管理监控展示平台5个方面。其中光伏发电系统采用210片多晶硅光伏组件，安装方案为15串联和14并联，主要设置于屋顶，固定模式采用于混凝土上立钢架进行固定安装。停车棚顶面也含有部分光伏发电，由75片多晶硅光伏组件组成，安装方案是15串联5并联。其与光伏系统的连接是利用汇流箱来实现。储能系统主要包含存储容量、材料以及规格3个方面。其中存储容量设计时，需要综合计算用电负荷规模、电池容量衰减、充电桩系统以及光伏子系统等方面才能得出储能系统的总容量。材料方面是综合能源节能系统的重要保证，可选择磷酸铁锂电池作为主要材料，并利用激光点焊技术制作电池箱。规格则是储能系统的主要组成结构，即该项目中将21个电池箱组装成电池集装箱，保证储能系统总容量可以达到240kWh/100kW。至于储能系统的工作模式以并网模式为主，分别于用电谷值和峰值时进行充、放电。充电桩系统主要以安装充电桩为主，确保用户需求可以得到充分满足，以工程实际设计来看，于机动车停车位处分别安装60kW双枪直流充电桩1台和落地式单枪直流充电桩3台，总控制箱功率模块为500V，可以满足5辆新能源车辆在相同时间段进行同步充电。智慧路灯站牌系统是由WIFI、LED灯、LED屏、视频监控以及一键报警等组成，可提供场站展示、场站安全、场站服务以及物联专网等功能。

至于能效监控管理展示平台不仅能够对综合能源系统的用能情况进行实时收集，也能予以集中展示，主要包括储能系统电量、储能系统运行状态、光伏发电总量以及充电桩运行状态等多个方面。除此之外，能效监控管理展示平台也能够根据实际用电量及时调整储能系统的运行状态，保证储能系统电池能够得到充分运用，避免电网长时间处于用电高峰状态，影响用户用电体验。至于能效监控管理展示平台对于储能系统的控制原理是根据用能变化进行针对性管控，例如，项目所处园区白天的用电量较高，先利用光伏发电保证电网正常运行，当用电量已经超过峰值的部分额定容量时，储能系统会在EMS接收到并网放电指令后进入运行状态，即开始放电。如果电池电量SOC值已经低于20%，放电停止动作会在储能逆变器接收到停止指令时进行，并由电网继续供电。至于剩下的20%容量主要是处于离网状态下使用，属于极端配置容量。当处于夜晚用电谷值时，储能系统会在EMS接收到储能逆变器的充电指令后执行充电动作且不负责电网供电。待充电完成后，储能逆变器会在接收到系统内的停止充电指令后进入待机状态[4]。另外，为了更好地保证所有用户的用能需求，储能系统的运行模式可以日用电曲线为核心进行适当调整，也就是依照具体情况增加储能系统电池组的充放电次数，比如，白天用户对电能需求量较高时，电网运行负荷也会随之增加。在这种情况下，可以在白天先运用储能系统的电量，并在适当时间进行充电，保证可以在不同时间段发挥储能系统的作用，保证电网运行正常。通常情况下，储能系统电池组充、放电以每日进行1次为主，即白天峰值时进行放电，晚上谷值时再充电，可以保证电网容量能够得到有效补充。由此可见，电力物联网技术可以针对性调整综合能源的运用，提高综合能源利用率，大幅减少能源消耗问题。

2.4 确定服务形式

实际上，用户对于综合能源的需求存在较大差异，应当在开展综合能源服务时采取针对性服务形式，才能满足用户需求的同时，保证综合能源利用率，比如，根据用户的用能特性，可以提供综合能源定制服务。毕竟，所有用户的用能需求均不相同，综合能源标准化服务往往很难解决需求中存在的差异性问题。或者，以终端用户的个性化需求为核心，结合用户基本信息、类别以及用能习惯等提供多元化综合能源服务，比如，应急能源服务套餐、单项能源服务等。同时，由于能源结构调整正在持续推进，很多企业为了能够更好地提升市场竞争力，在能源需求方面也变得更加丰富。这种情况下，还可以通过电力互联网技术将用户市场环境、行业发展趋势等方面与用户用能特征进行有机结合，从而定制更具针对性的方案。例如，随着新能源汽车得到快速发展，很多用户的充电行为会受到电力市场环境的影响而发生改变。针对此类情况，可以通过电力物联网技术采集用户的车辆类型、车辆充电习惯、充电时间等信息，并进行针对性分析，便于在不同电网容量、电价等情况下提供出行路线、充电路径等方面的合理规划。或者，由综合能源服务商与汽车行业建立合作关系，通过运用电力物联网技术来提升综合能源节能效果，也就是先从不同的汽车生产厂商中挑选优质对象，并利用电力互联网技术专门建立与该厂商相关的专属充电站，更好地解决车辆用户的充电难题。

3.结论

电力物联网技术能够凭借高感知、高处理效率等优点提升综合能源节能水平。所以，必须要重视在综合能源节能中应用电力物联网技术，并能够有机结合可行性研究、用能数据采集、资源规划与建设、确定服务形式等内容才能确保可以利用能源数据化、信息化满足用户多样需求的同时，提高能源利用率，促进我国综合能源可以走向多元化和可持续的发展道路