李 朋，陳湘瑜

（1.上海明華電力技術(shù)工程有限公司，上海 200090；2.上海市用電負(fù)荷管理中心，上海 200122）

基于負(fù)控系統(tǒng)的企業(yè)需求側(cè)管理系統(tǒng)

李 朋1，陳湘瑜2

（1.上海明華電力技術(shù)工程有限公司，上海 200090；2.上海市用電負(fù)荷管理中心，上海 200122）

為提高企業(yè)參與電力需求側(cè)管理的積極性，上海市電力公司利用負(fù)荷控制終端的存儲數(shù)據(jù)向用戶推出電力需求側(cè)管理系統(tǒng)軟件，幫助企業(yè)進(jìn)行用電管理。從多個方面對系統(tǒng)作了詳細(xì)的介紹，內(nèi)容包括系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)想、硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的技術(shù)亮點和實現(xiàn)方式，最后介紹了系統(tǒng)的實際使用效果及用戶反饋意見。

電力需求側(cè)管理；節(jié)能減排；用電管理；需量控制

上海市用電負(fù)荷管理系統(tǒng)已經(jīng)使用多年，對用電負(fù)荷的抑制、電網(wǎng)的正常運行起到了重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電和供電的矛盾不斷突出，單純強(qiáng)制限電的作法已經(jīng)不能滿足管理的需要。客戶的廣泛參與是做好用電管理工作的根本保障，電力公司應(yīng)積極倡導(dǎo)電力用戶開展企業(yè)內(nèi)部的電力需求管理，為廣大客戶提供有效的管理手段，使廣大用電客戶主動地參與到促進(jìn)能源節(jié)約和資源綜合利用這項工作中來。企業(yè)需求側(cè)管理系統(tǒng)實時采集負(fù)荷管理終端的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)進(jìn)行用電管理，促進(jìn)電能的安全、高效、經(jīng)濟(jì)使用。

1 系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想

1.1 向用電企業(yè)無償提供的通用系統(tǒng)

為了提高企業(yè)參與用電管理的積極性，電力公司準(zhǔn)備向所有安裝負(fù)控終端的企業(yè)無償提供需求側(cè)管理系統(tǒng)。企業(yè)只需投入一臺電腦和一根串口線就能對自身用電情況進(jìn)行監(jiān)控。由于投入少，所以企業(yè)對使用該系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的意愿。通用系統(tǒng)在應(yīng)用上和企業(yè)的行業(yè)性質(zhì)無關(guān)，無需針對某一行業(yè)進(jìn)行定制開發(fā)，提高了系統(tǒng)的適用性，同時控制了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

1.2 為電力用戶提供電能量管理的數(shù)據(jù)平臺

系統(tǒng)利用負(fù)荷管理終端的數(shù)據(jù)，對企業(yè)的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理，如：負(fù)荷數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)等，并對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。利用系統(tǒng)提供的電能數(shù)據(jù)分析功能，用戶可以全面掌握自身的用電情況。通過對電量按照不同的用電時段進(jìn)行統(tǒng)計，企業(yè)可以根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果對用電情況進(jìn)行評估，將高峰時段的電量轉(zhuǎn)移到平時段或谷時段，就能減少用電成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 對企業(yè)的需量進(jìn)行監(jiān)控

企業(yè)需量申請多了是浪費，少了又要挨罰，因此如何合理申請最大需量和防止最大需量超限一直是企業(yè)用電面臨的難題。產(chǎn)生該問題的主要原因是缺乏有效的監(jiān)控手段。企業(yè)需求側(cè)管理系統(tǒng)能夠每分鐘對需量進(jìn)行實時監(jiān)控，用戶可以設(shè)置需量的報警值，當(dāng)需量超過時立即報警，以此提醒用戶采取措施，避免需量超限。

1.4 幫助用戶進(jìn)行無功管理

電力需求側(cè)管理十分重視無功管理。在電力系統(tǒng)中做好無功補(bǔ)償，保持無功平衡，可以降低線路損耗，增加電網(wǎng)的傳輸能力。功率因數(shù)是電力公司考核企業(yè)用電質(zhì)量的重要指標(biāo)，用戶功率因數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)值會加大電費支出，相反若高于標(biāo)準(zhǔn)值則可以減免部分電費。系統(tǒng)實時跟蹤功率因數(shù)的變化，接近限額會自動報警，提醒用戶及時采取無功補(bǔ)償措施，避免功率因數(shù)超標(biāo)。

1.5 降低限電對企業(yè)生產(chǎn)的影響

負(fù)控終端多數(shù)是安裝在企業(yè)的配電間，而那里又常常無人值守，因此用電管理人員可能聽不到終端發(fā)出的限電報警。需求側(cè)管理系統(tǒng)可以安裝在辦公區(qū)域，并能及時獲取終端的狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到終端限電狀態(tài)投入時發(fā)出聲光報警。用戶收到報警信息后可以及時采取措施，合理控制負(fù)荷，保證設(shè)備的安全和關(guān)鍵生產(chǎn)的持續(xù)，以最大限度地降低因限電帶來的損失。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

電力需求側(cè)管理系統(tǒng)運行在系統(tǒng)主機(jī)上，通過RS232串行口與配電房中的負(fù)控管理終端相連。如果系統(tǒng)主機(jī)與負(fù)控終端的距離過長，可以轉(zhuǎn)換為RS485串口。系統(tǒng)讀取負(fù)控終端的用電數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)主機(jī)上供用戶查詢和分析，用戶也可以連接打印設(shè)備進(jìn)行圖表的打印，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

需求側(cè)管理系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的通信參數(shù)與終端進(jìn)行通信，然后從負(fù)控終端中存儲的數(shù)據(jù)中獲取企業(yè)自身的用電信息，將獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新的整理和計算后，以不同的面貌重新展現(xiàn)給用戶，這就是數(shù)據(jù)查詢分析功能。系統(tǒng)實時監(jiān)控終端的用電數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶設(shè)置的限額，及時地對超限數(shù)據(jù)進(jìn)行報警。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 系統(tǒng)功能和實現(xiàn)方式

圖2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)除了對終端數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和存儲，以及用電數(shù)據(jù)的圖形化展示，比如用小時電量棒圖，負(fù)荷曲線，電量峰平谷分布餅圖等如圖3所示的常用功能外，還對終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行再加工，并根據(jù)用戶的實際需要增加新的應(yīng)用。

3.1 需量的預(yù)警

負(fù)控終端雖然不直接提供需量，但根據(jù)需量的定義——15 min的平均功率，系統(tǒng)就能通過采集終端實時功率數(shù)據(jù)計算出需量。系統(tǒng)對需量進(jìn)行實時監(jiān)控，并根據(jù)用戶設(shè)置的預(yù)警值產(chǎn)生報警。用戶聽到預(yù)警后立即采取限電措施，以防需量超限。所有需量值都會存儲在系統(tǒng)里，用圖表或曲線的形式供用戶查詢分析。

3.2 功率因數(shù)的監(jiān)控

電力公司對用戶的功率因數(shù)考核是以當(dāng)月的有功電量和無功電量作為依據(jù)的，而不是最高值或者瞬時值。系統(tǒng)首先讀取終端存儲的表計有功電量和無功電量抄見數(shù)，再與月初數(shù)據(jù)相減即可獲得本月的有功電量和無功電量，經(jīng)過計算后得到功率因數(shù)。當(dāng)該功率因數(shù)低于用戶設(shè)定的限值時，系統(tǒng)產(chǎn)生報警。用戶得到報警信息后可立即進(jìn)行無功補(bǔ)償，保證月度功率因數(shù)不低于限額。

3.3 用電分析參考天氣情況

天氣變化對企業(yè)用電情況往往產(chǎn)生比較重大的影響，當(dāng)用電管理人員調(diào)取過去某日負(fù)荷曲線分析用電情況時，在知道當(dāng)時天氣的情況下無疑能分析的更全面，如果遇到相同氣象條件時可以更好的預(yù)測出企業(yè)的用電情況便于有效應(yīng)對。系統(tǒng)允許用戶人工輸入當(dāng)天的天氣情況，用戶查詢?nèi)肇?fù)荷曲線時當(dāng)天的天氣情況也會同步顯示出來供用戶參考。

3.4 用電經(jīng)濟(jì)性評價

用戶很想知道采取了節(jié)電措施后究竟能夠節(jié)省多少費用，反之調(diào)控措施不當(dāng)又會增加多少，系統(tǒng)的用電經(jīng)濟(jì)性評價功能就可以給用戶答案。在系統(tǒng)內(nèi)存儲了電力公司頒布的企業(yè)電網(wǎng)銷售電價表，用戶輸入電量和調(diào)整信息就可以得到具體增加或減少多少費用。系統(tǒng)根據(jù)電力公司的收費依據(jù)可以計算出當(dāng)用戶分別采取電量轉(zhuǎn)移、調(diào)整最大需量、改變功率因數(shù)后對電費產(chǎn)生的具體影響。通過這個功能，用戶可以知道采取節(jié)電措施后究竟能產(chǎn)生多少經(jīng)濟(jì)效益，如果用電不當(dāng)又要增加多少費用，為日后的用電計劃和用電管理提供依據(jù)。

圖3 用電數(shù)據(jù)的圖形化展示

3.4.1 電量轉(zhuǎn)移

使用效果如圖4所示。用戶首先選擇電壓等級和是否夏季用電，然后再選擇用電轉(zhuǎn)移時段，示例中選擇從峰時段轉(zhuǎn)移到平時段，最后輸入轉(zhuǎn)移的電量和轉(zhuǎn)移的天數(shù)，點擊“計算”，結(jié)果欄中就會出現(xiàn)用電經(jīng)濟(jì)性評價結(jié)果。在圖4的示例中，電壓等級為10 kV的用戶，夏季用電時電量從峰時段轉(zhuǎn)移到平時段，每天轉(zhuǎn)移500 kWh共計1天，系統(tǒng)顯示結(jié)果為節(jié)省202元。反之如果用戶選擇將電量從平時段轉(zhuǎn)移到峰時段其他條件都不變，那么評價的結(jié)果將會是增加202元。

3.4.2 最大需量

電力公司對申請最大需量的收費是39元/kW，沒有超出申請值就按申請值收費。如果實際使用時超出申請值，對超出部分會加倍收費即78元/kW。用戶在系統(tǒng)中輸入用電時段、需量限值和實際需量就可以得到需量調(diào)整后費用變化。如圖5所示，用戶選擇夏季用電的峰時段，申報最大需量是1 700 kW，實際需量值是1 800 kW系統(tǒng)顯示要多付出7 800元。當(dāng)用戶輸入實際需量小于需量限值時，系統(tǒng)就計算以實際需量申報會減少多少費用。如果上述其它條件不變，實際需量變?yōu)? 600 kW，則系統(tǒng)顯示節(jié)省3 900元。通過計算用戶就能了解不合理用電產(chǎn)生的損失，合理用電帶來的收益。圖5為經(jīng)濟(jì)性評價（最大需量）截面圖。

圖4 經(jīng)濟(jì)性評價（電量轉(zhuǎn)移）

3.4.3 功率因數(shù)

圖5 經(jīng)濟(jì)性評價-最大需量

電力公司十分重視用電企業(yè)功率因數(shù)的考核，功率因數(shù)低不單降低了供電設(shè)備的有效輸出，而且加大了供電設(shè)備和線路損耗。系統(tǒng)存儲了電力公司最新頒布的《功率因數(shù)調(diào)整電費表》，能夠根據(jù)用戶的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)計算出用戶在不同功率因數(shù)下繳費情況。例如：用戶應(yīng)繳電費為6萬元，功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是0.9，當(dāng)功率因數(shù)為0.8時，系統(tǒng)算出增加3 000元費用。若其它條件不變，功率因數(shù)上升到0.95時，系統(tǒng)顯示費用減少450元。用戶計算后就能得出結(jié)論：如果采取無功補(bǔ)償措施，當(dāng)功率因數(shù)由0.8增加到0.95時費用相差3 450元。這就為是否采取措施提供了經(jīng)濟(jì)依據(jù)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用與效果

系統(tǒng)開發(fā)完成之后，結(jié)合客戶的愿望，上海市電力公司選取5家企業(yè)作為試點用戶，行業(yè)類型有電子元器件的制造、汽車零部件的生產(chǎn)加工、微電子產(chǎn)品設(shè)計制造、商務(wù)辦公樓、音響設(shè)備制造。經(jīng)過3個月的使用后，企業(yè)一致認(rèn)為：系統(tǒng)能夠自動讀取負(fù)荷管理終端數(shù)據(jù)存儲在本地計算機(jī)中，使用方便。用戶利用這些數(shù)據(jù)對企業(yè)的用電狀況進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)不經(jīng)濟(jì)的用電行為，合理安排負(fù)荷，有目標(biāo)的調(diào)整高峰負(fù)荷降低需量指標(biāo)，從而減少電費支出。通過積累用電歷史數(shù)據(jù)，有效掌握企業(yè)能耗狀況，找出并執(zhí)行最低成本的生產(chǎn)模式，從而達(dá)到節(jié)約能源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

試點客戶中有一家位于浦東張江高科技園區(qū)，是一家生產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路元器件的高科技企業(yè)。企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境要求很高，溫度要求在22～25℃,相對濕度控制在50%左右,因此用電負(fù)荷的一半用在調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的設(shè)備上。使用需求側(cè)管理系統(tǒng)監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)，每日的最大需量起伏較大。例如：當(dāng)年6月最大需量為1 706.67 kW,但是全月只有2天的最大需量超過1 450 kW。如果能實時提供企業(yè)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)信息，及時采取措施控制用電設(shè)備，降低最大需量值則完全可以做到。用電管理人員利用系統(tǒng)的需量監(jiān)控報警功能，將需量報警限值設(shè)定在上一年同期水平的90%，當(dāng)系統(tǒng)報警時及時地調(diào)整用電設(shè)備的啟停，在不影響企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的前提下有效的控制了需量，在減少企業(yè)電費支出的同時提高了用電管理水平。

另一戶是市區(qū)供電區(qū)域內(nèi)大型商務(wù)辦公樓宇，夏天主要用電負(fù)荷為空調(diào)風(fēng)機(jī)等制冷設(shè)備。調(diào)用需求側(cè)管理系統(tǒng)負(fù)荷曲線后，發(fā)現(xiàn)用電負(fù)荷主要集中在8：00到18：00用電高峰區(qū)間，但辦公樓宇無法像工業(yè)客戶那樣采取輪班制降低高峰負(fù)荷。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，夏天將中央空調(diào)從上午8：00提早到6：00開啟制冷，高峰時只需保溫可以每天降低高峰時段的用電負(fù)荷50 kW,每天8 h，節(jié)電400 kWh。采取節(jié)電措施后日最高負(fù)荷平均值由1 415 kW下降到1 380 kW，下降2.5%，節(jié)約了用電成本，取得了一定的效果。

為了推廣節(jié)能減排的理念，上海市電力公司在南京路世紀(jì)廣場舉辦了“和諧電網(wǎng)、光耀世博、讓生活更燦爛”為主題的用電宣傳活動，在這次活動中工作人員向企業(yè)代表介紹了需求側(cè)管理系統(tǒng)的主要功能，并當(dāng)場演示如何安裝和使用，取得令人滿意的效果。

5 結(jié)束語

電力公司本著服務(wù)用戶的理念推出需求側(cè)管理系統(tǒng)軟件，在企業(yè)投入很少的情況下，就可以對自身的用電進(jìn)行實時的監(jiān)控，有效的調(diào)動了企業(yè)參與電力需求側(cè)管理的積極性。企業(yè)在使用該系統(tǒng)的過程中做到了對用電情況心中有數(shù)，既提高了用電管理水平又降低了電費支出。雖然對于企業(yè)個體而言，節(jié)約原來電費的2%～3%有點微不足道，可是日積月累的效益也是可觀的。作為一款免費軟件系統(tǒng)，若能推廣到上海全市2 000多家終端用戶，產(chǎn)生的社會效益將是巨大的。

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［1］國家發(fā)展和改革委員會,國家電網(wǎng)公司.電力需求側(cè)管理工作指南［M］.北京：中國電力出版社,1999.

［2］譚親躍,王少榮,程時杰.電力需求側(cè)管理(PDSM)綜述［J］.繼電器,2005,33(17)：79-84.

［3］朱成章.電力需求側(cè)管理十問［J］.供用電,2006,23(3)：1-5.

［4］沈貴蓉,倪佳燕.企業(yè)客戶側(cè)管理系統(tǒng)的優(yōu)化［J］.電力需求側(cè)管理,2008,10(4)：63-65.

Enterprise DSM system based on Load control system

LI Peng1,CHEN Xiang?yu2
（1.Shanghai Minghua Power Technology Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200090,China;2.Shanghai Load Consuming Management Center,Shanghai 200122,China）

In order to improve the company’s enthusiasm to take participate in power demand side management,Shanghai Mu?nicipal Electric Power Company offer demand side management sys?tem software which use stored data of load control terminal to help enterprise to manage power.This paper introduces the system from many aspects in detail,The contents include：system’s design con?cept、hardware structure、technical highlights and how to achieve.Fi?nally,it introduces the real effect in apply and the feedback opinion.

demand side management（DSM）;energy?saving and emission;power management;demand control

F407.61；TM715

C

1009-1831（2013）06-0030-04

2013-08-05；修回日期：2013-08-23

李朋（1979），男，江蘇無錫人，工程師，從事計算機(jī)軟件開發(fā)及應(yīng)用工作；陳湘瑜（1957），男，浙江紹興人，工程師，從事負(fù)荷管理系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)等管理工作。

（

楊 凱 孫 晶）