关于综合能源智慧管理系统的架构及模式规划的研究

安科瑞 华楠

摘 要：探讨了国内外能源互联网的研究发展，分析了有关综合智慧能源管理系统的定位，以及系统的主要特点，研究了综合智慧能源管理系统的构架以及模式规划。

关键词：综合能源；智慧管理系统；架构分析

引言

  能源互联网的关键技术就是互联网技术和信息技术，它的诞生改变了人们对能源生产、传输、转换以及定价等步骤的模式。现阶段，我们要关注的问题就是如何推动能源互联网的发展。多能源系统分析的本质就是区域能源网，同时也是多能源系统特性的一种表现形式。从功能方面来说，多能源系统首先能够对所有能源的种类进行有效的整合，然后参照每一种能源的成本、对环境产生的影响来对能源进行相关的分配。从能源服务方面来说，首先充分了解用户对于各个能源的需求，通过计算机技术对这些不同的需求进行相应的分析，然后再对不同的能源进行调配处理，需要合理性，尽可能地减少能源的浪费。这样就可以很好地提高能源的利用效率，保障能源的可持续发展。

1 国内外能源互联网的研究发展

  能源互联网发展的研究方向分为两种：一种是国内的发展方向，一种是国外的发展方向。

1.1 国外能源互联网的研究进展

  美国的能源互联网研究打破了传统的能源互联网模式，利用的是类互联网的理念来对能源网络进行再一次的构建。将分布式能源网络作为目的，构建一种可以实现区域自治、开放对等的区域的一种互联网能源系统。FREEDM项目为能源路由器的开展提供了良好的技术以及理论支持。现阶段，国外一所大学以电力电子变压器为要点，以远程控制将能源管理系统设为辅助功能的路由器已经被成功研发出来。目前为止，国外已经在很多的示范区开展了能源互联网技术的研究，并且已经取得了不小的成就。

1.2 国内能源互联网的研究进展

  相比较国外的能源互联网的研究，我国的能源互联网研究还处于理论研究阶段，发展不成熟，并且执行力度不高。但是随着我国科学技术的发展，一些研究者对于能源互联网的研究更加深入，并且有了很大的成就。学者、研究单位以及企业从各个方面对能源互联网的相关技术以及产品研究都开展了探索工作。目前为止，区域能源互联网的核心交换设备能源路由器的相关功能已经成功研究出来，还提出了一些能源互联网路由器分层的设计方案。很多研究者还分析了区域能源互联网内部的一些构造，利用仿真建模的方法得出了电力、热力以及天然气等能源的分配模式。我国政府以及各个能源企业也都积极地支持能源互联网技术的研究，分别从政策、项目等方面进行有效的支持。近年来，我国在能源互联网方面取得了很大的进步，但是在研究进程中还是会存在着很多的问题，需要不断地解决问题，才能更好地促进我国能源互联网技术的发展，有效提高我国能源的利用效率，尽可能地减少能源的浪费，实现能源的可持续发展，同时通过对能源进行合理的分配，提高能源的经济效益，促进我国经济的发展。

2 综合智慧能源管理系统的定位

  综合能源管理系统是一种能源管理服务平台，主要技术支持就是大数据、物联网以及移动互联网技术。综合能源管理充分利用了分层分布式的结构，并且有云数据进行辅助工作，可以有效地对电能、热能等各种能源的生产进行准确的感知，合理完成能源的分配以及传输工作。通过这些功能将能源的有关方面充分结合起来，大大降低了能源的浪费，并且可以合理地提高能源的经济效益，使得我国的能源能够实现可持续发展。

3 综合智慧能源管理系统的主要特点

  1）创新能源生产模式。将目标设为尽可能降低化石能源的消耗，打破之前的比较单一的能源控制模式，利用互联网技术，将能源生产尽可能地优化，并实施监控，为未来能源消耗准确预测提供重要保障。

  2）创新需求侧消费模式。这种模式就是将用户的需求放在关键部分，将对用户的服务作为工作要点，达到用户之间可以很好地互补的目的。同时还可以有效地利用互联网将能源供应商和用户联系起来，供应商可以及时地接收到用户反馈的相关能源信息，然后对能源分配进行合理的调整，这样既能满足用户的需求，又可以减少能源的浪费。供应商还可以通过互联网平台对用户进行相应的用能指导，减少用户造成不必要的能源浪费。

  3）实现能源供需的互动。在动态能源价格机制的支持之下，要有效提高储能装置、电动汽车等的复合调节水平，提高能源的利用效率。例如在电力需求较低的状况之下储存一定的电能，在用电高峰进行相应的电力销售，这样能够很好地提高电力的经济效益。

4 综合智慧能源管理系统的构架以及模式规划

4.1 综合智慧能源管理系统的构架

  综合智慧能源管理系统主要有三部分组成，分别是能源管理平台、通信系统以及终端。终端会参照管理平台相关的数据以及控制的需求来对能源进行相应的调整。通信系统本着“专网专用、辅以公网”的基本原则，构建了覆盖整个能源系统的通信网络，完成信息的传输以及控制工作。能源管理平台需要云计算机技术提供技术支持，并且需要利用分层分块的设计模式，设计出不同功能的模块，这样不同的模块就可以同时实现不同的工作，大大提高了工作的效率以及质量。

4.2 综合智慧能源管理系统的管理模式

  1）总管模式。总管模式就是每一种形式的能源都会由系统进行统一管控，终端设备搜集到的数据将会被直接传输到能源管理平台上，并且能源管理平台也可以通过一些技术对终端进行直接的调配。

  2）协管模式。协管模式就是利用分层分块模式对能源进行模块分隔，每一个模块都拥有不同的功能。终端搜集到的一些数据将会传输到系统中，然后系统中的各个模块对这些数据进行具体的分析。

  3）复合模式。复合模式就是将总管以及协管模式充分结合在一起，这样可以大大减少外界条件对能源调配的影响，提高能源的利用效率，达到能源的智能化管理。这种模式需要引进先进的计算机技术，保障两种方式可以有机融合。

5安科瑞能耗监控系统介绍

  Acrel-5000能耗在线监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上人民政府管理节能工作的部门报送能源审计报告。

5.1平台结构

  Acrel-5000能耗在线监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的一种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能一体化结构。建立如下层次结构：

5.2 平台功能

  （1）系统可按使用年份统计建筑物各分类能耗——电、水、气、集中供热、集中供冷以及其它能源消耗量，自动折算成相应的标准煤消耗量，从而反映建筑物当年各分类能耗用能和综合能耗。系统以饼图形式展示建筑4大用电分项能耗的占比情况。系统以曲线图形展现各类能耗的消耗的消耗趋势，便于业主方实时直观掌握能源消耗情况。

  （2）系统可以根据分类能耗的支路名称查询用能情况，显示当日和当月的用能峰值。显示当日用能、当月用能、当年用能与昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比较情况。以条形显示过去48小时、31天、12个月、3年的能耗情况。右上角显示过去15分钟曲线（电表显示功率曲线，流量表显示流速曲线）。

  （3）系统依据建筑物能源消耗的分布情况进行能耗计量点的选取和设置，使得能耗监测系统可以覆盖整个建筑物。系统使用者可通过相关界面调取该建筑物各能耗节点的能耗统计报表，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。

  （4）系统依据住建部分类分项能耗数据采集导则，将建筑物耗电分为照明插座、空调、动力和特殊用电进行计量装置选型和设置，并按用能区域或功能区域等划分并进行统计，以报表和同、环比棒图形式展现该区域的能源消耗。

  （5）系统可针对能源消耗量大的设备或区域进行准确定位，便于管理层制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的有效执行。为用能设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。

  （6）系统提供分级权限管理功能，对具备权限用户提供开放的信息维护接口，用户可自行对建筑和系统监测范围内计量点的信息进行增、删、改和查询，建筑物信息包括建筑类型、建设年代、建筑面积、建筑物人员数量等。系统还对无法自动采集的计量信息提供手动录入功能，便于使用者掌握建筑物总体能耗情况。

5.3 数据上传

  安科瑞能耗在线监测系统按照用能单位能耗在线监测系统技术规范定义的系统平台接口协议规范的要求，将用能企业的基础信息、计量器具信息、用能数据及能效数据上传至省级或国家平台，上传数据经过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），将重发数据，直至接收成功反馈消息。

5.4 能源计量表具选型

5.5通讯网关参数

6结语

  现阶段，各个国家都面临能源短缺问题，所以能源的相关管理尤为重要。随着我国科学技术的发展，互联网技术已经进入了人们的生活，并且不断地改善着人们的生活质量。现在我国综合智慧能源管理系统逐渐发展起来，不断完善能源分配以及传输等工作，大大提高了能源的利用效率，减少了能源的浪费，提高了能源的经济效益。但是相比国外发达国家，我国的综合智慧能源管理系统还存在着一些不足，很多技术还处于理论阶段，需要进一步的探究才能更好地保障综合智慧能源管理系统的不断发展。

【参考文献】

[1] 田世明，栾文鹏，张东霞，等.能源互联网技术形态与关键技术[J].中国电机工程学报，2015（14）：3 482-3 494.

[2] 张智超.综合能源智慧管理系统架构分析与研究[J]现代工业经济和信息化，2019（6）

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版