基于智能用电的能量与负荷联合管理系统及实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能用电的负荷与能量联合管理系统及实现方法，包括：位于所述主站层的主站通过通信模块与通信层的信息交互终端和设备层中的能效监控终端依次连接；同一层级的所述能效监控终端与用户端之间相互通信。为现场操作人员提供数据信息，制定能量优化策略，规划和管理用户侧电能使用与能量利用，通过调整用户侧的负荷，控制用户自身配备的分布式发电设备的运行，调节储能设备的充放电状态，达到适应电网负荷和电价变化，降低用户的用电最大需量，减少新增负荷设备对配用电设施、输电容量及发电装机容量的影响等目的，以实现节约能源、确保用户用电安全、减少用户电费支出、提高电网稳定性和安全性的目标。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于智能用电领域，具体涉及基于智能用电的能量与负荷联合管理系统及实现方法。
技术介绍
较长时间以来，我国经济产业规模持续快速增长，能源消耗量逐年增长。但与发达国家相比，我国的单位GDP能耗仍然偏高，能源利用效率低下；同时，我国人均能源占有率较低，能源消耗需要大量依赖进口。另外，随着城镇化的加剧，人均能源需求量将不断提高，将进一步加剧温室气体的排放和雾霾等极端恶劣天气的发生。为了缓解能源短缺、环境污染问题，促进经济的持续健康发展，除了要依靠政府部门出台和实施更多的法规政策外，更需要依赖科学的技术手段。国内目前正处于智能电网快速建设阶段，智能电网的三个特征之一“互动化”，对于电网与用户互动水平的提升提出了较高的要求，电网互动化能力的提升对于客户端主动参与电网调峰，优化电力系统运行方式和运行经济性，降低客户端能源开支，整体提高能源利用效率具有重要意义。另外，政府电力需求侧管理工作的不断推进，大型国有企业节能服务体系的建设，为全社会节能意识的提升起到了宣传与推动作用。实施节能与能效工作，除了政府提供政策扶持外，更需要不断研发新型节能技术和节能产品来进行支撑。常用的负荷管理控制技术主要针对用电规模较大的工业用户，用于在电网高峰负荷到来时执行避峰或错峰指令。实施负荷管理控制的主体为电网企业，用户处于被动执行的地位，用户的意愿无法体现，更难以调动用户参与电网调峰的积极主动性。同时，实施负荷管理控制无法从根本上扭转靠扩大发电侧装机容量，增加输配电投资等手段来满足日益增长的用电高峰负荷的局面。在实施负荷管理控制的同时，用户侧分布式电源的投资建设速度也在日益提升。如何对分布式电源进行协调控制，并应用于电网调峰，尚没有一套完整的管理系统。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于智能用电的能量与负荷联合管理系统及实现方法，实现了用户侧能量系统与负荷系统的联合优化控制。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种基于智能用电的负荷与能量联合管理系统，所述负荷与能量联合管理系统通过系统扩展接口分别与工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS连接，用于为现场操作人员提供数据信息，制定优化策略；其特征在于，所述系统包括：主站层、通信层和设备层；位于所述主站层的主站通过通信模块与通信层的信息交互终端和设备层中的能效监控终端依次连接；同一层级的所述能效监控终端与用户端之间相互通信；其中，所述用户端，包括负荷系统和能量系统；所述主站，用于分析所述用户端的运行状态数据、电力消耗数据和电能质量数据，生成优化策略，以实现对用户端的控制管理；所述通信模块，用于建立主站与外部系统、本地用户系统以及用户端之间的通信；其中，所述外部系统，即公共互联网，以实现用户对智能用电负荷与能量联合管理系统的控制；所述本地用户系统，包括工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS；所述能效监控终端，用于采集用户端的数据，并根据主站命令分别对负荷系统与能量系统进行控制；所述信息交互终端，用于汇聚能效监控终端采集的数据，并将主站的控制数据返回能效监控终端。优选的，所述主站与用户端之间通过通信模块进行通信，以实现非标准通信协议与标准的Modbus TCP协议的统一转换，将监测数据和运行状态数据传输至楼宇智能用电能量管理系统，完成信息交互。所述主站，包括实时信息监测单元、优化策略单元、信息分析单元和联动控制单元；其中，所述实时信息监测单元，用于采集数据，并对采集数据的分析结果以图表形式展示；所述优化策略单元，用于根据采集数据的分析结果、用户用电档案数据、历史负荷数据和电网电价信息，生成用于降低用电最大需量、降低用电开支的用电策略，供用户选择并调用；所述分析单元，用于利用专业分析软件对采集数据进行分析，获得采集数据的分析结果；所述联动控制单元，用于结合主站生成的优化策略，根据用户定制操作或实际操作结果，生成联动控制命令，并将该命令发送至用户端；所述通信模块，包括以太网通信单元、RS485通信单元、协议适配单元和外部接入单元；其中，所述以太网通信单元，以实现主站通过以太局域网与信息交互终端、与工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS建立连接，并通过公共互联网接收电力信息数据；所述协议适配单元，以实现能效监控终端与负荷系统、能量系统进行数据通信时，所涉及的能效专用协议与各系统自有协议之间的转换；所述外部系统接入单元，用于通过本地局域网或互联网与外部系统进行数据通信；其中，所述自有协议，包括Modbus和OPC。优选的，所述信息交互终端，包括数据汇总模块、数据处理模块和发送模块；其中，所述数据汇总单元，用于接收能效监控终端的数据，并将数据集中存储；所述数据处理单元，用于对能效监控终端的数据按照能效监测系统专用通信协议进行解析并储存；所述发送单元，用于实时或定时向主站上传数据，并接收主站的数据。优选的，所述能效监控终端，包括数据采集单元、数据存储单元和通讯单元；其中，所述数据采集单元，用于采集用户端的运行状态数据、耗能数据和电能质量数据；所述数据存储单元，用于存储数据采集模块采集的数据；所述通讯单元，用于能效监控终端根据信息交互终端的命令，定时或主动上传采集数据，并接收信息交互终端下发的数据；所述用户端，包括控制单元、并网运行单元和孤岛运行单元；其中，所述控制单元，以实现能量系统和负荷系统的运行调控；所述并网运行单元，指用户端的配用电系统与大电网处于连接状态，两者之间存在能量交换；所述孤岛运行单元，指用户端的配用电系统与大电网处于隔离状态，两者之间无能量交换；所述大电网通过并网控制装置与用户端内部的配电母线连接。优选的，所述能效监控终端通过负荷系统、能量系统与并网控制装置连接；所述负荷系统，包括照明子系统、双蓄/中央空调子系统、风机子系统、水泵子系统及电动汽车充电子系统；所述能量系统，包括光伏发电子系统、风力发电子系统和储能子系统；所述并网控制装置，用于连接协议适配单元和外部系统接入单元，能够控制外部单元的并网/离网运行；所述负荷系统和能量系统设置于本地配用电网络中，其包括：与所述能效监控终端一一对应连接的照明子系统、双蓄/中央空调子系统、风机子系统、水泵子系统和电动汽车充电子系统，以及光伏发电子系统、风力发电子系统和储能子系统。本专利技术基于另一目的提供一种基于智能用电的负荷与能量联合管理实现方法，所述方法包括下述步骤：(1)采集数据；(2)数据交互；(3)分析数据，制定优化策略；(4)执行优化策略对系统的控制，获取优化结果，并对其进行评价。优选的，所述步骤(1)的数据采集包括，能效监控终端在定时采集用户端能量系统和负荷系统的数据的同时，根据主站设置的上传周期上传数据至信息交互终端，经由信息交互终端发送至主站；当发生紧急事件时，所述能效监控终端通过信息交互终端将数据上传至主站。优选的，所述步骤(2)中，数据交互具体包括，主站通过能量接口和/或负荷接口与用户端交互信息；所述能量接口，用于对能量系统所产生的电能进行调度，支持用户端分布式电源系统、储能系统的即插即用，同时支持对用能系统所产生的冷量、热量的调度使用；所述负荷接口，用于连接用户侧负荷系统，与各用能系统或设备间进行信息交互。优选的，所述步骤(3)具体包括：主站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能用电的负荷与能量联合管理系统，所述负荷与能量联合管理系统通过系统扩展接口分别与工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS连接，用于为现场操作人员提供数据信息，制定优化策略；其特征在于，所述系统包括：主站层、通信层和设备层；位于所述主站层的主站通过通信模块与通信层的信息交互终端和设备层中的能效监控终端依次连接；同一层级的所述能效监控终端与用户端之间相互通信；其中，所述用户端，包括负荷系统和能量系统；所述主站，用于分析所述用户端的运行状态数据、电力消耗数据和电能质量数据，生成优化策略，以实现对用户端的控制管理；所述通信模块，用于建立主站与外部系统、本地用户系统以及用户端之间的通信；其中，所述外部系统，即公共互联网，以实现用户对智能用电负荷与能量联合管理系统的控制；所述本地用户系统，包括工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS；所述能效监控终端，用于采集用户端的数据，并根据主站命令分别对负荷系统与能量系统进行控制；所述信息交互终端，用于汇聚能效监控终端采集的数据，并将主站的控制数据返回能效监控终端。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能用电的负荷与能量联合管理系统，所述负荷与能量联合管理系统通过系统扩展接口分别与工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS连接，用于为现场操作人员提供数据信息，制定优化策略；其特征在于，所述系统包括：主站层、通信层和设备层；位于所述主站层的主站通过通信模块与通信层的信息交互终端和设备层中的能效监控终端依次连接；同一层级的所述能效监控终端与用户端之间相互通信；其中，所述用户端，包括负荷系统和能量系统；所述主站，用于分析所述用户端的运行状态数据、电力消耗数据和电能质量数据，生成优化策略，以实现对用户端的控制管理；所述通信模块，用于建立主站与外部系统、本地用户系统以及用户端之间的通信；其中，所述外部系统，即公共互联网，以实现用户对智能用电负荷与能量联合管理系统的控制；所述本地用户系统，包括工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS；所述能效监控终端，用于采集用户端的数据，并根据主站命令分别对负荷系统与能量系统进行控制；所述信息交互终端，用于汇聚能效监控终端采集的数据，并将主站的控制数据返回能效监控终端。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站与用户端之间通过通信模块进行通信，以实现非标准通信协议与标准的ModbusTCP协议的统一转换，将监测数据和运行状态数据传输至楼宇智能用电能量管理系统，完成信息交互；所述主站，包括实时信息监测单元、优化策略单元、信息分析单元和联动控制单元；其中，所述实时信息监测单元，用于采集数据，并对采集数据的分析结果以图表形式展示；所述优化策略单元，用于根据采集数据的分析结果、用户用电档案数据、历史负荷数据和电网电价信息，生成用于降低用电最大需量、降低用电开支的用电策略，供用户选择并调用；所述分析单元，用于利用专业分析软件对采集数据进行分析，获得采集数据的分析结果；所述联动控制单元，用于结合主站生成的优化策略，根据用户定制操作或实际操作结果，生成联动控制命令，并将该命令发送至用户端；所述通信模块，包括以太网通信单元、RS485通信单元、协议适配单元和外部接入单元；其中，所述以太网通信单元，以实现主站通过以太局域网与信息交互终端、与工业企业能源管理中心EMS和楼宇能源管理系统BEMS建立连接，并通过公共互联网接收电力信息数据；所述协议适配单元，以实现能效监控终端与负荷系统、能量系统进行数据通信时，所涉及的能效专用协议与各系统自有协议之间的转换；所述外部系统接入单元，用于通过本地局域网或互联网与外部系统进行数据通信；其中，所述自有协议，包括Modbus和OPC。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息交互终端，包括数据汇总模块、数据处理模块和发送模块；其中，所述数据汇总单元，用于接收能效监控终端的数据，并将数据集中存储；所述数据处理单元，用于对能效监控终端的数据按照能效监测系统专用通信协议进行解析并储存；所述发送单元，用于实时或定时向主站上传数据，并接收主站的数据。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能效监控终端，包括数据采集单元、数据存储单元和通讯单元；其中，所述数据采集单元，用于采集用户端的运行状态数据、耗能数据和电能质量数据；所述数据存储单元，用于存储数据采集模块采集的数据；所述通讯单元，用于能效监控终端根据信息交互终端的命令，定时或主动上传采集数据，并接收信息交互终端下发的数据；所述用户端，包括控制单元、并网运行单元和孤岛运行单元；其中，所述控制单元，以实现能量系统和负荷系统的运行调控；所述并网运行单元，指用户端的配用电系统与大电网处于连接状态，两者之间存在能量交换；所述孤岛运行单元，指用户端的配用电系统与大电网处于隔离状态，两者之间无能量交换；所述大电网通过并网控制装置与用户端内部的配电母线连接。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能效监控终端通过负荷系统、能量系统与并网...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明峰，赵治文，宋绪明，陈宋宋，赵健一，李德智，郑君，马聪聪，李文婧，段培冬，何子亨，贾孟扬，朱栋，
申请(专利权)人：国家电网上海智能电网研发投资有限公司，国家电网公司，中国电力科学研究院，国网江苏省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31