浅谈综合能源服务在新能源物联网的应用

中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司 唐海锋 刘彬 马欣欣

概述

随着可再生能源、储能技术的发展，以及新能源效率的提升，能源产业开始进入多元化时代。能源互联网以及“多能互补”已经成为能源可持续发展的新潮流，引领着能源行业迈向多种能源深度融合、集成互补的全新能源体系。

同时，近几年，云计算、大数据、物联网、人工智能等先进信息、通信技术在各领域均有所突破，这些也为新能源物联网的发展奠定了良好的基础。新能源物联网可以通过综合能源管控平台的形式使得区域内各能源信息不再是“能源孤岛”，这个平台可以为用户根据自身需求订制能源信息服务。

本文介绍了综合能源服务在新能源物联网的主要应用，通过这些应用不仅可以使企业和用户方便地获取区域内各种能源供给信息和用能信息，更能够通过大数据精准分析系统和用户的用能习惯，从而提供能源综合利用的优化方案。

综合能源服务应用

综合能源服务在新能源物联网中主要是通过物联网获取区域内分布式供能系统、用能系统、储能系统、电网、冷/热管网等数据，结合政策、价格等数据，整合形成大数据库，采用数据挖掘、预测分析等手段，提供能源互联网的多种应用，以实现区域内各种能源的实时监视、调度、开展综合能源服务等。

综合能源服务的主要应用包括：能源网运行监视、多能负荷预测、供需平衡分析、新能源功率预测、多能互补优化调度、用能结算、综合服务。

能源网运行监视

能源网运行监视可以实现多种能源系统、各种能源设施运行运营的数据集中监视和信息展示。监视内容包括物理能源系统能源网、能源站点的运行监视。

能源网总览。

对能源网范围内多种能源系统状况的概貌进行展示。采用地理信息图、电网接线图、冷/热/气管网图的整体查看，以便于总体掌握区域内的能源供需情况、开展多能互补的效果等。

能源网运行监视。

（1）能源网GIS监视。

GIS展示包括电网、冷/热管网和分布式能源站点等信息。基于GIS展示多能网络的主要运行信息和统计信息。

（2）能源站点监视。

能源站点监视，是对所有分布式能源站点进行站点级的运行监视。包括站点的总体运行情况，以及站内各类单元的实时运行情况。

多能负荷预测

电力负荷预测。

电力负荷预测主要对区域内的电负荷进行预测，支撑多能互补决策。电力负荷预测使用历史系统负荷数据、历史气象数据、气象预报数据，节假日和特殊事件定义等数据，对未来一月、一天、一小时、15分钟的电力负荷进行预测。

系统负荷预测功能支持对历史负荷和各种相关因素的定量分析，提供多种分析预测方法，实现对次日至未来多日每时段系统负荷的预测。

冷/热负荷预测。

对热、冷用户等按照负荷类型进行分类，通过对气象信息、厂站基本信息、生产计划、供能面积、供能单耗、历史样本数据等信息的分析，通过数字建模手段和科学、可靠的预测方法，对区域内冷负荷、热负荷进行超短期、日、周、月、年等多时间尺度预测。

供需平衡分析

应用信息化技术对电、冷、热等能源进行平衡分析，以适应区域内电、冷、热供需的发展将呈现差异化的特点，通过基础性、长效性、动态性的负荷预测模型系统，辅助业务人员更准确地判断区域内电、冷、热发展趋势，有利于决策的准确把握。

实现以统计图、表格、地图等多种的形式展示的电、冷、热平衡结果分析，同时包括不同方案、不同情景间负荷预测数据及分析结果的对比功能，直观反映各方案及各情景之间的差异。

新能源功率预测

新能源功率预测主要包括风力发电功率预测和光伏发电电功率预测。新能源功率预测可以依据设定时间段内风电场、光伏电站历史发电量数据、历史气象数据以及待预测日气象信息，在设定的时间对区域内的风电场、光伏电站进行逐时发电功率的预测。

新能源功率预测可包括长期预测、中期预测、短期预测和超短期预测。长期预测提供周以上的功率预测，中期预测提供未来一周的功率预测，短期预测提供日前的功率预测，超短期预测提供未来1小时（或更短时间）的功率预测。

多能互补优化调度

根据区域内各种能源供需情况分析，利用信息化手段，打破供需双侧的信息壁垒，建立共享信息平台，实现供需双侧互动，利用多能互补优化调度实现波动性新能源（风、光）的消纳。

多能互补优化调度基于区域内可再生能源的出力以及用户负荷预测结果，结合能源网实际情况对分布式能源、储能以及用能负荷给出各类优化运行策略，目标是提高可再生能源的利用率、降低运行成本、保证用能可靠性，以及提高能源网整体运行水平等。通过数据采集、成本分析以及信息反馈，在保证各种能源供需平衡的基础上，实现电、冷、热等多种能源的统一优化调度，提高综合用能效率，与此同时，对其他接入的能源供应商，作为增值服务提供优化建议。

多能互补优化调度可以通过多能负荷分析、多能负荷预测、新能源功率预测、负荷转换分析等实现多种运行模式选择。

通过工艺系统优化、设备组合优化和控制策略优化（可再生能源、清洁能源优先调配、峰谷调度等），结合多种建模优化技术动态调整关键设备运行方式和参数，在保证能源站电力平衡、热力平衡和输配系统平衡的基础上，实现风光消纳最大运行模式、系统经济最优运行模式、供电可靠性最高运行模式、综合能源利用率最高运行模式选择。

用能结算

用能结算模块基于能源供给端、用户端等数据，结合政策、价格等数据，基于云和大数据基础设施提供的计算能力、数据资产与服务层提供的数据资产及服务能力，实现平台对现金流的管控，营造信息对称、系统扁平、互信开放的能源价值体系，支撑能源互联网“源-网-荷-储”一体化商业运营模式，构建供需双方的互信体系，保证电量、冷/热量可信和电/冷/热费可信，提升系统综合价值。

用能结算模块包括用能计量管理、用能结算管理、用能价格对比、用能成本分析、用户账单对比。

综合服务

综合服务模块面向用户提供多种形式的能源服务和管理辅助决策，主要包括运行能效分析评估、智能运维、需求响应管理、经营效益分析、制氢管理、绿证及配额交易管理、可视化展示和移动APP应用。

能效分析评估。

根据有关政策信息、能耗指标变化趋势，开展区域年度能效指标计划的编制工作。基于大数据分析的各能效对比，给出落实的能效措施建议和目标客户建议，并跟踪记录；对现行能效目标、能效项目、能效措施等基础信息进行分类，按照信息分类获取能效信息，对获取的信息进行统计处理，展现能效水平和节能潜力，并建立、维护能效措施方案库。

智能运维。

集中处理故障报警事件和运维服务请求。基于移动APP和远程运维平台的运维抢修闭环管理，实现包括业务办理、预警管理、巡检管理、停供管理及工单管理等设备代运维服务。支持线上派单、接单，支持巡检人员执行巡视任务、到位巡检、现场设备查看、巡视视频、语音、文件数据上传等。

需求响应。

需求响应是通过需求响应的方案管理、发布和执行监测，辅助支持用户需求响应的监测分析，通过执行效果分析展示不同类型用户的响应情况。

经营效益分析。

基于不同元件库的组合方式，以安全、经济、能源利用率为综合优化目标，构建商业模式库。考虑综合能源系统的阻塞管理，结合多主体间的博弈模拟分析，研究区域综合能源系统内光伏、风电、储能、制氢等项目商业模式与管理策略。

制氢管理。

根据制氢产业链的运转流程，将从电力购入、制氢过程、氢气储运、氢气应用的全过程中投入产出效益进行监视，并通过可视化的方式进行展示。

以制氢经济性利益最大化为目标，结合弃风弃光需求，对制氢设备的产能进行优化。

绿证及配额交易。

可再生能源配额制下，可再生能源发电厂商生产绿电获得初始的绿证。因此，可以成为市场电力供应者，也可以成为绿证市场上证书的供应者。在收入方面：一是通过电力市场以上网电价出售物理电力来获得收入；二是在绿证市场上向证书需求者出售绿证而获得收入。制定绿证交易策略，针对不同情形，给予不同的交易策略。

碳排放交易因素主要包括：发电权转让价格的边际收益、碳交易的边际收益。对于不同类型机组，不同的收益会产生不同的影响。在制定碳市场交易策略时，需针对不同情形，给予不同的交易策略。

可视化系统。

可视化展示系统，可以实现在展示屏端展示区域内多种能源的运行情况、多能负荷预测、风光功率预测、能源运营、能效分析展示等。可以实现三维展示。

移动APP应用。

企业移动平台方案，协助移动端与后台端的应用服务快速搭建起通信，实现远程服务调用、信息推送、数据抓取、即时通讯等功能。并为运维人员和决策者提供可随身携带的移动工作平台、信息获取平台，以便在任何需要的时间和场合，能方便、高效、迅速地获取和处理业务信息。

结束语

综合能源服务在新能源物联网的很多应用，目前还处于不断研究、摸索的过程中，随着更多新能源物联网项目投运经验积累和更多先进智能技术的应用，这些应用将不断得到优化、完善，实现区域内各种能源的最优利用。■