结合负荷分析的园区用能优化研究

①李玉田　②陈永权

一、综合分析

在电网智能化的过程中，能源革命也有条不紊地进行着。智慧能源是推动能源革命的重要因素，它的到来与发展，将进一步推动能源市场化，这种趋势会导致电价发生变化，对高耗能产业产生一定的冲击，使得生产效率降低。高耗能产业在经营过程中获得的利润、投入的成本与电价、可再生能源的价格之间有着紧密联系，并且能源利用率的提高可以推动高耗能产业的快速发展。因此，在这种背景下对园区的用能优化研究和园区的负荷预测变得很重要。园区建设背景及负荷发展特点如下：

（一）园区优化建设背景

1、能源分散化：分布式能源如接入配电网或位于负荷中心附近的天然气分布式能源、电动汽车、客户侧储能等业务，这些能源的规模从家庭单位直至整个工业园区，虽然规模总体上较集中、较小，但数量众多，呈现出了点多面广、由集中供应转向分散生产的趋势。

2、生产消费一体化：电力能源消费者、生产者不再只维持原来的单一身份。消费者将以一种更加独特的形式嵌入消费，不需要加入某个组织进行生产，在消费的过程中就加入了生产，实现了“消费者”向“产销者”的转化。

3、用户多元化：电力辅助服务、能源供应作为商品随着能源市场的发展逐渐推广开来，发电厂商、用户、设备供应商等多元主体，也都参与到了能源市场交易过程中的生产、经营、消费等环节。

（二）负荷发展特点

1、低压园区重过载现象日渐严重且持续时间较长，且此现象的出现存在一定随机性;

2、用户分布式光伏快速且持续发展;

3、智能家电规模及殊网数量不断扩大，用户环保节能意识逐步增强。

在这种分散、多元的发展趋势下，园区在负荷峰谷差的变化上承担了一定的负担，如园区内私人充电桩数量逐渐增加。个人充电行为基本相似，产生的充电负荷峰谷期与日常电网负荷峰谷期相近，负荷曲线的叠加使得峰谷差进一步加大，影响了电网运行的经济性，造成不必要的损失。因此，在不影响用户用能体验和经济性的情况下，园区用能优化具备很高的可行性。

二、园区用能优化方向及现行策略

（一）用能优化方向

1、负荷管理：园区用能优化离不开负荷管理，有效的负荷管理可以改善电力负荷曲线的形状以降低用能成本。指出了有效负荷管理的优点及效益，并强调了负荷管理技术在电力调度中重要的作用。在热电联供机组和热储能装置的基础上，提出了可以降低工业园区需量电费的负荷管理新思路，对于园区内可调可控负荷管理也可以此为参照展开。

2、负荷控制：生产生活中时间、生产、活动等变化因素会导致电力能源在利用过程中产生电力负荷的峰谷现象，过高的峰谷差会对电力企业的管理工作带来负面影响，增加电力安全隐患，对社会的经济发展和安全产生威胁。提出了一种适用于需求响应条件下计算配电网可靠性的方法，通过引入分时电价和负荷控制激励的需求响应机制并进行评估，在结合分时电价后，电力负荷控制可以进一步减少部分负荷高峰时段中的不可转移负荷，以此保证更多负荷点不受故障影响。虽调了负荷控制中的柔性负荷控制及其策略，柔性负荷能够积极参与电力调控，弥补发电侧调节能力的不足，优化发用电资源配置控制。这对园区用能优化方向选择起到了很好的借鉴作用。

3、负荷优化：随着信息技术、通信技术的发展和智能电器的普及，对发电、输电及配电的研究已经进展到了电力需求侧。负荷优化就是在较少影响需求侧用户的舒适度情况下，削减负荷波动瞄]，实现需求侧管理的一种措施。提出了一种负荷智能协商实时优化控制算法，该算法通过实时智能协商，一定程度上避免了负荷优化中负荷调度的不确定性及负荷优化过程中所出现的负荷尖峰问题。

（二）现行用能优化策略

园区用能范围内，其负荷优化应以不影响用户舒适度为原则，以用户用能成本最低、能效最优为目标，通过负荷管理得以预测各园区的负荷情况，优化园区用能使其实现可调可控负荷与园区内需求负荷得到有效匹配。因此，除考虑用能成本最低策略外，还应考虑园区能效最优策略。

1、居民负荷成本最低策略

家庭节能及节费策略：根据舒适度对空调动态调节温度并设定开关时段;热水器采用智能加热的方式，依据每日热水用量及用水的周期特性制定加热策略;费用方面，根据不同峰谷电价时段，对电器采用动态的节费措施。如空调采用温度调节及定点开关，电热水器避免在峰电价时段加热，以节省用电费用。

2、园区能效最优策略

在各个园区范围内，通过调节其中的可调可控负荷，实现清洁能源消纳、削峰填谷以降低峰谷差，如电动汽车采用移时充电，在低谷时段及白天的光伏出力时段进行充电。

三、总结与展望

（一）推进园区用能优化模范试点

以降低电力负荷曲线峰谷差为目标，不影响用户舒适度为原则。如大力推广电动汽车有序充电應用试点，构建电网互动通道，通过负荷的柔性控制以改善发电测的调节能力，使试点园区稳定性得以提高。实现各类负荷资源信息的采集、管理和控制。

（二）加快用能优化关键技术研究和设备升级改造

科学、高效的电力调度在智能电网的建设过程中发挥着重要作用，而负荷预测是园区用能优化研究中的一项重要内容。因此，可以从居民负荷预测、用电负荷挖掘等算法入手建立用能优化潜力评估模型，研究基于大数据和人工智能的园区用能负荷预测技术，精准预测园区负荷，实施用能优化策略制定，形成用能优化策略库，支撑园区用能常态化和快速应急响应。

园区用能优化还有着广阔的前景，很多可调可控资源还处于挖掘分析阶段。随着智能电网的不断建设，园区用能优化策略的制定会逐渐完善，并能不断提高电力用户黏性，降低改造配电网的成本，提升电网效益。