智能分布式能源管理系统分析和实现

全球资源供应紧张的今天，分布式能源以其节能、环保优势正处于迅速发展之中，具有良好的发展前景。分布式能源能够提高能源利用率、降低温室气体排放，有效缓解能源危机。风力发电机、燃料电池、光伏电池发电等都属于分布式能源系统，分布式能源具有双向互补的特点，各类不同的分布式能源系统的特点和应用范围也有所差异。本文主要探讨了智能分布式能源管理系统组成和实现。

我国正致力于节能减排战略的实施，智能分布式能源管理系统作为新一代能源的发展方向必将取得飞速发展。分布式能源依赖于先进的计算机网络技术，采用智能监控，实现无人值守，以提高能源利用率、减少有害气体对环境的污染为核心，转变经济增长方式，以节能、环保理念为基础，加强对智能分布式能源系统的利用，建设绿色能源，缓解能源危机，改善生态环境。

一、分布式能源的种类和特点

分布式能源在环境保护方面发挥的作用主要体现为：将部分污染分散化、资源化，减少有害气体排放，提高资源利用率;在管理方面，应用了现代化的智能操控技术，实现现场智能操控和无人值守的管理模式，提供设计、安装、运行、维修一体化保障。分布式能源能够带动多系统优化，其实现过程依靠电力技术、热力技术、制冷技术以及蓄冷技术的统一，最终实现多系统能源容错，使各个系统的冗余都控制在最低，这样一来大大提高了能源的利用效率。分布式能源在未来具有广阔的发展空间，是未来能源发展的必然趋势，据预测，在今后的20年内，在新增发电容量中，分布式能源将占有20%的发展潜力。分布式能源可以直接向用户供电，同时又可以与配电网络并网运行，其应用具有极强的灵活性。以下简单介绍几种主要的分布式能源的特点及应用范围：

(1)内燃发电机组：内燃机发电组具有价格低廉、启停灵活、易控制的特点，其应用比较广泛，通常用来当做应急所用的备用电源，使用燃料为天然气、柴油、汽油等。但是内燃发电机组的缺点是需要大量的运行维护费用，而且会产生一定的噪声污染和废气污染。

(2)微型涡轮发电机组：顾名思义，微型涡轮发电机组是以微型涡轮发动机为动力，主要应用于工业和建筑中的热电联产，其安装费用抵，但需要较高的维护费用，排放量适中，会产生高频噪声。

(3)风力发电机：作为发展最为迅速的分布式能源系统，风力发电机已经成为绿色能源的主力，其最大的优点在于实现了二氧化碳的零排放，但是其初期建设需要巨额的资金投入，而且风能不稳定，这在一定程度上制约了风力发电的发展。由风力发电机结构的限制，通常产生的电流较低，在为用户供电时需要经过高压逆变器对电流进行转换。

(4)太阳能光伏电池阵列发电系统：太阳能是典型的可再生资源，取之不尽、用之不竭，光伏电池能够将太阳能光子转换成电能。太阳能光伏电池阵列发电系统不会产生空气污染，而且不消耗燃料，节能环保，但是造价较高，受天气限制，阴雨天和夜间不能发电，而且需要储能装置的配合。

二、分布式能源智能管理系统

1、技术路线

(1)依靠物联网技术实现更深层次的感知

对能源自身准确的感知是实现能源智能管理的基础，通过物联网技术来实现对建设能源的实时监测，包括用能端能耗需求监测、功能端供应能力监测以及能源传输的具体过程，从而对能源数据产生准确的认知，掌握各个阶段不同终端设备和生产工序的能源消耗情况，这些能耗数值有助于认知能源需求，同时为能源管理提供有力的数据支撑。

(2)结合用能侧能耗管理实现节能的经济性分析

利用对能源数据的认知，来对单个能源个体的能耗数据进行分类和统计，从而对其进行用能管理。在实时监测能耗数据过程中，匹配不同的能源政策，来合理调整用电方式和用电习惯，最大限度实现能源使用的经济性。

(3)利用供能侧与需求侧的动态响应来实现供能侧最经济化运营

能源需求方监测到用能情况、供应商情况和价格等，动态提供需求量。作为能源供应端能够依照需求量来适当调整生产供应，以免造成过多的浪费，进而实现能源供求平衡。

(4)利用能源管网优化调度技术实现节能优化

以系统能量需求和管网系统所配泵机器运转特性为研究对象，确定出最佳的动力匹配模式，实现转速的自动匹配和调节。分析和研究用户能量消耗和各管网节点间能量差异，根据分析结果有针对性地制定出管网热耗散的自动检测方式，配置管网异常预警技术和装置。

(5)能源管理各个环节的优化协同

以动态需求为基础，根据不同主体间的能源供应数量、价格、趋势等情况，对能源的需求和供应实施动态控制，从而实现二者间的优化和匹配，不同的用能主体间能够互供互补，实现最大的经济效用。

2、智能分布式能源管理系统的设计和实现

(1)采集层

采集层主要包括供能侧能源设备、能源网管的数据信息和需求侧的消耗数据信息。采集层中建设有种分项计量装置，可以计量各个分项的能源消耗情况以及各种不同分类。而且计量装置能够实现数据的远传，数据采集器与计量装置连接后，通过通讯协议进行数据输出。数据采集器可通过能源消耗来进行信息采集、处理和储存，同时与数据中心交换数据。

(2)传输层

在传输层内，以多种通讯方式和能源网关为媒介，智能网络传输系统对能源数据进行安全传输。

(3)数据层

数据层储存的数据有：能源管网和区域建筑等资源数据、监测数据等，还包括需求侧能源消耗数据和报警数据，这些区域能源数据的存储能够满足TB数量级的数据存储和处理。

(4)业务层

作为整个管理系统的核心部分，业务层承担着供能侧、需求侧能源集中展示、管理和控制的重要责任。业务层集成了多个系统来实现对能源的统一管理和调度：第一，数据整合系统，由于整个能源管理系统涉及的数据较多，而且同种信息可能通过不同的数据格式来表现，因此对复杂数据的处理前，需要对其进行整合，使其成为可用的数据组织形式。此外，数据来源具有极大的差异，在系统结构、访问方式、数据格式等方面不能实现统一，所以要求数据整合能够支持多种传输协议。第二，能源监控系统。能源监控系统集中展示了园区能源态势，通过能源监控系统掌握能源管网的运行状态，并且以多种形式提供了能源的统计和分析。第三，能源管理系统。能源管理平台可能会发生管网故障、设备故障以及突发事故等，能源管理系统具备强大的故障预警机制，能够对故障进行预测和分析，及时启动应急预案，对故障进行有效的处置。此外，业务层还包括能源分析系统、管网优化节能控制系统、能源决策控制系统和碳交易系统。

(5)表现层

表现层通过多个视图来展现供能侧设备的实时运行状态，同时还能提供设备的故障情况信息、运行参数、报警信息等，而且具备数据分析功能，将分析结果以图形化报表形式表现出来。

经过实际应用分析，智能分布式能源管理系统在沈阳机车车辆有限责任公司新工厂中得到了应用，完成了水电、气流量等计量数据完整、准确、可靠采集，但是由于工程涉及面宽，跨越多个学科，系统正常运行中需要注意的问题有很多.所以应当对操作人员和维护人员进行深入细致和系统的培训，同时要提供给业主完整的技术文档和操作手册，才能更好地实现智能分布式能源管理系统的应用。

三、结束语

在全球能源危机的大环境中，分布式能源的发展具有极其重要的意义。分布式能源已经成为近年和未来的发展重点，因此要加强分布式能源技术的研发与创新，同时更好地实现分布式能源的管理和监控，不断探索和解决存在的问题，实现分布式能源发展的突破。