电力系统能效管理整体解决方案教学内容
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电力系统能效管理整体解决方案
(草稿)
目录
一、 电力系统中的能效管理
1、 系统节能-能源管理中心的建设
2、 技术节能
3、 实施效果
二、 工矿企业中的能效管理
1、 系统节能
2、 技术节能
3、 实施效果
一、 电力系统中的能效管理
1、 系统节能-能源管理中心的建设
➢ 系统定义：
建立电力系统能源管理中心系统，可以为企业找到一个成熟、有效、便捷的能源整体管理解决方案，建立一套先进、可靠、安全的能源系统运行、操作和管理平台，从而提高能源系统的运行、管理效率，并实现安全稳定、经济平衡、优质环保的基本目标。
➢ 建设内容：
数据采集系统建设，完善现场数据采集系统。
控制系统改造，对电力输送、生产和应用等控制系统进行改造，用以适合能源管理中心能源介质和生产过程的调控。现场控制系统建设主要包括两方面，一方面是电力输送控制系统的改造，用于适应自动化控制；另一方面是电力生产控制系统改造，用于实现动态管理和实时监测。
信息管理系统的建设，这部分是能源管理中心的核心，通过基础软件、控制系统、基础硬件、现场视频监控和能源管理中心大厅，实现企业能源管理的集中控制。企业能源管理中心系统采用的建设基础技术包括系统集成和应用集成技术、现代计算机和网络技术、数据库和实时数据库技术、数据分析和预测技术等。
专业调度中心建设要在“摸得清”“管得住”“降得下”三方面下工夫。
摸清能源消耗状态。
管住能耗指标。
提出节能减排措施。
➢ 系统功能
1、 SCADA功能
2、 基础管理：
资产管理。
检修管理
缺陷管理
备件物资管理
3、与其他应用系统集成
4、需量管理
4.1、调节工厂负荷需量 需量管理的主要功能是调节工厂的负荷需量。本系统可以跟踪能源消耗，并在每个设定的时段里为每个大型用电设备（如：电炉）和企业电力网测算能源需求计划，该计划的计算基于实际的能源消耗以及最大需量的平均值。从一段新的设定时段开始，系统启动计算到本时段结束时工厂将消耗多少能源。通过对能源消耗的调节，系统逐步校准在设定时段内的最大需量限定在计划的“需量上限”和“需量下限”范围内。
在每个时段进程中，系统经过一个可设定的时间间隔（如5秒钟）就测算一个新的计划。如果工厂的计划在“需量上限”之上，系统知道必须采取纠正措施，但不是立即卸掉一个用电设备的负荷，系统首先检查如果第一个用电设备的负荷卸下会出现什么样的结果，如果结果低于“需量下限”之下，系统不会卸下该设备的负荷。防止负荷被反复的投切，通过算法来优化能源的利用。
当系统知道一次卸载即将到来，它根据限负荷计划（拉路顺序）开始选择一条线路用于估算何时下个用电设备的负荷将被卸载。这样的时间预计被通知显示在变电站和相关车间里。随着车间的操作人员越来越熟悉新的需量管理系统，操作人员将使用这种预计来改善调度负荷以及进一步改进能源利用率。
4.2、时段管理
需量管理系统的另一个重要功能，就是时段管理。本系统自动根据预定时段分类进行时段管理，分类包括：“高峰”、“腰峰”、“平段”、“低谷”等。系统用户可以进入时段管理画面给每天的时间段分类。此外，需量管理系统的设计非常灵活，它可以处理固定和动态改变的时间段。
5、负荷分析与预测
在变配电运行监控系统的基础上，可以实现详细的负荷分析，从而可以加强科学管理，从而做到“削峰填谷”，提高符合率，改善负荷曲线，以保证电网安全、经济运行。
5.1、查询功能
能够通过查询方式来获取多种地理视图和不同程度的视图范围的电力负荷数据。
5.2、负荷分析
可进行用电量分析统计，可按供电区域、变电站、线路分析统计；
用户可以制作能源消耗图、确定负载功率因数、鉴别高峰需量时间段设备运作能耗，确定设备最佳运作时间段。
可选择时间段按日，周，月，年分析负载情况。
实时观察设备负载情况 5.3、负荷预测
快速统计指定范围指定时间段的平均负荷或最高负荷，也可以计算配电网上任意一个节点以下的负荷水平，并且按负荷的增长率进行负荷预测。提供年、月、日、时段负荷预测。
6、成本分析与分配
在变配电运行监控系统的基础上，可以实现精确的成本分析和分配。每个采样数据点数据会被分配到一个或多个费用计算模板，可以按设备、按时段、按电价进行组合式统计分析，并由系统自动生成分析报告。系统还可以将车间操作和产量（由用户输入）与能源成本关联起来，通过提供精确的内部计算方法，来确定真正的生产成本和分配。
系统用户可根据此报告验证供电局帐单、分析电力帐单、比较在不同收费单价情况下的费用，并依此调节能源分配，以实现能源的最优利用。
下面的报告用于支持成本分析和分配系统：
（1）月成本分摊报告
（2）月需量分析报告
（3）月消耗报告
（4）供电局帐单验证报告
7、电能质量分析
在变配电运行监控系统的基础上，可以实现电能质量分析。对于电压偏移，瞬时功率降低，反相和谐波等电力信息进行告示，记录，预测趋势。
7.1、电能质量报表
可对电压，频率，功率等多种参数进行监测。
7.2、波形图
可提供当前电压波形，谐波等电力波形。
7.3、电能质量异常事件报表
可对电能质量异常时间按日，周，月，年分类统计分析，对比。
8、变压器最低损耗运行管理
8.1、电力能源管理中心系统依据数据采集系统采集的变压器一次侧和二次侧电压V、电流I、有功功率P、无功功率Q、总功率S、频率f、电流谐波THDi、电压谐波THDv、功率因数COSФ、三相功率不平衡等电量参数，建立实时动态数据库。
8.2、电力能源管理中心系统通过建立的一次侧和二次侧的电量实时动态数据库计算给出变压器及其二次侧产生的有功损耗ΔP、无功损耗ΔQ、谐波增量ΔTHD、三相功率不平衡增量、频率偏移增量Δf等影响变压器经济运行的电量，用该数据除以瞬时总功率，建立单位负荷的损耗数据库，在建立单位损耗数据库的基础上给出变压器及其二次侧产生的单位负荷有功损耗ΔP/S、单位负荷无功损耗ΔQ/S、单位负荷谐波增量ΔDHT/S、单位负荷三相功率不平衡增量、单位负荷频率偏移增量Δf/S等电量在变压器经济运行状态时的最小值，并将变压器运行电参数的瞬时值和单位负荷最小值比较，给出差值，差值超出一定范围后输出控制信号或报警信号；同时用该数据除以瞬时有功功率，建立单位有功电量的损耗数据库，在建立单位电量损耗数据库的基础上给出变压器及其二次侧产生的单位有功电量有功损耗ΔP/P、单位有功电量无功损耗ΔQ/P、单位有功电量谐波增量ΔDHT/P、单位有功电量三相功率不平衡增量、单位有功电量频率偏移增量Δf/P等电量在变压器经济运行状态时的最小值，并将变压器运行电参数的瞬时值和单位有功电量最小值比较，给出差值，差值超出一定范围后输出控制信号或报警信号，使变压器的运行操作满足无限趋近于优化经济运行参数。
8.3、电力能源管理中心系统同时采用趋势分析，准确判断下一个15分钟可能出现的负荷峰值发出预警信号和控制信号，在不影响生产的情况下，降低负荷峰值，实现需量实时在线显示和控制。
9、设备最佳运行优化
大型耗电设备，如电弧炉，其操作对单耗的影响较大，控制这些设备运行在单耗最小的曲线上，降低单耗，能节省能源。电力能源管理中心系统提供的设备最佳运行优化就是控制设备运行在最佳运行曲线状态，使设备的效率最高。
9.1、设备最佳运行曲线的自学习和设定
通常，设备运行在最佳运行曲线不一定是一条，在不同的条件下，会有一组最佳运行曲线。如电弧炉在装料不同时，曲线也会有些变化。因此，获取设备在不同条件下的最佳运行曲线是电力能源管理中心系统的首要任务。
电力能源管理中心系统为每台需要控制的设备安装电能数据采集模块和接收设备运行状态的传感器。当电力能源管理中心系统进入自学习状态时，能安设定的时间间隔为这些设备记录采集的各种数据，输入一些运行条件，电力能源管理中心系统能自动绘出设备的运行曲线，在经过多次自学习运行后，能自动找出单耗最低的曲线，这个曲线还可以人工修改调整。最后设定这台设备的最佳运行曲线。
在不同的条件下，进行自学习运行后，可设定这台设备在不同的条件下最佳运行曲线。
9.2、运行伺服控制系统 电力能源管理中心系统控制设备按最佳运行曲线运行是通过伺服系统来实现的，伺服系统通过采集和反馈的各种数据，输出控制量驱动设备调控系统，调整设备运行状态，使设备在设定的时间内按指定的曲线运行。
10、企业生产运行方式仿真优化调度
企业生产的调度受很多因素的影响，生产计划、工艺流程、资源配置、劳动者的技能和效率等。电力能源管理中心系统的企业生产运行方式仿真优化调度是在保证生产计划、工艺流程的情况下，按电力能源费用最低化方案进行优化调度。企业将最大限度的利用低价电力，并提出需量管理计划，由电力能源管理系统的需量管理功能控制最大需量。企业按这种方案进行优化调度的直接经济效益和社会效益是十分明显的，这也是合理使用电力能源的最高境界。
10.1、设备运行仿真器
为了仿真企业的生产过程，首先要对企业各耗电部门和大型耗电设备的运行曲线进行仿真。电力能源管理系统可根据系统历史数据按最大值、平均值、最小值生成不同的仿真器。以便仿真通常情况和极端情况的设备运行。如果有必要，可生成在不同的生产计划下的仿真器。
10.2、输入工艺流程的运行要求
通常某些设备和生产部门由于工艺流程的要求，在运行上有不同求。如，某些设备必须连续运行，某些设备在开始运行后的一段时间内不能停止。某些设备和另一些设备必须同时运行或同时停止等。
10.3、设置企业电能计量点和电价
企业可能存在不同性质的用电，电力公司需分开计量，并执行不同的电价（如动力和照明）。设置企业电能计量点和电价是按电力能源费用最低化方案进行优化的需要。也是电力能源管理系统成本分析的依据。
10.4、生成调度计划
选择好仿真器，系统即可为您生成按电力能源费用最低化方案优化的调度计划表和下列报表。
（1）生产调度计划表；
（2）需量管理计划表；
（3）仿真运行日负荷曲线；
（4）仿真运行成本分析表；
