大云網(wǎng) 新技術(shù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng) 正文

清華能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院能量管理與調(diào)控研究中心副主任郭慶來(lái)：多能互補(bǔ)園區(qū)綜合能源管理系統(tǒng)（IEMS）

2017-12-14 11:17:06 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2017城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展（北京）論壇暨能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)與合作研討會(huì)于2017年12月1日在北京舉辦。下午合作論壇環(huán)節(jié)，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院能量管理與調(diào)控研究中心副主任郭慶來(lái)發(fā)表演講，主要內(nèi)

郭慶來(lái)：

今天想跟大家分享的是我們最新的一些研究成果，我們稱之為綜合的能量管理系統(tǒng)或者是面向多能互補(bǔ)園區(qū)的綜合能量管理的一個(gè)工作。我們也希望能夠針對(duì)在整個(gè)示范項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所遇到的一些難點(diǎn)的問(wèn)題、痛點(diǎn)的問(wèn)題解決大家實(shí)際問(wèn)題，所以我們今天也爭(zhēng)取不看廣告看療效。

誰(shuí)需要能源互聯(lián)網(wǎng)，誰(shuí)需要IEMS，我想前面張靖主任介紹提到過(guò)，我們基本上一多半以上的示范項(xiàng)目在他們的工作或者是想要做的事情里邊都提到了，我們需要這樣一個(gè)多能流的端口。能源互聯(lián)網(wǎng)很重要的特征把原來(lái)電熱氣相互隔離，相互之間是相互割裂能源網(wǎng)絡(luò)協(xié)同起來(lái)，我們未來(lái)會(huì)出現(xiàn)綜合的能源服務(wù)商，我相信很多的廠家或者說(shuō)我們售電公司我們的目標(biāo)甚至我們調(diào)度公司，目標(biāo)都是將來(lái)要轉(zhuǎn)型成為面向一個(gè)區(qū)域綜合的能源服務(wù)商。

綜合能源服務(wù)商應(yīng)該做什么？我相信有幾個(gè)點(diǎn)訴求是離不開(kāi)。

第一，必須降低從體用能成本，降低成本你才能準(zhǔn)遷。

第二，提高終端的能效。

第三，保證供能的安全。

第四，力爭(zhēng)擴(kuò)展整個(gè)市場(chǎng)服務(wù)，看看利用你手頭資源換取獲得更多的利潤(rùn)。

什么東西能夠幫你實(shí)現(xiàn)所有的這四項(xiàng)的要求或者是四項(xiàng)的功能，從本質(zhì)上，其實(shí)你需要一個(gè)大腦。不是說(shuō)我們現(xiàn)在是五腦，作為很好能源服務(wù)商你需要一個(gè)智慧大腦，這就是能量管理系統(tǒng)，也就是我們今天要介紹的IEMS。

它具有四個(gè)核心功能

第一個(gè)全景感知，在能源網(wǎng)絡(luò)里發(fā)生什么事情，這里邊類似于我們電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)，只不過(guò)對(duì)象變成園區(qū)、能源的網(wǎng)絡(luò)，因此利用到現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)泛在傳感技術(shù)，這里面用到新型傳感技術(shù)以及新型無(wú)線通訊技術(shù)，把信息采集上來(lái)。有了這些信息之后，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、事故和事件的報(bào)警，你很多內(nèi)部狀態(tài)你是測(cè)不到，我們要根據(jù)你能夠測(cè)到的這些數(shù)據(jù)、量測(cè)把內(nèi)部數(shù)據(jù)估計(jì)出來(lái)，看有沒(méi)有問(wèn)題，看看實(shí)際效率有多少，這是狀態(tài)估計(jì)，對(duì)于綜合能源網(wǎng)絡(luò)電、熱、氣耦合在一起，綜合的能源網(wǎng)絡(luò)估計(jì)狀態(tài)怎么做？仍然是一個(gè)前沿問(wèn)題，這是我們整個(gè)全景感知的角度。還有一些問(wèn)題，比如說(shuō)參數(shù)的估計(jì)。熱網(wǎng)中很多參數(shù)，本身就是工程化不準(zhǔn)的，你能不能通過(guò)量測(cè)的信息估算，把信息搞得更準(zhǔn)，都有一些相應(yīng)的工作。

第二個(gè)核心功能，就是優(yōu)化調(diào)度，為你未來(lái)一天能量計(jì)劃進(jìn)行分布，我要告訴你明天怎么樣去制定你的功率計(jì)劃，包括你電的功率計(jì)劃、熱的功率計(jì)劃以及冷的功率計(jì)劃等等，怎么樣制定這樣的計(jì)劃，才能最好滿足比如運(yùn)行效率最大化，滿足我可再生能源消納的目標(biāo)，這是要依靠一個(gè)從日前、日日、實(shí)時(shí)優(yōu)化、儲(chǔ)能協(xié)同。不簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單是電的儲(chǔ)能包括儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷以及各種能量之間的相互轉(zhuǎn)換，什么時(shí)間做什么轉(zhuǎn)換是合理的，什么時(shí)間做什么轉(zhuǎn)換是劃算。

第三個(gè)功能，和安全相關(guān)的功能，供能的安全總是第一個(gè)核心要解決的任務(wù)，當(dāng)你把多能耦合在一起，安全性要認(rèn)真考慮。臺(tái)灣發(fā)生一次大停電，事故的誘因是什么？天然氣網(wǎng)絡(luò)里面開(kāi)關(guān)錯(cuò)誤的動(dòng)作或者失效，最后蔓延到電網(wǎng)，這是一個(gè)典型的故障或者是不安全的因素在不同的能源網(wǎng)絡(luò)耦合相互造成的問(wèn)題，這些問(wèn)題你怎么樣去分析它的耦合機(jī)理，通過(guò)類似于電網(wǎng)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最薄弱的環(huán)節(jié)在什么地方，在基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和校正，這是安全層面的問(wèn)題。

最后一個(gè)功能環(huán)節(jié)，虛擬電廠。你每一個(gè)園區(qū)內(nèi)部都有很多可調(diào)節(jié)的資源，內(nèi)部裝有各種類型的儲(chǔ)能，用戶那一層還可以需求響應(yīng)互動(dòng)，這樣一些資源，從外理看過(guò)去，當(dāng)我的電網(wǎng)需要靈活性的時(shí)候，你整個(gè)園區(qū)對(duì)外表現(xiàn)出一種靈活性，而這種靈活性是可以賣錢，電力市場(chǎng)中你負(fù)責(zé)整個(gè)園區(qū)作為一個(gè)整體的類似于虛擬的電廠，參與到上級(jí)，比如說(shuō)實(shí)時(shí)電力市場(chǎng)中的一些輔助服務(wù)的競(jìng)價(jià)或者是參與到調(diào)峰或者調(diào)頻，獲得更大的盈利。這樣一個(gè)工作怎么樣有效或者更好去利用你現(xiàn)有的資源。

四個(gè)核心功能模塊，構(gòu)成了一個(gè)多能的綜合的能量管理系統(tǒng)希望做的事情。

典型應(yīng)用：

綜合能源系統(tǒng)虛擬仿真模型，實(shí)現(xiàn)了不同能量形式的數(shù)字化的標(biāo)簽，你可以從標(biāo)簽中看到，每一棟樓，每一個(gè)地方用暖用熱用氣是什么樣，代表不同能流的分布，看到不同設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)這樣一些系統(tǒng)，我們可以實(shí)現(xiàn)，類似于這樣一個(gè)分布式能源站，這都是我們從實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中獲取的一些數(shù)據(jù)，包括它里面會(huì)涉及到的有儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷等等不同應(yīng)用的操作，對(duì)于它的優(yōu)化調(diào)度和運(yùn)行，我們通過(guò)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

還有一些安全的控制。看到所有考慮到的因素。大家看到亮紅燈的地方，意味著這個(gè)地方出現(xiàn)安全的隱患，園區(qū)和內(nèi)部交互的網(wǎng)絡(luò)越線，意味著變壓器不夠，意味著電網(wǎng)公司簽的合同，我的值超值我要賠錢，我可以通過(guò)本地控制把越線消除，通過(guò)多能互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)。本地的電制冷機(jī)，原來(lái)制冷這樣一些手段轉(zhuǎn)成用CHP熱，這個(gè)過(guò)程中你做了兩件事情。

第一，你把電下降了，第二，你提高這個(gè)地方用冷服務(wù)或者提高這個(gè)地方用熱負(fù)荷，本地的CHP要發(fā)出更多的熱，發(fā)出更多的熱也就可以帶出更多的電，本地的電可以更多本地平衡，減少外面的獲取，通過(guò)多能協(xié)調(diào)可以減少安全越線的過(guò)程。

這樣一套系統(tǒng)主要應(yīng)用場(chǎng)景，比如像今天這樣的場(chǎng)景給大家做展示或者面向一個(gè)更大的大場(chǎng)面，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人去你單位或者園區(qū)參觀，你給他看一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)，他并不會(huì)非常感興趣，你可以通過(guò)很直觀的系統(tǒng)給他最直接的展示。

生產(chǎn)使用的系統(tǒng)要更樸素一點(diǎn)，面向所有的真正的運(yùn)行人員，運(yùn)行人員就坐在園區(qū)控制室里面去控制整個(gè)的綜合的能量網(wǎng)絡(luò)它的一些運(yùn)行控制的過(guò)程。這里面會(huì)涉及到電、熱、冷、氣不同的能流，涉及不同的設(shè)備，顏色不同表征不同的過(guò)程，你們從這里邊可以直接看到，所有冷熱電氣所有的狀態(tài)，也可以在這里邊做各種不同的操作。在熱網(wǎng)里邊我們可以操作閥門，操作遙控閥門的開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度調(diào)節(jié)完，一種真實(shí)的遙控，改變電網(wǎng)中的狀態(tài)，另外一種在預(yù)想態(tài)，我在研究態(tài)，研究閥門的開(kāi)度從50%到80%，整個(gè)能量需求發(fā)生什么樣的變化，這里邊做預(yù)想的研究，這個(gè)東西也可以將來(lái)用于運(yùn)行人員，新上崗的運(yùn)行人員進(jìn)行各種各樣的培訓(xùn)，了解這個(gè)能量網(wǎng)絡(luò)將來(lái)怎么運(yùn)行。

大家也可以到所有系統(tǒng)里的元件，都采用圖、模、庫(kù)一體化建模，全球最先提出來(lái)的技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)被所有的國(guó)內(nèi)外的ENS廠家采納，它的核心思想，你只要把這個(gè)圖，拖到網(wǎng)絡(luò)上，然后輸入它的參數(shù)，把他們連在一起，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的參數(shù)，所有圖拓?fù)潢P(guān)系同步建立起來(lái)，通過(guò)這樣的技術(shù)，有效避免了以前我們?nèi)D要單獨(dú)畫圖，要單獨(dú)建模復(fù)雜的操作，這樣很好緩解這樣一個(gè)人員的應(yīng)用的難度。

第三，面向你的管理層，管理人員不關(guān)心里面運(yùn)行，我關(guān)心收益，我們有一個(gè)BS在云端發(fā)布的系統(tǒng)，主要完成的功能，對(duì)昨天整個(gè)運(yùn)行情況給出報(bào)表以及給出各種直觀的一些圖示的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)這樣的信息，昨天我的客單消納是多少，運(yùn)行收益是多少，昨天整個(gè)能效是多少。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+的技術(shù)進(jìn)行訪問(wèn)。這樣的技術(shù)希望支持云端的管理。將來(lái)我們一個(gè)園區(qū)可以有自己的拓?fù)湎到y(tǒng)，我的一個(gè)上級(jí)單位，比如說(shuō)我是一個(gè)公司，本身?yè)碛袔资业膱@區(qū)，我們可以通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)把所有園區(qū)的數(shù)據(jù)同步到上級(jí)系統(tǒng)中，統(tǒng)一就可以看到所有園區(qū)運(yùn)行狀況，這樣的一些信息，我們可以通過(guò)先進(jìn)的基于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行整體的基于云端的展現(xiàn)。這是我們現(xiàn)在核心的功能。

目前，這個(gè)系統(tǒng)也在國(guó)內(nèi)一些典型示范項(xiàng)目應(yīng)用，這是一個(gè)典型的高新園區(qū)的應(yīng)用，是工業(yè)園區(qū)，它的一些參數(shù)是這個(gè)樣子。

這是在廣東東莞的典型工業(yè)園，它的參數(shù)以及它的不同的需求。（因無(wú)法展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的ppt，請(qǐng)諒解）

這是在廣東廣州，目前和廣州供電局有國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的項(xiàng)目，有一個(gè)工業(yè)園，一方面實(shí)現(xiàn)能量管理，同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)需求側(cè)的響應(yīng)以及各種分布式的控制。

還有，剛才也提到了東北，東北可以做很多的事情，比如像吉林，吉林是國(guó)內(nèi)棄風(fēng)最嚴(yán)重的地方，主要跟供熱造成，供熱的管網(wǎng)天然是儲(chǔ)能的裝置，自身儲(chǔ)能的能力去增加風(fēng)電的消納實(shí)現(xiàn)清潔供暖，這是我們?cè)诩帜壳罢诤献鏖_(kāi)發(fā)的工作。

最后總結(jié)一下我們的工作，我們叫做IBMS。

這個(gè)I是綜合能量系統(tǒng)，不再簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單電，是電熱氣綜合在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

第二個(gè)I，是創(chuàng)新，我們要利用電冷熱氣，自身長(zhǎng)度的不同，實(shí)現(xiàn)協(xié)同互補(bǔ)，取得效益。

第三個(gè)I，是智慧的系統(tǒng)，取代掉我們的人工的決策，使得整個(gè)的決策是可以基于更新近的計(jì)算機(jī)的技術(shù)完成。最后一個(gè)I是跨界的系統(tǒng)，具備冷熱電氣不同學(xué)科能源知識(shí)，開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)系統(tǒng)，我們也需要和不同領(lǐng)域、不同網(wǎng)絡(luò)、不同能源領(lǐng)域人才進(jìn)行打交道，進(jìn)行相應(yīng)的工作，現(xiàn)在我們博士生很多人都在學(xué)習(xí)實(shí)際上都是原來(lái)其它系其它這樣一些學(xué)科的課程，做的事情實(shí)現(xiàn)跨界的一種交叉的創(chuàng)新。我們說(shuō)我們的I有四層不同的含義。

最后，是我們的具體信息，我們?cè)趪?guó)內(nèi)做電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)最早的團(tuán)隊(duì)，綜合能量管理系統(tǒng)領(lǐng)域進(jìn)化，我們也希望在這個(gè)領(lǐng)域，一方面能夠有更多的合作，產(chǎn)品的應(yīng)用，另一方面也歡迎有志于從事這方面的專業(yè)人才加盟我們團(tuán)隊(duì)，共同去創(chuàng)造一個(gè)更好的能源互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。

既然是廣告，就不應(yīng)該占大家太長(zhǎng)的時(shí)間，我的報(bào)告就到這兒，謝謝大家！

責(zé)任編輯：電改觀察員

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