基于负控系统的企业需求侧管理系统

李 朋，陈湘瑜

（1.上海明华电力技术工程有限公司，上海 200090；2.上海市用电负荷管理中心，上海 200122）

基于负控系统的企业需求侧管理系统

李 朋1，陈湘瑜2

（1.上海明华电力技术工程有限公司，上海 200090；2.上海市用电负荷管理中心，上海 200122）

为提高企业参与电力需求侧管理的积极性，上海市电力公司利用负荷控制终端的存储数据向用户推出电力需求侧管理系统软件，帮助企业进行用电管理。从多个方面对系统作了详细的介绍，内容包括系统的设计构想、硬件系统结构、系统的技术亮点和实现方式，最后介绍了系统的实际使用效果及用户反馈意见。

电力需求侧管理；节能减排；用电管理；需量控制

上海市用电负荷管理系统已经使用多年，对用电负荷的抑制、电网的正常运行起到了重要的作用。随着经济的发展，用电和供电的矛盾不断突出，单纯强制限电的作法已经不能满足管理的需要。客户的广泛参与是做好用电管理工作的根本保障，电力公司应积极倡导电力用户开展企业内部的电力需求管理，为广大客户提供有效的管理手段，使广大用电客户主动地参与到促进能源节约和资源综合利用这项工作中来。企业需求侧管理系统实时采集负荷管理终端的现有数据，帮助企业进行用电管理，促进电能的安全、高效、经济使用。

1 系统设计构想

1.1 向用电企业无偿提供的通用系统

为了提高企业参与用电管理的积极性，电力公司准备向所有安装负控终端的企业无偿提供需求侧管理系统。企业只需投入一台电脑和一根串口线就能对自身用电情况进行监控。由于投入少，所以企业对使用该系统有着强烈的意愿。通用系统在应用上和企业的行业性质无关，无需针对某一行业进行定制开发，提高了系统的适用性，同时控制了系统的开发成本。

1.2 为电力用户提供电能量管理的数据平台

系统利用负荷管理终端的数据，对企业的用电数据进行存储管理，如：负荷数据、电量数据等，并对存储数据进行统计分析。利用系统提供的电能数据分析功能，用户可以全面掌握自身的用电情况。通过对电量按照不同的用电时段进行统计，企业可以根据统计结果对用电情况进行评估，将高峰时段的电量转移到平时段或谷时段，就能减少用电成本，提高经济效益。

1.3 对企业的需量进行监控

企业需量申请多了是浪费，少了又要挨罚，因此如何合理申请最大需量和防止最大需量超限一直是企业用电面临的难题。产生该问题的主要原因是缺乏有效的监控手段。企业需求侧管理系统能够每分钟对需量进行实时监控，用户可以设置需量的报警值，当需量超过时立即报警，以此提醒用户采取措施，避免需量超限。

1.4 帮助用户进行无功管理

电力需求侧管理十分重视无功管理。在电力系统中做好无功补偿，保持无功平衡，可以降低线路损耗，增加电网的传输能力。功率因数是电力公司考核企业用电质量的重要指标，用户功率因数低于标准值会加大电费支出，相反若高于标准值则可以减免部分电费。系统实时跟踪功率因数的变化，接近限额会自动报警，提醒用户及时采取无功补偿措施，避免功率因数超标。

1.5 降低限电对企业生产的影响

负控终端多数是安装在企业的配电间，而那里又常常无人值守，因此用电管理人员可能听不到终端发出的限电报警。需求侧管理系统可以安装在办公区域，并能及时获取终端的状态，当监测到终端限电状态投入时发出声光报警。用户收到报警信息后可以及时采取措施，合理控制负荷，保证设备的安全和关键生产的持续，以最大限度地降低因限电带来的损失。

2 系统结构

2.1 系统的硬件结构

电力需求侧管理系统运行在系统主机上，通过RS232串行口与配电房中的负控管理终端相连。如果系统主机与负控终端的距离过长，可以转换为RS485串口。系统读取负控终端的用电数据，再将数据存储在系统主机上供用户查询和分析，用户也可以连接打印设备进行图表的打印，系统硬件结构如图1所示。

图1 系统的硬件结构

2.2 系统的功能结构

需求侧管理系统根据用户设置的通信参数与终端进行通信，然后从负控终端中存储的数据中获取企业自身的用电信息，将获取到的数据进行重新的整理和计算后，以不同的面貌重新展现给用户，这就是数据查询分析功能。系统实时监控终端的用电数据，根据用户设置的限额，及时地对超限数据进行报警。系统的功能结构如图2所示。

3 系统功能和实现方式

图2 系统的软件结构

系统除了对终端数据进行读取和存储，以及用电数据的图形化展示，比如用小时电量棒图，负荷曲线，电量峰平谷分布饼图等如图3所示的常用功能外，还对终端的数据进行再加工，并根据用户的实际需要增加新的应用。

3.1 需量的预警

负控终端虽然不直接提供需量，但根据需量的定义——15 min的平均功率，系统就能通过采集终端实时功率数据计算出需量。系统对需量进行实时监控，并根据用户设置的预警值产生报警。用户听到预警后立即采取限电措施，以防需量超限。所有需量值都会存储在系统里，用图表或曲线的形式供用户查询分析。

3.2 功率因数的监控

电力公司对用户的功率因数考核是以当月的有功电量和无功电量作为依据的，而不是最高值或者瞬时值。系统首先读取终端存储的表计有功电量和无功电量抄见数，再与月初数据相减即可获得本月的有功电量和无功电量，经过计算后得到功率因数。当该功率因数低于用户设定的限值时，系统产生报警。用户得到报警信息后可立即进行无功补偿，保证月度功率因数不低于限额。

3.3 用电分析参考天气情况

天气变化对企业用电情况往往产生比较重大的影响，当用电管理人员调取过去某日负荷曲线分析用电情况时，在知道当时天气的情况下无疑能分析的更全面，如果遇到相同气象条件时可以更好的预测出企业的用电情况便于有效应对。系统允许用户人工输入当天的天气情况，用户查询日负荷曲线时当天的天气情况也会同步显示出来供用户参考。

3.4 用电经济性评价

用户很想知道采取了节电措施后究竟能够节省多少费用，反之调控措施不当又会增加多少，系统的用电经济性评价功能就可以给用户答案。在系统内存储了电力公司颁布的企业电网销售电价表，用户输入电量和调整信息就可以得到具体增加或减少多少费用。系统根据电力公司的收费依据可以计算出当用户分别采取电量转移、调整最大需量、改变功率因数后对电费产生的具体影响。通过这个功能，用户可以知道采取节电措施后究竟能产生多少经济效益，如果用电不当又要增加多少费用，为日后的用电计划和用电管理提供依据。

图3 用电数据的图形化展示

3.4.1 电量转移

使用效果如图4所示。用户首先选择电压等级和是否夏季用电，然后再选择用电转移时段，示例中选择从峰时段转移到平时段，最后输入转移的电量和转移的天数，点击“计算”，结果栏中就会出现用电经济性评价结果。在图4的示例中，电压等级为10 kV的用户，夏季用电时电量从峰时段转移到平时段，每天转移500 kWh共计1天，系统显示结果为节省202元。反之如果用户选择将电量从平时段转移到峰时段其他条件都不变，那么评价的结果将会是增加202元。

3.4.2 最大需量

电力公司对申请最大需量的收费是39元/kW，没有超出申请值就按申请值收费。如果实际使用时超出申请值，对超出部分会加倍收费即78元/kW。用户在系统中输入用电时段、需量限值和实际需量就可以得到需量调整后费用变化。如图5所示，用户选择夏季用电的峰时段，申报最大需量是1 700 kW，实际需量值是1 800 kW系统显示要多付出7 800元。当用户输入实际需量小于需量限值时，系统就计算以实际需量申报会减少多少费用。如果上述其它条件不变，实际需量变为1 600 kW，则系统显示节省3 900元。通过计算用户就能了解不合理用电产生的损失，合理用电带来的收益。图5为经济性评价（最大需量）截面图。

图4 经济性评价（电量转移）

3.4.3 功率因数

图5 经济性评价-最大需量

电力公司十分重视用电企业功率因数的考核，功率因数低不单降低了供电设备的有效输出，而且加大了供电设备和线路损耗。系统存储了电力公司最新颁布的《功率因数调整电费表》，能够根据用户的功率因数标准计算出用户在不同功率因数下缴费情况。例如：用户应缴电费为6万元，功率因数标准是0.9，当功率因数为0.8时，系统算出增加3 000元费用。若其它条件不变，功率因数上升到0.95时，系统显示费用减少450元。用户计算后就能得出结论：如果采取无功补偿措施，当功率因数由0.8增加到0.95时费用相差3 450元。这就为是否采取措施提供了经济依据。

4 系统应用与效果

系统开发完成之后，结合客户的愿望，上海市电力公司选取5家企业作为试点用户，行业类型有电子元器件的制造、汽车零部件的生产加工、微电子产品设计制造、商务办公楼、音响设备制造。经过3个月的使用后，企业一致认为：系统能够自动读取负荷管理终端数据存储在本地计算机中，使用方便。用户利用这些数据对企业的用电状况进行监测，及时发现不经济的用电行为，合理安排负荷，有目标的调整高峰负荷降低需量指标，从而减少电费支出。通过积累用电历史数据，有效掌握企业能耗状况，找出并执行最低成本的生产模式，从而达到节约能源、提高企业经济效益的目的。

试点客户中有一家位于浦东张江高科技园区，是一家生产半导体集成电路元器件的高科技企业。企业生产环境要求很高，温度要求在22～25℃,相对湿度控制在50%左右,因此用电负荷的一半用在调节室内温湿度的设备上。使用需求侧管理系统监测后发现，每日的最大需量起伏较大。例如：当年6月最大需量为1 706.67 kW,但是全月只有2天的最大需量超过1 450 kW。如果能实时提供企业用电负荷数据信息，及时采取措施控制用电设备，降低最大需量值则完全可以做到。用电管理人员利用系统的需量监控报警功能，将需量报警限值设定在上一年同期水平的90%，当系统报警时及时地调整用电设备的启停，在不影响企业生产任务的前提下有效的控制了需量，在减少企业电费支出的同时提高了用电管理水平。

另一户是市区供电区域内大型商务办公楼宇，夏天主要用电负荷为空调风机等制冷设备。调用需求侧管理系统负荷曲线后，发现用电负荷主要集中在8：00到18：00用电高峰区间，但办公楼宇无法像工业客户那样采取轮班制降低高峰负荷。经过研究发现，夏天将中央空调从上午8：00提早到6：00开启制冷，高峰时只需保温可以每天降低高峰时段的用电负荷50 kW,每天8 h，节电400 kWh。采取节电措施后日最高负荷平均值由1 415 kW下降到1 380 kW，下降2.5%，节约了用电成本，取得了一定的效果。

为了推广节能减排的理念，上海市电力公司在南京路世纪广场举办了“和谐电网、光耀世博、让生活更灿烂”为主题的用电宣传活动，在这次活动中工作人员向企业代表介绍了需求侧管理系统的主要功能，并当场演示如何安装和使用，取得令人满意的效果。

5 结束语

电力公司本着服务用户的理念推出需求侧管理系统软件，在企业投入很少的情况下，就可以对自身的用电进行实时的监控，有效的调动了企业参与电力需求侧管理的积极性。企业在使用该系统的过程中做到了对用电情况心中有数，既提高了用电管理水平又降低了电费支出。虽然对于企业个体而言，节约原来电费的2%～3%有点微不足道，可是日积月累的效益也是可观的。作为一款免费软件系统，若能推广到上海全市2 000多家终端用户，产生的社会效益将是巨大的。

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［1］国家发展和改革委员会,国家电网公司.电力需求侧管理工作指南［M］.北京：中国电力出版社,1999.

［2］谭亲跃,王少荣,程时杰.电力需求侧管理(PDSM)综述［J］.继电器,2005,33(17)：79-84.

［3］朱成章.电力需求侧管理十问［J］.供用电,2006,23(3)：1-5.

［4］沈贵蓉,倪佳燕.企业客户侧管理系统的优化［J］.电力需求侧管理,2008,10(4)：63-65.

Enterprise DSM system based on Load control system

LI Peng1,CHEN Xiang⁃yu2
（1.Shanghai Minghua Power Technology Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200090,China;2.Shanghai Load Consuming Management Center,Shanghai 200122,China）

In order to improve the company’s enthusiasm to take participate in power demand side management,Shanghai Mu⁃nicipal Electric Power Company offer demand side management sys⁃tem software which use stored data of load control terminal to help enterprise to manage power.This paper introduces the system from many aspects in detail,The contents include：system’s design con⁃cept、hardware structure、technical highlights and how to achieve.Fi⁃nally,it introduces the real effect in apply and the feedback opinion.

demand side management（DSM）;energy⁃saving and emission;power management;demand control

F407.61；TM715

C

1009-1831（2013）06-0030-04

2013-08-05；修回日期：2013-08-23

李朋（1979），男，江苏无锡人，工程师，从事计算机软件开发及应用工作；陈湘瑜（1957），男，浙江绍兴人，工程师，从事负荷管理系统的规划、建设、维护等管理工作。

（

杨 凯 孙 晶）