用戶側智能配電與智能用電系統的應用及未來

摘要：隨著科技的發展，電力系統正逐步向智能化、數字化、互聯網化邁進。智能配電與智能用電是電力產業發展的重要方向，將為傳統電力系統帶來 的變革。本文將對智能配電和智能用電的概念、特點、關鍵技術及應用進行詳細介紹。

一、智能配電概述

1.1概念：智能配電是在現有配電系統的基礎上，通過引入先進的信息通信技術（ICT）、物聯網技術和大數據技術，實現配電系統的實時監控、優化控制和自動運行，從而提配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

1.2特點：智能配電具有以下特點：（1）自動化程度；（2）系統安全性強；（3）系統可靠性；（4）數據傳輸及處理能力強；（5）支持分布式能源接入。

1.3關鍵技術：智能配電的關鍵技術包括：（1）先進的信息通信技術；（2）物聯網技術；（3）大數據技術；（4）分布式控制系統技術；（5）智能電網技術。

二、智能用電概述

2.1概念：智能用電是指在用戶側通過智能終端、自動化系統等設備實現用電信息的實時監測、分析和調度，提用電效率、節能減排，從而實現經濟、環保和可持續發展的目標。

2.2特點：智能用電具有以下特點：（1）實時監測和調度；（2）用電效率；（3）節能減排；（4）用戶參與度；（5）支持新能源消納和儲能技術。

2.3關鍵技術：智能用電的關鍵技術包括：（1）智能終端技術；（2）自動化系統技術；（3）能源管理系統技術；（4）需求響應技術；（5）電力電子技術。

三、智能配電與智能用電的應用

3.1電力市場：智能配電與智能用電技術的應用有助于形成新型電力市場，實現電力市場的公平競爭，提電力市場的運行效率。

3.2可再生能源接入：通過智能配電與智能用電技術，可再生能源（如太陽能、風能等）可以更效地接入電網，提電力系統的清潔能源比例，降低對環境的影響。

3.3微電網與分布式能源：智能配電與智能用電技術為微電網和分布式能源的發展提供了技術支持，可以提其接入和運行效率，促進能源的局部消納，降低能源傳輸損失。

3.4需求側管理：通過智能用電技術，用戶可以實現用電需求的實時監控和調度，優化用電結構，降低用電成本，提用電效率。

3.5智能家居與建筑：智能用電技術在智能家居與建筑領域的應用，可以實現對家庭和建筑物的用電設備的遠程控制、定時控制、智能調度等功能，提生活品質和節能減排。

3.6電動汽車充電基礎設施：智能配電與智能用電技術在電動汽車充電基礎設施建設中發揮重要作用，可以實現充電樁的智能調度、優化充電策略，提充電效率，減少電網負荷。

注：以上文章引自科技領域創作者：科普肖智慧 《電力系統的智能配電與智能用電：電力產業的未來》。

1 智能配電與智能用電的意義

電網的發、輸、配電智能化程度比較，國網和南網每年在自動化、信息化領域百億級別的投資，大幅度提升了電網智能化水平。相對來說，電網的*后一公里，也就是用戶側的配電和用電智能化水平就比較低了。傳統電網用戶側只是電力的消耗者，智能化程度對電網影響不大，但是隨著雙碳政策的落實和新能源的速發展，新型電力系統中新能源發電的占比越來越大，用戶側不光是消耗能源，越來越多的用戶也參與新能源發電，用戶側和電網的互動越來越頻繁和深入。新能源是不穩定的能源，用戶側需要配置儲能或者配合電網需求響應來促進新能源的消納，保障電網安全穩定運行。這種情況下用戶側的智能配電和智能用電建設就顯得尤為重要，這也將是新型電力系統發展的重要方向。

AcrelEMS企業微電網能效管理平臺實現用戶側智能配電和智能用電管理，結合物聯網、大數據技術，可實現企業微電網中低壓電力監控、能耗統計、電能質量分析及治理、照明控制、主要負荷監控、充電樁運營管理、光伏發電監控、儲能管理等功能，提企業配電和用電智能化，滿足企業用電可靠、安全、節約、效、有序用電要求。

圖1 AcrelEMS企業微電網能效管理平臺網絡結構

2 智能配電應用

AcrelEMS企業微電網能效管理平臺通過配置微機保護裝置、智能儀表、電能質量監測和治理裝置、儲能系統等，實現用戶側配電系統的實時監控、優化控制和自動運行，從而提配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

2.1 電力監控

對企業低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、接點溫度進行實時監測和控制，監測企業微電網主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發出告警信息，提企業供電可靠性。

圖2 電力監控功能

2.2光伏發電監控

監測企業分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發電效率分析、發電量及收益統計以及光伏發電功率控制。

圖3 光伏發電監控

2.3儲能管理

監測儲能系統（EMS）、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略，監測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測系統絕緣狀況，并根據企業峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實現削峰填谷，降低企業用電成本。

圖4 儲能系統監控

2.4電能質量監測和治理

在新型的電力系統中由于整流、變頻、開關電源等設備大量使用，會產生大量的諧波，諧波污染嚴重可能導致電容器無 法*正常工作、電纜異常發熱、損壞精密電子設備。通過配置電能質量監測裝置和電能質量治理裝置可以有效濾除配電系統中的諧波，改善電能質量，提功率因數，保障配電系統安全運行。

圖5 電能質量監測和治理

2.5智能配電設備選型

要實現配電系統的智能化管理，除了系統外還需要各種監測和控制設備，具體包括低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、交直流智能儀表、測溫裝置等等，見表1。

3 智能用電應用

AcrelEMS企業微電網能效管理平臺統計企業的能耗數據，幫助企業制定節能降耗計劃，并通過平臺執行優化控制來降低企業碳排放，包括照明控制、空調控制、電機保護控制、充電樁運營管理、需求響應等等，讓企業有序、智慧用電。

3.1 能耗分析

采集企業電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統計，計算單位面積或單位產品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業碳排放，為企業制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。

圖6 能耗分析功能

3.2 照明控制

智能照明控制功能可以根據企業情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現人來燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實現集中控制，為企業節約照明用電。

圖7 照明控制功能

3.3 充電樁運營管理 

監測企業充電樁的運行狀態，提供充電樁收費管理和狀態監測功能，并根據企業負荷率變化調節充電樁功率，使企業微電網安全平穩運行。

圖8 充電樁管理

3.4 需求管理

根據企業負荷波動數據，再結合上級平臺的調度指令，決定以何種方式參與電網需求響應，平臺可通過給儲能系統下發控制策略，調整充發電時間。平臺在需求響應時間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據企業可控負荷數據制定需求響應控制策略，實現一鍵響應。

圖9 AcrelEMS企業微電網能效管理平臺需求響應示意圖

3.5 智能用電設備選型

安科瑞智能用電設備包括各類智能電表、物聯網電表、照明控制傳感器、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業智能用電提供一站式服務能力，設備選型見表2。

表2 企業智能用電部分硬件設備

4 結束語

智能配電與智能用電是電力產業發展的重要方向，其核心在于通過先進的信息通信技術、物聯網技術和大數據技術，實現企業供配電系統的實時監控、優化控制和自動運行。智能配電與智能用電的發展將帶來電力市場、可再生能源接入、微電網與分布式能源、需求側管理、智能家居與建筑以及電動汽車充電基礎設施等方面的變革，為電力產業的可持續發展提供強有力的支持。在未來，智能配電與智能用電將成為電力系統的重要組成部分，電力產業邁向新的發展階段。

1.       【技術支持衛星：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業能源管控平臺、遠程預付費管控云平臺、宿舍預付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環保用電監管云平臺；

3.       系統解決方案：變電站綜合自動化系統、電力監控系統、配電室綜合監控系統、能耗管理系統、電能管理系統、馬達保護與監控系統、動環監控及能效分析系統、智能照明監控系統、消防設備電源監控裝置、防火門監控系統、余壓監控系統、消防應急照明和疏散指示系統；無線測溫系統；

4.       中壓測控裝置：環網柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

5.       電力監控與保護：弧光保護裝置、電能質量在線監測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網絡電力儀表、諧波表、電能質量表、海拔儀表、逆電流監測電表、電子式電能表、導軌式電能表、面板表嵌入式電表、預付費表、多用戶計量箱、物聯網儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關、功率因數補償控制器、自愈式低壓并聯電容器、串聯電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災監控探測器、剩余電流探測器、電氣火災監控裝置、在線監控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監測裝置、醫療機構絕緣報警顯示儀、醫療醫院用隔離變壓器、工業用絕緣監測裝置、電氣防火限流式保護器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數據中心/鐵塔基站：數據采集模塊、機房數據柜監控裝置、多回路電表、母線監控裝置、電力監控屏；

11.       智能網關：通信管理機、無線通信終端（無線通訊轉換器）、數據轉換模塊、串口服務器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；

13.       環保監控：油煙在線監測儀、環保數據采集傳輸裝置；

進儲能群、電力群、光伏群；找供應商、找客戶、找圈子，

衛星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）