智能需求侧管理

1李扬需求侧管理研究所所长电气工程学院教授东南大学主要内容1.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论21.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论3提纲4•电力工业的变革太少•通迅已完全脱离比尔当初的设计，而电力的发展只是爱迪生设计的放大•社会可持续发展的要求，竞争机制建立•对电能供应质量、服务的要求越来越高•矿物燃料趋少，发电污染，绿色能源大量使用•电源的间歇性、多样性、分散性、反向性增加了电源接入电网的困难•发电装机及其输电设备容量必须满足最大负荷•超过20%的设备使用率5%供需实时平衡环境压力变革压力竞争压力实现智能电网的现实动力5智能电网全景智能配电变电站智能输电变电站智能输电变电站智能配电变电站接入电网的可再生能源电网储能装置核电厂安装碳捕捉的燃煤和燃气电厂天然气传输CO2运输与封存潮汐发电氢能,生物质能,汽油/柴油等配网基础设施H2production–electrolysisDirectH2production–GenIVH2production–electrolysisDirectH2production–GenIV生物燃料发电氢能生产–电解直接氢能发电–GenIV高温超导超级电网连接相邻电网的HVDC嵌入式可再生能源自动故障隔离故障定位传感器智能开关微型发电制冷和HVAC的动态控制高能效装置插入式混合燃料汽车风电风电厂发电输配电热电联产/区域供热网络,直流微网嵌入式储能装置光伏太阳能供热泵智能传感器智能建筑智能住宅故障定位售用电高度隔热的住宅结构光电式屋顶关于使用和成本的室内数据需求侧管理分布式发电6智能电网全景对于电力系统发输配售各个领域均可从智能电网中获益智能发电•推动可再生能源的利用，减少对化石燃料的依赖•减少发电环节的碳排放，降低对气候变化的影响•提高发电利用效率智能输配电•提高系统的安全性，加强对电网的实时监测和控制•提高系统可靠性，降低故障频率•提高输配电资产的利用效率智能售电/用电•加强电力公司、用户、电网、电力市场之间的协调和互动•减少能源消耗，提高能源使用效率智能城市•可持续的生活•可持续的工作•可持续的市政•可持续的交通在传统电力网络中应用最新的信息化和数字化技术，将所有的供给和需求侧资源通过数据整合、通信和控制手段动态的组织管理起来，因此可以保证电网的实时、经济、安全、可靠及环保的优化运行。7智能电网的定义1.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论8提纲需求侧管理在20世纪70年代世界能源危机时得到电力公司的青睐，其出现之初的目标是削减高峰电力、终端节电、提高能源使用效率。在电力市场环境下，电力需求侧管理增加了电能使用的价格弹性，为平抑价格、消除电网的阻塞提供了帮助。在智能电网中………9传统需求侧管理传统需求侧管理的定义10定义：通过采取有效措施，引导电力用户优化用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动的总称。供应侧需求侧电力、电能能效项目需求响应节能宣传关键技术传统需求侧管理的基本目标/关键技术节约能源改善负荷特性基本目标12负荷整形传统需求侧管理实现有序用电——应用先进技术及管理手段改变用电方式负荷管理削峰（PeakClipping）填谷（ValleyFilling）移峰填谷（LoadShifting）策略性节电（StrategicConservation）策略性负荷增长（StrategicLoadGrowth）柔性负荷（FlexibleLoadShapping）需求侧管理的实施手段13•经济结构调整•节能退税政策手段•电价•设备折扣经济手段•高效设备应用设备优化使用•热电循环应用能源替代技术手段•公益广告•培训宣传手段传统需求侧管理的实施障碍14硬件支持•缺乏便利的、有针对性的先进计量、通讯、控制和信息技术支持，使得需求侧管理项目缺乏可操作性；传统观念•来自于系统运行人员、公众以及电力用户方面的传统观念阻碍了需求侧管理项目的推行和实施；评估方法•对电力需求侧管理产生的收益及其收益的分摊缺乏有效的评估方法，使得对其投资缺乏积极性；政策机制•没有足够的政策、市场运行机制支持，使得需求侧管理项目的推行缺乏必要的激励手段。1.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论15提纲16DSM是智能电网的核心手段能源战略智能电网是实现能源战略重要技术手段DSM是智能电网的核心手段之一智能需求侧管理的定义利用高级通信装置，采用先进的高级设备和高级控制决策手段及其适宜的经济激励对用户的电能使用进行优化管理。使得响应自动化电能的使用效率更高负荷曲线更灵活电能质量更好与供应侧双向互动17高级通信高级决策传统需求侧管理智能需求侧管理智能需求侧管理的目标18智能需求侧管理目标电网与用户双向互动频率电压电价分布式电源提升服务质量用户主动电能优化管理技术创新智能楼宇智能电器智能交通提高能效,节约资源19智能电网与DSM相辅相成•DSM的节能效果•DSM快速响应-克服新能源间歇性DSM是实现智能电网建设目标的关键技术保证•巨额资金投入•先进的计量、通信和控制手段智能电网为需求侧管理提供政策、技术和资金支持•电力系统可靠性•节约电源/电网建设智能电网下的DSM项目的综合效应1.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论20提纲智能需求侧管理的关键设备21关键设备电网友好型设备智能电表用户侧电源和储能电能质量控制装置通信设备智能需求侧管理的关键设备之一：电网友好型设备22Chiler1Chiller2Chiller3BuildingEMSBacnetPanelControlPanelControlPanelExternalSensorsGrid空调1空调2空调3控制面板控制面板Bacnet面板建筑物EMS电网外部传感器空调能够感应外部温度进行自动开关，它还能感知用电高峰电价上涨，并进行及时计算，自动调整使用时间，为您控制用电量及电费冰蓄冷智能需求侧管理的关键设备之一：电网友好型设备屋顶上的太阳能电池板不只为热水器服务，还将与家中的用电系统连成一体。动态需求控制器——随着频率的下降，每个冰箱的内置控制器侦测到这种变化，核对冰箱温度，然后计算在完全不耗电的情况下，它能保持多长时间较低的温度。然后，冰箱会自动关闭，只要冰箱温度一直在安全的恒定低温区，冰箱会一直关闭。带需求控制的荧光灯镇流器231个指令耦合器1个通电指令注入器建筑物管理或公共设施智能需求侧管理的关键设备之二：智能电表智能电网下智能电表的性能需求：采集电压、电流、电量等电气参数和计量负载功率（包括有功和无功）及功率因数等；可预留接口，实现对水表、煤气表的自动计量；数据传输、话音服务、室内监控、报警、远程家庭控制等；应用先进的传输技术3G，数据的传输通过公用的3G移动通信网络，快速登录，实时在线。24市场未来产品：功能齐全的智能表计是智能需求侧技术的重要组成部分，具有广阔的市场前景融合现代移动通信（GPRS、CDMA、3G）技术、单片机技术、电力测量技术、能够生成电力部门需要的各项管理数据实现用户的现场用电控制、管理及服务根据各种异常用电报警信息，有效提高电力部门的防窃电能力。执行用电部门下发的各项用电计划方案等智能需求侧管理的关键设备之二：智能电表智能需求侧管理的关键设备之三：用户侧电源及储能智能电网下用户侧电源设备构成：电动汽车、太阳能、地热、风能、储能装置26智能需求侧管理的关键设备之四：电能质量控制装置电力有源滤波器等电能质量控制装置通过注入与负荷中谐波和无功电流相反的分量，从而防止非线性负荷产生的畸变分量污染电网、抑制电压闪变和提高功率因数，可广泛应用于电力、冶金、造纸、化学、电气化铁路等行业谐波治理。27智能需求侧管理的关键技术关键技术高级计量体系智能用户管理系统智能家居电源接入技术28智能需求侧管理的关键技术之一：高级计量体系29SmartHome传感器节点（智能电器）计量数据管理系统传感器节点（智能电器）传感器节点（智能电器）智能电表（网关）SmartHome传感器节点（智能电器）传感器节点（智能电器）传感器节点（智能电器）智能电表（网关）•智能电器(分布式传感器节点)•智能电表（网关）•广域网•监控中心智能需求侧管理的关键技术之二：智能用户管理系统30互联网DSM数据中心Web服务集群电能管理服务专家平台平台用户通信机平台用户通信机平台用户通信机平台用户通信机需求响应－互动需求响应应用系统需求管理应用中心电能/需求管理控制电力通信IP网络AMI数据供应侧需求侧EMS企业应用OMS/DMS/SCADA支持多个公共应用洗衣/干衣机冰箱照明恒温器太阳能电流换向器能源存储（备用电池/PHEV）控制器智能仪表公共网络电网供电侧需求侧供应侧要求•峰值移动•峰值削减•备用容量•互连线路限额•经济政策•定价政策•边际负荷•经济模型需求响应要求需求响应信号（MW）定价与边际负荷可使用需求响应（MW）资源需求管理分析需求侧分析网络管理•制定政策•负荷特性•经济模型•可替代电源分析（光伏、储电、混合动力汽车）•网络管理•服务器/数据存储•应用平台•OSS/BSS系统•监测中心需求侧措施•用户数设置（参数选择）•合同管理•违约管理•用电优化•需求执行•紧急响应电能/需求管理AMI设备控制本地发电IP网络需求响应－功能性33用户需求响应提高能效分时电价实时电价实时电价/尖峰电价年度运行计划月度运行计划日前经济调度超短期经济调度备用辅助服务需求侧竞价/回购紧急响应服务可中断服务直接负荷控制基于需求响应的用户负荷整型电力或电能调度的进程基于激励的需求响应基于电价的需求相应安排调度智能需求侧管理的关键技术之三：电源接入技术电力客户小型自有电源（包括冷热电三联供、太阳能发电等）、储能元件（蓄电池、电动汽车等）的接入是并网不上网的方式，智能电网模式下不仅要满足客户自有电源不足情况下的供电，而且允许客户将多余电能的上网和储存；应用电力系统自动化、自动控制、计算机网络与通信等技术，采取双向召唤机制使客户电源及新型储能元件的接入与退出技术；在不改变电网供电及保护方式、或尽可能小的改变来实现根据电网的信息实现储能元件在电网有剩余时充电、电力不足时放电，客户电源在过剩时送电等，并且保证切除电网故障时，客户不失去本地电源。34智能需求侧管理关键技术之四：智能家居智能家居（SmartHome）。与智能家居含义近似的有家庭自动化（HomeAutomation）、智能家庭/建筑（IntelligentHome/Building）智能家居是指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统，照明系统、视讯及音响系统等。35需求和用能优化36研究表明：通过需求优化，家庭用户可以节约3~5%的高峰负荷，可以节约电费10%；工业用户可以节约2~3%的高峰负荷，节约电费5%。通过响应电力公司信号、电力优化及其智能电器减少或转移电力需求通过高效设备、太阳能发电和制热及其智能温控节约电能使用1.智能电网概述2.传统需求侧管理3.智能需求侧管理4.智能需求侧管理的关键设备和关键技术5.智能需求侧管理的研究6.结论37提纲智能需求侧管理的实施步骤38电力公司需要构建智能营销组织模式，实现营销管理的现代化运行和营销业务的智能化应用针对大工业和商业用户加装智能电表，开展用户智能用电管理与服务，并将此项业务逐步推进到居民用户构建供需智能化双向互动体系，实现电网与用户的双向互动，鼓励用户参与各种需求响应项目，通过直接负荷控制或可中断负荷管理等提高电网运行的可靠性和经济性通过智能电网推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领