综合能源管理系统规划方案的探讨

第３５卷第４期　２０１３年８月　黑龙江电力　Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１３　ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷ　ＥＲ　综合能源管理系统规划方案的探讨　王海华　（中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广州５１０６６３）　摘要：结合城市实际情况、需求、未来的发展规划和政府对于能源管理的方式以及能源行业运行特点，按照统筹兼顾、科学　发展、统一规划、分步实施、技术先进等原则，提出建设综合能源管理系统规划方案，充分运用国内外先进的管理理念，基于先　进、成熟的运营智能化平台，规划设计出全球领先的、适应性强的方案。这样，不仅满足当前能源管理的需要，同时可以最大　限度地适应未来城市发展和技术发展的变化。　关键词：综合能源管理系统；需求分析；规划方案　中图分类号：ＴＫ０１８　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—１６６３（２０１３）０４—０３４１一Ｏ５　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ＷＡＮＧ　Ｈａｉｈｕａ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６６３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｄｅｍａｎｄ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｎ，ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｕｎｉｉｆｅｄ　ｐｌｎｎｉａｎｇ，ｓｔｅｐ　ｂｙ　ｓｔｅｐ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｌｅａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｔｒｏｎｇｌｙ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ　ｗｉｔｈ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｄ，ｍａｔｕｒｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｅｎｅｒｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｇｂｕｔ　ａｄａｐｔｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｍａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　目前能源和环境问题的日益严重，中国乃至世　界范围内对新能源的大规模利用进入了一个全新　的发展时期。在发展低碳经济的背景下，节能环保　规划和智能前瞻构想将成为吸引企业和人才的独　特优势。因此有必要对综合能源管理系统规划方　带来了一个重要趋势即是原来在传统垂直体系下　的能源公司，如电力公司负责发电、输电、配电，在　被拆分后，开始在市场机制下进行横向的整合，　如ＲＷＥ德国莱茵集团、Ｓｃｏｔｔｉｓｈ　Ｐｏｗｅｒ苏格兰电　力、Ｖｉｖｅｎｄｉ法国威望迪集团等大型公用事业公司，　它们提供的能源和服务不仅仅局限在一个领域，而　是向同一个地区的用户提供包括电力、燃气、水务、　供热等多种能源和相关服务。　近年，中国也提出了与综合能源管理相关的　“智能能源网”概念，中国国际经济交流中心智能能　源研究组在２００９年提出将智能电网扩展成为“智　能能源网”的构想，以绿色低碳技术、非生态消耗性　技术为采纳重点，尝试新能源、分布能源等微网系　统接人并网，通过传感终端与智能化信息控制系　统，实现各能源管网的调峰、储能等功能，探索实现　能源网的智能、互动架构。　１．２需求分析　案进行探讨，总结国内外开展能源综合利用相关实　践的经验，为城市提供先进可行的能源供应方案，　倡导全新能源消费理念，促进能源高效利用，打造　能源综合应用示范区，引领世界能源未来发展　方向　¨。　１综合能源管理系统国内外现状及需　求分析　１．１国内外发展现状分析　经过市场化改革后的欧美等国能源行业与中　国现有的能源行业存在巨大的差别。市场化改革　收稿日期：２０１３—０３—２１　作者简介：王海华（１９８１一），女，工程师，从事城市电网规划设计、配　随着信息技术的不断发展，能源行业面临着巨　电网自动化及智能电网相关领域的科研工作。　大的发展机遇，其中一个趋势就是多能源的综合管　・３４２・　黑龙江电力　第３５卷　理和优化。在一个城市中，电力、水务、燃气等传统　独立运行的能源系统，以及微电网、电动汽车充电　等新兴的智能系统得以借助智能表计、通讯和ＩＴ智　能化等技术在一定程度上实现技术和管理上的融　合并产生协同效应，从而降低了成本、提高了能效、　减少了排放、提升了服务等多方面的收益　ｊ。　综合的能源管理面向的对象是城市的管理者，　特别是以智能化、生态化为日杯的新型城市。能源　的供给和使用已经成为城市可持续发展的决定性因　素，城市管理者需要及时、全面地掌握能源的供给、运　行和使用情况，以及在此过程中产生的经济、环境成　本，包括二氧化碳和其他污染物的排放，以便在制定　短期措施和长期政策、规划时更加科学有效。　传统的电力、水务、燃气等能源系统独立管理　于不同的运营企业或市政部门，而且层层上报的信　息汇总机制不利于城市管理者获取及时的真实的　信息。因此，综合能量管理的实现要求在政府层面　构建一个能够从电力、水务、供热、燃气等相关企业　或市政部门获取信息，并提供宏观管理建议的能源　管理中心（或拥有这些权限的类似职能部门）。　２综合能源管理系统规划方案　综合能源管理着眼于城市级别的整体能源监　控和优化。应由政府设立能源管理中心（或赋予某　政府职能部门），对能源生产、传输、使用进行监管，　同时电力、水务及燃气等公用事业公司或市政部　门，以及终端能源消费者和生产者如楼宇、工厂、企　业、居民、电厂等，应与能源管理中心紧密沟通协　作，形成一个分层级的综合管理体系。通过采用先　进的信息通信技术，对各个层级上能源子系统信息　提取集成，实现管理体系的统一化、实时化和智能　化，为政府管理者和公众了解掌握能源生产、传输、　使用情况以及相关经济和环境因素，维持能源供给　和安全，实现积极的经济发展和节能减排目标，制　定能源相关政策及规划，提供信息技术支撑和科学　的决策依据　Ｊ。　具体目标：　１）分析梳理所有能源管理相关参与方，包括能　源管理中心、能源公用事业公司以及其他能源生产　者、消费者，并划分能源管理层级。　２）定义在不同层级上能源管理的内容和范围，　明确相应的管理功能需求，使整个能源体系形成完　善的数据、分层采集、分析、整合体系。　３）设计综合能源管理的技术体系，包括体系构　架、数据采集和通信接口要求等。依据建设规划，　分步骤建设实施综合能源管理体系。　２．１能源管理体系架构　城市能源体系的复杂性决定了综合能源管理　的多层级和多维度。每一个能源体系的参与者（管　理方、供应方、使用方）既是能源管理的主体也是能　源管理的对象，在综合能源管理的理念下，尽管能　源管理中心位于最主要的位置，但其他的每一个参　与者也都被赋予一定的能源管理任务，即拥有一定　管理的范围和内容。这些位于不同层级和环节上　的管理内容共同组成了综合能源管理体系。　２．１．１能源业务流　能源业务流指能源按照时间顺序发生转换的　不同环节。尽管不同能源类型依据用途的不同可　能产生多样化的业务流，但在综合能源管理规划　中，业务流的划分仅作为帮助阐明相应能源管理内　容的一个框架，因此不应过细。从宏观上而言，能　源业务流可以分为输入、使用和输出三个主要环　节。其中，输入指能源的生产及传输环节，使用指　能源在用能部门的消耗，而输出指在能源消耗时所　带来的污染物或废弃物的排放。三个环节业务流　以及相应涵盖的典型业务内容如图１所示。　能源业务流　●电力生产　●工业用能　●二氧化碳排放　●输电和配电●居民用能　●大气污染物排放　典型业务●（污）水处理●商业楼字用能●污水排放　●燃气输配　●市政用能　●燃气汇漏　●……　●……　●……　图１能源业务流和典型业务　２．１．２能源管理层级　在综合能源管理理念下，能源管理的主体涵盖　了管理方、供应方、使用方等所有参与者。政府、电　力公司、燃气公司、市政水务公司、工业企业、医院、　学校、商业楼宇、居民、电动汽车充电站、电动汽车　车主等都是综合能源管理体系下的管理主体，同时　也是管理对象。对这么多的参与者进行层级的划　分是阐明综合能源管理内容的必要步骤。　依据信息汇集从下往上和政策、措施从上往下　的原则，结合能源管理在中国的普遍实践，将能源　管理参与者分为三个层级（由下往上）：　第一层级：终端使用者和生产者。终端使用者　和生产者不承担针对自身以外的能源管理任务，主　要行为模式是提供信息和接受指令，因此被归于第　一层级。能源终端用户包括工业企业、市政设施管　第４期　王海华：综合能源管理系统规划方案的探讨　・３４３・　理部门、商业楼宇、居民小区、医院、学校、电动汽车　充电站等。能源生产者包括电厂（可再生能源或化　石能源）、水处理厂、污水处理厂、燃气供应站、热电　站等能源生产企业。　第二层级：能源公用事业公司。在现行体制　下，能源公用事业公司兼有盈利性公司非盈利的行　政管理部门的角色。比如电力公司不仅负责输、　配、售电给用户以赚取利润，同时也对保证城市电　力供应，平衡电力供给和需求，维护电力系统稳定　等赋有责任，亦具备一定程度的管理权力。在综合　能源管理体系内，公用事业公司接受来自终端使用　者和生产者的信息，并向他们发出指令；同时公用　事业公司也向政府能源部门汇报，并执行政府的行　政指令。因此，能源公用事业公司属于第二层级。　能源公用事业公司包括电力公司、供水集团、　燃气集团等。　第三层级：政府——能源管理中心。政府是对　能源管理承担最终责任的能源管理主体，设立能源　管理中心或相应的职能部门能够使得这种职责得　到更好的体现和实现。整体的能源供需平衡、安全　稳定、高效低碳等问题的最终责任主体和管理主体　都是政府。政府收集从公用事业公司和终端用户　和生产者汇总的能源运行信息，并通过短期行政命　令、调节措施和中长期的政策，规划管理能源体系　的运行。同时向上级政府汇报能源管理的成果，为　公众提供能源运行相关信息。因此，政府位于综合　能源管理体系的第三层级。　三个层级的关系如图２所示。　图２能源管理层级　其中，数据／信息从下往上汇总、整合，基础的　数据来源于第一层级和第二层级，经过筛选和汇总　后提供给第三层级作为政府决策的信息支持。政　府的决策（目标、措施、政策等）则由第三层级发出，　在第二层级和第一层级分解并得到执行。层级之　间信息交换的流畅、及时和准确是能源管理合理、　高效的前提，这也正是综合能源管理体系要实现的　重要目标之一。　２．１．３能源管理内容分析　能源管理的内容即位于不同层级上的参与者　能源管理任务。对于每一个能源管理主体（所有层　级上的）而言，内部和外部的驱动力、管理权限和管　理手段决定了能源管理的内容。　将能源业务流概念引入能源管理内容来分析，　可以更好地理解综合能源管理理念下不同层级和　环节上能源管理的内容　Ｊ。能源管理内容分析如　表１所示。　２．２能源管理功能分析　综合能源管理的功能需求包括以下几点：监测　（实时或非实时）、数据统计分类、指标计算和对标　比较、根源分析、运行及趋势预测、运行协调等。　第一层级：终端使用者和生产者。能源终端使　用者和生产者的能源管理包括各种能源（电力、燃　气、水、热等）的购买输入，生产或其他环节的能源　使用过程，能源生产过程，能源的一级市场交易，相　关的二氧化碳和其他废水、污染物的排放等。为了　实现对以上内容的管理，终端使用者和生产者侧的　能源管理需要包含的功能为：监测；数据分类统计；　指标计算和对标比较；能源审计等。　第二层级：能源公用事业公司。公用事业公司　的能源管理包括能源传输管网运行、能源市场交　易、供给调度、能源传输损耗和泄漏、故障和紧急情　况处理、需求侧管理、污水排放和回收、二氧化碳排　放等。在能源运营公司层级，如下能源管理功能将　与综合能源管理相关：监测；数据分类统计；指标计　算和对标比较；趋势分析；运行预警等。　第三层级：能源管理中心。能源管理中心作为　综合能源管理的最高层级，是综合能源管理体系的　核心。其能源管理的内容包括能源中长期政策及　规划制定、能源短期行政命令和管理措施制定、能　源价格、能源市场机制、节能减排实施和跟踪，污染　物排放和生态环境保护等。在最高层级上，综合能　源管理应包含的功能为：监测及预警；分类统计、汇　总、分析；指标对标；智能可视化呈示；综合能源　审计。　２．３能源管理指标体系分析　综合能源管理核心绩效指标体系是构建在其　他层级的能源管理指标之上的核心部分，作用于政　府层级，是政府了解、控制和优化整体能源运行以　及分行业、分区域、分领域能源体系运行的主要工