用户侧智能配电与智能用电系统的应用及未来

摘要：随着科技的发展，电力系统正逐步向智能化、数字化、互联网化迈进。智能配电与智能用电是电力产业发展的重要方向，将为传统电力系统带来革命性的变革。本文将对智能配电和智能用电的概念、特点、关键技术及应用进行详细介绍。

一、智能配电概述

1.1概念：智能配电是在现有配电系统的基础上，通过引入先进的信息通信技术（ICT）、物联网技术和大数据技术，实现配电系统的实时监控、优化控制和自动运行，从而提高配电系统的运行效率、安全性和可靠性。

1.2特点：智能配电具有以下特点：（1）自动化程度高；（2）系统安全性强；（3）系统可靠性高；（4）数据传输及处理能力强；（5）支持分布式能源接入。

1.3关键技术：智能配电的关键技术包括：（1）先进的信息通信技术；（2）物联网技术；（3）大数据技术；（4）分布式控制系统技术；（5）智能电网技术。

二、智能用电概述

2.1概念：智能用电是指在用户侧通过智能终端、自动化系统等设备实现用电信息的实时监测、分析和调度，提高用电效率、节能减排，从而实现经济、环保和可持续发展的目标。

2.2特点：智能用电具有以下特点：（1）实时监测和调度；（2）用电效率高；（3）节能减排；（4）用户参与度高；（5）支持新能源消纳和储能技术。

2.3关键技术：智能用电的关键技术包括：（1）智能终端技术；（2）自动化系统技术；（3）能源管理系统技术；（4）需求响应技术；（5）电力电子技术。

三、智能配电与智能用电的应用

3.1电力市场：智能配电与智能用电技术的应用有助于形成新型电力市场，实现电力市场的公平竞争，提高电力市场的运行效率。

3.2可再生能源接入：通过智能配电与智能用电技术，可再生能源（如太阳能、风能等）可以更高效地接入电网，提高电力系统的清洁能源比例，降低对环境的影响。

3.3微电网与分布式能源：智能配电与智能用电技术为微电网和分布式能源的发展提供了技术支持，可以提高其接入和运行效率，促进能源的局部消纳，降低能源传输损失。

3.4需求侧管理：通过智能用电技术，用户可以实现用电需求的实时监控和调度，优化用电结构，降低用电成本，提高用电效率。

3.5智能家居与建筑：智能用电技术在智能家居与建筑领域的应用，可以实现对家庭和建筑物的用电设备的远程控制、定时控制、智能调度等功能，提高生活品质和节能减排。

3.6电动汽车充电基础设施：智能配电与智能用电技术在电动汽车充电基础设施建设中发挥重要作用，可以实现充电桩的智能调度、优化充电策略，提高充电效率，减少电网负荷。

注：以上文章引自：科普肖智慧 《电力系统的智能配电与智能用电：电力产业的未来》。

1 智能配电与智能用电的意义

电网的发、输、配电智能化程度比较高，国网和南网每年在自动化、信息化领域百亿级别的投资，大幅度提升了电网智能化水平。相对来说，电网的*后一公里，也就是用户侧的配电和用电智能化水平就比较低了。传统电网用户侧只是电力的消耗者，智能化程度对电网影响不大，但是随着双碳政策的落实和新能源的高速发展，新型电力系统中新能源发电的占比越来越大，用户侧不光是消耗能源，越来越多的用户也参与新能源发电，用户侧和电网的互动越来越频繁和深入。新能源是不稳定的能源，用户侧需要配置储能或者配合电网需求响应来促进新能源的消纳，保障电网安全稳定运行。这种情况下用户侧的智能配电和智能用电建设就显得尤为重要，这也将是新型电力系统发展的重要方向。

AcrelEMS企业微电网能效管理平台实现用户侧智能配电和智能用电管理，结合物联网、大数据技术，可实现企业微电网中低压电力监控、能耗统计、电能质量分析及治理、照明控制、主要负荷监控、充电桩运营管理、光伏发电监控、储能管理等功能，提高企业配电和用电智能化，满足企业用电可靠、安全、节约、高效、有序用电要求。

图1 AcrelEMS企业微电网能效管理平台网络结构

2 智能配电应用

AcrelEMS企业微电网能效管理平台通过配置微机保护装置、智能仪表、电能质量监测和治理装置、储能系统等，实现用户侧配电系统的实时监控、优化控制和自动运行，从而提高配电系统的运行效率、安全性和可靠性。

2.1 电力监控

对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制，监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高企业供电可靠性。

图2 电力监控功能

2.2光伏发电监控

监测企业分布式光伏电站运行情况，包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。

图3 光伏发电监控

2.3储能管理

监测储能系统（EMS）、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行模式、控制策略，监测电池电流、温度、SOC/SOH，检测系统绝缘状况，并根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，降低企业用电成本。

图4 储能系统监控

2.4电能质量监测和治理

在新型的电力系统中由于整流、变频、开关电源等设备大量使用，会产生大量的谐波，谐波污染严重可能导致电容器无法正常工作、电缆异常发热、损坏精密电子设备。通过配置电能质量监测装置和电能质量治理装置可以有效滤除配电系统中的谐波，改善电能质量，提高功率因数，保障配电系统安全运行。

图5 电能质量监测和治理

2.5智能配电设备选型

要实现配电系统的智能化管理，除了系统外还需要各种监测和控制设备，具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、交直流智能仪表、测温装置等等，见表1。

3 智能用电应用

AcrelEMS企业微电网能效管理平台统计企业的能耗数据，帮助企业制定节能降耗计划，并通过平台执行优化控制来降低企业碳排放，包括照明控制、空调控制、电机保护控制、充电桩运营管理、需求响应等等，让企业有序、智慧用电。

3.1 能耗分析

采集企业电、水、燃气等能源消耗，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图6 能耗分析功能

3.2 照明控制

智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、调光控制等，并结合红外传感器、超声波传感器，实现人来灯亮、人走灯灭，并可以根据系统的控制策略实现集中控制，为企业节约照明用电。

图7 照明控制功能

3.3 充电桩运营管理 

监测企业充电桩的运行状态，提供充电桩收费管理和状态监测功能，并根据企业负荷率变化调节充电桩功率，使企业微电网安全平稳运行。

图8 充电桩管理

3.4 需求管理

根据企业负荷波动数据，再结合上级平台的调度指令，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率，停止给可中断负荷供电，并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略，实现一键响应。

图9 AcrelEMS企业微电网能效管理平台需求响应示意图

3.5 智能用电设备选型

安科瑞智能用电设备包括各类智能电表、物联网电表、照明控制传感器、新能源充电桩、电气消防类解决方案等，可以为企业智能用电提供一站式服务能力，设备选型见表2。

表2 企业智能用电部分硬件设备

4 结束语

智能配电与智能用电是电力产业发展的重要方向，其核心在于通过先进的信息通信技术、物联网技术和大数据技术，实现企业供配电系统的实时监控、优化控制和自动运行。智能配电与智能用电的发展将带来电力市场、可再生能源接入、微电网与分布式能源、需求侧管理、智能家居与建筑以及电动汽车充电基础设施等方面的变革，为电力产业的可持续发展提供强有力的支持。在未来，智能配电与智能用电将成为电力系统的重要组成部分，电力产业迈向新的发展阶段。