智能建筑需求响应控制系统：FA48用户端优化方案

伴随着智能电网的大力建设，推进建筑节能是缓解我国能源供求紧张状况的有效途径之一。大型公共建筑耗能占国民能耗总值的30%以上，发展基于用户端需求响应控制的智能建筑，可以大幅提高智能建筑的用电效率，改变用电方式，优化资源配置，节约成本，为建筑的节能降耗提供强有力的技术支持。

1.概述

目前电力用户在区域发展中面临如下问题：一方面由于负荷需求的提高，电力系统运行不能满足N-1的运行模式，需要加建变电站；另一方面，由于整个区域的变压器容载比还很大，按照标准不能添加设备，因此就造成了区域最大负荷与设备利用率之间的矛盾，而这种矛盾正是由于地方局部负荷发展过快与整体负荷水平偏低造成。

为了缓解需求紧张都是采用整条线拉闸限电的方式，后来虽然进行了方案优化，但还是基于用户进行整户停电的方法。通过上述限电方式，虽然可以达到削减电力峰值负荷的效果，但并未考虑用户的用电特性以及用电负荷之间的区别，可能会因用电中断导致危险情况的发生。建筑中根据用电设备的功能和重要程度，可以将用电负荷分为可中断负荷和不可中断负荷。不可中断负荷的安全级别最高，一旦中断将会影响建筑的安全运行。所以，在建筑负荷峰值调整的需求下，现有用电管理方式已不能完全解决上述问题，应该结合建筑用户本身实际用能情况，实行智能建筑用户端需求响应控制系统解决方案。

2.系统组成

智能建筑用户端需求响应控制系统是部署在用户需求侧管理的一个重要构成模块，通过它可以实现对用户侧能源数据的自动采集、存储、传输，并通过预先设定的场景模式对用户可调整负荷进行控制或运行策略建议，同时还将实现与电力管理部门的系统软件进行数据对接，接收控制指令，上传能源数据。用户端需求响应控制系统在建筑用户侧互动方案中根据用户要求，投入或退出运行，根据用户的具体需求进行启停，实现业主自主操控。

从图1中可以看出，通过用户端需求响应控制系统，可以提供供电部门和建筑用户之间信息的双向交互，供电部门可以进行定时信息发布、价格调整、紧急指示，以及负荷控制指令的下发，并根据用户侧上传的用电信息来进行用户的用电监测和能效分析，从而实现与用户的远程互动；另一方面，建筑用户可以实时上传用电量信息，并根据供电部门下发的政策信息和控制指令执行控制策略，根据自身需要查询其用电状况、电价电费、能效分析等信息，快速响应市场及供电部门的电力需求。

图1 智能建筑用户端需求响应控制系统系统图

3.系统功能

由图2中可看出，用户端需求响应控制系统主要包括人机交互、配置参数库、历史数据库、实时数据库、数据采集、加密/解密、协议解析和调峰指令功能模块。具体实现功能如下：

1）设备用电信息实时数据及历史数据的显示统计；

2）当实测负荷超过对应时段计划负荷值的预警或告警值且维持一段时间时，触发预警或告警事件；

3）接收有序用电主站平台下发的切负荷指令；

4）预警时系统提示需要切除操作的负荷列表及负荷切除策略，由用户手动确认操作；

5）告警时自动切除可以自动切除的可中断的负荷，并通知用户；

6）具有短信下发功能；(www.xing528.com)

7）根据用户需求投入/退出运行，用户可以自主操控。

4.系统通信架构

图3所示为智能建筑用户端需求响应控制系统的通信架构图。系统采用B/S架构，支持ModBus-TCP/RTU采集与控制各种智能装置，支持OPC协议进行采集与控制建筑自动化系统，采用104协议和OPC协议进行协议解析。用户端需求响应控制系统与有序用电主站平台之间可以通过光纤、互联网、GPRS或CDMA进行通信。

图2 系统功能结构示意图

图3 系统通信架构图

5.关键设备描述

（1）网络控制器

为实现所有设备层各种装置组网，采用我公司的PMAC3204/PMAC3208通信管理机实现该功能。主要特性包括：提供4/8路下行RS232通信接口；支持MODBUS、DNP、101、103、CDT等三十余种通信协议；可进行现场编程；提供2路RJ45网络接口，采用TCP/IP封包；支持MODBUS-TCP和104-TCP协议转发；支持环网数据传输；向上提供开放数据库，便于网络访问。

（2）三相多功能电力监控终端

设备主要特性包括：实时监控电压、电流、有功功率、无功功率及谐波分量；支持需量计算和复费率统计功能；大屏幕液晶显示；可扩展的I/O控制模块，支持多路开关量输入和继电器输出，支持越限报警；一路RS485通信接口，支持MODBUS-RTU通信协议；事件记录功能，100条记录深度，时间分辨率为1ms，可提供内部时钟；关键数据内部保存十年以上。

6.适用范围及示范应用

用户端需求响应控制系统解决方案主要应用于大型公共建筑，是电力系统部署用户需求侧管理的一个重要途径。通过该解决方案可以实现对用户侧能源数据的自动采集、存储、传输，并通过预先设定的场景模式对用户可调整负荷进行控制或运行策略建议。

用户端需求响应控制系统已经在中国电力科学研究院、深圳供电局和珠海供电局项目中实施并进行示范应用。在项目实施过程中能够形成可批量推广的用户端需求响应控制系统生产线，充分发挥项目的示范作用，批量生产，把项目结果推广到全国大型公共建筑领域。

（作者：珠海派诺科技股份有限公司 刘岩）