近年來，我國電力消耗持續增長，工業用電和商業用電都在不斷增加，這也直接提高了生產和生活成本，同時在電力使用中也存在著不必要的浪費現象。針對以上問題我國逐漸興起了智慧能源解決方案，智慧能源一般借助能源互聯網，將電、水、氣等能源數據化，利用IPv6、大數據、云計算等互聯網技術，將能源產業互聯網化，動態管理能源生產、傳輸和消費，達到提高效率、節能減排等作用。而智慧能源系統在電力節能上尤為突出，近幾年已經得到廣泛的應用。

我國用電量持續增長 限電和節能成為首要問題

隨著我國經濟的快速增長，國民用電需求也持續走高，2017年，全社會用電量首次突破6萬億千瓦時大關，達到6.3077萬億千瓦時，同比增長6.6%，電力消費達到3萬億以上，這也創造了新高。

表1 2010-2017年全國用電量及增速（單位億瓦時/%）

（資料來源：中國電力年度發展報告）

然而在電力大規模應用之后也相應的面臨著一些問題。目前我國電力消耗還是以第二產業為主，我國工業生產中的耗電占到了相當大的一部分。在用電高峰電力短缺的環境下，對高耗能產業的影響整體上是負面的，而且部分缺電嚴重的省市高耗電企業可能面臨“拉閘限電”的風險。根據國家能源局對投入產出的多個行業電力消耗情況進行測算，結果顯示除電力行業自身外，鋼鐵、建材、有色、化工和石化等五大行業是中國耗電最高的五個行業，這些行業面對“電荒”將首當其沖，成為“拉閘限電”的重點對象，一旦對企業限電，將會極大地打亂企業的生產規劃，企業將會受到一定的經濟損失。此外，在工業生產中的用電成本也給企業造成了一定的負擔，而電力成本不僅表現為直接消耗的影響，而且還可以通過產業鏈的價格傳導對行業成本產生影響。如化工行業對電力的完全消耗，不僅包括生產過程中直接消耗的電力，還涉及到產業鏈上游電力消耗包括：基礎化學、石油、燃料、電力、采礦業，這些電力成本都會間接承壓到生產企業。長此以來，解決電力限制，降低用電成本也成為企業必須解決的難題。

除了工業用電外商用和民用電力也面臨著一些困擾，目前一些園區、校園、醫院、機場、居民住宅區等大型公共區域也急需解決電力消耗過大、用電成本較高的難題。目前我國電力實行峰谷分時電價，峰時和谷時價格相差較大，以江蘇省為例，峰時電價1.0697元/度，平價0.6418元/度，谷時電價0.3139元/度，峰谷電價相差3倍多，而這些大型公共區域用電高峰也主要集中在峰時，這也帶來一筆額外的開支。

針對這些問題，急需一個解決方案，而智慧能源系統在發電、輸電、配電和用電環節都能起到很好的優化效果，在發電側方面，用于負荷調節，平滑間歇性能源，提高新能源消納，提高備用電網容量等；在輸配電方面，用于提高電能質量，降低線路損耗，提高輸配電設備利用率，延緩增容需求；在用戶側方面，用于提高分布式能源消納、削峰填谷、負荷轉移、平抑負荷、降低用電費用，提高供電可靠性和電能質量。經過多年的發展，智慧能源系統已經較多的應用到日常的生產生活中，其帶來的能源優化及電力節能效果十分顯著。

智慧能源電力管理系統應用范圍較廣 主要包括工業生產和商業用電

出于用電成本和節能環保的目的，智慧能源中的電力管理系統已經有較多的應用。一般電力管理系統也要與相應的節能設備結合使用才能起到最佳效果。能源端主要以分布式光伏、分布式風電、余熱發電、電儲能還有儲冷儲熱等供能形式。其應用場景除了大型園區、工業廠房還包括一些獨立的居民樓、商業樓、校園、醫院等大型公共區域。

圖1 我國電力配網應用主要場所

（資料來源：國金證券）  

     （1）工業應用
      智慧能源電力節能系統在工業生產園區或工廠應用較多，其帶來的效益也更加明顯，但是整個節能系統配套設備較多且成本相對較高，整體采用的節能方式為“節能系統+節能設備”的聯合使用。工廠一般處于連續工作狀態，工廠內照明系統也是損耗電能的一大部分，在智慧能源系統有相應的節能手段，系統會對照明時間段、照明覆蓋范圍進行合理計算，同時監測整個廠區照明用電量，對照明用電進行合理分配，最大限度的降低無效照明率。同時針對整個廠區的用電環境，廠區一般會建設光伏發電系統及儲能系統，這兩部分也直接由智慧能源系統所控制，在用電低谷時光伏發電及電網配電會進入儲能系統儲存，在用電高峰期則優先采用儲能系統的電力，起到一個削峰填谷的用，最大限度地降低用電成本，同時避免“拉閘限電”現象的發生，維持工廠的正常運行。除此以外電力節能系統還可以綜合調節電力應用，對整個工廠的電力起到能耗統計、在線監測、異常報警、用能診斷等作用。

智慧能源在工業中應用案例很多，如在河北保定英利集團廠區內就建設了智慧能源管理系統，在園區實驗樓上安裝了大量太陽能發電板，這套光伏發電系統裝機容量為605千瓦時，除此以外廠區內還安裝了200千瓦時的電池儲能系統、1.5千瓦時的飛輪儲能，和100千瓦時的柴油發電機系統。這些發電單元構成了工業園區的供電系統，并結合建筑大樓負荷構建具備并網和離網運行能力的智能微電網系統。這些電力能源統一由廠區內的智慧能源系統控制，廠區白天用負荷較大，且處于用電峰值期間，電價較高，這一階段智慧能源系統則啟用光伏發電系統首先為負載供電，在并網運行過程中，飛輪儲能聯合電池儲能可以平抑光伏的功率波動，保證公共連接點的電能質量。在夜間廠區負荷較小且處于谷時，電價較低，儲能系統進行儲能。同時在電網出現故障或者大范圍整修時，智慧能源系統也會監測、預警及修復，同時自動啟動儲能電源或者柴油電機發電，保證工廠的正常運行。據測算，605千瓦時光伏系統平均每年產生39萬千瓦時電能，與同等電量火電廠相比，相當于每年節約標準煤約137噸，減排二氧化碳316噸這將大大助力工業園區的節能減排。同時光伏系統結合儲能系統和電力優化系統，在電力消費方面每年為企業可以節約近百萬元。

（2）商業應用
      除了在工業應用中以外，智慧能源在商用和民用中應用也較多，主要可以安裝在小型園區、商區、居民住宅小區，及各類大型公共區域如校園、醫院、機場等用電集中區域。這些區域中的智慧能源廣泛應用大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、人工智能等技術，打造多種能源融合互補的優化配置平臺，在這些區域中一般還建設有儲能電站、虛擬電廠等項目，配合電力管理系統，將進一步提升用戶的用電質量，降低電力使用費用，通過多維度的信息處理技術為用戶提供全方位的節能服務。智慧能源通過物聯網和大數據技術，用戶可建立電力系統監測系統，實時掌握整個區域內的電力使用及消耗情況，此外，針對不同類別區域中的工商業、公共區域、社區等用戶的差異化用電需求，智慧能源還將提供定制化綜合能源管家式服務，為區域用電降低成本提供支持。

智慧能源系統在商業或居民用電中也得到了較多的應用，以天津地區為例，天津市北辰商務中心搭建了智慧能源系統，通過新能源自發自用、儲能系統峰谷電價的差值、地源熱泵效率提升、管控平臺的智慧控制使得整個北辰商務中心全年總節能量達220萬千瓦時，節省費用超過149萬元。在天津的全運村也建設了智慧能源項目，其中電力管理系統的監測及修復能力最為優異，當電網發生故障時智慧能源系統快速啟動解決程序，實現電網故障區的自動隔離，降低斷電范圍，同時啟動修復程序，使電網故障處置時間縮短到“分鐘級”，非故障區域內客戶的恢復供電時間也大大縮短，用戶平均故障停電時間由原先的56.5分鐘縮短至3分鐘以內，在全運村示范區的供電可靠性達到99.9994%，達到世界一流水平。

結語

隨著能源結構的不斷變革及需求的持續更新，傳統能源管理系統已經不再滿足當前的需求，需要結合大數據、互聯網、云計算等新一代信息技術打造智慧能源系統。尤其是在電力領域對于智慧能源的需求更加迫切，無論是在工業、商業還是民用領域，智慧能源都能得以應用。隨著技術的不斷創新及人們節能意識的不斷提高，智慧能源系統將會大有可為。