基于上海市能耗监测数据的公共建筑用电需求侧响应探讨

为贯彻落实《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)等文件精神,切实加强本市电力需求侧管理工作,提高电网信息化、智能化水平,进一步优化电力资源配置,提高电能效率,促进节能减排,降低电力供应与使用成本,探索和发展能源互联网,上海市经济和信息化委员会于2016年7月11日发布了“上海市经济信息化委关于印发《全面推进本市电力需求侧管理平台建设的意见》的通知”。通知对需求侧管理平台建设提出了总体思路和重点任务,其主要针对对象为电力公司及工业企业大用户。

日后,随着电力体制的不断改革,公共建筑也将参与到电力市场之中。截止2017年底,上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台(以下简称“能耗监测平台”)累计共有1592栋公共建筑实现在线电耗数据联网,覆盖建筑面积7430.6万㎡,其中大型公共建筑1405栋。充分发挥能耗监测平台数据价值,将为电力供给侧改革与建筑用电需求侧管理提供重要的支撑。

监测建筑总用电情况

2017年,与能耗监测平台联网的公共建筑年总用电量约为80.5亿kWh,其中办公建筑、商场建筑、综合建筑与旅游饭店建筑用电总量较大,四类建筑用电量占总量的85%。

图 1 2016年接入能耗监测平台建筑年用能量占比情况

2017年与能耗监测平台联网的建筑供热季用电量为25.1亿kWh(33.8kWh/㎡),过渡季用电量为22.6亿kWh(30.4kWh/㎡),制冷季用电量为32.8亿kWh(44.2kWh/㎡)。制冷季用电量最高,约为过渡季的1.4倍。

综上所述,对于公共建筑需求侧响应研究应聚焦于国家机关办公建筑、办公建筑、旅游饭店建筑、商场建筑和综合建筑夏季用能情况。

建筑用能特征

选取典型类型样本建筑夏季某极端高温日(38℃)归一化逐时曲线进行分析,不同类型建筑的开启时间比较一致(曲线前端重合),而关停时间较为分散(曲线后端分离),并且不同建筑类型运行时长不同。

图 2 样本中各类型建筑某日逐时总用电标准化曲线

各建筑类型建筑峰谷情况差异也较大,宾馆饭店建筑峰谷差别最小,这与其24小时无间断运行模式相应;商场建筑峰谷差别最明显,这是由于商场建筑电耗强度较高,一般高于其他建筑类型,峰值较大,而其与宾馆饭店不同,夜间大多设备会停止运行,因此峰谷差别明显。从分项来看,空调的峰谷比大于照明,尤其办公建筑,空调峰谷比接近商场建筑,说明办公建筑空调系统有很大的调峰潜力。

楼宇电力供给侧最大需量与实际负荷量差异

根据调研,公共建筑的变压器装机总容量一般冗余较大,用户每月上报的契约限额部分按最低要求40%上报,尤其是春秋过渡季节。上报的契约限额基本能满足最大需量的要求,但仍存在少量超额及部分余量太大等情况。由于公共建筑的契约限额一般根据大楼用电管理部门师傅的经验上报,其中可能由于有气候突变、用电事故、业务用能突变等造成最大需量预估偏差,因此需求侧管理需要更精准科学的最大需量预测方法。

图 3 样本建筑契约限额与变压器装机总容量比值

结语

目前,上海应立足能源与环境特点,以市场配置资源为指导,以建立公共建筑全流程用电管理制度和电力预测预警机制、提高电能利用效率、调整优化产业结构为目的,按照政府引导、企业主体、市场运作、多方参与、合作共赢的原则,综合运用物联网等信息化手段和成熟的节能技术,促进楼宇提升用能管理水平,实现用电全过程数字化、可视化、智能化管理,有效提高用电效率,降低用电成本,增强用户发展质量和效益。

可在现有上海市市区两级公共建筑能耗监测平台的框架下,建设上海市级用能需求侧管理子系统,开发基于能源大数据的虚拟能源生产与运营调度管理应用,实现发电侧与需求侧数据融合。

通过良好市场调控的机制,如可中断负荷激励机制、需求侧竞价激励机制等,推动需求侧响应的推广。也可以以价格为导向,引导更多业主主动进行需求侧响应,如细化分时电价、扩大分时电价差、配合尖峰电价等。

同时,探索建立商业建筑、电动汽车、储能系统、可再生能源等多元化资源综合信息模型、标准化接口和安全机制,研究多元化资源互连互通,联合调度、协同控制技术路线与解决方案。

撰稿人:吴蔚沁

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