1、1基于智能用电技术的空调负荷调控实证研究摘 要 近年，由于空调的快速增长，部分城市空调负荷已经达到电网高峰负荷的 30%，特别是电网迎峰度夏期间，空调负荷集中使用加剧了部分省市电力供需矛盾。如何调控好空调负荷是电力需求侧管理的重要内容。文章将居民用户作为可中断的负荷进行调控，验证其可行性并为解决电网供需矛盾提供建议。 关键词 智能用电技术；智能用电产品；负荷控制；空调调控 作者简介 王姣，北京国电通网络技术有限公司，北京，100070；王继业，北京国电通网络技术有限公司，北京，100070；刘庆时，北京电力公司，北京，100031 中图分类号 TM764 文献标识码 A 文章编号 1007-7
2、723（2013）02-0025-0003 近年来，居民用户负荷增长迅速，负荷的快速增长对电网安全和电力平稳运行产生较大影响，随着国网公司智能电网的战略实践，智能用电技术的应用为电网和用户之间搭建了双向互动平台。本项目利用智能用电技术探究空调作为可中断负荷的可行性及调控效果，为电力需求侧管理提出合理化建议，在用电供需矛盾的城市选取居民用户验证空调负荷作为可中断负荷进行调控对电网削峰的作用。 一、北京空调负荷调控必要性分析 据相关调研结果显示，如果将目前的空调房间设定温度夏季提高 2，2就可以削减空调峰值电力负荷 10%15%，即削减大约 5075 万千瓦的电力高峰期容量需求，在缓解电力紧张局势
3、的同时可以节约大量的电力建设投资；减排二氧化硫约 24003500 吨，二氧化碳约 40 万60 万吨。经测算，如果夏季空调温度调高 1 度，空调能耗可降低 8%，仅北京市400 万户家庭就可以节省 1.08 亿度电。 本文主要以北京莲香园小区 150 户居民用户家中的空调作为可中断负荷进行调控，利用智能用电产品（智能交互终端、智能家庭网关、智能插座等设备）和技术将居民空调与电网高峰负荷进行联动，在电网高峰负荷来临时按照制定的调控策略对用户空调进行调控，研究空调负荷的调控效果。 二、空调负荷调控实证效果分析 （一）空调调控方案设计 在参与空调调控的 150 户居民家中安装智能交互终端、智能家庭
4、网关、智能插座等设备（见图 1）用于采集空调的电量和功率，实证分析平台通过与电力公司的用电信息采集系统对接，实现用户家庭电表数据的抄收；并按照用户所属变压器或台变的位置将 150 户居民用户分为基准组、用电可视化组和空调调控组。分组情况见表 1。 调控策略的制定综合考虑了北京电网负荷高峰时段、最高温度、湿度、居民生活习惯等因素，制定了空调调控策略。项目对调控组用户家中空调远程进行关闭操作。具体策略见表 2。 图 1 为 8 月 27 日至 9 月 2 日在 20：00-20：30 执行关闭操作的调控组空调负荷变化情况，图 1 可以看出在调控执行后，空调调控组的空调3负荷整体下降，非调控时段两组
5、曲线互有交叠。根据表 6 空调负荷值可以看出，18：55 的空调负荷值 31.16 千瓦与 19：05 的 17.78 相比，负荷削减率达到 42.94%。 根据表 3 数据，利用智能用电设备实现远程对调控组空调关闭，在电网高峰期间且与用户达成良好协议的前提下，50%以上用户配合调控达到调控要求的 30 分钟，用户配合度较高。 图 2 绿色曲线为用户室内温度随着空调关闭的变化，在关闭用户空调后室内温度随时间逐步上升，调控 30 分钟内室内温度升高 3，随着30 分钟调控周期的结束，50%以上用户手动开启空调设备。 （三）影响调控效果的因素分析 1. 家庭年收入对调控效果的影响 表 4 数据来源
6、于对调控组和可视化组的 100 户居民的调研问卷，其中家庭收入 10 万以下占 27%，10 万30 万占 67%，30 万以上占 6%。按照不同的收入人群统计了相应的平均调控时间，统计显示年收入低于 10万的人群平均配合度最高，达到 35 分钟。收入越高的家庭整体配合程度呈下降趋势。 2. 空调数量及类型对调控效果的影响 表 5 中统计显示，参与项目的家庭户均空调占有量为 1.86 台/户，且多数用于夏季制冷，这直接导致夏季电网负荷高峰的持续。 另外，现在随着国家节能减排系列标准的出台，居民节能意识的提高，更高效的变频节能空调进入居民用户家庭，本项目中变频空调占总量的 52.69%，且针对变
7、频空调稳定运行的的研究显示，变频空调稳定运4行最低功率可到达 30W，在电网高峰负荷调控中，考虑到空调启动瞬时功率大的特点，对稳定运行的变频空调不进行操作，在本项目中的关闭操作仅针对负荷30W 的空调设备进行。 三、空调调控效果总结 （一）智能用电技术成熟度高，具有大规模推广条件 由表 3 调控组的空调关闭率可以看出，执行关闭后，用户空调关闭成功率达 95.44%，另外根据用户回访，除去用户关闭网关和网络通信原因，关闭率可达到 98.75%。技术成熟稳定，组网简单适合在用户家庭中使用，利用智能用电技术将用户家中空调加入到电网负荷调控中，有效削减电网瞬时高峰负荷。 （二）在电网运行危急时刻可将空
8、调作为中断负荷进行调控 空调占电网高峰负荷比重大，对电网的稳定平稳运行存在极大隐患。本次实证项目在与居民进行良好沟通签订用户协议的基础上，配合电网高峰危害宣传，调动用户积极参与到电网削峰行动中来。实验结果表明，居民侧空调削峰效果明显，居民配合高，空调可作为中断负荷参与到电网的稳定运行管控中。 （三）空调调控能够有效延缓电网投资和削减峰值电力需求 通过空调负荷调控实证的实施效果，空调负荷调控能够有效削减高峰时段电网调峰的压力，提高供电的可靠性及服务水平，并帮助用户建立削峰填谷意识。促使电网负荷率提高，发配电设备利用率相应提高，电网运行状况得以改善。在缩小峰谷差的同时，降低了输配电网络的线损，从整
9、体上提高了电网运行的经济性。 5四、结 论 空调负荷调控实证研究是利用用电可视化和负荷优化控制手段，降低电力负荷峰谷差，提高电网运行效率，提高电能利用效率，实现智能需求响应。在居民和商业用户用电负荷中空调负荷占有较大比重，调整空调负荷对于改变居民和商业用户负荷曲线、实现电网削/移峰填谷具有重要意义。同时居民用户负荷可控性较大，具有实现需求响应的巨大潜力。 参考文献 1 J. Ren， Q.L. Meng， Y. Liu， S.R. Yang. Analysis and study on energy consumption for air conditioners for residentia
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