可控负荷调控市场化体系建设项目技术说明书

PAGE可控负荷调控市场化体系建设项目技术说明书1.项目基本情况1.1项目概况随着国家节能减排措施大力推进，“工业4.0”以及“中国制造2025”战略部署的深入实施，能源消耗总量总体保持稳中有升的态势，依据最新版《中国统计年鉴》和《统计年鉴》的数据，近年来我国及省能源消耗总量以及工业能源消耗总量如图1.1和图1-2所示。从图中可以看出，全国能源消费总量从2000年的14.696亿吨标煤持续增长到2017年的44.853亿吨标煤，十七年间能源消费总量增长了305%，其中工业能耗量占比一直稳定在70%左右。省能源消费总量从2000年的0.861亿吨标煤增长到2017年的3.143亿吨标煤，十七年间能源消耗增长了365%，其中工业能耗量占比一直在75%-82%之间，高于全国水平。工业领域高耗能、高排放企业依旧存在，能源利用效率整体偏低，电力、钢铁、有色、建材、化工等重点耗能工业行业单位GDP能耗比世界先进水平高出40%以上。随着工业化水平的不断提高，我国能源需求随之增长，能源资源耗量巨大，高投入、高耗能、低效益的经济发展方式尚未摆脱，生态环境问题依然突岀。面对当前节能减排的严峻形势，我国正积极采取措施，在工业领域各个环节降低能源资源耗量，减少污染物的排放，加快推进工业绿色发展，实现能源降本增效。2015年3月，中共中央、国务院联合发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发【2015】9号)，明确要求积极开展电力需求侧管理，通过实施需求响应，促进供需平衡和节能减排。要求试点城市在2015年夏季、冬季用电高峰以及供应紧张时实施需求响应，吸引用户主动减少高峰用电负荷并自愿参与需求响应，以更加市场化的方式保障电力供需平衡。同时该文件指出，实施电力需求侧管理，有利于化解多年来反复出现的电力供需问题，并节约大量电源电网投资；有利于提升电力应急保障能力，应对重大自然灾害和突发事件，保障电力供需平衡和生产生活秩序；有利于消纳可再生能源发电，推动智能电网的应用和发展，提升用能管理、企业管理乃至社会管理水平。依托于能源互联网大背景，基于高度信息化的基础设施，以及大数据分析技术，电网企业能够针对不同用户侧负荷群体的用能习惯和调节潜力进行分析，来运用针对不同用户群体的快速响应激励模式，同时用户也将有更多的需求响应参与模式选择，电力企业可以通过信息交互系统对用户侧不同负荷群进行优化组合和精细化管理控制。基于此，本项目依托于公司的强大研发优势，充分发挥公司在有序用电、需求侧管理、需求响应等方面的实践经验、试点应用方面的优势，围绕“快速响应，供需平衡”的宗旨，进行工业用户负荷群快速需求响应及调控技术研究。本项目包括工业用户侧负荷群快速需求响应模式研究，不同类型工业用户侧负荷的快速调节能力及策略研究，工业用户侧负荷群快速响应策略及调控模型技术研究，适应负荷快速调节的自动需求响应系统开发及应用，自动需求响应标准体系研究。将对工业用户侧参与快速需求响应的运作模式和控制策略进行深入研究，并通过开发工业负荷群快速响应平台支撑示范工程应用及自动需求响应标准体系的制定。1.2项目目标为了响应和深化国家电力改革政策和指示，积极开展工业用户需求侧响应和可调符合资源挖掘工作，本项目以工业用户侧多能流应用和可调节负荷为研究对象，通过探索工业用户参与快速需求响应的信息共享机制和运作模式，制定市场化激励措施，促进工业用户需求响应参与度提升；基于需求响应理念，评估工业用户侧负荷群快速响应电网效果评估技术，探索负荷群的协调互补空间和协调控制技术，为需求侧管理和响应提供技术支撑；最后基于工业用户快速响应的功能需求开发快速响应系统，依托于融合型物联网智能终端和规范化信息采集系统，促进电网与工业用户的积极参与和良性互动，形成多主体广泛参与的快速需求响应示范工程和快速响应标准体系，为国家进行需求侧响应的进一步部署提供理论支撑和实践依据。1.3范围构建用能数据采集与监测、能效测评、能源诊断等服务应用，开展大数据应用，利用大数据、人工智能等先进技术，实现工厂设备运行状态、设备用能状态分析、负荷预测、用能异常识别等应用，通过CPS技术，实现对接入边缘终端的统一管理，实现空调主机、水泵、通风设备、湿度控制系统、新风系统的智能优化控制，光伏发电系统、储能系统、柴油发电系统的状态监测、运行参数监测、智能优化输出配置、为工厂参与负荷动态需求响应、电能市场交易、有序供电、能源结构优化、综合能效提升提供技术服务平台，年面向生产工序的可控负荷调控市场化体系建设项目主要包含以下内容：（1）能耗智能评价分析系统电、冷、热等能源采集控制终端安装，实现沪江材料供用能系统有序采集和计量分析，并研究沪江材料能源测量评价指标体系，根据评价指标体系要求对工厂能源分级、分类、分项统计分析，生成优化报表；（2）多能流智能化控制系统基于沪江材料的新能源发电、普通化石能源发电、电化学储能、充电桩的多能流系统进行采集终端安装、数据通讯采集，实现多能流系统的数据监控、运行状态监测、智能优化输入输出调度，根据评价指标系统要求进行动态统计分析，形成运行与优化报表，构建需求响应资源；（3）空调与新风负荷精准调控系统基于空调模糊控制技术，建立空调和新风系统控制模型，开发空调与新风系统的CPS负荷精准调控系统，安装必要的温度、压力、流量、冷热量等智能感知终端，再通过空调冷热站智能边端控制器和核心控制算法研制，实现空调与新风系统全自动负荷精准调控能力，在满足生产温湿度环境和空气质量的要求下最大化减少能源消耗和构建需求响应资源。（4）高能耗生产环节精准控制系统针对高能耗的电制热复合/印刷烘道、VOCs处理系统关键生产工序和环节进行精准调控，通过大数据建模分析挖掘用能规律和挖掘潜力，提供节能改进技术的升级建议。2.技术规范和标准主要编制依据如下：《关于加快国家电网公司节能服务体系建设的通知》（国家电网营销〔2010〕240号）《国家电网公司节能服务体系建设总体方案》(国家电网〔2010〕952号)《国家电网公司能效服务网络管理办法》（国家电网营销〔2011〕545号）《国家电网公司信息化标准体系》；《国家电网公司信息化标准指南》；《电力能效监测系统技术规范第1部分总则》；《电力能效监测系统技术规范第2部分主站功能规范》；《电力能效监测系统技术规范第3-1部分主(子)站与信息集中与交互终端通信协议》；《电力能效监测系统技术规范第3-2部分电力能效监测终端通信协议》；《电力能效监测系统技术规范第4部分子站功能设计规范》；《电力能效监测系统技术规范第5部分主站设计原则》；《电力能效监测系统技术规范第6部分信息集中与交互终端技术条件》；《电力能效监测系统技术规范第7部分监测终端技术条件》；《电力能效监测系统技术规范第8部分安全防护要求》；《电力能效监测系统技术规范第10部分电力能效监测终端检验规范》；GB/T19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB/T4943-2001信息技术设备的安全GB/T15624.1-1995服务标准化工作指南第一部分总则GB/T10001.1-2000标志用公用信息图形符号第一部分通用符号GB/T16435.1-1996远动设备及系统接口(电气特性)GB/T15153.2-2000远动设备及系统第2部分-工作条件：第2篇环境条件Q/GDW1374.2电力用户用电信息采集系统技术规范DL/T1490-2015智能电能表功能规范GB∕T36047-2018电力信息系统安全检查规范GB∕T37025-2018信息安全技术物联网数据传输安全技术要求GB∕T36626-2018《信息安全技术信息系统安全运维管理指南》GB/T15498-2003企业标准体系、管理标准工作标准体系的构成和要求《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》DGJ32/TJ111-2010《\t"/webarbs/book/54380/_self"省公共建筑能耗监测系统技术规程》华东安监〔2019〕25号《电网生产调度系统改造工程预算编制方法（试行）》。3.项目要求3.1服务要求3.1.1总体要求本项目研究适合政府、电网公司、工业用户多方参与的快速需求响应商业模式，通过制定市场化激励措施，驱动用户主动参与电网供需调节。然后研究面向用户侧负荷的快速响应能力评价方法和效果分析方法，通过分析不同负荷群的运行及响应特性，开展快速响应效果分析技术研究。接着综合考虑用户侧负荷群可调容量、调节范围、响应特性等因素，实现资源优化组合和协调利用，提出典型负荷群快速响应调控模型和优化协调方案，充分发挥用户侧负荷快速响应潜力。进一步依托于快速需求响应理论研究进行自动需求响应系统开发及平台示范，通过电网、服务商、用户等多主体多端参与，实证用户侧快速削减负荷效果，推进需求侧响应项目深化进行。最后基于用户负荷群快速响应需求技术内容以及工程实际效果，提出自动需求相应标准体系，形成关键标准的技术框架，为国家进一步进行用户响应标准的制定和项目建设提供依据，促进并推动形成常态化负荷快速响应模式，促进区域电网的供需平衡。项目成果的研发及试点应用，打造公司在工业企业过程多能流分析的典型示范案例，提升工业企业面向生产过程多能流优化的可调负荷能力，巩固公司在工业企业可调负荷自动需求响应领域的核心竞争力，为迎接售电侧市场化改革，拓展公司多元化业务提供了强大的技术支撑。3.1.2功能性技术要求（1）系统技术架构系统总体架构需分为业务架构设计、应用架构设计、技术架构设计、物理架构设计、数据架构设计和安全架构设计六方面：1）业务架构业务架构部分应按业务过程、业务目标、响应资源、响应策略等方面进行设计。2）应用架构应用架构应从系统功能需求的角度去清晰准确定义应用范围、功能及模块等，采用信息化的系统分析方法，对业务过程、业务目标进行全面的分析和抽象，将具体的业务实现按照功能模块组织形成相应的功能域。3）技术架构技术架构需采用前后台分离方式，前端以满足用户操作方面性为主，后端注重业务逻辑的处理与数据的采集和处理4）物理架构物理架构需要保证系统可靠平稳运行，满足业务增长变化带来的可扩展性。5）数据架构数据架构需从系统数据需求的角度去准确定义数据分类、数据来源及数据部署，以实现系统数据的标准化、一致性、准确性和可靠性，充分发现和挖掘数据价值。6）安全架构系统信息安全设计需参照《信息安全技术信息系统安全等级保护定级指南》（GB/T22240-2008）要求，依据“分区分域、安全接入、动态感知、精益管理、全面防护”的安全策略，从物理安全、边界安全、网络安全、主机安全、应用安全及安全管理等几个方面进行安全防护设计。7）通讯架构全面支持内外网通信采集，全面统一支持电力专用DL/T698.45-2017协议，下行协议支持DL/T698.45-2017、DL/T645、CJ/T、Modbus、等多种协议。（2）技术路线建设技术路线如下所述：1）采用“云-管-边-端”的系统架构，具有与电网云平台互动、用户级多能互补协同控制、系统级集中控制和设备级分散控制四层控制结构。通过分散式的云边路由器将标准化的模型、用能策略等控制软件嵌入到物理设备中，成为智能化设备，实现实时优化、就地控制、灵活响应、节能运行，实现分散区域自治和分层控制。通过与公司可调负荷集控系统互动，实现双向云边协同与分层运作，获取额外增值服务。2）边缘计算型物联终端研发。针对工业用户智慧用能监控需求，开发新型物联终端，该终端提供模拟量/数字量等数据采集、视频/图像/语音采集、本地存储、多种通信协议转换、安全通信管理、全网通/5G/4G/GPS/Wifi等无线通信、VPN虚拟专网管理，便于实现工业企业能源智慧管理一体化集成服务。3）典型工业企业生产过程多能流产耗需求特性分析，通过对工业企业生产过程多能流优化潜力分析和负荷资源池构建，研究工业用户侧负荷群快速需求响应模式、调节能力及策略，并研究工业用户侧负荷群快速响应策略及调控模型技术。4）基于CPS和电力物联网体系关键技术研究及应用，通过对工业企业多能采集监测和优化控制系统建设，接入企业供配电系统、光伏系统、储能系统、发电系统、冷热供应系统及生产过程控制系统，实现工业企业供用多能流系统全景感知、智能分析、协调控制、精准执行、能效管理和智慧运维，全面提升工业企业供用能系统管理水平，源网荷储协调控制及主动参与电网供需调节能力。（3）系统主要性能要求1）系统响应速度a.主站巡检终端重要信息（重要状态信息及总加功率和电能量）时间＜15min；b.系统控制操作响应时间（遥控命令下达至终端响应的时间）≤5s；c.系统对客户侧事件的响应时间≤30min；d.常规数据查询响应时间＜10s；e.模糊查询响应时间＜15s；f.90%界面切换响应时间≤3s,其余≤5s。2）系统可靠性指标a.遥控正确率≥99.99%；b.主站年可用率≥99.5%；c.系统故障恢复时间≤2h；d.由于偶发性故障而发生自动热启动的平均次数应＜1次/360h。3）系统容量指标a.接入终端数＞20台；b.3年裸数据量＞1TB。（4）系统技术要求1）面向生产工序的可控负荷调控平台技术要求平台采用B/S架构部署，主要包括一个数据中心、三大业务系统，即智能一体化工业企业用能管理平台数据中心、智能一体化工业企业用能监控业务系统和智能一体化工业企业用能管理平台应用商城。其中管理平台数据中心采用标准化数据、信息模型及云平台框架设计，实现平台数据汇集、处理及展示等功能；监控业务系统完成数据分析、优化控制及展示等；平台应用商城则为边缘计算型物联终端供各类定制化APP应用。2）边缘计算型物联终端技术要求边缘计算型物联终端采用高性能智能手机硬件平台及Android系统软件开发架构，研制工业企业用能管理APP应用，实现能效监测，智能运维，视频/音频告警监视，环境参数等功能数据汇集、本地数据分析及定制化软件下载/卸载等功能，通过下载工业企业用能智慧管理业务APP，可实现企业用能的本地智能一体化控制功能。3）工业企业用能集成监控要求a）能效监测：包括电压传感器、电流传感器、开关位置传感器、温度传感器等接入，实现配电房开关柜设备中的各馈线电流监测、馈线电压监测、开关位置监测、电缆测温、开关柜温湿度监测、开关柜触头测温等；b）环境状态监测：包括配电房温度、湿度等监测；生产车间温度、湿度；室外光照度监测。c）用能安全状态监测：包括智能门锁、视频监控、烟雾防火监测、防洪监测、语音对讲等。d）用能异常告警、设备联动：声光报警器控制；采暖通风、灯光、风机、除湿机等控制。4）用能智慧管理业务APP技术要求a）实现与非智能模组之间的数据交互，包括实时电气量、录波数据、保护事件、异常事件数据采集与存储；保护事件定值设置；异常事件类型有效性设定；继电开关遥控；程序版本升级功能。b）实现与智能模组安卓系统设备的应用交互，包括视频、图片、音频文件存储与查看；摄像头控制视频录制、瞬时拍照，LED指示灯控制功能。c）实现数据可视化，包括用能监测：展示电能量、交流测量值、谐波等实时基础数据；统计分析：展示年月周日不同的时间维度下电压、电流、负荷、电能量的统计数据，分析数据极值和异常值。d）实现配电房电能监测，智能锁具系统，环境控制系统，视频监控，联动控制系统的本地一体化接入，借助终端的高性能边缘计算实现多系统一体化控制。5）主要设备技术要求设备技术需求序号部件名称规格型号1通信管理机IntelAtomN4551.66GHz,2G内存，CF卡×1，VGA卡×1，USB×2，网口100/1000Mbps×4，串口RS232/422/485×42边缘计算型物联终端DT/T645-2007通信规约，有功精度0.5S，2路RS485通信接口，支持安卓系统，具有4G/5G/WIFI//LoRa/蓝牙、视频、音频接口，高分辨率液晶触摸显示屏，三相电压、三相电流、剩余电流采集回路。3智能电力监控终端（a）模拟量数据采集：具备三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、电能量、功率因数、2～16次谐波、剩余电流、温度等模拟量数据采集功能；（b）状态量采集：具备不少于2路开入功能；开入用于采集，断路器位置信号、刀闸位置信号、手车位置信号、阀开关信号、设备故障信号，通信告警信号、事故总信号等。（c）具备电能量统计功能，能按小时、日、月进行电能量统计；（d）具备485、小无线等本地通信方式；（f）支持远程/本地软件升级功能；（g）终端应配有液晶显示模块，显示应具有高对比度、宽视角，应能显示曲线、饼图、棒图等图形。（h）整机功耗不高于5W。4智能控制终端提供PROFINET端口，支持RS485、MODBUS协议，不低于16路DI/DO回路，8路AI/AO回路，存储容量不小于4M。5智能传感器（a）用于采集环境参数：光照度、温湿度、空气质量。（b）根据现场情况安装相对应的智能传感器。3.1.3非功能性技术要求（1）标准化本验证项目实施严格按照国家标准、国家电网公司相关标准、技术规范；工程实施建设严格按照工程建设通用的综合标准和重要的通用的质量标准；选用通用的试验、检验和评定标准，并严格遵守电力需求侧管理办法中的相关规定。（2）全局性本项目站在业务全局的高度，充分应用大数据及数据挖掘技术，重点研究基于“能源互联网”的CPS系统，完成虚拟电厂调控及运行用于完成商业模式研究和技术成果的应用。（3）创新性项目实施要切实贯彻创新性原则，实现各供用能系统的实时感知、动态控制和信息服务，优化能源结构配置，远期可以进一步拓展工商业能效提升、电网互动和市场交易等新型业态。（4）可靠性可靠性包括连续工作能力及系统模块化水平，具体要求如下：连续工作能力：要求整个应用软件系统应能够连续7×24小时不间断工作，出现故障应能及时告警。当系统软件出现新的需求时，包括修改缺陷、增加新功能、系统移植、数据迁移等，对于研发运维人员，系统需要设计风格统一，文档完整，易于理解；软件设计层次分明，日志完整，易于分析；系统界面简洁，易于配置；源码可复用，模块程度高，易于修改；输入输出明确，提供校验机制，易于测试。（5）可扩展性要求具备二次开发支持能力，要求进行模块化设计，支持二次开发；要求具备扩展能力，能支持应用服务器的集群和扩容；要求具备数据库扩展能力，支持数据库的集群和扩容。（6）可维护性提供应用功能扩充、升级、修改，对设备维护、测试等变更，确保运维服务及时、到位，支撑移动应用系统的正常和高效运行。软件版本升级或改进应在不影响业务的情况下进行，保证系统可以稳定、平滑过渡。（7）信息安全应用系统本身面临不同的威胁，需通过相应的安全功能设计来消除或者降低风险。需要从身份鉴别，授权，输入输出验证，配置管理，会话管理，加密技术，参数操作，异常管理，审核和日志记录等九个方面满足应用安全功能实际要求。应用系统间交互，应通过接口方式进行，避免采用非接口方式。对系统内、系统间传输的数据，应满足数据的机密性、完整性、可用性三个层面的要求。3.2组织机构与人员要求为完成约定的各项工作，投标人应向项目地派遣或雇佣足够数量的下列人员：具有能源管理专业技术服务经验人员；具有相应软件系统开发经验的技术人员；具有相应岗位资格的各级管理人员。投标人安排在服务场地的主要管理人员和技术骨干应相对稳定。投标人更换主要管理人员和技术骨干时，应取得监理人的同意。3.3进度要求（一）进度节点如下表所示。序号项目工作内容完成日期1系统整体方案根据甲方要求，差异分析及方案设计2关键技术装备研制软硬件开发和试制3系统开发和部署工业企业可控负荷用能优化控制平台开发和部署4调试、试运行系统调试，进入试运行阶段5各用户验收用户平台竣工报告6工程正式验收提交各项验收材料，完成项目正式验收及整改（二）进度报告方式投标人在了解项目特点的前提下，根据工期目标，提交总体进度计划，并定期提交阶段性工作计划；投标人