用户侧能量管理系统初探(5)

3.3人机交互模块

人机交互界面主要是为方便用户现场了解各个用电设备的运行状态、用电信息、当前的电价、电能储备量等信息，用户可利用人机交互界面方便地进行相应的操作。根据需求，人机交互界面甚至可以提供多年的历史数据，方便用户直观地查看与当地平均用电水平的差距。

3.4采集模块

采集模块用来采集单个用电设备用电信息以及控制用电设备的运行状态，并进行相关的参数设置。采集到的用电消耗数据通过有线或者无线方式传到网关，再通过以太网传给服务器。不同类型的uems视电压等级不同或通信方式不同，其采集模块也有所不同。

1)不同电压等级用户的采集模块不同。对于220v低电压等级用户，使用普通单片机系统即可实现用电信息的采集[7];而对于电压等级相对比较高的35kv/10kv大中型工厂用户来说，普通单片机系统就不能满足要求，需要采用中低压测控保护一体化控制装置，在企业配变所、配电柜及车间或生产线就地分散，实现设备用电保护、电能调节、运行状态和能耗的测量[6]。

2)不同通信方式采用的采集模块也不同。无线方式、有线方式以及无线和有线相结合的方式，都需要配置相应的采集模块。

3.5储能模块

储能设备能把太阳能、风能或者用电低谷时的电能及时储存起来，方便用户在断电情况下使用，以维持正常的生产和生活。储能设备可起到移峰填谷、稳定电力系统运行、提高电能使用效率的作用。在相关技术支持下，还可向电网供电，移峰填谷的效果会更好。在已有的储能技术中，飞轮储能清洁无污染、储能效率高，几乎不需要运行维护，适合短时储能和长时储能之间的场合，宜应用于eems;相变储能在建筑节能方面效果显著，国内20世纪90年代中期开始利用这项技术，可用于bems;电化学储能中的钠硫和液流电池均已实现商业化，虽然技术和价格仍需完善和调整，但有望应用于小时到日级别的系统，可用于hems[23]。

3.6高级功能模块

u-ems除了具有一般的采集用电信息、控制用电设备开关等基本功能之外，还应具备数据分析、负荷预测的高级功能。关于家庭、楼宇和工厂的用电优化问题，国内外都在研究。

在提高家庭用电效率方面，文献[24]运用层次分析法量化分析了在高峰期用户对于电气设备的选择，用背包问题方法实现用电设备最优的选择。在楼宇用电优化方面，文献[25]运用多智能体系统控制楼宇的温度、照明和通风设备，并利用粒子群算法设置系统运行的最优点来优化整个控制系统，提高能源利用率的同时保证楼宇环境的舒适度。在工厂能量分析和管理方面，文献[6]提出的e3cs中的能量分析和管理层会对得到的信息进行企业电网潮流计算、负荷预测和管理、动态无功优化调度、含分布式电源的企业节能调度以及企业能量平衡分析。

4需要解决的问题

由于经济的快速发展，电力短缺仍然是制约中国发展的一个急需解决的问题。在不依赖增加装机容量的前提下，u-ems是解决这一问题的一种有效方法。然而，这种方法也面临一些问题，大体可以分为2类：一类是近期实践所遇到的问题，另一类是今后长期发展必然要解决的问题。

4.1近期实践问题

hems在实践方面取得了不小的进步，微软公司开发了microsofthomh，谷歌公司开发了powermeter，美国的家庭自动化制造商control4公司推出了ems100，相比之下，ems100更接近真正的能量管理系统，能很好地将能量管理融入到家庭生活中。但是，这些产品的不足之处就是还未能与电网侧的调度管理系统建立起有效和可靠的连接，所获取的数据仅供用户使用，还不能帮助电网公司做出正确的决策[26]。

相比hems，bems和eems虽然也有发展，比如上海世博园开发的s-bems和e3cs应用试验的成功，但基本还处于展示和试验阶段，还存在一些问题：一是投入成本高，一般用户无法承受;二是用户对于它们的重视程度不够，没有发现其潜力。可以看出，hems已经具备推广的能力，而bems和eems还需要向实用、经济的方向努力。

4.2长期发展问题

从长期发展的角度来看，u-ems的研究与实践必然向着实用和大规模推广的方向发展，但是，由于这一技术的门槛相对较低，各个公司的技术积累和侧重点不同，这就会产生许多问题。以下是对uems长期发展问题的几点思考：