一、國網甘肅綜合能源服務有限公司的創新之舉
家知識產權局信息顯示，國網甘肅綜合能源服務有限公司于 2024 年 6 月申請一項名為“一種基于智慧能源單元的電力負荷管理系統”的專利，公開號為 CN 118841982 A。
（一）專利概述
該專利通過對每個變壓器在多個時間周期的負荷數據進行分析，確定每個變壓器的高峰時間段。然后將高峰時間段不同的變壓器劃分至一個變壓器組中，并在每個變壓器組中設置一個補償變壓器。當變壓器中任意一個變壓器處于高負荷狀態時，將補償變壓器并聯與其進行并聯，從而提高輸出功率，避免觸發負荷削減引起局部停電。
這種設計方案具有多方面的優勢。首先，將高峰時間段不同的變壓器設置在同一組，利用補償變壓器來對多個變壓器進行功率補償，降低了變壓器的增設成本。據相關數據統計，采用這種方式可以有效降低成本約[X]%。其次，提高了新增變壓器的使用效率。通過合理的分組和補償變壓器的設置，使得變壓器在不同負荷狀態下都能得到有效的功率支持，提高了整個電力系統的穩定性和可靠性。
此外，該專利的應用還可以避免局部停電的情況發生。在傳統的電力負荷管理系統中，當變壓器處于高負荷狀態時，往往容易觸發負荷削減，從而導致局部停電，給用戶帶來不便。而該專利通過補償變壓器的并聯，提高了輸出功率，有效地避免了這種情況的發生。
二、智慧能源單元助力新型電力系統建設
（一）閩侯供電的實踐
在福州閩侯縣，國網閩侯縣供電公司積極推動智慧能源單元應用項目。位于閩侯縣天澤奧特萊斯配電房內，計量班工作人員對新安裝完成的智慧能源終端進行參數設置與調試。隨著設備成功啟動與上線，系統后臺接收到電量、能效等數據，標志著閩侯縣首個智慧能源單元應用項目成功完成安裝投運。
智慧能源單元采用遠程控制技術與測控采集技術，配套相關設備，將商超的空調柔性負荷接入新型負荷管理系統。通過對商場能耗進行分類分項計量，能夠精準分析中央空調用電情況，進而編制最優調控方案，引導商場節能降耗。同時，該項目建立了能耗數據為導向的能源監管系統，實現能源消耗的精細化管理。客戶可通過智慧終端了解相關用電情況，供電企業也能通過客戶用電數據，幫助客戶制定錯峰用電方案，邀請客戶參與電力需求響應，為客戶提供“一站式”服務。安裝智慧能源單元后，不僅為客戶制定節能需求響應方案，還幫助企業提升用能效率和生產效益。下一步，國網閩侯縣供電公司將繼續圍繞新型電力負荷管理系統建設要求，持續推廣智慧能源單元應用。
（二）秦皇島供電的應用
國網秦皇島供電公司新型智慧能源單元設備首次成功應用意義重大。6 月 25 日，秦皇島佰工鋼鐵有限公司主控樓 10 千伏高壓配電室斷路器接收跳閘指令試跳成功。這一成功應用標志著秦皇島新型電力負荷管理系統主站核心功能基本具備，也是華北地區首次經由電力光纖通道實現客戶側分支路負荷精準控制，為秦皇島地區旅游旺季電力保供提供了可靠支撐。今年 4 月起，國網秦皇島供電公司超前開展營銷安全生產控制大區試點建設工作，歷經 60 余天集中攻堅，完成了全新系統主站升級部署、全程全網光纖專用通道建設、用戶負荷資源排查及負荷管理方案制定、新一代智慧能源單元接入調試等一系列工作。新型電力負荷管理系統作為面向客戶側負荷的統一管理及服務平臺，支撐能效服務、智能運維、電力市場等業務開展，是實現精準電力保供與電網故障輔助應急控制、服務新型電力系統戰略落地、提升用能服務水平的重要平臺。通過搭建專網專用通道，可有效提升數據傳輸安全性和交互頻次，實現用戶側負荷精準控制。
三、電力負荷管理系統的優勢
（一）遠方自動抄表
電力負荷管理系統具備強大的遠程自動抄表功能，能夠實現對用戶端用電數據的實時采集和記錄。這項功能主要依賴于智能電能表和通信系統。智能電能表可以實時監控并存儲耗電量，然后通過無線或有線通信網絡將數據傳送到電力公司的中心智能管理系統。例如，根據相關數據統計，采用遠方自動抄表技術后，電力公司的抄表效率提高了[X]%，大大降低了人工成本和時間成本。同時，由于減少了人為因素的干擾，數據的準確性也得到了極大的提高，為電力公司的用電統計、收支計算等工作提供了可靠的數據支持。
（二）預購電功能
用戶可以通過電力負荷管理系統的預購電功能，預先購買一定數量的電量，以確保日常用電需求得到滿足。預購電功能為用戶提供了更加便捷的用電方式，避免了因欠費而導致的停電風險。例如，牡丹江供電公司通過科學合理的預購電方法，如與用戶協商設定購電量告警門限值等，有效避免了雙休日用戶財務部門交費不及時造成跳閘停電的狀況發生。同時，對于用電量波動較大的用戶，還可以綜合前幾個月的平均單價或按最高月的單價計算預購電量單價，確保用戶能夠合理規劃用電成本。
（三）防竊電作用
電力負荷管理系統在防竊電方面發揮著重要作用，能夠有效保障電力公司的利益。系統可以通過對電能計量裝置的電壓異常、斷相、電流不平衡等數據進行分析，準確反映用戶的用電異常變動情況，判斷電力系統是否存在竊電行為。例如，在防竊電功能的應用中，通過安裝交流采樣裝置，對用電用戶的電能表的電壓電流進行信號交流和數據分析，然后將分析數據傳送回負荷管理數據庫中，能夠有效對比監測用戶的數據差異，及時發現竊電行為。據統計，采用電力負荷管理系統的防竊電功能后，某地區的竊電行為發生率降低了[X]%，為電力公司挽回了大量的經濟損失。
（四）控制地方上網電廠
電力負荷管理系統對地方發電廠的上網情況提供了有效的管控手段。系統可以實時監測地方發電廠的發電情況，對其上網電量進行控制和管理，確保電力系統的穩定運行。例如，通過對地方發電廠的發電功率、上網電壓等參數進行監測和調整，可以避免因地方發電廠的不穩定發電而對電網造成沖擊。同時，系統還可以根據電網的負荷需求，合理安排地方發電廠的上網電量，提高電網的運行效率和可靠性。
（五）配網監測
電力負荷管理系統能夠對配電網絡進行實時監測，提高供電可靠性。系統可以實時采集配電網絡的電壓、電流、功率等參數，對配電網絡的運行狀態進行分析和評估。例如，當配電網絡出現故障時，系統可以及時發出警報，通知電力公司的維修人員進行搶修，縮短停電時間，提高供電可靠性。同時，系統還可以通過對配電網絡的負荷預測，合理安排電力資源，避免因負荷過大而導致的停電事故發生。
四、新型電力負荷管理系統的制作方法
（一）新型架構
一種基于智慧能源單元的新型電力負荷管理系統采用三層架構，包括物理層、通信層和軟件層，實現了對負荷側資源的柔性調控。
物理層包括智慧能源單元、控制的用戶用能設備、分布式設備和用戶終端。采用三級融合模型，一級為區域范圍整體調控，涵蓋工廠級、醫院級、商業樓級、住宅區級；二級根據一級范圍劃分更小調控區域，如流水線、樓層；三級為最小調控單元，直接作用到參與調控的具體設備，如用戶家庭組、分布式能源組、公用設施組。這樣的分級調控能夠更加精細地管理負荷側資源。
通信層作為連接物理層和軟件層的網絡，借鑒信息物理系統的概念，以通信層為骨架，實現物理層與軟件層的耦合調控。通信層分為上行通信、本地通信和下行通信。上行通信由 4G/5G 作為廣域網，面向本地和省側云端數據庫；本地通信選用 RS485 等作為通信手段；下行通信選擇 CAN 總線和 WIFI 作為通信手段。這種多樣化的通信方式，能夠根據網絡狀態靈活切換，當信息在廣域網傳輸受阻時，可由網絡節點間進行信息逐級傳遞，在局域網內實現功能服務。
軟件層根據搭載對象分為用戶 app、系統平臺及智慧能源單元終端三方管理架構。系統平臺和用戶 app 由 MySQL 云端數據庫負責網絡數據存儲，包括設備歷史狀態信息和調控決策指令，將數據采集平臺、數據庫、功能后臺進行集成管理，實現用電行為分析、分布式設備控制和負荷識別。由 web 前端實現人機交互，提供狀態信息可視化、查看和修改參數服務；由后臺應用程序負責執行功能服務。智慧能源單元內置邊緣計算模塊，可根據用戶需求定制本地用電方案，提供交互界面觀測、修改指標，對能源設備能耗監測、智能節能、負荷精準識別與參數化控制采用二元多維接口，分別為負荷和分布式裝置提供信息和能量的二元通道，精細化信息數據，實現邊緣優化能量流控制。
（二）方案存儲與調取
方案數據庫對最優調控方案進行存儲，確保商場中央空調用電情況的最優調控方案得到妥善保存。方案數據庫包括分類模塊、命名模塊和保存模塊。分類模塊對所有最優調控方案進行分類，得到分類數據集；命名模塊對分類數據集的每一方案進行關鍵詞命名；保存模塊將具有命名的分類數據集進行存儲。
數據調取子系統和動態認證子系統共同作用，確保方案的安全調取。動態認證子系統對訪問方案數據庫的每一用戶進行人臉的動態認證，只有認證通過，才能觸發數據調取子系統。動態認證子系統包括人臉數據庫、指令提示模塊、人像采集模塊和對比模塊。人臉數據庫存儲內部工作人員的動態人臉數據，指令提示模塊基于動態人臉數據提示當前用戶作出目標動作，人臉采集模塊在用戶作出目標動作時以預設拍照頻率進行拍照，得到采集數據，對比模塊對比采集數據和動態人臉數據的相似度，當相似度達到預設值時，身份認證通過。此外，動態認證子系統還包括測光模塊和補光模塊，測光模塊用于測量人臉采集模塊所處環境的當前光照強度，補光模塊在當前光照強度低于預設值且人臉采集模塊工作時進行補光。數據調取子系統包括指令輸入模塊、關鍵詞提取模塊和檢索模塊。指令輸入模塊用于輸入方案檢索指令，關鍵詞提取模塊對方案檢索指令進行關鍵提取，得到關鍵詞，檢索模塊將關鍵詞與分類數據集的所有命名進行匹配，提取匹配成功的命名對應的方案，得到目標方案，同時記錄當前調取時間。這樣的設計，僅有認證通過的用戶才能進行方案的調取操作，同時會產生相應的調取記錄，解決了最優調控方案在存儲時容易被他人惡意盜取后進行篡改的問題。
五、展望未來
智慧能源單元電力負荷管理系統的出現，無疑為電力行業帶來了重大的創新成果。該系統通過對變壓器負荷數據的精準分析和補償變壓器的合理設置，有效提高了電力系統的穩定性和可靠性，降低了成本，避免了局部停電的情況發生。同時，在各地的實踐應用中，如閩侯供電和秦皇島供電的成功案例，充分展示了智慧能源單元在新型電力系統建設中的巨大潛力。
從遠方自動抄表、預購電功能、防竊電作用、控制地方上網電廠以及配網監測等多個方面來看，該系統展現出了強大的功能優勢。不僅提高了電力公司的管理效率，降低了成本，還為用戶提供了更加便捷、安全的用電體驗。
展望未來，智慧能源單元電力負荷管理系統有著廣闊的發展前景。隨著科技的不斷進步，該系統有望在智能化程度上進一步提升。例如，通過人工智能和大數據分析技術，更加精準地預測電力負荷，優化調控方案，提高能源利用效率。同時，隨著新型通信技術的發展，系統的通信能力將更加穩定、高效，實現更快速的數據傳輸和響應。
在可持續發展的大背景下，智慧能源單元電力負荷管理系統將為能源低碳轉型和電力安全穩定供應提供有力支撐。它將繼續推動新型電力系統的建設，促進電力行業的智能化、綠色化發展。我們有理由相信，在不久的將來，智慧能源單元電力負荷管理系統將在更多的地區得到廣泛應用，為人們的生活和社會的發展帶來更多的便利和福祉。