CN113964940A - 一种基于需求响应终端和plc系统的生产调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要是为了解决工业生产电力消费水平日益提高，给发电侧电力系统运行带来巨大压力的问题，提出了一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，从需求侧出发，基于需求响应终端和PLC系统，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略，按照响应策略进行生产调控，基于需求响应实现用电负荷的有效管理，有效的缓解了高峰时段电力供应紧张的局面，并且提高了发电机组的运行效率，减少了工业企业的用电成本，保障工业生产，优化能源配置。

Description

一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法
技术领域
本发明涉及生产用电负荷优化调度技术领域，具体涉及一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展，能源危机的日益严峻，节能降耗已成为一个世界性主题。我国目前处于经济快速发展阶段，全国电力供需总体偏紧，部分地区以及部分时段缺电比较严重。为满足这种电力需求，需要付出更大成本来建设更多的发电厂。然而，我国高峰负荷特性是：95%以上的高峰负荷一年的运行时间不到100小时，这种情况导致了为应对高峰负荷所增加的发电机组运行效率过低，以致于造成严重的电能源及成本浪费。因此平抑电网负荷、降低电网高峰负荷以及提高低谷负荷对于提高能源利用率及降低电网建设成本具有 重要的意义。为此，我国引入了电力需求侧管理，希望通过挖掘需求侧的调荷能力，利用电力需求的弹性来降低电力高峰时段的负荷，缓解电力供应紧张的局面。需求响应是电力需求侧的其中一种管理方法，是指电力市场价格明显升高（降低）或系统安全可靠性存在风险时，电力用户根据价格信号或激励措施，改变其用电行为，减少（增加）用电，从而促进电力供需平衡、保障电网稳定运行。实际上，随着经济社会的发展，电力消费水平日益提高，工业用户相比较于居民和商业用户，具有更高的电力消费水平，它已占到世界电力消费的40％以上。发电侧为了满足不断增长的电力消费需要进一步扩建发电容量，这给电力系统的运行带来了巨大的成本负担。而通过实施需求响应，运用经济杠杆，引导电力用户提高电能精细化管理水平，通过主动开展需求响应，有效缓解电网运行压力、保障工业生产、优化能源配置。因此，对工业企业实施需求响应生产调控策略具有重要的意义和较大的潜力。
发明内容
本发明主要是为了解决工业生产电力消费水平日益提高，给发电侧电力系统运行带来巨大压力的问题，提出了一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，从电力需求侧出发，基于需求响应终端和PLC系统，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略，按照响应策略进行生产调控，基于需求响应实现用电负荷的有效管理，有效的缓解了高峰时段电力供应紧张的局面，并且提高了发电机组的运行效率，减少了工业企业的用电成本，保障工业生产，优化能源配置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，包括以下步骤：S1）安装需求响应终端；S2）通过工业组网将挤压车间PLC系统和穿孔车间PLC系统经协议转换器与需求响应终端对接，采集可调资源运行状态；S3）将挤压车间和穿孔车间生产线对应的电表更换为智能电表，采集可调资源实时负荷、电流、电压和电量，智能电表通过采集网关与需求响应终端对接；S4）将采集获得的可调资源运行状态和可调资源实时负荷、电流、电压和电量信息通过分厂网关和中央网关上报至需求响应终端；S5）通过PLC系统计算当前工艺工况下响应爬坡时间及响应可持续时间；S6）需求响应终端根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略；S7）按照响应策略，通过PLC系统对生产流程和设备进行柔性调控或柔停；S8）需求响应结束后，再通过PLC系统恢复之前的生产策略。为了缓解电力系统的运行压力，从电力需求侧出发，通过实施需求响应和运用经济杠杆，引导电力用户提高电能精细化管理水平，通过主动开展需求响应，有效缓解电网运行压力、保障工业生产、优化能源配置。具体过程为：首先在变电站的监控室安装需求响应终端和中央网关；将挤压车间和穿孔车间生产线对应的电表更换为智能电表，并通过采集网关与需求响应终端对接，即智能电表采用Modbus通信协议，通过RS485通讯模块与分厂网关对接，分别对应挤压车间和穿孔车间的两个分厂网关采用Modbus通信协议，通过LoRa通讯模块与中央网关对接，中央网关采用Modbus通信协议，通过RS485通讯模块与需求响应终端对接；通过工业组网将挤压车间PLC系统和穿孔车间PLC系统经协议转换器与需求响应终端对接；然后采集可调资源运行状态和可调资源实时负荷、电流、电压、电量等信息，通过工业级无线+有线的混合组网方式将采集到的信息上报至需求响应终端，以4G方式与需求侧实时管理系统平台进行数据交互；接着通过PLC系统计算当前工艺工况下响应爬坡时间及响应可持续时间，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配相应的响应策略；按照响应策略，通过 PLC 系统对生产流程和设备进行柔性调控或柔停，当需求响应结束后，再通过PLC系统恢复之前的生产策略。本发明从需求侧出发，基于需求响应终端和PLC系统，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略，按照响应策略进行生产调控，实现工业生产用电负荷的有效管理，有效的缓解了高峰时段电力供应紧张的局面，并且提高了发电机组的运行效率，减少了工业企业的用电成本，保障工业生产，优化能源配置。另外，需求响应终端设备采用多路485串口通道和以太网通道采集现场设备信息，支持多路信息共享和高并发采集，可支持至少4096个现场信息点，32个大型用能设备和64个计量表计，具有强大的物联接入能力；需求响应终端支持DL/T 1867、DL/T698、OpenADR、Q/GDW 376、IEC 104 等主站接入通迅规范，兼容Modbus TCP/IP、Modbus RTU、Modbus ASCII、BACNET Ethernet、BACNET-IP、BACNET MS/TP、DL/T 645－97\07 等多种协议采集数据，能以Modbus TCP/IP、Modbus RTU协议为第三方现场应用提供实时数据。本发明数据与指令支持安全认证传输，硬件符合最新的安全平台要求，支持交互信息和数据进行硬件加密和数字安全认证，保障安全。
作为优选，所述需求响应终端符合国内DLT1867电力需求响应体系与国外OpenADR规范要求，同时支持JSON与XML信息传输模型，自动执行需求侧主站下发的需求响应指令和其他控制指令。
作为优选，所述需求响应终端根据网线动态需求自动构建匹配的响应策略进行多模式调节与响应。本发明的需求响应终端具有实时边缘计算分析、策略智能构建、动态调节功能，能根据线网动态需求自动构建匹配的响应策略进行多模式调节与响应，调控能力强，具有可靠性。
作为优选，所述需求响应终端实时监控现场接入设备的工况和能耗，实时计算现场接入设备的响应能力并分析现场接入设备的运行状态。本发明的需求响应终端具有实时边缘计算分析、策略智能构建、动态调节功能，能实时监控现场接入设备的工况和能耗，实时计算现场接入设备的响应能力并分析现场接入设备的运行状态，实时性强，运算能力高。
作为优选，所述需求响应终端提供本地与远程管理接口，支持专有配置工具进行工程配置、本地维护、工作状态与运行数据监测。本发明的需求响应终端提供本地与远程管理接口，支持专有配置工具进行工程配置、本地维护、工作状态与运行数据监测，可在电力相关标准协议框架下进行远程参数维护和系统更新。
作为优选，所述需求响应终端支持完备的事件日志记录功能。本发明的需求响应终端支持完备的事件日志记录功能，能够记录和导出所有的操作事件、运行日志、交互指令等相关日志信息，以便进行事件的快速捕获与定位，提高相关工作效率。
作为优选，所述PLC系统内置大容量硬件存储芯片和优选算法。本发明通过内置大容量硬件存储芯片和优选算法，将实时采集数据进行集中汇总、记录，为需求响应终端应用提供历史数据查询功能。
作为优选，所述需求响应终端安装在变电站的监控室内，与中央网关并列安装。本发明的需求响应终端安装在变电站的监控室内，与中央网关并列安装，便于现场取电和走线，减少了线路的长度，同时避免由于设备安装的过于分散，导致巡检维护的难度较大。
因此，本发明的优点是：
（1）通过实施需求响应和运用经济杠杆，引导电力用户提高电能精细化管理水平，通过主动开展需求响应，有效缓解电网运行压力、保障工业生产、优化能源配置；
（2）缓解了高峰时段电力供应紧张的局面，提高了发电机组的运行效率，减少了工业企业的用电成本；
（3）具有强大的物联接入能力，支持多协议直接交互，支持数据加密传输，支持日志记录功能，动态调节，简洁易用。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是本发明实施例的结构示意图。
1、需求响应终端 2、中央网关 3、分厂网关 4、协议转换器 5、挤压车间 6、穿孔车间 7、智能电表 8、PLC系统。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1和图2所示，一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，包括以下步骤：S1）安装需求响应终端1；S2）通过工业组网将挤压车间5的PLC系统8和穿孔车间6的PLC系统8经协议转换器4与需求响应终端1对接，采集可调资源运行状态；S3）将挤压车间5和穿孔车间6生产线对应的电表更换为智能电表7，采集可调资源实时负荷、电流、电压和电量，智能电表7通过采集网关与需求响应终端1对接；S4）将采集获得的可调资源运行状态和可调资源实时负荷、电流、电压和电量信息通过分厂网关3和中央网关2上报至需求响应终端1；S5）通过PLC系统8计算当前工艺工况下响应爬坡时间及响应可持续时间；S6）需求响应终端1根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略；S7）按照响应策略，通过PLC系统8对生产流程和设备进行柔性调控或柔停；S8）需求响应结束后，再通过PLC系统8恢复之前的生产策略。为了缓解电力系统的运行压力，从电力需求侧出发，通过实施需求响应和运用经济杠杆，引导电力用户提高电能精细化管理水平，通过主动开展需求响应，有效缓解电网运行压力、保障工业生产、优化能源配置。具体过程为：首先在变电站的监控室安装需求响应终端1和中央网关2；然后通过工业组网将挤压车间5的PLC系统8和穿孔车间6的PLC系统8经协议转换器4与需求响应终端1对接，采集可调资源运行状态；接着将挤压车间5和穿孔车间6生产线对应的电表更换为智能电表7，采集可调资源实时负荷、电流、电压、电量等信息，并通过采集网关与需求响应终端1对接，具体为智能电表7采用Modbus通信协议，通过RS485通讯模块与分厂网关3对接，两个分别对应挤压车间5和穿孔车间6的分厂网关3采用Modbus通信协议，通过LoRa通讯模块与中央网关2对接，中央网关2采用Modbus通信协议，通过RS485通讯模块与需求响应终端1对接；然后通过工业级无线+有线的混合组网方式将采集到的信息上报至需求响应终端1，以4G方式与需求侧实时管理系统平台进行数据交互；接着通过PLC系统8计算当前工艺工况下响应爬坡时间及响应可持续时间，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配相应的响应策略；最后按照响应策略，通过PLC系统8对生产流程和设备进行柔性调控或柔停，当需求响应结束后，再通过 PLC系统8恢复之前的生产策略。本发明从需求侧出发，基于需求响应终端1和PLC系统8，根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略，按照响应策略进行生产调控，实现工业生产用电负荷的有效管理。
需求响应终端1设备采用多路485串口通道和以太网通道采集现场设备信息，支持多路信息共享和高并发采集，可支持至少4096个现场信息点，32个大型用能设备和64个计量表计，具有强大的物联接入能力。
需求响应终端1支持DL/T 1867、DL/T698、OpenADR、Q/GDW 376、IEC 104等主站接入通迅规范，兼容Modbus TCP/IP、Modbus RTU、Modbus ASCII、BACNET Ethernet、BACNET-IP、BACNET MS/TP、DL/T 645－97\07 等多种协议采集数据，能以Modbus TCP/IP、ModbusRTU协议为第三方现场应用提供实时数据。
需求响应终端1符合国内DLT1867电力需求响应体系与国外OpenADR规范要求，同时支持JSON与XML信息传输模型，自动执行需求侧主站下发的需求响应指令和其他控制指令。
需求响应终端1具有实时边缘计算分析、策略智能构建、动态调节功能，能实时监控现场接入设备的工况和能耗，实时计算现场接入设备的响应能力并分析现场接入设备的运行状态，还能根据线网动态需求自动构建匹配的响应策略进行多模式调节与响应。
需求响应终端1提供本地与远程管理接口，支持专有配置工具进行工程配置、本地维护、工作状态与运行数据监测，可在电力相关标准协议框架下进行远程参数维护和系统更新。
需求响应终端1支持完备的事件日志记录功能，能够记录和导出所有的操作事件、运行日志、交互指令等相关日志信息，以便进行事件的快速捕获与定位，提高相关工作效率。
PLC系统8内置大容量硬件存储芯片和优选算法，可将实时采集数据进行集中汇总、记录，为需求响应终端1应用提供历史数据查询功能。
本发明数据与指令支持安全认证传输，硬件符合最新的安全平台要求，支持交互信息和数据进行硬件加密和数字安全认证。
本发明采用中央网关-分厂网关的集中+分布式的工业级有线和无线的混合组网方式。中央网关2安装在变电站监控室内，对上通过RS485通讯模块连接需求响应终端1，对下通过RS485/LoRa通讯模块与分厂网关3进行连接。分厂网关3安装在各分厂的PLC控制室内，就近安装在机柜内或者挂壁式安装在墙壁上，对上通过RS485/LoRa通讯模块连接中央网关2，对下通过 RS485通讯模块对接智能电表7和PLC系统8（经由协议转换器4）。

Claims (8)

1.一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：安装需求响应终端；
S2：通过工业组网将挤压车间PLC系统和穿孔车间PLC系统经协议转换器与需求响应终端对接，采集可调资源运行状态；
S3：将挤压车间和穿孔车间生产线对应的电表更换为智能电表，采集可调资源实时负荷、电流、电压和电量，智能电表通过采集网关与需求响应终端对接；
S4：将采集获得的可调资源运行状态和可调资源实时负荷、电流、电压和电量信息通过分厂网关和中央网关上报至需求响应终端；
S5：通过PLC系统计算当前工艺工况下响应爬坡时间及响应可持续时间；
S6：需求响应终端根据当前需求响应要求及当前生产库存数据计算适配的响应策略；
S7：按照响应策略，通过PLC系统对生产流程和设备进行柔性调控或柔停；
S8：需求响应结束后，再通过PLC系统恢复之前的生产策略。
2.根据权利要求1所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于， 所述需求响应终端符合国内DLT1867电力需求响应体系与国外OpenADR规范要求，同时支持 JSON与XML信息传输模型，自动执行需求侧主站下发的需求响应指令和其他控制指令。
3.根据权利要求1所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述需求响应终端根据网线动态需求自动构建匹配的响应策略进行多模式调节与响应。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述需求响应终端实时监控现场接入设备的工况和能耗，实时计算现场接入设备的响应能力并分析现场接入设备的运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述需求响应终端提供本地与远程管理接口，支持专有配置工具进行工程配置、本地维护、工作状态与运行数据监测。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述需求响应终端支持完备的事件日志记录功能。
7.根据权利要求1所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述PLC系统内置大容量硬件存储芯片和优选算法。
8.根据权利要求1所述的一种基于需求响应终端和PLC系统的生产调控方法，其特征在于，所述需求响应终端安装在变电站的监控室内，与中央网关并列安装。
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