智能社区低碳能源系统管理论文

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能源是经济社会发展的重要物质基础和战略资源，气候变化和能源问题对世界各国提出了低碳发展的迫切要求。提高能源利用率，发展清洁能源，优化调整能源消费结构，降低对化石能源的依赖度，提高能源利用效率，发展低碳节能经济，已成为世界各国解决能源安全和环保问题、应对全球气候变化的共同选择［1］。智能社区依托坚强智能配电和用电系统，支持和引导可再生能源和储能系统的发展，推动友好互动的用户服务，推广低耗节能设备、电动汽车和智能家电等智能设备大规模应用，引导终端用户优化用能结构，提高清洁的电能在终端能源消费中的比重，减少化石燃料使用的负面影响，降低能耗并减少排放。在此宏观背景下，以限定区域为空间载体的智能或低碳社区的建设成为全球热潮。目前，全球比较成功的智能社区有英国的贝丁顿、瑞典的韦克舍、德国的弗班区等［2］。国内也在规划和建设一批智能社区，如天津的中新生态城、北京的长辛店生态城、廊坊的未来能源生态城等。能源使用低碳化是建设智能或低碳社区的根本途径，因此研究建立低碳能源系统对风能、家庭光伏等分布式发电和电动汽车、储能装置、智能家居等分布式负载进行整合管理，以终端用户为单元实现节能增效非常必要，给国家带来巨大的经济、环境和社会等综合效益。目前国内外已有很多关于智能社区、低碳社区的建设实践经验，也有不少关于低碳能源系统技术框架的研究成果，但未见到对智能社区低碳能源系统进行管理和运维研究的相关研究成果。研究合理的管理和运维模式，对于更好的运用社区低碳能源系统为社区用户提供清洁、便捷和高效的能源服务有着重要意义。

1国内外智能社区与能源管理系统实践

1．1智能社区

1．1．1天津梅江生态智能社区

天津梅江生态智能社区是由天津市政府统一组织建设的大型社区，特色是生态加智能，其智能化系统按照建筑智能化的建委B级标准建设，包括家庭安防、周界防范、LED、设备监控、停车场、可视对讲、背景音乐、巡更、小区网管中心等系统。6表远传是梅江智能化的核心内容，社区对于供水、供电、供热、供气等6家专业公司的资源都进行了较好的整合，建立了电表、煤气表、热力表、纯净水表、中水表、自来水表远程自动抄表系统，这些表都通过家庭智能终端，转换成IP包，通过以太网和远传抄表系统传输到专业局，再由专业局送到银行。所有数据是按照各专业局的要求，全程、全网地由住户传到小区再传到社区，中间所有数据不产生任何污染。

1．1．2中新天津生态城

生态城的建设目标为:建设环境生态良好、充满活力的地方经济，为企业发展和创新提供机会，为居民提供良好的就业岗位;促进形成社会和谐且广泛包容的社区，社区居民有很强的主人意识和归属感;建设一个有吸引力的、高质量的宜人居住环境;采用适宜的环境技术和理念，促进可持续发展;更高效的利用资源和能源，产生更少的废物。(1)“选址”体现自然生态原则和经济生态原则;(2)“产业选择”体现经济生态原则;(3)“绿色交通”体现社会生态原则和经济生态原则;(4)“能源节约高效利用”体现自然生态原则。

1．1．3贝丁顿—英国的零能耗社区

零能源消耗社区—贝丁顿，又被称为“贝丁顿能源发展”计划。此计划在2000年到2002年之间完成，自始至终贯穿着可持续发展及绿色建筑理念。贝丁顿零能源消耗社区的设计原则包括:(1)零能源消耗，只使用基地内生产的可再生能源及树木废弃物的再生能源;(2)高品质，提供高品质的公寓;(3)能源效率，建筑面南，使用三层玻璃及热绝缘装置;(4)水效率，雨水大都回收再利用，并尽可能使用回收水;(5)低冲击材料，材料来自35英里范围内的可再生及回收资源;(6)废弃物回收，设有废弃物收集设施;(7)共乘制及鼓励生态友善的运输，鼓励居民以共乘方式取代自行开车;电动及油气双燃料车比汽柴油车享有优先路权，停车场提供电力充电设备等。

1．1．4弗班—德国可持续社区的标杆

德国弗莱堡市郊的弗班区被誉为德国可持续社区的标杆。“学习型规划”奠定了弗班社区成功发展的基础，它结合民众参与和共同治理的精神，让市区规划能够有最大的弹性，同时也让市民能够进入决策过程。由“弗班论坛”所策动的广泛民众积极参与的各项活动，推动了“弗班可持续模式”计划，以合作参与方式、可持续社区理念来实践可持续发展理念。“弗班可持续模式”计划在节能减排、减少交通、社会整合及创造可持续邻里方面都取得了相当成功的经验。例如，使用80%木屑及20%天然气的高效热电联产再生能源装置提供弗班区的供暖系统，通过好的隔热及有效的暖气供应大约可减少60%的二氧化碳排放;提倡“生活小须有车”的交通概念，减少了35%的车辆。与此同时，社区提供各种替代的运输方式(例如共乘、便利的大众运输);通过弗班论坛负责的社会工作，居民可参与更多的社区活动，例如创造合作社商店、农民市场及邻里中心等。

1．2智能社区能源管理

1．2．1日本藤泽SustainableSmartTown能源管理

由松下集团联合埃森哲集团、日本设计、住友信托银行、三井物产和东京燃气等日本国内外的知名企业共同开发的藤泽SustainableSmartTown(藤泽SST)，将以建设“通过电力信息网络的融合为区域住民提供无负担的最适控制的智能街区”为目的，实现“松下科技与自然环境的完美结合，建成能源自循环型安心安全的可持续发展社区”，为社区居民提供高效、便捷、绿色的人居环境，项目概况如表1所示。预期到项目建成后将实现消减70%以上CO2排放量和节约30%以上生活用水(同比1990年)的目标。

1．2．2日本横浜SmartCityProject(YSCP)能源管理

与众多正在建设的中小规模的智能社区项目相比，拥有386万人口的横浜市正计划通过对现有基础设施和生活设施的智能化改造来验证横滨型智能城市模型的实用性，以期为今后海内外(特别是发展中国家)大中型城市的智能化建设提供蓝本。该项目预期在2050年前实现人均CO2排放量比2004年度减少60%以上。为此，中期目标是在2025年前实现人均CO2排放量减少30%以上的同时，比照2004年度可再生能源使用量提高10倍(约17PJ)。

1．2．3日本北九州市以区域节电用户为核心的区域能源管理系统

富士电机参加了北九州市的“以区域节电用户为核心的区域能源管理系统的开发”项目的规划，推进了以北九州市东田地区为对象的创建低碳城市活动。该地区是能源供需先进示范地区，目标是实现在日常的生活和工作活动中开展节能活动的区域社区。所采用的控制区域整体能源以实现低碳的技术包括可再生能源与热电联产系统的协作技术、向电动汽车供电、借助电动汽车的放电充分利用电力、采用区域设置型蓄电池的电力稳定化技术、各用户的能源的可视化以及通过动态价格和环保返点制度抑制需求的措施。如图1所示，实证项目通过信息网络连接对象区域的能源供应方和用户，区域能源管理系统进行电力、热、氢的计量、使用计划、供需平衡控制以及与电力系统的协作。该实证项目的成果，在能源综合管理方面，有可能成为今后向日本国外推广的环境和谐型紧凑型城市的示范实例。

2智能社区低碳能源系统发展目标

在智能社区能源管理中，综合运用各种先进的电力与信息技术，对设备和业务进行横向协同管理，促进能源流与信息流的有机融合，达到能源互联安全化、能源消耗可视化、节能增效可控化，充分利用可再生清洁能源，部分替代化石能源，大力推动管理节能和绿色用能，从而实现“社区用能的智能化、低碳化、节约化”的智能社区能源管理总体目标，如图2所示。

3智能社区低碳能源系统管理驱动因素

以能源互联安全化、能源流动可视化和节能增效可控化的发展目标为导向，采用平衡计分卡法，改变原有以收益为单一驱动因素管理理念，从团队成长、内部管理流程、客户和收益四个维度进行管理驱动因素分析，通过得出能够均衡满足发展目标的驱动因素，为业务体系、组织体系和流程设计提供参考依据。智能社区低碳能源系统管理驱动因素分析见图3所示，在发展目标下，通过因果关系分析，综合考虑了不同维度管理驱动领域和因素的平衡发展，如:外部衡量和内部衡量之间的平衡(客户和运营商VS流程和员工)、成果和执行动因之间的平衡(响应迅速VS服务水平、降低运营成本、社会收益)、定量衡量和定性衡量之间的平衡(劳动生产率、社区用电设备可靠性、投资回报率VS业务执行力、客户满意度、社会收益)、短期目标和长期目标之间的平衡(提高收入、降低成本VS客户满意度、团队满意度)。通过对几个维度驱动因素的向下分解，可形成管理驱动拓扑图如图4所示，如团队管理需专业配备齐全、岗位与技能匹配合理等，内部管理需业务内容覆盖价值链、流程设计有序合理等，取得较好收益需运营策略合理化、节能增效服务主动化、外部合作协调化等等。

4智能社区低碳能源系统管理业务体系

4．1业务价值链

在低碳、人文、生态的现代智能社区的发展理念下，在低碳化、可视化和节约化的社区能源管理目标下，智能社区能源管理需考虑节能减排的国家政策，结合现代信息、通信、计算机、高级量测、自动控制等先进技术手段，打造多元化的优质用能服务体系，通过发展目标分解，得出智能社区可持续能源管理闭环价值链如图5所示。

4．2业务内容

围绕智能社区实现可持续能源管理的服务宗旨，结合业务管理全覆盖能源管理价值链的管理目标，根据社区能源管理价值链设计智能社区低碳能源系统管理的业务体系如表3所示。

5组织团队

5．1组织架构

结合低碳能源系统的运行特点和业务体系，参照组织团队不同构建方法的优缺点，采用业务划分法进行智能社区低碳能源系统管理组织团队的构建，业务团队可能分属不同的利益相关方，组建的管理组织团队如图6所示。

5．2人员配备

围绕团队专业配备完整、岗位技能匹配合理等管理目标，结合管理业务内容和职责架构，考虑从专业、业务、职级三个维度对管理组织团队进行人员配备需求分析，如图7所示，可沿业务维逐层展开制定网格化人力资源需求计划。图7智能社区低碳能源系统管理组织团队职责架构6结语本文根据上海崇明陈家镇“和谐社区、绿色家园”的发展规划，结合陈家镇智能社区“智能社区低碳能源管理系统”的技术设想，围绕“能源互联安全化、能源消耗可视化、节能增效可控化”的发展目标，采用平衡计分卡法对智能社区低碳能源系统的发展目标进行了管理驱动因素分析，通过构建覆盖价值链的业务体系与工作团队，实现对社区低碳能源系统可持续管理的探索。

目前，城市智慧化是主要的发展方向，智能电网支撑智慧城市建设是今后一段时间的研究热点。如何为智慧城市的单元—智能社区做好能源管理服务是后续研究的重要方向。

作者:齐晓曼 吴畏 程治敏 褚燕 黄华炜 单位:国网上海市电力公司电力科学研究院