【解決方案】工業(yè)園區(qū)能源數(shù)字化管理平臺有哪些

宋兵兵

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

以下內(nèi)容轉(zhuǎn)自微信公眾號：PPP產(chǎn)業(yè)大講堂，《產(chǎn)業(yè)園區(qū)中工業(yè)廠房的能源綜合配置》。

園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)中能源綜合配置存在的問題

1、能源供應(yīng)安全保障不足，很多園區(qū)由于供電、供氣、供熱等能源供應(yīng)安全保障不足，影響其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2、能源消費結(jié)構(gòu)不合理，傳統(tǒng)能源的使用比例過高，給園區(qū)節(jié)能減排帶來巨大壓力。

3、管理方式粗放，管理平臺覆蓋率低，存在管控盲點。

4、新能源應(yīng)用比例不高，開發(fā)利用可再生能源的意識不足。

5、管理方式粗放，數(shù)據(jù)變量大、屬性雜，對于能源的使用情況難以實時掌控和直觀呈現(xiàn)。

在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)開展電冷熱（暖）供應(yīng)、多能協(xié)同供應(yīng)、綜合梯級利用，以及低品位余熱利用等綜合能源服務(wù)，可以有效解決園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源利用問題，越來越多的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為解決園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)用能問題，已在這方面深耕多年。幫助園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)在用能方面：運營精細(xì)化、數(shù)據(jù)可視化、管理多維化。多層次完善園區(qū)整體及各項管理流程；運用數(shù)字分析手段，整合及協(xié)調(diào)園區(qū)資源，促進(jìn)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，創(chuàng)建園區(qū)科學(xué)管理體系。

園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源消費情況

園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)按其產(chǎn)業(yè)類型可分為綜合類、行業(yè)類和靜脈產(chǎn)業(yè)類園區(qū)。綜合類園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)集群程度較高, 行業(yè)類別較多,資源消耗種類也繁多復(fù)雜;行業(yè)類園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)一般以某一類行業(yè)及其衍生行業(yè)為核心, 資源消耗種類相對簡單,靜脈產(chǎn)業(yè)類園區(qū)主要從事再生資源回收、加工和利用, 其用能類型也相對簡單, 以電等二次能源為主。

除生產(chǎn)用能以外, 園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)內(nèi)的商業(yè)、居民建筑、園區(qū)交通等, 也是園區(qū)用能的重要組成。目前園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)能源消費面臨著諸多問題, 如：能源消耗總量大, 溫室氣體排放量大；園區(qū)內(nèi)電、水、熱等能源的耦合利用不足, 各類企業(yè)資源回收、余能利用不足, 能源綜合利用率不高；因本地資源稟賦、能源網(wǎng)絡(luò)調(diào)度技術(shù)等因素的限制, 導(dǎo)致清潔能源應(yīng)用比重不高等。

園區(qū)綜合能效提升分類指導(dǎo)亟待加強

園區(qū)地域分布廣，資源稟賦差異大，個性共性兼具，園區(qū)間能耗總量和強度、碳排放總量和強度差異大。按照能源消耗總量和強度雙控向碳排放總量和強度雙控轉(zhuǎn)變的要求，不同地域不同園區(qū)差異很大，控能控碳哪個優(yōu)先、如何來控，缺乏分類指導(dǎo)。亟需加強園區(qū)綜合能效提升的分類指導(dǎo)，推動綠色低碳發(fā)展。

安科瑞AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺

把一個工業(yè)園區(qū)的能源系統(tǒng)看成一個微網(wǎng)，這個能源微網(wǎng)可能由微電網(wǎng)、給/排水網(wǎng)、供冷/熱管網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)等等組成。要提高園區(qū)的能源利用效率，管理者首先要實現(xiàn)對園區(qū)各類能源的精細(xì)化管理，實現(xiàn)多級能源計量和評估，這就需要建立一套園區(qū)能源的數(shù)字化系統(tǒng)，系統(tǒng)可以反饋整個園區(qū)能源的運行情況。能源數(shù)字化系統(tǒng)包括物理系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和信息系統(tǒng)三個維度。

圖1 園區(qū)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)的三維構(gòu)成

物理系統(tǒng)是能源的物質(zhì)基礎(chǔ),實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、供應(yīng)等功能，以微電網(wǎng)為例，包括市電、新能源(光伏、風(fēng)力發(fā)電等)、變壓器、輸配電開關(guān)柜、儲能系統(tǒng)、用電負(fù)荷（空調(diào)、照明、電機等）、V2G充電樁等等。

很多物理系統(tǒng)不具備數(shù)字化通訊能力，需要配置感知設(shè)備實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的數(shù)字化展現(xiàn)，主要為二次設(shè)備，其中包括保護(hù)控制裝置、監(jiān)測和計量儀表、電量變送器、電能質(zhì)量分析治理設(shè)備等，這些二次設(shè)備組成了園區(qū)能源數(shù)字化的感知系統(tǒng)。

*后還需要把感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過簡單易懂的界面展示給管理人員，并提供分析建議和控制策路以達(dá)到園區(qū)能源管理和節(jié)能降耗的目的。感知系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)通過邊緣計算網(wǎng)關(guān)采集并初步處理后傳輸給人機界面--信息系統(tǒng)，提供能源數(shù)據(jù)服務(wù)和控制、運維功能，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖2。

圖2 能源數(shù)字化建設(shè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

工業(yè)園區(qū)能源數(shù)字化系統(tǒng)功能

AcrelEMS工業(yè)園區(qū)能源管理系統(tǒng)幫助搭建工業(yè)園區(qū)的能源計量體系和能源管理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，可實現(xiàn)園區(qū)電網(wǎng)電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、負(fù)荷預(yù)測、照明控制、負(fù)荷監(jiān)控、充電樁運營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能控制管理、用水監(jiān)測、暖通管網(wǎng)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、能源計費等功能，通過一套平臺實現(xiàn)園區(qū)能源數(shù)字化集中管理，達(dá)到可靠、安全、節(jié)約、低碳用能的目的。

圖3 園區(qū)能源管理系統(tǒng)功能一覽圖

電力監(jiān)控，提升園區(qū)電網(wǎng)運行安全

AcrelEMS對園區(qū)變電站、高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、漏電電流、接點溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測園區(qū)電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時處理并發(fā)出告警信息，提高園區(qū)供電可靠性。

圖4 電力監(jiān)控和溫度監(jiān)測

新能源接入，提升園區(qū)能源供應(yīng)安全

AcrelEMS接入園區(qū)分布式光伏電站運行數(shù)據(jù)，包括逆變器、箱變、計量儀表及電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，協(xié)助管理者進(jìn)行光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計，擴展園區(qū)供電容量，降低用電成本，減少碳排放。

圖5 光伏發(fā)電曲線對照分析

儲能策略控制，提升新能源消納

AcrelEMS接入儲能系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)數(shù)據(jù)，為管理者提供運行模式監(jiān)視和控制策略選擇，系統(tǒng)監(jiān)測電芯電流、溫度、SOC、SOH，檢測直流系統(tǒng)絕緣狀況，并根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，促進(jìn)新能源消納，降低園區(qū)用電成本。

圖6 儲能系統(tǒng)PCS監(jiān)測和電池監(jiān)測

能耗管理，搭建計量體系

AcrelEMS采集園區(qū)電、水、熱、燃?xì)獾饶茉聪模罱ㄈ壞茉从嬃矿w系，進(jìn)行分類分項能耗統(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢，對標(biāo)主要用能設(shè)備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為園區(qū)實現(xiàn)能源精細(xì)化管理，制定碳達(dá)峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖7 能耗分析

負(fù)荷控制及計費，精細(xì)化管理降低能耗

AcrelEMS系統(tǒng)通過對園區(qū)建筑內(nèi)部和公共照明的集中控制、感應(yīng)控制、定時控制等方式節(jié)約照明能源，還可以幫助管理者更好地管理轉(zhuǎn)供電的能源收費，做到欠費提前通知、欠費控制以及支付對接，通過算法消納園區(qū)能耗公攤，避免不合理收費，保障能源收支平衡。

圖8 照明智能控制和能源預(yù)付費管理

負(fù)荷預(yù)測，協(xié)調(diào)控制，保障園區(qū)供用平衡

AcrelEMS系統(tǒng)基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣因素、園區(qū)生產(chǎn)計劃等，預(yù)測園區(qū)功率需求、光伏發(fā)電功率、充電需求，根據(jù)變壓器負(fù)載率和負(fù)荷變化，對園區(qū)可調(diào)可控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，引導(dǎo)有序充電，調(diào)整儲能充放電計劃，為園區(qū)制定能源計劃、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支持。

圖9 充電樁控制和功率預(yù)測

能源數(shù)字化系統(tǒng)感知設(shè)備

園區(qū)能源數(shù)字化系統(tǒng)除了軟件外，還離不開安裝于現(xiàn)場的各類感知設(shè)備，包括高低壓配電保護(hù)控制裝置、監(jiān)測和計量儀表、電量變送器、電能質(zhì)量分析治理設(shè)備、照明控制器、有線/無線溫度傳感器、水表、燃?xì)獗怼⒛芰勘淼雀黝惍a(chǎn)品，安科瑞可以為園區(qū)能源數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)提供一站式服務(wù)。

作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護(hù)及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)， QQ：3007723194 。