高校构建电力能源智能管理系统设计目标与原则

2023-05-17

摘要： 高校建设智能化电力能源管理系统，实现高校电力能源消耗的实时监测、分析、预警和辅助决策。 系统通过能效管理技术监控各设备的用电量，通过数据采集、整合、汇总实现能源绩效管理。 系统从大局出发，统筹控制电力设备的安全稳定运行，实现设备电力参数的实时采集，并通过标准通信接口将数据上传至能源管理系统和成熟的校园网，进而实现对电力设备的全面有效监控。 监控。

关键词：能耗监测； 能耗管理； 能源管理; 高校节能； 安可李亚军；

0 前言

我国高校建筑目前为大型公共建筑，建筑面积大，单位能耗和能耗总量均有明显增长。 特别是在一些省属高校，目前普遍采用的能源管理主要是通过人工方式对各种数据进行整理。 这种工作方式存在人员少、工作量大、测量结果准确性差、测量周期长、结果反馈滞后等缺点。 时间长的弊端非常不利于及时了解高校的实际能耗表现，也无法快速发现学校的能耗漏洞。 因此，为解决上述问题，设计和构建高校智能能源管理系统显得尤为重要。

1 系统设计目标和原则

1.1 电力能源管理系统的目标

高校电能智能管理系统作为高校能源管理的重要子系统，其主要目的是：提高高校供电系统的安全性，降低系统故障率[1] ; 改善用电质量，减少负载冲击[2] [3]； 提高供电管理效率，合理用电低成本； 监测二次机组用电量，为高校能源绩效考核提供依据。

1.2 系统参数监控要求

为保证供电安全、经济、稳定，供电系统需要满足一定的电能质量要求。 根据国家电能质量标准，系统需要监测供电系统的一些参数，包括：

(1)低压配电系统的运行状态，如：系统有功功率和无功功率补偿； 系统频率、变压器温度等；

(2)中压配电系统的电流、电压、功率； 低压配电系统的状态量，如：开关信号等。

1.3 网络硬件系统组成

高校拥有成熟、可靠、稳定的局域网、工控机、服务器、可视化终端等。

1.4 智能电表

智能电表包括智能电表、智能温控器等。为解决非新校区改造中用电单位分散落后的问题，采用小型化智能电表，全新小型模块化设计，计量精度高，安装方便 简单，性能可靠稳定，工作电压范围宽，防窃电，功耗低。 可直接安装在动力箱、配电箱或墙体保护箱内，便于配电系统加装低压表的改造。 智能电表通过标准通信接口将采集到的电量数据上传至数据集成服务器，然后将集成数据传输至能源管理系统中心，实现系统数据的实时动态采集和设备状态监控。

2 高校能源智能管理系统技术路线

2.1 系统结构

高校智能能源管理系统的设计目标是实现高校能源消耗的数据可视化、动态管理和节能指标化。 为了实现设计目标[5]，系统的总体结构可以基于分布式采集和集中管理的思想进行设计，如图1所示。系统总体结构包括实时数据采集终端、数据网关、数据传输网络、智能监控管理中心。

系统中电表管理模块的设计准则是对高校建筑用电进行分类分项。 分项用电是指一些特殊的用电，如照明、动力、空调等，这些用电是按照大学建筑所消耗的电能的种类来分类统计的。 电表管理模块基于B/S开发模式，采用实时通信和数据采集技术，结合分布式数据库，通过互联网发布数据，保证对各机组用电量的实时管理。 电表管理模块还可用于分析用电数据，有效实现高校各单位用电量的量化管理。

2.2 数据传输与通信

系统实现需要采用智能监控仪表、数据采集器数据传输终端、DTU数据传输终端和能源智能管理系统平台。

用电监控仪表：安装方案采用在企业进线断路器开关下端增加一台校园用电监控仪表。 同时建议重新安装标准进线CT和标准进线PT，用于电流/电压测量功能。

数据采集​​器：用于通过RS485通讯功能采集用电监控仪表的所有用电量信息，并上传至校园能源管理中心。 数据采集​​器通过以太网通讯将数据上传共享至能源智能管理系统平台。

方便实时掌握学校用电情况。

DTU数据传输终端：通过GPRS无线通讯将数据采集器中的信息上传至校园能源管理系统中心，供决策部门实时掌握校园用电运行状况。

2.3 高校智能能源管理系统的主要功能

(1) 基本文件管理功能

系统权限管理——用户可以按照类别、角色、权限对系统进行管理和维护。

建筑数据管理——管理每栋分类建筑的基本信息，如建筑的功能用途、建筑的结构特征、使用寿命、建筑面积、用户数量、供电面积等基本信息信息，让能耗监管中心对每栋楼的情况一目了然。

(2) 能耗监测与报警

系统平台可以在线监测整个校园的动态能耗信息，并将这些能耗数据与相应的设备相结合。 现场管理人员可以了解和掌握关键设备的实时能耗状况、单位能耗数据、能耗变化趋势和实时运行参数等信息[8]。 系统平台实时采集监控各环节能耗数据，通过无线网络将校园用电信息数据上传至能耗监控管理中心，对能耗超限区域根据预设的能耗报警条件。 也可以通过插件开发包的方式开发独立的实时能耗优化控制系统，科学制定能源使用计划，实现能源配置优化[9]。

(3)能耗统计分析

能耗统计分析是系统管理平台最重要的功能。 系统可以采用统计的方法，以报表、曲线、图表的形式，对不同建筑类型、不同区域的能耗进行比较分析。 例如，系统可通过可视化三维成像技术，全面展示各区域能源分类数据，计算能源消耗总量，满足学校及相关部门对区域能源统计和能源总量对比的要求，协助学校能源部门把实现能源消耗总量控制作为节能减排的指标提供了有效的决策依据。 同时，还可以对教学过程中全校所有用电数据、学校用电设备和电网产生的谐波数据进行在线实时监测，并对异常数据进行报警提示出现在过程中[10]。 纵向对比，找出周、月不同时段能源消耗过程中的浪费和隐患。 通过设计各类统计报表，建立校园能耗设备评价体系，优化校园能耗，提高学校能耗效率，实现节能减排。

(4)能耗公示、审计和绩效评价

系统具有强大的历史能耗数据追溯和分析功能，生成不同时期的各种能耗数据报表和曲线：如电耗、设备单耗、主要耗能设备的实时和历史能耗等通过多种方式查询、追溯消费数据，叠加、比较、分析各种参数的变化趋势，从而发现能源消费结构和过程中的深层次问题，提出改进和解决方案。优化校园能源消费结构的方法与建议此外，还可以展示各二级单位能耗审计结果和节能指标执行情况，结合能源管理体系和各责任单位具体能耗情况进行量化分析，对能源进行评价。全校及相关部门的使用效率。 、消费水平、能源使用经济性等进行审计、检测、诊断和绩效评价。

3 安科瑞电气推出高校能效管理解决方案---EDU校园能效综合管理平台

3.1 平台概览

-EDU校园能效综合管理解决方案，为高校提供校园能源统计、物流计费管理、校园运维管理等信息化管理平台。从分析高校当前和未来的能源使用问题和能源需求统一需求下的“源、网、荷、储、充”多视角、“实现能源互补、信息互通”等管理模式。 助力学校管理智能化、数字化、综合化，实现校园节能、绿色、低碳。

3.2 平台组成

- EDU高校综合能效管理平台采用开放式分层分布式网络结构，主要由设备层、传输层、数据层和应用层组成。 -EDU大学综合能效平台提供校园能耗实时在线监测、能耗数据统计分析、空调智能管理、能耗排名、节能评价、宿舍恶性负荷监测等功能.

3.3 平台架构

图1 安科瑞能效管理解决方案架构拓扑图

4 大学综合能源效率解决方案

4.1 校园电力监控运维

整合设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行、集中控制、集中监控、数字化巡检、移动运维，重新优化整合团队，减少人力配置。

4.2物流计费管理

采用先进的网络抄表支付管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、刷卡等多种充值支付方式，以及可设定补贴计划。 通过能源付费管理，培养用能群体和部门的节能意识。

4.2.1宿舍用电管理

学生宿舍用电管控：可批量下发基本用电定额和定时开关机功能； 可进行恶性负载识别，非法用电检测，获取非法用电跳闸记录。

4.2.2 储存水电费

校园超市、商店、食堂等个人用水、用电预付费管理

4.2.3 充电桩管理平台

在“源、网、充、储、充”的信息能源结构中，充电桩缺一不可。 充电桩应用管理也是校园生活服务中不可或缺的一部分。

4.2.4 智能照明管理

通过对高校路灯的全局监控，提供路灯的灵活智能管理，实现校园内任意线路任意路灯定时开关、强制开关、亮度调节，定时控制灵活设置确保路灯照明智能控制的方案。 高效节能。

4.3 能源管理体系

对校园水、电、气等接入能源进行统计分析，包括同比分析、环比分析、损耗分析等，了解能源消耗总量和能源流量。

根据校园建筑分类，收集统计各类建筑的用电量数据。 如办公楼、教学楼、学生宿舍等用电量，分类分析数据，提供领导决策，提高管理效率。

建立符合校园节能监管内容和要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集，自动生成多种形式的报表、图表和系统的能耗审计报告，并能监控节能运行状况——消耗设备并设定控制策略以达到节能目标。

4.4 智能消防系统

智慧消防云平台以物联网、大数据、云计算等现代信息技术为基础，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智能烟感探测器、智能消防水利等设备连接成网络，并通过云平台对这些设备进行消防信息的实时动态采集、数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现火灾科学预警、网格化管理、实施多责任监管。 实现无人值守智能消防，实现智能消防“自动化”、“智能化”、“系统化”要求。 从防火，到火灾报警江门智慧校园能耗管理系统，再到控制联动，运行在一个统一的系统平台上，用户、安保人员、监管单位可以通过该平台直观地看到每栋楼内各种消防设备和传感器的状态。 遇有详细隐患、火灾等紧急和非紧急情况，可在几秒内，通过手机短信、语音电话、邮件提醒、APP推送等方式快速发送相关报警和事件信息。 及时通知相关人员。

5 结论

本文以作者所在大学为背景，提出了构建高校电力能源智能管理系统的设想。 通过分析高校电力能源管理存在的不足,为高校电力系统改造和智能化管理系统建设提出有针对性的建议。 运用大数据分析管理手段，确保电能的高效利用，实现高校节能减排目标，建设绿色校园。

【参考】

【1】张晓蕾． 高校电力能源智能管理系统设计研究[J]． 沉阳航空航天大学, 2019, (12): 108-110.

【2】田香华。 基于互联网的高耗能企业能源管理系统设计[D]. 北京: 华北电力大学, 2017.

【3】高校综合能效解决方案2022.5版。

【4】企业微电网设计与应用手册2022.05版。

加快工业互联网创新发展，推动企业上云平台

5月11日，河北省信息化和工业化深度融合领导小组办公室印发《河北省“十万家企业上云”行动计划（2022-2025年）》（以下简称《行动计划》）提出，以深化新一代信息技术与制造业融合为主线，加快工业互联网创新发展，构建覆盖全省的工业互联网平台体系，实施“十万家企业上云”行动，推动企业上云、上平台，用互联网新技术影响传统产业。 开展全方位、全链条转型，促进产业链上下游高效对接、业务协同、资源优化配置，培育新产业、新模式、新业态、新增长点，促进高——推动制造业终端化、智能化、绿色化发展。

《行动计划》确定的主要目标是：到2025年，全省上云企业10万家，培育各级各类工业互联网平台200个。 全面覆盖7个重点行业、14个区域，引进一批国内知名云服务商落户河北。 企业云生态已经全面形成。 全省工业互联网平台应用普及率进入全国第一梯队。 工业企业装备上云率达到全国领先水平。

推动生产设备上云。 鼓励企业加快生产装备数字化、网络化、智能化改造，依托工业互联网平台，实现生产装备数据云端汇聚、在线管控，支持精准运维、质量管控、能耗管理、安全生产、产品创新和服务水平提升，推动生产性服务业专业化、规模化发展。

将基础设施推向云端。 发挥河北省大数据和云计算产业优势，依托云服务商专业化、规模化的IT基础设施服务，提升企业计算、存储、网络等信息基础设施建设水平，解决基础设施一次性投资大、安全人才匮乏、安全防护能力弱等问题。

将平台系统推送到云端。 鼓励企业依托服务商公共基础计算资源或自建数据中心，构建承载工具系统和业务组件的综合平台体系，支撑应用软件高效开发、快速迭代、集成应用、大数据挖掘分析，提高系统的应用水平和能力。

将业务应用程序推广到云端。 推动成熟、通用、高效的信息系统云化，满足企业研发创新、生产管控、运营管理、用户服务等多方面需求，有效支撑企业综合竞争力快速提升。企业。

将制造能力提升到云端。 支持企业依托工业互联网平台，打通研发设计、检测实验、生产制造、物流配送、售后服务、回收再利用等生产能力，实现供需对接和产能交易，创新生产组织模式和专业品牌服务，提高社会制造资源配置和使用效率，大幅降低生产成本，逐步形成数字化驱动、网络协同、共享发展的制造新生态。 着力提升装备、钢铁、石化等优势行业规范企业云制造能力，大幅提高优势产能综合利用率。

《行动计划》还提出构建企业云基础设施等5大行动步骤。

构建企业云基础设施。 建设形成张家口、承德两大低时延数据中心核心区能耗管理系统产品分类，廊坊、保定一批数据中心集群，推进雄安城市计算（超算云）中心建设，形成支撑海量数据中心的服务能力数据计算和云应用。 支持行业龙头企业完善内外网络，建设企业级工业互联网平台，培育一批行业级、区域级工业互联网平台，促进制造业资源优化配置。

完善云服务支撑体系。 优化调整河北省企业云供应资源池，引导池服务商不断丰富企业云产品种类和内容，提升资源池供应能力和水平，满足不同企业不同时期的云需求水平。 鼓励云服务商建立健全覆盖县区的企业云本地化服务体系，打造企业云服务生态圈。

完善企业云公共服务平台建设。 以平台为载体，为云企业提供政策宣传、产品资源、解决方案等相关服务，逐步实现企业在线咨询、云结果评估、供需在线对接等功能。 强化平台监测和统计分析功能。

开展分类分类评价工作。 建立企业云定级分类评价指标体系，依托省级企业云公共服务平台，按照企业自愿的原则，开展企业云定级分类评价工作。

云标杆企业评选与推介。 以规模以上工业企业和产业集群龙头企业为重点，立足上云企业实际使用效果，遴选一批上云标杆企业，积极推荐申报国家级企业上云试点示范和典型案例。 加大上云标杆企业宣传推广力度，实现企业上云规模化推广。