淺談泛在電力物聯(lián)網助力打造綠色智慧園區(qū)

時間：2021-06-23作者：安科瑞電子商務（上海）有限公司瀏覽：46

朱鹍

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著我國經濟社會持續(xù)發(fā)展，能源生產和消費模式正在發(fā)生重大轉變，能源產業(yè)肩負著提高能源效率、**能源穩(wěn)定、促進新能源消納和推動環(huán)境保護等新使命。傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設以單一系統(tǒng)的縱向延伸為主，能源系統(tǒng)間物理互聯(lián)和信息交互較少。能源生產和消費模式的重大轉變，要求改變傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設路徑和發(fā)展模式。

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網；智慧園區(qū)；信息采集

0 引言

    對于園區(qū)而言，如何加強園區(qū)能源管理，降低園區(qū)能耗，提高園區(qū)能源利用效率，實現人和能源、能源和能源之間的密切交互，是園區(qū)普遍面臨的問題。而要打造清潔、低碳的綠色智慧園區(qū)，解決上述問題的答案就是泛在電力物聯(lián)網。

1 泛在電力物聯(lián)網與綠色智慧園區(qū)之間的聯(lián)系

    泛在電力物聯(lián)網是電網有限公司為電網運行穩(wěn)定、管理精細、投資準確、服務好開辟的一條新路，依托現有的堅強智能電網（源、網、荷、儲），通過網絡、平臺、應用將電力用戶及設備、電網企業(yè)及其設備、發(fā)電企業(yè)及其設備、供應商及其設備以及人和物連接起來，產生共享數據，為用戶、電網、發(fā)電、供應商和社會服務；以電網為樞紐，發(fā)揮平臺和共享作用，為全行業(yè)和多市場主體發(fā)展創(chuàng)造大機遇，提供**服務。

    當前大部分園區(qū)建有較為堅強的配電網絡，部分園區(qū)已經建設或即將建設分布式電站（光伏、儲能、風電、冷熱電三聯(lián)供等）。依托現有的園區(qū)內變電站，開發(fā)分布式電源，打造園區(qū)能源數據平臺，形成“三站合一”（變電站、分布式電站、能源數據平臺）的能源互聯(lián)網絡結構。通過“三站合一”的形式促進兩網（泛在電力物聯(lián)網、園區(qū)配電網）的深度融合，*開展負荷曲線、數據平臺對園區(qū)提供服務能力的數據積累，同時對多種運營模式加以驗證，并同步進行管理新模式的探索。基于該模式積累的經驗探索園區(qū)能源運營和管理模式，打造綠色智慧園區(qū)。

2 園區(qū)“三站合一”建設思路

2.1建設園區(qū)新型變電站

    目前園區(qū)配電主要存在電源結構單一、用電負荷復雜、設備陳舊落后、計量表計不全、運維隊伍性不強、電能質量差等問題。園區(qū)可以通過與電網公司合作，加裝計量監(jiān)測點，新?lián)Q代陳舊落后設備，合理開發(fā)利用分布式電源并就近進行站內接入，同時依托電網公司強大的運維、檢修力量成立運維隊伍，進行日常巡視和設備檢修工作，建成園區(qū)設施、運維一體化的新型變電站。

2.2建設園區(qū)能源數據平臺

    能源數據平臺包括物聯(lián)網數據采集、數據監(jiān)控、數據管理。物聯(lián)網數據采集主要包含現場硬件設施如智能表計、傳感器、數據采集器、通訊管理機等物聯(lián)網智能通訊終端，實現現場數據的采集和傳輸?？梢愿鶕@區(qū)場地實際大小、變電站空余負荷、分布式能源站裝機容量需求來設計數據站的場地大小和所用設備的計算能力；數據監(jiān)控主要收集能源的消耗量和重要用能設備的運行參數。支持多種通訊協(xié)議和通訊方式的數據采集，實現現場數據的采集，將實時數據進行匯總、過濾、處理后上傳給數據管理，起到承上啟下的作用。數據管理對采集的數據進行實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析、告警管理、能效分析、能源成本管理等，結合環(huán)境穩(wěn)定等信息建立能源分析模型，實現能源計劃、能源績效指標等管理，并為運營商提供決策依據。

2.3建設園區(qū)分布式電站

    可結合園區(qū)實際情況及需求，開展分布式光伏、儲能、風電、冷熱電三聯(lián)供等分布式電站建設，優(yōu)化園區(qū)能源網絡結構。分布式電站的建設規(guī)?？筛鶕@區(qū)可建設規(guī)模和園區(qū)近、遠期負荷需求情況及電力市場行情合理匹配，其中儲能電站建設可以依據園區(qū)重要負荷以及其他分布式電源的容量進行合理匹配。

3 運營模式

    園區(qū)變電站與分布式電站其功能聯(lián)系緊密，可以由園區(qū)委托電網公司管理運營。數據平臺可將數據上傳至泛在電力物聯(lián)網由電網公司運營，園區(qū)能源管理部門參與運營決策。

3.1變電站

（1）基于數據平臺實現電網智能調度，通過利用分布式電源出力以及儲能電站削峰平谷的能力，提高設備利用率，減輕變壓器重載（過載）狀態(tài)壓力，延緩園區(qū)變電站擴容和輸送通道建設。

（2）通過分布式電源及儲能電站的有功功率調節(jié)和無功控制，平衡園區(qū)配電系統(tǒng)中由于各種原因產生的不平衡功率，減小對園區(qū)配網的沖擊，改善園區(qū)電能質量，提高園區(qū)配電網絡穩(wěn)定性。

（3）整體提高園區(qū)配網運行效率，降低運行成本，提供加穩(wěn)定的用電**。

3.2數據平臺

（1）可就近存儲、分析、利用電力物聯(lián)網采集的海量數據，為園區(qū)用能提供數據服務，同時可以為園區(qū)提供其他計算和存儲能力。

（2）通過分析園區(qū)用電負荷需求、分布式電源出力、儲能系統(tǒng)調節(jié)能力選擇用電來源，**分布式電源的出力消納，同時通過儲能電站實現有功平衡，用電不足部分可以由電網供電，實現優(yōu)化園區(qū)供電結構、降低園區(qū)用能成本的目的。

3.3分布式電站

（1）改善園區(qū)用電系統(tǒng)日負荷特性，使分布式電源的利用率大大提高，改善園區(qū)用電效率，同時也能部分緩解電網的供電壓力。

（2）電網發(fā)生故障時，分布式電源可充當園區(qū)負荷、數據平臺不間斷電源或應急電源，提高園區(qū)用電可靠性。

（3）通過數據平臺的調度，可以平抑園區(qū)負荷間歇性波動和瞬間擾動。

（4）正常運行可以輔助調壓，提高園區(qū)電能質量。

4 安科瑞為電網2021泛在電力物聯(lián)網建設提供解決方案

    安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網建設，為電網建設“三型兩網”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產生共享數據，從而為電網、發(fā)電、供應商、用戶服務。

4.1云平臺

    安科瑞電氣近年來已經陸續(xù)推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業(yè)務、**、安監(jiān)部門、住建部門等。

4.1.1變電所運維云平臺

    據統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數量達到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。

    AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環(huán)境數據，包括電流電壓功率、開關狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到*人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

4.1.2能源管理云平臺

    Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個行業(yè)，如辦公建筑、工廠、教育建筑、醫(yī)療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過局域網、互聯(lián)網或者4G網絡采集不同區(qū)域多個建筑或單位的用能數據。

    平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風力、儲能等新能源數據，對用能數據進行分析，按照區(qū)域、部門、用電設備類型進行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數據和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。

4.1.3環(huán)保用電監(jiān)管云平臺

    近年來我們的環(huán)境質量有了很大的改善，這都歸功于層面對環(huán)保的重視和**的有力監(jiān)察執(zhí)法。安科瑞針對環(huán)保監(jiān)察的痛點研發(fā)了環(huán)保用電監(jiān)管系統(tǒng)解決方案，助力**堅決打贏藍天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。

    Acrelcloud-3000環(huán)保用電監(jiān)管平臺主要為環(huán)保監(jiān)察部門和產污排污企業(yè)服務，為**提供在線監(jiān)管和執(zhí)法依據，為生產企業(yè)提供設備運行監(jiān)控和產污排污數據記錄。

    平臺采集生產企業(yè)總用電量、生產用電和治污設備用電量，進行關聯(lián)分析，及時給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產信號，實現全過程防控。**設備采用不停電免接線方案采集用電數據，經LORA無線上傳到環(huán)保數據網關，再通過4G上傳平臺服務器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地**通過污染防治設施用電實時監(jiān)控，實現對排污企業(yè)生產運行無死角、全流程監(jiān)控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執(zhí)法，扭轉傳統(tǒng)依靠人力、經驗進行現場核查的狀態(tài)，為環(huán)保監(jiān)管開辟加切實、有效的監(jiān)管方式，形成長效機制。

 

4.1.4智慧用電云平臺

    據應急管理部網站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬起，因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例高。**、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養(yǎng)老福利院、醫(yī)療場所、學校、金融網點等人員密集場所廣泛開展。

    安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與統(tǒng)計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發(fā)現電氣線路和用電設備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，有效防止電氣火災的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實時評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺

    電動汽車現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進行直連。

    電動自行車數量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關的和火災事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產的一個隱患。基于電動自行車火災的危害和特點，各級部門發(fā)文對電動自行車火災的整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災治理提供充電管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學校、醫(yī)院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

4.1.6物業(yè)小區(qū)預付費管理云平臺

    安科瑞遠程預付費系統(tǒng)可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖市、大型物業(yè)分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統(tǒng)已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩(wěn)定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電管控系統(tǒng)。

4.2有線/無線物聯(lián)

    安科瑞根據多年來的項目經驗，結合用戶實際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產品，包括網關和終端設備。支持RS485、以太網、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產品，服務于泛在電力物聯(lián)網建設。

4.3邊緣計算

    安科瑞針對物聯(lián)網應用開發(fā)了多款智能網關，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計算技術，現場采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網關就地設置，網絡故障時數據存儲在本地，網絡恢復后補傳數據，斷點續(xù)傳，提高數據可靠性。

4.4終端設備

    針對泛在電力物聯(lián)網的建設，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網儀表，應用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量過185萬臺。

4.5安科瑞產品在泛在電力物聯(lián)網的應用

    近兩年來，安科瑞已經陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網綜合能源服務平臺、上海嘉定區(qū)147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網關、終端設備等產品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶需求不斷完善產品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯(lián)網的一部分。

    “能源互聯(lián)網的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業(yè)態(tài)。”盡管針對泛在電力物聯(lián)網還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網已經悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網基礎建設的方方面面。

5 結束語

    當前泛在電力物聯(lián)網尚處于探索階段，上述觀點也只是圍繞泛在電力物聯(lián)網與園區(qū)用電之間的聯(lián)系進行闡述。后續(xù)將進一步探索以園區(qū)冷、熱、電等綜合能源為媒介，使泛在電力物聯(lián)網與園區(qū)能源網絡深度互聯(lián)。未來能源發(fā)展模式必然是實現電力與其他能源多能互補的能源互聯(lián)網生態(tài)圈。在電網公司未來三年發(fā)展規(guī)劃中提出，到2021年，初步建成泛在電力物聯(lián)網，基本實現業(yè)務系統(tǒng)、數據貫通，能源互聯(lián)網生態(tài)初具規(guī)模。到2024年，建成泛在電力物聯(lián)網，形成共建共治共贏的能源互聯(lián)網生態(tài)圈。泛在電力物聯(lián)網的發(fā)展離不開與其他能源供應商的密切合作，希望在未來的能源發(fā)展過程中，電網公司與其他能源供應商能加強合作，共同營造一個欣欣向榮的能源互聯(lián)網生態(tài)圈。

 

 

 

參考文獻：

[1]萬程,黃博文,張嶺喬,劉標.泛在電力物聯(lián)網助力打造綠色智慧園區(qū)

[2]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版

作者簡介：

朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控


安科瑞電子商務（上海）有限公司專注于變電所運維云平臺,安全用電管理云平臺,環(huán)保用電監(jiān)管云平臺等, 歡迎致電 15000353138

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