某醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院能源管理整體解決方案
項目概況
1.1. 項目背景
隨著“碳達峰、碳中和”、“3060“等成為政府工作主要任務,著力推動實現能源低碳化為保證能源生產和使用的可持續(xù)發(fā)展,國家多年連續(xù)下達相關能效監(jiān)測、能源管理的政策文件,要求企事業(yè)院區(qū)通過平臺管理、升級能源采集設備,作好能源精準管控、能耗深度分析,應用能源大數據來響應國家能源管理要求、協(xié)助企業(yè)發(fā)展;通過技術創(chuàng)新,提高能源使用效率,幫助企事業(yè)院區(qū)實現節(jié)能增效、清潔生產的目標。在國家近年提出雙碳目標后,鼓勵企事業(yè)院區(qū)實現用能監(jiān)測、設備管理、能效分析和結構優(yōu)化,構建數字能效,讓數據為節(jié)能指明方向,從節(jié)約能源、能源充分應用上助力國家低碳發(fā)展目標。
1.2. 項目現狀
(1) 項目現階段能源終端設備已安裝,主要分為三個區(qū)域,新建1#專用配、新建2#專用配、電井配電,其中包括直流屏、溫控儀、綜保、變壓器后柜內儀表及電井箱內儀表。
(2) 以上各區(qū)域內設備通信線均未布設,部分區(qū)域如電井內線槽已封閉,且樓層做了相關防火封閉。
(3) 現階段現場未組件智能化的監(jiān)管系統(tǒng),設備互相獨立,數據不互通,難以對院區(qū)的能耗數據采集、能耗分析、節(jié)能減排、運行狀態(tài)等方面做到全面監(jiān)管;
(4) 沒有完善的數據庫,缺少智能分析模型,能耗分析報表缺失,對于能耗管理和決策難以提供可靠的數據支撐。
1.3. 項目建設依據
1)《中華人民共和國節(jié)約能源法》;
2)GB 15316-2009《節(jié)能監(jiān)測技術通則》;
3)GB 17167-2006《用能院區(qū)能源計量器具配備和管理導則》;
4)《“十四五”推動高質量發(fā)展的國家標準體系建設規(guī)劃》;
5)《固定資產投資項目節(jié)能審查辦法》(國家發(fā)改委 2016 年第 44 號令);
6)《公共機構節(jié)能條例》(2017 年修訂版全文(國務院令第 531 號));
7)GB/T 2589《綜合能耗計算通則》;
8)DL/T698《電能信息采集終端技術規(guī)范》;
9)GB/T 29873《能源計量數據公共平臺數據傳輸協(xié)議》;
10)GB/T 29618302《場設備工具(FDT)接口規(guī)范第302部分:通信行規(guī)集成通用工業(yè)
協(xié)議》。
1.4. 項目建設范圍
項目方案范圍:
1)新建1#專用配
A. 在現有儀表處(256處)加裝邊緣網關,采集設備用電信息。
B. 在直流屏處(1處)加裝邊緣網關,采集直流屏狀態(tài)信息。
C. 在綜保處(11處)加裝邊緣網關,采集綜保狀態(tài)信息。
D. 在溫控儀處(4處)加裝邊緣網關,采集溫控儀狀態(tài)信息。
2)新建1#專用配
A. 在現有儀表處(515處)加裝邊緣網關,采集設備用電信息。
B. 在直流屏處(1處)加裝邊緣網關,采集直流屏狀態(tài)信息。
C. 在綜保處(10處)加裝邊緣網關,采集綜保狀態(tài)信息。
D. 在溫控儀處(6處)加裝邊緣網關,采集溫控儀狀態(tài)信息。
3)電井配電
A. 在1-9#樓合適位置各加裝1臺邊緣網關,采集設備用電信息。
1.5. 建設目標
1)打破信息壁壘,組建統(tǒng)一的能源管控系統(tǒng),通過能耗分析、用能趨勢分析、能源費用分析、用能預測分析等多重分析功能發(fā)現節(jié)約空間以及幫助企業(yè)降低成本。
2)通過及時發(fā)現電能過程中存在的“跑冒滴漏”以及“大馬拉小車”現場,通過分析幫助院方挖掘各生產系統(tǒng)中的節(jié)能空間,從而減少能源的使用量。
3)幫助院方從粗放式能源管理形成逐漸高效的能源管理體系,一方面將能耗管理從無序變?yōu)橛行?,從而全面掌握能源的流向和利用效率;另一方面減少一線人員的工作強度,減少人工抄表成本。
2. 系統(tǒng)規(guī)劃方案
2.1. 總體規(guī)劃思路
過加裝能源智能終端或利用原有的智能儀表,構建能耗管理系統(tǒng),管理人員可以借助Web客戶端,隨時隨地掌控能耗情況。實現能耗實時精細化管理,分析用戶用能行為,挖掘能耗漏洞和節(jié)能潛力。設計系統(tǒng)圖如下:
系統(tǒng)架構圖:網關通過內部網絡(光纖/以太網)通信上電易云工作站。
2.2. 主站設計原則
主控層系統(tǒng)采用基于Client/Server(客戶機/服務器)模式+ Browser/Server(瀏覽器/服務器)模式的分布式網絡結構。系統(tǒng)實現一體化實時監(jiān)控、綜合診斷分析、可視化報警保護、電能管理、其他可擴展功能,其中:電力監(jiān)控功能主要進行實時監(jiān)控,控制命令輸出等功能,因此電力監(jiān)控對實時性響應要求高,采用C/S構架;故障診斷分析、能耗分析大部分是一些統(tǒng)計數據,是對歷史數據的分析,因此采用B/S構架,兩種構架互為結合、互為補充,從而使得整套系統(tǒng)功能更加完善,使用起來更加合理、方便。
2.3. 數據通信設計原則
通訊管理層配置遵循區(qū)域就近的原則,按照各現場設備的分布情況,考慮網絡載荷平均分布及通訊線纜、施工維護等,將整個系統(tǒng)劃分為若干區(qū)域,各區(qū)域內設備就近接入相應的通訊、網絡設備。同時,通訊管理層的配置充分考慮系統(tǒng)擴容、接口擴展等,預留足夠的通訊接口。
結合院區(qū)能源計量點分布情況,對于計量點采用網關通信原則,網關具備以太網通信接口和4G/5G通信能力。在院區(qū)內部具備光纖環(huán)網時,網關通過以太網方式與本地服務器或云服務器進行通信。
2.4. 現場采集設備設計原則
本方案考慮整個廠區(qū)整體用能設備狀態(tài)監(jiān)測。所有改造高低壓回路智能儀表、數據采集裝置等通訊接入系統(tǒng),其它智能儀表數據采集裝置及其它第三方設備提供標準RS-485通信接口或以太網通訊接口通訊協(xié)議給智慧化能源管理系統(tǒng)。
3. 平臺功能架構
能源管理系統(tǒng)分為感知層、數據層、應用層、業(yè)務層四級。
感知層:通過配置的各類傳感器,實現對用電回路電氣參數數據采集裝置等實時數據采集、狀態(tài)變化報警等監(jiān)測。
網絡層:對采集的數據進行預處理,包括合理性驗證、完整性統(tǒng)計、有效性識別等,并支持從第三方系統(tǒng)、人工頁面錄入數據、自動文件導入數據等,經過統(tǒng)一處理后,存儲進入緩存與數據庫,供應用層軟件調用。
平臺層:應用先進的平臺技術,將數據通過平臺各個功能模塊,實現真實或虛擬的人機交互,滿足集中管理、可視化管理、智能化管理的需要。
應用層:根據業(yè)務應用關注對象的不同,對應用層中各個功能進行靈活組合調用,可構建電力監(jiān)控、電能質量監(jiān)測、智能輔助監(jiān)控、智能運維等多個子功能平臺。
4. 平臺功能介紹
4.1. 總體功能
平臺根據院區(qū)能源管理要求,對各類能源介質按照分類、分項的管理要求進行多維度耗能統(tǒng)計。
平臺以能源看板、能流圖、統(tǒng)計分析報表等多種形式,系統(tǒng)形成院區(qū)能源介質的使用、分布、變化等數據,讓院區(qū)用能情況清晰、發(fā)現節(jié)能空間。通過平臺嚴謹的流程管理能夠避免抄、核、收環(huán)節(jié)的漏洞,有效降低人力成本;平臺及時統(tǒng)計分析,實現能耗經營指標有依據、可分解、能量化監(jiān)督和考核。
4.2. 能源數據駕駛艙
整體展示院區(qū)當日主要能源數據,包括總能源負荷數據、用能變化分析、用能排名、能源預警數據等關鍵指標。
4.3. 能源看板
實現院區(qū)能源數據的整體概覽,標煤、碳排放、人均能源利用的統(tǒng)計,為院區(qū)生產的工藝能耗、能源單耗提供準確的數據支持。
4.4. 能源統(tǒng)計
根據不同維度查看院區(qū)能源利用情況,對水電氣熱的用能統(tǒng)計,包括用量、標煤、碳排放、人均能耗、院區(qū)面積能耗的標準轉換,實時查看。
4.5. 能源流向
根據企業(yè)院區(qū)內部組織結構,實現能源使用的直觀查看,精確到部門、廠區(qū)、不同能源類型的使用統(tǒng)計,可查看本院區(qū)下區(qū)域、部門、分項、支路的整體能源使用流向。本功能可以及時發(fā)現內部的用能異常(跑冒滴漏)、計量監(jiān)測缺失等能源管理上的漏洞,提升能源管理效率。
4.6. 能耗抄表
實現用能設備的自動遠程抄表,精確到小時的實時能耗數據,節(jié)省企業(yè)人工抄表的人力資源及復雜的記錄計算工作,降本增效,同時為院區(qū)的精準能耗統(tǒng)計提供準確的數據支持。
4.7. 能耗拓撲
通過該模塊可對建筑、區(qū)域、部門進行新建、編輯、刪除等操作,對分項、支路進行編輯、查看的操作。平臺的這個功能可以實現院區(qū)內部能耗統(tǒng)計的自定義方式,為院區(qū)能耗統(tǒng)計的對標提供技術能力。
4.8. 其它功能
4.8.1能源數據實時監(jiān)測及預警
平臺具備對電氣柜接點溫度及線路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測,及時發(fā)現電力系統(tǒng)中存在的異常,對回路接點溫度、漏電、電流電壓等電氣異常及用能突變及時預警;對于能源介質流量壓力發(fā)生的突變進行預警。預警方式有后臺大屏推送信息等多種方式,提醒管理人員及時處理。
4.8.2能源系統(tǒng)組態(tài)
平臺具備電氣組態(tài)圖功能、計量點三維建模功能,實現平臺對能耗監(jiān)測的不同展示方式,讓管理人員通過平臺能便捷掌握院區(qū)的計量終端分布情況,方便能源運維管理。
4.8.3電能質量管理
平臺具備對院區(qū)電能質量監(jiān)測的功能,對2~31電壓電流諧波實時數據監(jiān)測和預警提醒。
4.8.4運維管理
平臺的運維管理功能,將能耗管理的設備設施的運維工作進行數字化,實現設備巡檢與維修工作過程的透明化,歷史數據可分析、未來趨勢可預測,由設備檢修模式由“故障維修+定修”升級為“預測性維修”。
維修流程:報修——接單——開始維修——維修完成的工單完整閉環(huán)管理,實現維修工作在平臺上的過程留痕、環(huán)節(jié)清晰、檔案全面;
4.8.5平臺開放功能
平臺預留接口,可以接入配電室內的安全環(huán)境智能終端,形成配電室的安防輔控監(jiān)控系統(tǒng),加強變電所無人值守的安全運行效果,包括溫度、濕度、煙感、水浸、紅外雙鑒、氣體濃度、門禁狀態(tài)、視頻信號等多類終端。
4.9. 報表管理
平臺根據系統(tǒng)的采集的能源數據,以企業(yè)為院區(qū),自動生成各類統(tǒng)報表,包括水電氣熱數據,有功月度統(tǒng)計、自定義時段統(tǒng)計,電能的尖峰平谷電量統(tǒng)計、有功電能季度報表統(tǒng)計、年度報表統(tǒng)計、月度最大負荷統(tǒng)計等。
5. 效果
5.1. 能源消耗過程可視化,節(jié)省能源管理運營成本
通過對能源流動圖、實時能耗數據、能源看板等多種形式,展現用能過程各項指標,方便管理人員掌握院區(qū)能耗具體狀況, 對院區(qū)的用能概況、能源流程及能源消費指標的計算分析,及時發(fā)現用能異常,從管理上節(jié)能。同時,能源管理平臺的搭建,幫助企業(yè)從粗放式能源管理形成逐漸高效的能源管理體系,一方面將能耗管理從無序變?yōu)橛行?,從而全面掌握能源的流向和利用效率;另一方面減少一線人員的工作強度,減少人工抄表成本。
5.2. 能源數據準確及時,數據分析挖掘節(jié)能潛力
對院區(qū)能耗數據進行匯總、分析,通過能耗分類分項分析、能流監(jiān)控與分析、部門用能績效等方式,發(fā)現并度量用能損耗,改進用能方式,減少不必要的用能損耗,讓數據服務于院區(qū)管理、生產,提高院區(qū)能源數據分析的價值。通過平臺多維度的統(tǒng)計形式,準確計算院區(qū)綜合指標分析、序能耗分析、工序能源介質單耗分析,針對生產工藝、產品和院區(qū)產值能耗進行同業(yè)對標,挖掘節(jié)能潛力;為院區(qū)打造綠色工廠的能源體系建設提供技術支撐和硬件支撐。
5.3. 重點設備用能監(jiān)測,找到設備節(jié)能改造空間
通過能源監(jiān)測終端對關鍵設備(比如空氣壓縮機、水泵、風機、鍋爐、汽機、電機等)的運行狀態(tài)、運行性能、實時能耗進行監(jiān)控,并計算設備效率和能源轉化率,了解關鍵設備的能耗水平,進行精確的用能數據系統(tǒng)分析,發(fā)現設備用能問題,找到系統(tǒng)節(jié)能改造空間,降低設備能源單耗。通過平臺對能源數據的綜合分析,重點在用電節(jié)能方面提供可行建議及方案,主要包括電機改造成變頻器/軟啟動、變壓器改造無功補償方式提高功率因數、中央空調/分體空調集中控制升級等應用方案上。
5.4. 建立碳排放管理理念,幫助院區(qū)及時融入未來雙碳時代
隨著我國“3060”目標的提出,碳排放已經成為全社會關注的熱點。院區(qū)能源管理平臺結合對能源的監(jiān)測與管理,綜合對碳排放的監(jiān)測與管理及生產經營的管理,實現能碳數據可視化,幫助企業(yè)多角度了解企業(yè)碳排放數據,需完善碳資產、綠色資產的管理等后續(xù)的業(yè)務需求,及早融入未來雙碳時代。
6. 項目方案配置清單
類別 | 配置名稱 | 規(guī)格型號 | 院區(qū) | 數量 |
電易云工作站 | 系統(tǒng)服務器 | 規(guī)格 4U CPU核心 4核 (I5-6500) CPU頻率 3.2GHz 內存容量 32GB 數據盤 1T(機械) 操作系統(tǒng) Centos7.8 工業(yè)級服務器 | 臺 | |
能源很管理系統(tǒng)軟件 | 電易云——V3.0 | 套 | ||
標準機柜 | 37U標準機柜 | 套 | ||
工業(yè)交換機 | SG2005P 8口工業(yè)交換機 | 臺 | ||
UPS電源 | C1KRS 斷電下支持4h供電 | 臺 | ||
工業(yè)顯示屏 | 17"顯示器 | 臺 | ||
通信組網 | 邊緣網關 | GD96(參數詳見附件說明) | 臺 | |
硬件對接 | 協(xié)議對接 | 4種(直流屏、綜保、溫控儀、儀表) | 種 | |
通信 | 光纜 | 米 | ||
Rs485通信線 | 米 | |||
電源 | 2芯電纜 | 米 | ||
其它 | 輔材 |
附件:GD96邊緣網關主要技術參數
1. 裝置具備CNAS、CMA標志檢測報告。
2. 裝置需通過不低于電磁兼容Ⅲ級以上實驗,并取得報告。
3. 裝置支持現場APP及電腦端圖形化配置工具。
4. 裝置采用 ARM Cortex-A7架構、嵌入式 linux 操作系統(tǒng)裝置具備4路RS485(帶隔離)、2路RJ45以太網10/100M、1路全網通 4G 無線通訊、1路 lora 通信、1路 RS232(帶隔離)、1個USB3.0接口:裝置具備數據存儲功能,最小256M,可擴展。
5. 裝置具備2路模擬量、4路開入量(干節(jié)點)、2路開出量(無源常開觸點)采集和上送。
6. 邊緣計算功能:裝置具備對采集到的數據進行分析和處理,實現數據的過濾、報警、公式計算、信號合成。
7. 組態(tài)開發(fā):裝置具備Modbus協(xié)議接入,支持現場組態(tài),無需二次開發(fā)。
8. 裝置具備多種協(xié)議支持;支持通過 Modbus-RTU、Modbus-TCP、等協(xié)議對設備進行數據采集;支持通過ModbusTCP、IEC104、MOTT、HJ212等協(xié)議對接到各種平臺和上位機軟件。
9. 維護功能:裝置具備遠程配置、接入設備查詢、數據監(jiān)視、報文監(jiān)視、數據存儲、協(xié)議導入、模版導入功能,可通過互聯(lián)網或就地的電腦進行維護:裝置具備圖形化配置工具。內置WEB、FTP、TELNET、HTTP、SSH 服務。
10. 裝置具備備電功能。
11. 裝置具備斷網續(xù)傳、斷點續(xù)傳功能。
12. 裝置具備定時上送校時請求,響應服務器的校時指令,支持對接設備的時間同步功能。
13. 事件記錄:裝置具備1000條事件記錄。
14. 功耗消耗:≤10W。
掃描二維碼推送至手機訪問。
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