淺談企業能耗管理平臺的建設與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：在一個企業中，能耗是企業正常工作的根本保障，同時也是企業成本的主要構成部分。企業在相應的工作和使用的能耗包括水、電、氣等。過去，由于能耗的消耗占總的企業成本比例小，更多的強調安全與保障，對能耗消耗的關注度不夠，多年以來，企業的能耗體系或多或少一直存在多種方面的問題。

關鍵詞：企業能耗管理；數據管理；平臺建設開發

1企業能耗體系存在的問題

多年以來，企業的能耗體系或多或少一直存在以下方面的問題：

（1）能耗成本核算體系的不健全，成本核算中的能耗成本基于推算或估算。

（2）計量采集手段的落后，人力成本高。

（3）能耗的動態平衡缺乏統計分析與計算，偏向人工收費，增加人力成本。

（4）能耗調度都為人工調度。

2建設能耗管理系統的業務模塊與方案

2.1設計思路

總體架構作為能耗管理系統架構設計規范建設總體方案在高層的模型化，為了保證總體架構設計的先進性、成熟性和可實施性，在總體架構設計過程中，遵循“業務驅動"的原則，采用業務架構分析、應用架構設計到系統架構設計的三步設計方法。業務架構是從營銷管理和服務角度對業務覆蓋范圍內的過程、環節、規則的細化、抽象和建模；應用架構是為了支持業務運作的平臺功能藍圖，是未來平臺功能體系的抽象全視圖；系統架構是目標平臺體系的藍圖，是整體解決方案的模型化，系統架構主要體現了需要建設的平臺、平臺實現的技術采用，以及需要哪些基礎架構來支持平臺的實現。三步設計方法通過業務架構、應用架構和系統架構的規劃，建立了從業務到平臺的有形、科學的方法，保證業務能夠得到平臺支撐。這是一種可以延續和擴展的方法，不是一次性的過程，而是可指導未來持續的規劃和分析不斷完善的一種方法。

2.2總體框架

基礎功能平臺、能耗管理分析平臺、配電監控管理系統、租戶計量收費平臺、支付管理平臺、移動端平臺。

2.2.1基礎功能平臺

門戶管理、權限設置、用戶管理、設備管理、數據采集、基礎報表、信息發布、報警管理等

2.2.2能耗管理分析平臺

（1）功能概述能耗管理分析平臺是以能耗采集技術為基礎，對耗能企業和公共機構的能耗及能耗計量數據進行實時采集，利用網絡將數據進行實時上傳，并進行實時處理、集中監視、及時存儲，可以對能耗數據進行統計分析、能效評價和統一發布的智能化信息系統平臺。是和企業管理部門掌握分析企業用能情況、制定能耗規劃的決策依據，同時對于提高企業的節能增效具有重要作用。

（2）平臺特點

1）數據自動采集，多協議數據接入；

2）平臺通過數據采集器自動采集現場儀表的能耗數據信息，為能耗信息管理提供原始數據。支持多協議類型數據接入，同時在斷網情況下，平臺采用的數據采集器可繼續采集數據并保存在本地，網絡恢復后即可上傳至主存儲設備中。大大節約人力成本的同時，確保能耗數據的準確性及完整性；

3）統一標準，數據互聯互通；

4）平臺建設遵循相關規范，如設備技術規范、設備檢測規范、接口協議規范、數據定義規范、能耗品種采集規范、安全規范等。統一標準不僅實現了與、省級能耗監測平臺無縫對接，還促進了平臺間數據共享，避免重復采集數據，增加用能單位負擔；

5）平臺遵循模塊化開發，適用范圍廣；

6）平臺所有應用都嚴格遵循模塊化開發，具有獨立性、松耦合、可拆卸、易維護等特點。客戶可以根據自己實際需求，自主選擇相應的模塊部署到自己的平臺上，并按應用模塊支付費用。同時，我們還會持續地對應用進行擴展、完善，不定期對平臺進行升級；

7）大數據分析，輔助決策；

8）平臺詳盡的數據采集統計與多維度的分析預測，為企業決策層摸清能耗底數、開展節能形勢分析及預測預警、提高節能宏觀調控能力、實現能耗消費總量和強度“雙控"目標任務、用能權交易、碳排放權交易、能耗計量管理、培育和發展節能環保戰略性提供及時準確的數據支持；

9）智能報表，用能單位能耗管理利刃；

10）平臺以客觀數據為依據，以用能單位主要用能設備為對象，分析用能單位生產能耗消耗情況，使用能單位管理者了解用能單位能耗消耗構成情況，幫助用能單位查找能耗使用過程中的漏洞和不合理情況；

11）能耗實時監測，多通道發布預警；

2.3配電監控管理平臺

配電監控管理平臺可以建立供電網絡仿真模型，模擬配電網絡運行，監測故障，實現配電室無人值班。配電監控管理平臺在配電發生故障時，能在zui快的時間內切除故障，保護一次設備，縮小停電范圍;對于發生故障的部分，能協助運行人員分析故障原因，快速查找和排除故障，盡量縮短故障停電時間，保證辦公及生產的穩定與持續。對于有備用電源或者備用設備的場合，發生故障時還能在極短的時間內有選擇性的自動使用備用電源或者設備，提高平臺供電可靠性。

平臺特點：

1）強大的數據采集

遙測量：電壓、電流、有功、無功、電能等；

遙信量：開關狀態、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；

脈沖量：電度量、諧波、時間量、設備參數、保護定值等；

非電量：溫度、壓力、濕度、防盜報警等。

2）設備狀態監視監測設備層表計或保護裝置等的通訊狀態；

監測主機（備用機）的運行狀態，包括CPU負載、CPU工作溫度、硬盤空間、運行時間等；

監測主電源及UPS的運行狀態，UPS剩余電量不足時發出告警。

3）可靠的報警信息

可以對導致設備故障和停機的潛在故障發出報警信息；

可以設置針對電量越限、電力質量事件發生，或設備狀態變化的情況觸發報警；

當產生報警時，可自動彈出出報警窗口，列表顯示報警信息。

4）詳盡的事件記錄

記錄所有系統事件、報警事件、操作事件；

可對事件記錄進行查詢篩選、打印、導出成Excel格式文件等操作；

事件記錄正確率≥99.9999%。

5）豐富的圖形界面

可以根據用戶的需要，配置電網關口圖、負荷表格、曲線棒圖、電氣主接線圖、按電壓等級的分接線圖、實時數據表格，系統運行工況圖等圖形界面；

可以將數據自動繪制成各種曲線、棒圖、餅圖，方便觀察比較；

可以使用動畫模擬的方式實時模擬現場設備的動作情況，或者通過動畫來仿真的操作各種設備，形象直觀。

 

2.4租戶計量收費平臺

租戶計量收費平臺支持智能電表、智能水表、空調系統的計量收費，系統支持定時自動采集、自動補召、人工補召、實時召讀；多規約、多信道支持；通信加密傳輸、報文數字簽名。

平臺特點：

系統支持多種模式的繳費：物業繳費網點、柜式自助繳費終端、移動POS繳費終端、移動端手機（微信、支付寶、APP）、企業網銀繳費、自助繳費屏掃碼、充值卡。

2.5支付管理平臺系統

能夠靈活配置收款賬戶信息（支付渠道），提供了嚴格的信息加密機制。

平臺特點：

一個API接口，支持多平臺多場景接入支付功能，輕松實現企業多項目多帳戶資金管理。

2.6移動端平臺

能耗管理系統支持微信公眾號、支付寶程序。用戶可以通過移動端方便的實現，用戶注冊、設備綁定、數據查詢、帳單查詢、報表查詢、充值繳費等功能。

移動端平臺建設的模式和要求：

微信公眾號、支付寶程序：

1）客戶自建微信公眾號，軟件開發公司提供數據接口，配合系統聯調。

2）軟件開發公司負責建設客戶微信公眾號。

客戶需提供：

1）服務器：固定IP、帶寬4M、內核4核8G、系統盤100G、數據盤1T，

2）使用管理人員電腦：固定IP、帶寬4M、內核4核8G、系統盤50G、數據盤500G，

3）微信端或支付寶端：開通支付、公眾號、開放平臺、商戶平臺功能，并提供以上平臺的帳號密碼。

3 安科瑞企業能源管控云平臺介紹

3.1 系統概述

安科瑞企業能源管理平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

 

3.2 應用場所：

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業、木材、

化學原料以及機電設備、電器產品、工器具制造等。

3.3系統結構

平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

 

圖1 系統結構

系統可分為三層：即現場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。

現場設備層：主要是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電、耗水、耗氣系統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為本公司各系列帶通訊網絡電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。

網絡通訊層：包含現場智能網關、網絡交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過網絡把數據上傳至搭建好的數據庫服務器，智能網關可在網絡故障時將數據存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。

 

 

3.4平臺功能

平臺采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為節能改造提供數據依據。

（1）平臺首頁

展示企業各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。

（2）實時監控

對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速有效的掌握點位的報警。

（3）變壓器監控

展示各變壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出合適的運行模式。根據合適的運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

（4）用能統計

從能源使用種類、監測區域、車間、生產工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。

（5）產品及產品單耗

與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

（6）績效分析

對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產線、工段、設備等進行日、周、月、年、時段績效統計按照能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。

（7）運行監測

系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。

（8）分析報告

以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行多方面的統計分析，讓用戶多方面了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。

（9）能耗設備用能

耗能設備大數據分析:用相關數據分析建立能耗大戶相應能效比模型，實時監測各個關鍵因子，隨時診斷調整相關參數，讓能效比維持在較高的效率運轉。通過對相關能源標準等參數進行跟蹤比對，建立不同時間段的供能模型。

（10）運維管理

系統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的制定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養需要。

（11）手機APP

APP支持Android、iOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。

3.5 能耗監測系統產品選型

本方案從企業的基本情況出發，結合項目實踐經驗，提出建設能 耗管理系統的業務模塊與方案。本方案采用企業網絡環境下的能耗數 據采集，數據存儲，數據查看，數據處理和數據管理的系統，提升公 司的能效管理能力，租戶的計量收費，能耗統計與節能分析等。

參考文獻

[1] 陳浩.計費系統架構設計及數據遷移[D]. 南京郵電大學, 2012.

[2] 李旺.淺談企業能耗管理軟件的開發與應用.

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.