孫少杰

（華能置業(yè)有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)，5G 通信技術(shù)的推廣，當(dāng)前，城市和建筑通過能源數(shù)字化改造向“智慧城市”“綠色建筑”演進(jìn)，為人們提供可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的用能體驗(yàn)。

利用IT 技術(shù)打造數(shù)字園區(qū)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重構(gòu)園區(qū)能源系統(tǒng)，利用園區(qū)的能源數(shù)字化促進(jìn)園區(qū)內(nèi)系統(tǒng)融合、資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同以及實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋，依托數(shù)字化工具提升園區(qū)運(yùn)營的效率，堅(jiān)守“以人為本”的原則，打造智慧園區(qū)，在現(xiàn)有園區(qū)信息化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的突破：①提升能源使用和轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)園區(qū)能源系統(tǒng)的低碳運(yùn)營；②優(yōu)化運(yùn)營管理流程，實(shí)現(xiàn)園區(qū)能源系統(tǒng)運(yùn)行全生命周期管理；③通過對(duì)能源運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)園區(qū)能源數(shù)據(jù)深度開發(fā)，資源利用和高效調(diào)度；④利用數(shù)字化工具提升運(yùn)維人員效率，實(shí)現(xiàn)園區(qū)服務(wù)價(jià)值最大化；⑤順應(yīng)國家碳達(dá)峰和碳中和戰(zhàn)略，推動(dòng)新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 項(xiàng)目描述

中國華能集團(tuán)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地（以下簡(jiǎn)稱：華能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地）內(nèi)共4 棟樓宇，建筑面積超過了12 萬m2。

實(shí)驗(yàn)樓A、實(shí)驗(yàn)樓B 是圍繞清潔能源開發(fā)和利用，按照國內(nèi)應(yīng)用技術(shù)研究最高水平打造，內(nèi)設(shè)多個(gè)國家級(jí)行業(yè)重點(diǎn)測(cè)試中心和實(shí)驗(yàn)室。博士后樓和后勤樓是集辦公、學(xué)術(shù)研究及國際交流、產(chǎn)業(yè)化推廣全方位一體化功能的服務(wù)支撐硬件。

基地主要購入電、天燃?xì)?、熱等基礎(chǔ)能源，通過變配電室將電能輸送到電梯、泵房、熱站、冷站、機(jī)房等用能環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)功能區(qū)域通風(fēng)、照明、安防、通信等日常辦公保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行；主要通過載能介質(zhì)（水），將冷、熱能量輸送到末端，采用組合式空調(diào)和風(fēng)機(jī)盤管，調(diào)節(jié)功能區(qū)域的環(huán)境舒適度；設(shè)置16 部客用電梯、2 部貨物電梯和2 部餐梯，實(shí)現(xiàn)人員、物資輸送，如圖1所示。

圖1 能源分配情況

華能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地建成已運(yùn)營5年多的時(shí)間，在此期間物業(yè)部門的工作強(qiáng)度量一直較高，高強(qiáng)度的工作致使工程部門人員流動(dòng)較大；隨時(shí)間推移設(shè)施、設(shè)備會(huì)出現(xiàn)老化，對(duì)日常維護(hù)的要求將會(huì)不斷增加，專業(yè)服務(wù)公司不掌握設(shè)備日常運(yùn)行情況，維護(hù)缺乏針對(duì)性；隨著入駐企業(yè)的增加，現(xiàn)有能源供給系統(tǒng)平衡將會(huì)出現(xiàn)變化和波動(dòng)，設(shè)備故障的隨機(jī)性增大，如圖2所示。

圖2 園區(qū)能源數(shù)字化系統(tǒng)拓?fù)?/p>

華能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地現(xiàn)有4 套變配電系統(tǒng)（獨(dú)立系統(tǒng)），1 個(gè)鍋爐房、2 個(gè)加壓泵站、1 個(gè)熱容積式水換熱站、1 個(gè)供暖換熱站（獨(dú)立系統(tǒng)）、1 個(gè)制冷站（獨(dú)立系統(tǒng)），組合式空調(diào)和新風(fēng)、排風(fēng)裝置若干，除設(shè)置獨(dú)立系統(tǒng)的功能站外，其余站部分設(shè)備的狀態(tài)接入到樓控系統(tǒng)，基礎(chǔ)保障系統(tǒng)用能設(shè)備數(shù)據(jù)分散，在日常運(yùn)維服務(wù)中存在數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)無法有效關(guān)聯(lián)，降低日常運(yùn)營保障工作的效率。

能源系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，保證了物業(yè)管理和維護(hù)的延續(xù)性、穩(wěn)定性、繼承性、準(zhǔn)確性，該園區(qū)從實(shí)際工作出發(fā)，依托“華云慧能”技術(shù)支撐，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)能源結(jié)構(gòu)和用能特點(diǎn)，規(guī)劃園區(qū)智慧能源管控平臺(tái)的建設(shè)。

2 功能設(shè)計(jì)

基于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用平臺(tái)依托規(guī)范堅(jiān)實(shí)的能源CIM 標(biāo)準(zhǔn)建模和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成從底層打通數(shù)據(jù)通道的跨系統(tǒng)引用；平臺(tái)采用了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和AI 算法等先進(jìn)的前沿技術(shù)，提供輕量級(jí)、高并發(fā)與安全可靠的邊緣計(jì)算和設(shè)備連接通信能力，幫助用戶將海量設(shè)備采集數(shù)據(jù)快速接入平臺(tái)，并通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)的快速分析計(jì)算監(jiān)控各類設(shè)備協(xié)同運(yùn)行和報(bào)表的統(tǒng)計(jì)，如圖3所示。

圖3 平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)整合現(xiàn)有能源系統(tǒng)，通過大屏實(shí)現(xiàn)能源全局?jǐn)?shù)據(jù)的呈現(xiàn)，規(guī)劃能源管理、能源資產(chǎn)管理、運(yùn)維管理、運(yùn)行監(jiān)控模塊。

（1）能源系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控。對(duì)接配電、換熱站、空調(diào)（冷站）系統(tǒng)，采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，運(yùn)行數(shù)據(jù)與資產(chǎn)、運(yùn)維的共通、共享，如圖4所示。

圖4 統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)

通過安裝相應(yīng)計(jì)量表計(jì)和監(jiān)測(cè)裝置、搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，采集人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地的水、電、冷、熱重點(diǎn)用能數(shù)據(jù)；采集電梯位置及建筑環(huán)境數(shù)據(jù)；整合BI、3D 建模、能源互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新基地能源系統(tǒng)的可視化；實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗指標(biāo)的全面評(píng)價(jià)與分析；實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化；通過3D 的方式對(duì)重點(diǎn)用能設(shè)備和能源轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)主要設(shè)備的資產(chǎn)健康管理以及備品備件的管理。

（2）重點(diǎn)設(shè)備管理。針對(duì)電梯運(yùn)行特征，項(xiàng)目中使用智能傳感器、大數(shù)據(jù)分析及AI 技術(shù)，通過對(duì)電梯電能、電量數(shù)據(jù)分析，結(jié)合實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不對(duì)接電梯系統(tǒng)，不影響電梯系統(tǒng)安全運(yùn)行的情況下，運(yùn)營管理者可以實(shí)時(shí)掌握電梯的運(yùn)行情況和位置。

3 帶來的價(jià)值

能源消耗分類、分層統(tǒng)計(jì)管理：各類能源消耗分段消耗情況一目了然，如圖5所示。

圖5 建筑物耗能量結(jié)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)能源成本多維分析與管理：從量、費(fèi)維度直觀了解和掌握能源費(fèi)用分布情況，如圖6所示。

圖6 能源計(jì)算流程

基于設(shè)備生命周期的運(yùn)營管理，如圖7所示。

圖7 設(shè)備生命周期運(yùn)營管理

智能報(bào)告指導(dǎo)合理用能，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，提供節(jié)能建議，如圖8、圖9所示。

圖8 電能負(fù)載分析

圖9 用電診斷結(jié)果

4 結(jié)語

項(xiàng)目還在完善和迭代，在應(yīng)用中接入樓控BA 系統(tǒng)，結(jié)合新風(fēng)、空調(diào)等環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，展開舒適度與能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的探索；接入安防系統(tǒng)人臉識(shí)別技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)人數(shù)變化統(tǒng)計(jì)，從空間密度的維度對(duì)能源的使用情況進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)能源的智慧管理。

系統(tǒng)上線后園區(qū)的能源運(yùn)營數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)呈現(xiàn)，能源的消納過程和關(guān)聯(lián)設(shè)備資產(chǎn)運(yùn)維情況實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理，提升能源使用效率和日常運(yùn)維管理水平，基于歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)從時(shí)間、空間維度對(duì)日常運(yùn)營管理監(jiān)察和指導(dǎo)的目標(biāo)，通過平臺(tái)運(yùn)行可以積累大量能源運(yùn)行數(shù)據(jù)，基于可靠的能耗數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析工具，可以實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下的負(fù)荷預(yù)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和提供了數(shù)據(jù)與工具的支撐。