优能园区丨园区能源管理

一、建设背景

工业园区汇聚了多种生产要素,能源使用量大且复杂,做好科学的能源管理工作,可以大大地提高能源使用效率,减少能源消费支出。工业园区能源管理系统将园区内用水、用电、用气、温湿度等能耗数据集中采集,通过对数据的计算和分析,建立节能优化模型,改进能源使用效率,提高园区生产率。工业园区能源管理系统通过生成的图形化报表,直观展现能耗走势,对能耗的异常波动及时发送预警,查找问题根源,提供解决方案,为企业节能增资提供保障。工业园区能源管理系统最终目标是帮助企业合理使用能源、降低能源消耗,提高企业经济效益。

二、建设目标
工业园区能源管理系统的目标是通过对用能数据的监测和分析,挖掘节能潜力,提高经济效益。有效避免意外状况的发生,避免不必要的财产损失。
· 向能源管理要效益;
· 向用能设备要效益(经济运行和操作指导);
· 降低能源系统运行管理成本,提高劳动生产率; 
· 服务于领导决策(技改高能耗设备和生产工艺);
· 加快突发故障和异常处理的效率,降低能源不必要的浪费。
 

三、系统架构

 

3.1 整体架构

 

3.2 软件架构

 

3.3 协议层

本层的主要功能是兼容主要的工控协议,本层的主要功能是兼容主要的工控协议,我公司平台支持的协议包括Modbus、BACNet、M-Bus、C-Bus、LonWorks 、ODBC、OPC、标准视频通信协议、Q/GDW374.1电力用户用电信息采集系统技术规范各种常用的内部协议,同时支持协议Q/GDW374.1电力用户用电信息采集系统技术规范各种常用的内部协议,对这些协议进行解析,然后通过数据发送模块,将所采集的数据发送到数据服务器中。同时,监听指定端口,接收服务器发送的命令,并转换为对应协议的数据格式,实现设备的控制。

3.4 数据层

本层的主要功能是接收协议层发送的数据,存储到数据库中。同时,维护一个消息队列,为其他模块提供数据推送服务。在此基础上,提供了以下模块:
l 监测模块
l 报警模块
l 认证模块
l 日志模块
l 数据备份/恢复模块
l 控制逻辑模块
l 数据分析模块

3.5 应用层

本层的主要功能是提供WEB 服务,为用户提供基于B/S架构的应用。如:
l 设备监测
l 报警事件
l 认证管理
l 系统管理
l 统计报表
l 数据查看
l 数据分析



五、系统介绍

5.1 能源管理基础模块

5.1.1数据采集模块

本项目数据采集系统的建设思想为:在充分利用现有能源管理数采系统的基础上接入新增的计量仪表和能源数据,构成统一的能源管理数采系统。
数据采集系统将前端采集的数字量能源数据及模拟量数据经数字化处理后,通过以太网传输进入实时数据库存储。除了自动采集数据外,具备手工录入以及手工报表读取功能,支持数据批量录入功能。
数据采集首先需解决的是不同厂家提供的PLC、DCS 及其他仪器仪表设备的通信协议转换和联网问题,OPC(OLE for Process Control)协议是目前最流行的软件互连标准。OPC 技术避免了费用高昂的接口定制,满足长期以来企业对信息传递的要求。

5.1.2 能源实时监测模块

以企业能源介质为监控对象,对各能源介质进行分类,对每个能源介质的情况进行采集与实时监控,采用工艺流程画面及能源介质分类流向画面,方便直观地显示各能源节点的实时数据。
主要包含:
· 空压机系统
· 制冷剂系统
· 给水系统
· 热媒站
· 天然气系统
· 工艺冷水系统
· 配电系统及配电安全监测系统
· 污水系统
 

1)、用能统计模块

完成总能耗、总费用、分项计量的能耗和费用的统计,为管理层和决策层进行节能管理提供数据依据。
能源统计画面对各种能源介质的历史消耗情况进行多维度展示,做到能源消耗透  明化,可视化。通过折线图、柱状图、饼形图及数据表格的展现方式帮助客户直观且全面了解能源的历史消耗状况及发展趋势。
通过逐级菜单展示的方式(工厂->车间->工艺段->重要设备)使用户实时的了解工厂耗能情况,并可通过时间段的选择灵活查询历史耗能情况。
灵活的画面布置,使用户在同一显示画面内可以同时浏览最多 4 中展示方式,从多角度全面掌握能源状态。
数据展示画面可以通过鼠标拖拽的方式放大缩小,便于客户浏览细节问题。
l 主要功能
能耗总览。按选定的报表类型、时段(月份、年度、时段)、分支机构或建筑类型,生成相关能耗报表数据。
分类、分项计量能耗统计。按选定的报表类型、时段(月份、年度、时段)、分项计量系统、分支机构或建筑类型,生成相关能耗数据报表。
 

2)、KPI管理

能源管理系统根据用户的要求自动计算经济性指标,并通过分析以同比、环比及重要经济指标比较的形式,用报表及图形的方法展示给用户的辅助管理工具。
KPI是直接反应使用者能效利用率的关键参数,通过KPI参数,能够最直接有效地反应使用者的能源利用效率。一般而言,在不同的行业中,关键能耗分析参数是不同的。对于生产来说,关键KPI指标是单位产品的能耗信息(水电汽);而对于建筑来说,关键KPI指标是单位面积的能耗信息(或空调能耗信息);根据各自车间运营特点,制定不同的能直接反应用能量与效益和用能效率的绩效指标,并对这些指标加以追踪,及时发现异常的能耗趋势,加以改进,减少能源的浪费。在能源管理平台中,还能根据不同类型的建筑,提供不同的KPI对标表,完成建筑之间的对标分析。能源绩效分析组件可以帮助用户建立能源绩效指标,同时以多种形式,如均值、基准线、其它参考能源数据等比较其能源使用情况。
KPI统计可对全厂的各项能耗进行统计,面对不同用户提供各类属性的KPI统计,例如,系统能耗、设备类型能耗、全厂能耗统计、车间能耗统计、设备能耗统计、单位平米统计等等。
按管理层级划分:
l 公司层级--各分厂总能耗,单位产品能耗;
l 工厂层级--生产活动能耗,非生产活动能耗,单位产品能耗;
l 车间层级—车间综合能耗;
l 辅助系统—低压空气电耗,高压空气电耗,锅炉系统煤耗,污水处理电耗;
按KPI 功能划分:
l 对标管理--国家法律法规,行业(企业)内标准;
l 绩效钻取—班次间能耗对比,设备运行周期能耗变化,能源采购测优化(峰谷平)  趋势分析—产能变化对能源需求影响,季节变化是否对能源需求影响;
l 关键设备能效—空压机能效,锅炉系统能效,污水泵能效;
 

3)、能耗分析

能耗分析作为能源管理的另一个维度被用户所重视,其主要从设备、区域、系统、产品及班组的角度对其综合能耗进行统计分析,往往以标准煤或碳排放量为单位定量的核算生产效率及成本。
完成总能耗、总费用、分项计量的能耗、费用的统计和能耗预警,为管理层和决策层进行节能管理提供数据依据。
①能耗总览,按选定的报表类型、时段(月份、年度、时段)、分支机构或建筑类型,生成相关能耗报表数据。
②分类、分项计量能耗统计。按选定的报表类型、时段(月份、年度、时段)、分项计量系统、分支机构或建筑类型,生成相关能耗数据报表。 
平台将能耗数据按照不同的数据类型提供表格、图形等显示方式,分析建筑、楼层、能源分区的能耗情况。
用户可以按管理需求选择不同方式的能源分析报告,可从日历对象中选择日、周、月、年,可以自定义时间段。
通过对一定时间段内的所有能耗数据进行自动归类、统计、累加、折算,得到全部能源消耗的实际成本和费用,形成能源成本报表,为后期能源预算和成本管理提供数据支持,为用能单位制定新的能源计划提供及时、准确的依据。

4)、能耗对比分析

 

5)、能耗排名

 

6)、对标分析

对标分析又叫标杆管理(benchmarking),也称基准管理。通过对标分析实现企业间标杆与指标的分析。通过对标分析对整体节能能耗做出对标,进而实现高效节能。
 

7)、报表中心

报表是企业生产、管理过程中重要的数据载体和呈现形式,能源报表系统也  是能源管理系统的重要组成部分,其主要难点在于易用性和灵活性,要解决的问  题有数据和格式两个, 数据来自企业各个方面,可能分散在不同业务系统,由各个工厂不同人员收集整理;报表格式需要根据企业管理要求进行定制。
通过对一定时间段内的所有能耗数据进行归类、统计、累加、折算,得到全部能源消耗的实际成本和费用,形成能源成本报表,为后期能源预算和成本管理提供数据支持,为用能单位制定新的能源计划提供及时、准确的依据。
本次项目将涉及到以下报表类型:
l 能耗数据时报
l 能耗数据日报
l 能耗数据月报
l 能耗数据年报
l 能耗趋势查询
l 每小时能耗趋势
l 能耗分摊报表
l 能耗指标对比
l 能耗同比
l 能耗环比
l 关键设备能效报告
l KPI 指标报告
l 运行时间、备件更换、维修记录
l 峰谷电报表
l 成本分配及子计费
支持EXCEL,PDF 格式,用户可以方便的进行编辑和打印。
 
 

8)、能源账单

通过平台自动生成能耗数据和能源账单,打印或直接E-MAIL相关工厂,同时所有用能数据能做到可记录、可追溯、可查看,工厂利用网络登陆平台,随时查看自身的用电情况和能源账单,做到明白消费。
包括:电费账单、尖峰谷平配置、能源账单等功能。
配置尖、峰、谷、平等时间段的电费价格,计算用户每月用电账单,所有用能数据能做到可记录、可追溯、可查看,工厂利用网络登陆平台,随时查能耗及成本。

9)、报警管理模块

通过对能源介质数据及设备、仪表参数的监控值设值限定范围触发报警,快速分析并  找到故障点,减少跑冒滴漏损失。
通过对电表的运行状态的监测,当出现异常情况,及时发出警报通知管理人员,提高楼宇的用电安全,同时可拓展支持手机短信、手机APP、微信公众号等方式的报警推送,此外,报警分析功能可以看到报警阈值、当地视频、相关平面图纸确认位置以及这段时间出现的报警次数,客户可以快速分析报警点位情况。设备设施建立平面图,图中标识设备报警点,当某台设备发生报警,平面图中会有闪烁报警标志,准确定位报警发生点。
预警管理:在设备损坏之前,提前进行预警,使专业人员有充足的时间进行状态检修。通过预警系统能够提高管理水平,让检修进入到数字化时代。
主要管理页面包括:报警规则设置、报警分析、报警日志查看等。
 
 

5.2 其他管理模块

5.2.1 表计管理

用户可自行添加资产类型。针对电表可提供内容包括:表记参数信息、表记属性信息、表计维保记录、表记监测数据等功能。
具体内容如:电表的出场日期、厂家、所属位置、年检日期、安装日期、型号、安装单位、名称等,进入该电表详细信息展示界面,包括三相电流值、三相电压值、功率、电能等,支持柱状图、折线图、饼图等不同方式的展示。
 
 

5.2.2 图形化模块

管理平台提供线上制图功能,根据现场及客户需求绘制动态图形,绑定设备的点位后,通过采集器实时反馈的数据,动态的展示设备的实时数值及各种重点参数,针对配电系统可提供能流图、电力系统图等页面。
l 图形制作界面
 

5.2.3 系统管理 

系统管理包括:资源管理、点位管理、用户权限管理、用户操作日志等功能。

1)、资源管理

 

2)、控制器管理

 

3)、用户权限管理

在任何一个信息管理平台开发过程中,都要涉及到对人员操作的管理,因此用户权限管理方法的设计与实现非常重要,由于公司人员多部门多,平台比较庞大,要保证平台的正常运行,需实施用户权限控制,在对平台用户、操作权限进行动态管理的同时,必须实现用户菜单定制 , 且实现与用户无关, 避免因人设岗。
平台配备基于角色的访问控制模块,平台中抽象出操作、角色、用户三个概念。
 



5.3用能设备辅助管理功能

5.3.1设备监测功能

提供对设备运行管理,运行状态的分析等功能。主要包括:

1)、设备参数采集分析

 
 

2)、运行时间比较

 

3)、设备效率分析

 

4)、设备运行状态分析

通过对设备的在一段时间内的运行数据的分析,给出对设备运行状态的评价,方便用户进行设备的管理和维护。

5)、设备报警分析

以针对能耗数据设定报警阈值,数据到达这个阈值时,云能效会通过邮件等方式推送这个能耗数据的报警信息。
 

6)、数据分析功能

利用采集的能耗以及主要用能设备的运行数据进行分析,提升设备运行效率。
 

7)、能源效率分析

能源管理系统的核心服务,它综合平台各类关键业务数据,形成各类分析报告,允许人工介入方式,依据平台历史数据、关键业务数据、相关生成数据,形成各种分析数据,并以服务的形式支持平台整体的运行。

8)、设备效率分析

通过监测设备输入能量与产出能量对比,分析得出设备的实际能耗效率,并结合设备的营运时间、维护保养情况,评价设备生命周期。

9)、系统效率分析

通过监测系统输入能量与产出能量对比,分析得出系统的实际能耗效率,并根据所分析系统的原理、运行状况、能量传递转换方式以及系统所含设备的效率等方面,综合分析评定系统效率的等级。
l 空调系统
通过选择时间、评价项目通过计算能够得到相应的能效曲线。其中评价项目包括:单位面积空调能耗、单位空调面积耗冷量、空调系统能效比、制冷系统能效比、冷冻水输送系数、冷却水输送系数、空调末端能效比、冷冻水泵电能利用率、冷却水泵电能利用率、冷水机组运行效率(COP值)。
l 采暖系统
评价项目包括:锅炉系统能效、锅炉正平衡热效率、水泵效率、水泵电能利用率、水泵调节阀门上的电能损耗计算、热泵的制热系数、供热系统热水循环水泵的耗电输热比等。
l 热水供应系统
评价项目包括:热水供应的能源消费系数等。

10)、供需效率分析

节能的最高层面是根据客户对能源的真实需要,来合理安排能源的供给,即从能源的供需层面提高能源使用效率。本系统通过专业模拟分析软件分析得出建筑物真实的能耗需求量,通过与建筑物的实际能耗量的对比,找出能耗异常的地方。

11)、能源消耗异常预警服务

能源管理系统提供以下能源异常预警服务,以实时提醒用户存在的能耗浪费现象,减少和杜绝能源浪费。

12)、非正常运行状况预警

l 能源消耗异常预警
l 基础负载异常预警

13)、超预算预警

l 能源消耗趋势异常预警
l 能源消耗超过预算预警

14)、无效工作区预警

l 舒适度异常预警
l 气象异常预警
l 能源价格变动预警
l 能源供需失调预警