某医院新区医院能源管理整体解决方案

项目概况

1.1.  项目背景

随着“碳达峰、碳中和”、“3060“等成为政府工作主要任务，着力推动实现能源低碳化为保证能源生产和使用的可持续发展，国家多年连续下达相关能效监测、能源管理的政策文件，要求企事业院区通过平台管理、升级能源采集设备，作好能源精准管控、能耗深度分析，应用能源大数据来响应国家能源管理要求、协助企业发展；通过技术创新，提高能源使用效率，帮助企事业院区实现节能增效、清洁生产的目标。在国家近年提出双碳目标后，鼓励企事业院区实现用能监测、设备管理、能效分析和结构优化，构建数字能效，让数据为节能指明方向，从节约能源、能源充分应用上助力国家低碳发展目标。

1.2.  项目现状

(1)  项目现阶段能源终端设备已安装，主要分为三个区域，新建1#专用配、新建2#专用配、电井配电，其中包括直流屏、温控仪、综保、变压器后柜内仪表及电井箱内仪表。

(2)  以上各区域内设备通信线均未布设，部分区域如电井内线槽已封闭，且楼层做了相关防火封闭。

(3)  现阶段现场未组件智能化的监管系统，设备互相独立，数据不互通，难以对院区的能耗数据采集、能耗分析、节能减排、运行状态等方面做到全面监管；

(4)  没有完善的数据库，缺少智能分析模型，能耗分析报表缺失，对于能耗管理和决策难以提供可靠的数据支撑。

1.3.  项目建设依据

1）《中华人民共和国节约能源法》；

2）GB 15316-2009《节能监测技术通则》；

3）GB 17167-2006《用能院区能源计量器具配备和管理导则》；

4）《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》；

5）《固定资产投资项目节能审查办法》（国家发改委 2016 年第 44 号令）；

6）《公共机构节能条例》（2017 年修订版全文（国务院令第 531 号））；

7）GB/T 2589《综合能耗计算通则》；

8）DL/T698《电能信息采集终端技术规范》；

9）GB/T 29873《能源计量数据公共平台数据传输协议》；

10）GB/T 29618302《场设备工具(FDT)接口规范第302部分:通信行规集成通用工业

协议》。

1.4.  项目建设范围

项目方案范围：

1）新建1#专用配

A.  在现有仪表处（256处）加装边缘网关，采集设备用电信息。

B.  在直流屏处（1处）加装边缘网关，采集直流屏状态信息。

C.  在综保处（11处）加装边缘网关，采集综保状态信息。

D.  在温控仪处（4处）加装边缘网关，采集温控仪状态信息。

2）新建1#专用配

A.  在现有仪表处（515处）加装边缘网关，采集设备用电信息。

B.  在直流屏处（1处）加装边缘网关，采集直流屏状态信息。

C.  在综保处（10处）加装边缘网关，采集综保状态信息。

D.  在温控仪处（6处）加装边缘网关，采集温控仪状态信息。

3）电井配电

A.  在1-9#楼合适位置各加装1台边缘网关，采集设备用电信息。

1.5.  建设目标

1）打破信息壁垒，组建统一的能源管控系统，通过能耗分析、用能趋势分析、能源费用分析、用能预测分析等多重分析功能发现节约空间以及帮助企业降低成本。

2）通过及时发现电能过程中存在的“跑冒滴漏”以及“大马拉小车”现场，通过分析帮助院方挖掘各生产系统中的节能空间，从而减少能源的使用量。

3）帮助院方从粗放式能源管理形成逐渐高效的能源管理体系，一方面将能耗管理从无序变为有序，从而全面掌握能源的流向和利用效率；另一方面减少一线人员的工作强度，减少人工抄表成本。

2.     系统规划方案

2.1.  总体规划思路

过加装能源智能终端或利用原有的智能仪表，构建能耗管理系统，管理人员可以借助Web客户端，随时随地掌控能耗情况。实现能耗实时精细化管理，分析用户用能行为，挖掘能耗漏洞和节能潜力。设计系统图如下：

系统架构图：网关通过内部网络（光纤/以太网）通信上电易云工作站。

2.2.  主站设计原则

主控层系统采用基于Client/Server（客户机/服务器）模式+ Browser/Server（浏览器/服务器）模式的分布式网络结构。系统实现一体化实时监控、综合诊断分析、可视化报警保护、电能管理、其他可扩展功能，其中：电力监控功能主要进行实时监控，控制命令输出等功能，因此电力监控对实时性响应要求高，采用C/S构架；故障诊断分析、能耗分析大部分是一些统计数据，是对历史数据的分析，因此采用B/S构架，两种构架互为结合、互为补充，从而使得整套系统功能更加完善，使用起来更加合理、方便。

2.3.  数据通信设计原则

通讯管理层配置遵循区域就近的原则，按照各现场设备的分布情况，考虑网络载荷平均分布及通讯线缆、施工维护等，将整个系统划分为若干区域，各区域内设备就近接入相应的通讯、网络设备。同时，通讯管理层的配置充分考虑系统扩容、接口扩展等，预留足够的通讯接口。

结合院区能源计量点分布情况，对于计量点采用网关通信原则，网关具备以太网通信接口和4G/5G通信能力。在院区内部具备光纤环网时，网关通过以太网方式与本地服务器或云服务器进行通信。

2.4.  现场采集设备设计原则

本方案考虑整个厂区整体用能设备状态监测。所有改造高低压回路智能仪表、数据采集装置等通讯接入系统，其它智能仪表数据采集装置及其它第三方设备提供标准RS-485通信接口或以太网通讯接口通讯协议给智慧化能源管理系统。

3.     平台功能架构

能源管理系统分为感知层、数据层、应用层、业务层四级。

感知层：通过配置的各类传感器，实现对用电回路电气参数数据采集装置等实时数据采集、状态变化报警等监测。

网络层：对采集的数据进行预处理，包括合理性验证、完整性统计、有效性识别等，并支持从第三方系统、人工页面录入数据、自动文件导入数据等，经过统一处理后，存储进入缓存与数据库，供应用层软件调用。

平台层：应用先进的平台技术，将数据通过平台各个功能模块，实现真实或虚拟的人机交互，满足集中管理、可视化管理、智能化管理的需要。

应用层：根据业务应用关注对象的不同，对应用层中各个功能进行灵活组合调用，可构建电力监控、电能质量监测、智能辅助监控、智能运维等多个子功能平台。

4.     平台功能介绍

4.1.  总体功能

平台根据院区能源管理要求，对各类能源介质按照分类、分项的管理要求进行多维度耗能统计。

平台以能源看板、能流图、统计分析报表等多种形式，系统形成院区能源介质的使用、分布、变化等数据，让院区用能情况清晰、发现节能空间。通过平台严谨的流程管理能够避免抄、核、收环节的漏洞，有效降低人力成本；平台及时统计分析，实现能耗经营指标有依据、可分解、能量化监督和考核。

4.2.  能源数据驾驶舱

整体展示院区当日主要能源数据，包括总能源负荷数据、用能变化分析、用能排名、能源预警数据等关键指标。

4.3.  能源看板

实现院区能源数据的整体概览，标煤、碳排放、人均能源利用的统计，为院区生产的工艺能耗、能源单耗提供准确的数据支持。

4.4.  能源统计

根据不同维度查看院区能源利用情况，对水电气热的用能统计，包括用量、标煤、碳排放、人均能耗、院区面积能耗的标准转换，实时查看。

4.5.  能源流向

根据企业院区内部组织结构，实现能源使用的直观查看，精确到部门、厂区、不同能源类型的使用统计，可查看本院区下区域、部门、分项、支路的整体能源使用流向。本功能可以及时发现内部的用能异常（跑冒滴漏）、计量监测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

       实现用能设备的自动远程抄表，精确到小时的实时能耗数据，节省企业人工抄表的人力资源及复杂的记录计算工作，降本增效，同时为院区的精准能耗统计提供准确的数据支持。

4.7.  能耗拓扑

通过该模块可对建筑、区域、部门进行新建、编辑、删除等操作，对分项、支路进行编辑、查看的操作。平台的这个功能可以实现院区内部能耗统计的自定义方式，为院区能耗统计的对标提供技术能力。

4.8.  其它功能

4.8.1能源数据实时监测及预警

平台具备对电气柜接点温度及线路运行状态的实时监测，及时发现电力系统中存在的异常，对回路接点温度、漏电、电流电压等电气异常及用能突变及时预警；对于能源介质流量压力发生的突变进行预警。预警方式有后台大屏推送信息等多种方式，提醒管理人员及时处理。

4.8.2能源系统组态

平台具备电气组态图功能、计量点三维建模功能，实现平台对能耗监测的不同展示方式，让管理人员通过平台能便捷掌握院区的计量终端分布情况，方便能源运维管理。

4.8.3电能质量管理

平台具备对院区电能质量监测的功能，对2~31电压电流谐波实时数据监测和预警提醒。

4.8.4运维管理

    平台的运维管理功能，将能耗管理的设备设施的运维工作进行数字化，实现设备巡检与维修工作过程的透明化，历史数据可分析、未来趋势可预测，由设备检修模式由“故障维修+定修”升级为“预测性维修”。

维修流程：报修——接单——开始维修——维修完成的工单完整闭环管理，实现维修工作在平台上的过程留痕、环节清晰、档案全面；

4.8.5平台开放功能

平台预留接口，可以接入配电室内的安全环境智能终端，形成配电室的安防辅控监控系统，加强变电所无人值守的安全运行效果，包括温度、湿度、烟感、水浸、红外双鉴、气体浓度、门禁状态、视频信号等多类终端。

4.9.  报表管理

平台根据系统的采集的能源数据，以企业为院区，自动生成各类统报表，包括水电气热数据，有功月度统计、自定义时段统计，电能的尖峰平谷电量统计、有功电能季度报表统计、年度报表统计、月度最大负荷统计等。

5.     效果

5.1.  能源消耗过程可视化，节省能源管理运营成本

通过对能源流动图、实时能耗数据、能源看板等多种形式，展现用能过程各项指标，方便管理人员掌握院区能耗具体状况， 对院区的用能概况、能源流程及能源消费指标的计算分析，及时发现用能异常，从管理上节能。同时，能源管理平台的搭建，帮助企业从粗放式能源管理形成逐渐高效的能源管理体系，一方面将能耗管理从无序变为有序，从而全面掌握能源的流向和利用效率；另一方面减少一线人员的工作强度，减少人工抄表成本。

5.2.  能源数据准确及时，数据分析挖掘节能潜力

对院区能耗数据进行汇总、分析，通过能耗分类分项分析、能流监控与分析、部门用能绩效等方式，发现并度量用能损耗，改进用能方式，减少不必要的用能损耗，让数据服务于院区管理、生产，提高院区能源数据分析的价值。通过平台多维度的统计形式，准确计算院区综合指标分析、序能耗分析、工序能源介质单耗分析，针对生产工艺、产品和院区产值能耗进行同业对标，挖掘节能潜力；为院区打造绿色工厂的能源体系建设提供技术支撑和硬件支撑。

5.3.  重点设备用能监测，找到设备节能改造空间

通过能源监测终端对关键设备（比如空气压缩机、水泵、风机、锅炉、汽机、电机等）的运行状态、运行性能、实时能耗进行监控，并计算设备效率和能源转化率，了解关键设备的能耗水平，进行精确的用能数据系统分析，发现设备用能问题，找到系统节能改造空间，降低设备能源单耗。通过平台对能源数据的综合分析，重点在用电节能方面提供可行建议及方案，主要包括电机改造成变频器/软启动、变压器改造无功补偿方式提高功率因数、中央空调/分体空调集中控制升级等应用方案上。

5.4.  建立碳排放管理理念，帮助院区及时融入未来双碳时代

随着我国“3060”目标的提出，碳排放已经成为全社会关注的热点。院区能源管理平台结合对能源的监测与管理，综合对碳排放的监测与管理及生产经营的管理，实现能碳数据可视化，帮助企业多角度了解企业碳排放数据，需完善碳资产、绿色资产的管理等后续的业务需求，及早融入未来双碳时代。

6.     项目方案配置清单

附件：GD96边缘网关主要技术参数

1. 装置具备CNAS、CMA标志检测报告。

2. 装置需通过不低于电磁兼容Ⅲ级以上实验，并取得报告。

3. 装置支持现场APP及电脑端图形化配置工具。

4. 装置采用 ARM Cortex-A7架构、嵌入式 linux 操作系统装置具备4路RS485(带隔离)、2路RJ45以太网10/100M、1路全网通 4G 无线通讯、1路 lora 通信、1路 RS232(带隔离)、1个USB3.0接口:装置具备数据存储功能，最小256M，可扩展。

5. 装置具备2路模拟量、4路开入量(干节点)、2路开出量(无源常开触点)采集和上送。

6. 边缘计算功能:装置具备对采集到的数据进行分析和处理，实现数据的过滤、报警、公式计算、信号合成。

7. 组态开发:装置具备Modbus协议接入，支持现场组态，无需二次开发。

8. 装置具备多种协议支持;支持通过 Modbus-RTU、Modbus-TCP、等协议对设备进行数据采集;支持通过ModbusTCP、IEC104、MOTT、HJ212等协议对接到各种平台和上位机软件。

9. 维护功能:装置具备远程配置、接入设备查询、数据监视、报文监视、数据存储、协议导入、模版导入功能，可通过互联网或就地的电脑进行维护:装置具备图形化配置工具。内置WEB、FTP、TELNET、HTTP、SSH 服务。

10. 装置具备备电功能。

11. 装置具备断网续传、断点续传功能。

12. 装置具备定时上送校时请求，响应服务器的校时指令，支持对接设备的时间同步功能。

13. 事件记录:装置具备1000条事件记录。

14. 功耗消耗:≤10W。