实验室电能管理&智慧安全用电系统解决方案

一、政策背景

• 2021年10月24日，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。
• 2022年10月26日，教育部关于印发《绿色低碳发展国民教育体系建设实施方案》的通知。
• 2022年8月，科技部、国家发展改革委、工业和信息化部等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》。
• 2021年12月28日国务院关于印发《“十四五”节能减排综合工作方案的通知》。
• 2017年国务院安全生产委员会下发了《关于开展电气火灾综合治理工作的通知》。
• 2017年6月26日国务院教育部办公厅发布了《关于开展教育系统电气火灾综合治理自查检查的通知》。

二、项目背景

三、实验室用电管理现状

1. 用电需求日益增长：实验室精密仪器设备多、易燃易爆物品多、用电设备多，用电环境复杂，用能需求也相应攀升。
2. 节能队伍建设薄弱：实验室节能降耗工作基本由后勤保障，缺乏专业技术和专业培训。
3. 用电安全监管不够：部分实验室存在供电和用电设备老化严重，易出现漏电、短路、过载等安全隐患。
4. 节能意识有待提高：实验室能源利用率存在浪费现象，“人走灯熄，随手关水”等节能习惯尚未养成。
5. 管理模式亟待优化：实验室普遍采用手动开关管理为主，人工成本投入大，需定期定时巡检，形成管理漏洞。

四、建设方案

4.1 实验室用电管理痛点

1. 能源消耗浪费严重：用电体量大，设备管理不合理导致用能浪费严重，缺乏能源管理平台和能效考核指标。
2. 人工排查、事后处置：运维管理主要采用人力巡查为主的方式，容易存在检查疏忽、遗漏，对潜在的安全隐患不能第一时间发现。
3. 用电管理手段缺乏：能耗管理手段缺乏，智能化管理程度不够，能源管理缺乏后端数据分析，对潜在的风险预判不足。
4. 违规用电、保护能力弱：存在因线路老化、用电设备老化、用电设备功率过大导致的各种电气故障，用电隐患大，容易引起电气火灾。

4.2 建设目标

4.3 详细设计

系统架构

• 数据采集层：包括物联网智能断路器、数据网关、电源模块、智慧安全用电管理系统等，部署在实验室区域。
• 传输层：为数据采集层提供网络传输通道，主要是以太网为主链路，结合实际环境可搭配无线手段来实现数据的上传。
• 平台层：采用BS架构Web浏览访问模式，主要包括服务器、平台软件等。

系统实施

五、应用价值

5.1 设备智能控制

1. 定时控制：根据工作安排预先设置空调、灯光、仪器设备、风机等设备开启、关闭时间，通过定时控制手段，在下班时间实验室无需使用时断电，避免出现无人情况下的开机等情况，有效节电。
2. 实时计量：实时监测实验室空调、灯光、仪器设备、风机等设备运行情况及用电量实时监测，根据智能化对比统计和分析，可以实时了解能耗情况，生成报表，为科学调控节能环保、减少能耗成本等提供数据支撑。
3. 实时监测：实时监测线路电流、电压、温度、功率、功率因素、三相不平衡、缺相，不间断监测线路，自动生成数据报表，了解用电线路及用电设备的健康状况，最大程度保障用户电路安全。
4. 故障预警及报警：实时监测线路温度，当线路温度过高时会实时预警和断电保护报警，当因电气故障引起的电火花、强电弧隐患时会实时预警和断电保护报警。还具备短路保护报警、漏电保护报警、过载保护报警、过欠压保护报警、缺相保护报警、三相不平衡保护报警、外部联动报警等异常报警功能。

5.2 强电远程监控

5.3 设备智慧运维

5.4 能耗统计分析

1. 能耗数据采集：定时管控，设置定时场景策略，远程终端控制。
2. 节能服务：洞悉能耗结构，定制数据化节能改造方案。
3. 安全管理：故障预警，快速定位，实时报警断电，提高用电安全性。
4. 数据分析：年、月、日多时间跨度用能统计，导出报表、用能排名对比、能耗同比和环比报表。

六、经济价值

1. 提升实验室能耗管理水平：通过建立实验室综合能耗管理平台，解决当前学校如：空调、风机等大功率用电设备能源浪费问题，利用物联网、传感技术对用电设备远程管控，实现权限范围内的自动化控制，科学调控，提高实验室能耗管理水平。
2. 助力实验室节能数字化转型：通过数据可视化的方式，用数据图表直观呈现，对用能数据进行分析诊断，实现系统设置，能耗历史数据查询，监督实验室整体用能情况，随时调取用能数据的日报、周报、年报，并依据数据做出能耗优化相关决策，为用能预测提供数据支撑，进一步挖掘节能空间，构建互联互通、节能低碳安全高效、可持续的绿色智慧实验室新形态。
3. 落实建设安全实验室目标：针对实验室重点区域，对用电设备智能运维能有效降低用电设备的故障率、减少人工管理成本，减少安全事故的发生，为建设安全实验室提供数据趋势分析和科学研判以辅助决策，保证实验室设施安全稳定的运行，落实建设安全实验室的目标。

七、效益分析

• 消除电气火灾：有效监测这些电气火灾因素（电流、电压、剩余电流、温度）。
• 节约人工成本：实现无人值班，在规避违规的同时至少节省50%以上的人员成本。
• 降低能耗：实时记录用电量、分时段记录用电量，了解各时段的用电情况。
• 提升响应效率：由以前人工通报到查找原因的20分钟，缩减到10秒。
• 缩短应急抢修时间：由以前的3个小时以上，缩减到1小时以内（时刻待命）。