智慧能源系统解决方案（59页 PPT）

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郎丰利于 2023 年 8 月整理制作，碳排放数字化建设及数字化驾驶舱建设综合解决方案 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 智慧能源系统解决方案 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 内容 为什么需要智慧能源？ 1 智慧能源的基本结构 2 4 大数据下的智慧能源 3 智慧能源的重要应用——智能电网 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 • 我国每百万美元 GDP 耗能为 908t 标油 • 每百万美元耗能，世界平均水平为 270t 标油，日本为 96.2t 标油， OECD 国家平均 为 198t 标油 从单位产值能耗估计节能潜力 • 目前，全国能源利用效率为 32% ，比先进国家低 10 个百分点 • 工业能源利用率仅为美国和日本的一半左右 从提高能源利用率看节能潜力 • 十二五”期间，非化石能源占一次能源消费比重提高到 11.4% ，单位国内生产总值能 耗和二氧化碳排放分别降低 16% 和 17% 。 十二五节能减排目标 • 我国工业锅炉的平均热效率为 55%-60% ，工业发达国家多为 80% 以上 从主要耗能设备技术水平分析节能潜力 1 为什么需要智慧能源——严峻的现实 中国的能源出路——智慧能源！ 能源 低效消耗 燃煤为主 依赖外界 环境 生态破坏 环境污染 资源耗竭 经济结构失衡 何以 为继？ • 以煤为主的一次能源结构造成了严重的环境污染。酸雨率全 国 40% ， 世界污染严重的 20 城市中国占 16 个 • SO2 排放量的 90% ， NOx 排放量的 60% 都来自于燃煤。 • 全国 SO2 排放总量超过环境承载能力的 70% 左右。 • 生态破坏造成的经济损 失已占 GDP 的 8% 。 已严重威胁经济和社会 的可持续发展 ！ • 主要是由于工业结构 中高耗能产业比重较 大、耗能装备技术水 平较低 严峻的现实—能源结构直接影响一个国家的可持续发展能力 数据样本的缺陷 手工操作，错误率高 报送的格式不一样 报送的内 容不一样 报送的单 位不一样 自动报表 生成系统 为什么需要智慧能源——缺点在哪里？ 为什么需要智慧能源？ •基础统计信息不尽 准确与全面 •统计算法不够完全 合理与完善 •用能单位能源数据 汇总体系不完善 •缺乏必要的工具和 系统平台 •能源消耗占总运营 成本比例不大 • 缺乏能源管理意 识 不重视 能源管理 没有有效 的能源计量 缺乏能源 数据的汇 总分析 •数据汇总工作复 杂、庞大，而且极 易出错 •而基于海量数据 的分析更是困难 •没有积累起可用 于分析和查询的能 源数据库 能源消耗 数据缺乏 四性 •缺乏完整性 •缺乏可靠性 •缺乏连续性 •缺乏分析 能源管理的缺陷 无数据 -- 粗放 式的能源管理 • 只有总的能耗数据（月 账单、年账单） •对工艺及设施的能耗数据 不了解 • 缺乏有效的能源管理机 制 有数据但缺乏 数据管理和分 析 -- 基本能源 管理 • 有安排员工进行人工 抄表，并对抄表数据 进行汇总、制表 • 有简单的抄表和电力 监测系统 • 缺乏对海量数据进行 统计、整理和分析 能源管理系统 —建立高效的 能源管理体系 • 对能耗数据进行分 析和整理 • 对能源用量、能耗 成本进行分摊 • 生成各种关键能 耗指标（ E-KPI) • 根据系统的分析 数据进行需求侧管 理 • 利用能源管理系 统发现浪费 • 利用能源管理系统 进行绩效考核 能源管理水平的各阶段 为什么需要智慧能源？ 为什么需要智慧能源？ 1 智慧能源的基本结构 2 4 大数据下的智慧能源 3 智慧能源的重要应用——智能电网 内容 能源生产 / 采购 能源使用及分 布 能源消费管理 能源效率分析 能耗指标管理 能源动态分析 节能分析 环境影响评价 能源定额 汇总 / 对比 规划与预测 定制报表 Factory Tree 生产报表和能耗指标 能源数据管理和分析 • 对海量的能源数据进行整理和统计 • 实时对能耗进行管理，并发现能耗 异常情况 • 对能耗的各种影响因素进行分析 • 自动需找能效薄弱环节 能源数据采集 • 安装数据仪表对各种能源进行实时 的监测 • 通过多种通讯方式传输到能源数据 服务器 • 生成各种能耗指标 • 生成几十种报表，如：能耗报表、能源费用报 表、碳排放报表、能源成本分摊报表、节能效果 报表。 • 生成企业所关注的关键能耗指标，提升能源管理 水平 走向智慧能源——核心应用 智慧能源的层次结构 应用层：主要对采集的数据进行整理和 分析，对能源生 产、传输、使用全过程实施高效管理，提供决策依据并辅 助决策。 传输层：将来自传感层的数据通过有线或者无线传输到各 级能源中心。 传感层：以各种服务于能源管理的传感器组成传感网，包 括智能电表、智能水表、蒸汽流量计、热能计等各种带通 讯功能的仪表。 智慧能源的拓扑结构 （ 1 ）智慧能源应用层（ 1 ）——能源管理 提供强大且适合企业使用习惯及规范的使用功能 基础数据管理 产品 a b c d e f √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 能源 2 3 企业数据管理 能源效率管理 能源成本管理 节能分析 定额管理 环境影响分析 经济分析 煤 气 油 达到 目标 超过 目标 远超 目标 报表生成系统 报告生成系统 数据上报系统 能源统计报告 xxx xxx M T W T F M T W T F 定额 实耗 Factory Tree 能 源 管 理 系 统 需求规划 能 源 数 据 管 理 系 统 能 源 数 据 分 析 系 统 报 告 系 统 （ 1 ）智慧能源应用层（ 1 ）——能源管理 为企业收集整理各类基础数据、时刻更新数据，以保持数据与权威机构的一致性 现状 / 需求 什么是基础数据 : • 通用能源目录、通用产品目 录、通用转换系统目录、通用 排放物目录、计量单位管理 作用 : • 统一尺度和规范，是能源统计 的基础 操作 : • 数据庞大且复杂，企业人员没 有时间，甚至没有兴趣整理和 更新 • 由于资源限制，企业很难及时 更新和纠错 模块 : • 基础数据模块 • 数据更新模块 特点 : • 全面、系统 • 及时更新 • 由于国家规范中不可能 涵盖所有名录，我们为 企业提供定制功能。 解决方案 • 为国家和企业的能源提供统一、规范 的基础数据 • 增加数据准确性 • 根据国家规范的变化，及时更新 • 减少统计人员工作量 • 能源数据电子化 • 开放性和可靠性 优势 （ 1 ）智慧能源应用层（ 1 ）——能源管理 企业能源数据分析 模块 : • 与 ERP 系统对接（如 SAP ， Oracle 等） • 与其他数据源对接 特点 : • 进行生成流程中工艺及设备能耗指 标管理 • 转变为过程化、精细化的管理模式 • 自动生成各种能耗指标 • 对能耗指标进行排序 • 将各种能耗指标定制成报表 解决方案 优势 现状 / 需求 企业数据 : • 企业在生产、运行过程中的能源、 产品等在库存、转化、生产过程中 的数据 操作 : • 数据量大，企业统计人员每月要花 3 － 7 天的时间，收集录入数据 • 人工操作，错误率高 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 能源管理系统通过现场能源消耗数据采集仪表、相 关传感器及能源管理平台，实现对企业现场及远程实 时能耗监测、能耗管理及经济性分析，帮助企业实现 持续能源管理并降低能耗。提供设施优化运行方案， 协助用户进行设施管理，持续发现和挖掘节能潜力  规范和加强能源管理，从粗放式的能源管理模式到科学的能源管理模式。  发现企业能源使用过程中浪费的情况。  生成各种企业需要的能源经济性指标，例如：单位产量能耗，单位面积 能耗，单位销售额能耗、工艺 A-N 单位产品能耗等等。  帮助企业建立能耗基准线。  帮助企业管理生产或运行各个环节的能耗。  发现设备及生产管理中低效的环节。  对节能措施产生的节能效果进行测量和验证。  分析各种变量对能耗的影响，如天气、运营时间、产量等。  帮助企业将能源价格的影响考虑至生产安排中，帮助企业进行电量峰值 管理（ Peak Load Shift & Peak Load Shed) 进行有效的需求侧管理。  和企业的 ERP 系统（如 SAP,Oracle 等系统）对接，为用户提供各种能耗 指标。 4/5 的美国和英国用户 在使用能源管系统改变 了能源的使用习惯。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 能耗数据动态监测 能源监控系统的动态显示对企业使用的各种能源（水、空气、燃气、电、蒸汽、 冷量等）进行实时监控，并提供从概貌到具体的动态图形显示，并提供区域数 据监控，用户可以在工厂平面图或者某个车间的平面图快速浏览到所管理的能 耗数据。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 设备效率分析 为了充分利用设备产能，发现系统提升的可能性，就需要对系 统综合效率进行分析。建立设备效率档案。 节能效果测量与验证 企业为了完成节能减排目标需要经常进行节能改造，测量与 验证节能效果是企业重点关心的问题，基于国际测量与验证 协议（ IPMVP) 为企业提供了节能效果测量与验证功能，为 用户对节能效果进行测量与验证，其中包括：能源节约验 证、费用节约验证和碳减排验证。用户可以方便的进行节能 效果测量与验证。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 能源数据中心 帮助用户在海量的能耗数据，迅速检索和查找到各种想要 的数据。 •时、日、月、年的能源档案 •时、日、月、年的表格式报告 •可选的时间 / 日期档案 •可选的时间 / 日期表格式报告 定制各种关键能耗指标（ E-KPI) 系统能根据使用者的要求自动计算经济性指标， 并进行分析比较，例如：历年商场单位面积能耗 比较、历年单位销售额能耗比较等等。为用户提 供了经济性分析功能，用户可以按照自己的要求 任意定制想了解的经济性指标，例如单位面积能 耗、单位产品能耗、单位产品空调能耗等任意经 济性指标，同时还可以将制定的经济性指标进行 各类比较，了解公司经营状况。 帮助企业发现能耗薄弱环节 帮助企业建立能耗指标基准线 便于进行绩效考核 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 成本分析与价格管理 精确地按部门及生产分厂等分摊能源费用，自动产 生各部门与各分厂帐单及使用报表； 鉴别各部门及分厂的能源费用及其对效益的影响； 提供能源历史数据，以利于整个能源系统的规划及改造； 能耗指标排名 需求侧管理 目前大部分地区都有峰谷平电价，如何利用不同的电价进行有效的生产安排， 降低能耗费用，帮助生产及设施管理人员进行分析和决策，系统能为用户自动 计算出设备或工艺经过调整后节约的费用，让企业管理者看到进行调整带来的 直接效益。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 故障报警功能 根据用户的需求对异常状态和数据及时发出报警；对回传 数据报警信息，超限进行报警。 保存历史报警事件的发生时间和内容。 超限报警 用户可以设定所有管理设备及工艺的能耗基准线，实际能 耗如果超过能耗基准线，系统将提供报警，并将此事件记 录。 报表中心 报表中心为用户提供了强大的报表功能。报表中心内的几十种 报表类型，从各种能耗数据及费用比较，到电力峰谷平报表； 从碳排放报告到系统能耗评估，从能耗指标到能耗预算等等， 满足用户对报表的需求，用户无需繁琐的编辑，只需要简单操 作就能生成精美的报表。支持 EXCEL,PDF 等多种格式，用户可 以方便的进行编辑和打印。 另外能源管理系统的自定义报表功能为用户提供定制精美报表 的平台，用户还能定制自己喜欢的各类报表模板 。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 能耗预算及比较 为用户提供了能耗预算的功能，帮助用户有效的控制能耗成本。用户可以完成逐年 和月能耗预算。系统将自动把实际能耗与能耗预算进行比 较，分别用红、黄、 绿灯代表不同的能耗状态。 日历负荷图 日历负荷图按月提供负荷曲线，让用户非常 直观的发现能耗变化异常而不需要每次进行 查询。 碳排放计算器 碳排放计算方便用户随时将能耗折算成 CO2 的排放，并生成碳排放报告。 如何帮助企业进行高效的能源管理？ 打造三张网络—— 通信、互联、物联 基础网络 （ 2 ）智慧能源传输层——三网合一 （ 3 ）智慧能源的感知层 案例：北京第二外国语学院 （ 3 ）智慧能源的感知层 （ 3 ）智慧能源的感知层——传感网 无线方式：淄博市电力环网改造 智慧能源的感知层——无线传感网 MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的 方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、 自愈功能。 （ 3 ）智慧能源的感知层——“接力”传输 （ 3 ）智慧能源的感知层——无线远程抄表系统 基于 zigbee 技术的远程抄表省去了现场布置通讯线的麻 烦，在节约成本的同时又减少了工程量，为有效实现电能集中管 理大大提供了方便；采用 mesh 网状网络结构充分保证了数据 传输的可靠性。 中心节点 终端节点一 终端节点二 无线信道 为什么需要智慧能源？ 1 智慧能源的基本结构 2 4 大数据下的智慧能源 3 智慧能源的重要应用——智能电网 内容 3 、智慧能源的重要应用——智能电网 • 利用信息技术和新能源技术对传统电网进行改造 风能接入 广域控制 变电自动化 配电自动化 AMI 预测数据 实时数据 历史数据 数据和应用集成 电力市场 区域传输控制 配网控制中心 应用 配套公司 数据集成 数据传输 CMMS GIS MMW EMS SCADA PI Cond. Monit AM O&M OMS Forecasting CIS 信息采集 电网系统 配电 变电 输电 信息 应用 信息 处理 信息 传输 感知 延伸 互动 线路 状态 视频 安全 气象 条件 一次 设备 二次 设备 潮流 分布 电能 质量 链式传感网 极端环境传感网 大规模传感网 电力宽带专用网（光纤 / 宽带无线接入） +3G 电力综合信息平台数据库 导线 状态 分析 杆塔 状态 分析 气象 条件 分析 一次 设备 状态 分析 二次 设备 状态 分析 输电线路检修 变电站检修 用电 计量 考核 居民 用电 电能 调度 管理 电能 质量 控制 配电自动化 精细 用能 管理 信息 双向 互动 用户用电信息 计量管理 电 力 物 联 网 标 准 制 定 3.1 智能电网的层次结构 3.2 智能电网的系统结构 TD-SCDMA网络 气象信息 视频预处理 通信模块 中央控制单元 数据采集 导线振动、应力、 温度信息 气象信息预处理单元 覆冰厚度信息 传感器网络 传感器网络 输电线路安全监控信息系统 视频图像信息 数据集中分类 覆冰检测预处理 导线物理状态预处理 3.3 智能电网的拓扑结构 其它对象 家居对象 电力对象 传感网络 感知对象 电表、设备监测传感器等 水气热表、智能家电等 安防监控传感器摄像头等 PLC 、短距离无线通信、红外通信、局部总线、射频等 感知 / 互动 互动终端 感知终端 网关 电力接入专网 互联网 电力光纤网 宽带无线网 3G 以太网 ADSL 电力主干网 网络层 应用层 感知延伸层 感知互动平台 现有电力平台 3.4 面向输电线安全监控的传感器 3.4 合理配置的电网传感器 • 监测对象 • 变压器 • 油色谱分析、油温、变压器铁芯接 地、局部放电、变压器套管介质损 耗等 • 断路器 • 六氟化硫气体监测、绝缘、断路器 触头动作速度和行程等 • 避雷器 • 漏电流检测 UHF局部放电监测 三相绝缘监测 单相绝缘监测 光纤测温 3.5 智能变电站设备在线监测 主变：油色谱分 析、油温、铁芯 接地、局部放电、 套管介损等 断路器： 局部放 电、 SF6 气体压 力、泄漏、湿度 等 氧化锌避雷器： 阻性电流、总泄 漏电流 3.5 在线监测——极端环境下的监测 3.6 智能配、用电一体化应用 监测对象 配电网电能质量的实时监测 台区变考核、防窃电 大用户远程负荷控制：实时远程 拉合闸控制和网络预付费、用电 信息远程发布应用 居民用户用电实时、精确计量， 用电事件上报、告警 居民家电设备用电的精细管理与 计量 智能电表 分时电价 即时电量计量 双向通信 电能质量监测 窃电检测 家电控制 远程升级 智能插座 智能断电 能耗计量 远程控制 安全保护 3.7 面向计量与用户交互的传感网 • 应用模式 TD-SCDMA McWiLL 水表 Water Meter 照明控制 Lighting Controls 暖通系统 HVAC System 负荷控制设备 Load Control Device 居家显示器 In-Home Display 气表 Gas Meter 负荷系统 Load System 可编程调温器 Programmable Communicating Thermostat Mesh 网状网组网 Star/Tree/Mesh 混合组网 信息发布 抄表 控制命令 电力宽带 通信网络 电力宽带 通信网络 用 电 信 息 用 电 信 息 用 电 信 息 用 电 信 息 用 电 信 息 用 电 信 息 TD-SCDMA/ McWiLL 水表 Wat