園區(qū)綠建對標“碳達峰”
——能源數(shù)字化運營管理實踐

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，5G 通信技術(shù)的推廣，當前，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，為人們提供可靠、經(jīng)濟、高效、便捷的用能體驗。

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)字化促進園區(qū)內(nèi)系統(tǒng)融合、資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同以及實時狀態(tài)反饋，依托數(shù)字化工具提升園區(qū)運營的效率，堅守“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，實現(xiàn)以下幾個方面的突破：①提升能源使用和轉(zhuǎn)化效率，實現(xiàn)園區(qū)能源系統(tǒng)的低碳運營；②優(yōu)化運營管理流程，實現(xiàn)園區(qū)能源系統(tǒng)運行全生命周期管理；③通過對能源運行數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析和挖掘，實現(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)字化工具提升運維人員效率，實現(xiàn)園區(qū)服務(wù)價值最大化；⑤順應(yīng)國家碳達峰和碳中和戰(zhàn)略，推動新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 項目描述

中國華能集團人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地（以下簡稱：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。

實驗樓A、實驗樓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)多個國家級行業(yè)重點測試中心和實驗室。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、天燃氣、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、機房等用能環(huán)節(jié)，實現(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)基地建成已運營5年多的時間，在此期間物業(yè)部門的工作強度量一直較高，高強度的工作致使工程部門人員流動較大；隨時間推移設(shè)施、設(shè)備會出現(xiàn)老化，對日常維護的要求將會不斷增加，專業(yè)服務(wù)公司不掌握設(shè)備日常運行情況，維護缺乏針對性；隨著入駐企業(yè)的增加，現(xiàn)有能源供給系統(tǒng)平衡將會出現(xiàn)變化和波動，設(shè)備故障的隨機性增大，如圖2所示。

圖2 園區(qū)能源數(shù)字化系統(tǒng)拓撲

華能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地現(xiàn)有4 套變配電系統(tǒng)（獨立系統(tǒng)），1 個鍋爐房、2 個加壓泵站、1 個熱容積式水換熱站、1 個供暖換熱站（獨立系統(tǒng)）、1 個制冷站（獨立系統(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)，降低日常運營保障工作的效率。

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

2 功能設(shè)計

基于先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)應(yīng)用平臺依托規(guī)范堅實的能源CIM 標準建模和標準規(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；平臺采用了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和AI 算法等先進的前沿技術(shù)，提供輕量級、高并發(fā)與安全可靠的邊緣計算和設(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，并通過大數(shù)據(jù)平臺的快速分析計算監(jiān)控各類設(shè)備協(xié)同運行和報表的統(tǒng)計，如圖3所示。

圖3 平臺架構(gòu)

平臺整合現(xiàn)有能源系統(tǒng)，通過大屏實現(xiàn)能源全局數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，規(guī)劃能源管理、能源資產(chǎn)管理、運維管理、運行監(jiān)控模塊。

（1）能源系統(tǒng)運行監(jiān)控。對接配電、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)，實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控，運行數(shù)據(jù)與資產(chǎn)、運維的共通、共享，如圖4所示。

圖4 統(tǒng)一運行監(jiān)測平臺

通過安裝相應(yīng)計量表計和監(jiān)測裝置、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)，實現(xiàn)創(chuàng)新基地能源系統(tǒng)的可視化；實現(xiàn)對能耗指標的全面評價與分析；實現(xiàn)能源系統(tǒng)的運行優(yōu)化；通過3D 的方式對重點用能設(shè)備和能源轉(zhuǎn)換設(shè)備進行實時監(jiān)測；實現(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）重點設(shè)備管理。針對電梯運行特征，項目中使用智能傳感器、大數(shù)據(jù)分析及AI 技術(shù)，通過對電梯電能、電量數(shù)據(jù)分析，結(jié)合實時位置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不對接電梯系統(tǒng)，不影響電梯系統(tǒng)安全運行的情況下，運營管理者可以實時掌握電梯的運行情況和位置。

3 帶來的價值

能源消耗分類、分層統(tǒng)計管理：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)

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

圖6 能源計算流程

基于設(shè)備生命周期的運營管理，如圖7所示。

圖7 設(shè)備生命周期運營管理

智能報告指導(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 電能負載分析

圖9 用電診斷結(jié)果

4 結(jié)語

項目還在完善和迭代，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)人臉識別技術(shù)成果，實現(xiàn)人數(shù)變化統(tǒng)計，從空間密度的維度對能源的使用情況進行研究，實現(xiàn)能源的智慧管理。

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