工业互联网-智慧能源管理解决方案
工业互联网
智慧能源管理解决方案
目录
11目标市场分析 (3)
1.1方案适用行业及客户群体 (3)
1.2场景分析 (4)
1.2.1现状及业务分析 (4)
1.2.2面临的挑战 (5)
1.2.3客户需求 (6)
22解决方案 (7)
2.1方案描述 (7)
2.2总体架构 (8)
2.2.1业务架构 (8)
2.2.2技术架构 (9)
2.3方案业务场景 (10)
2.3.1实时在线监测 (10)
2.3.2设备台账管理 (12)
2.3.3企业能耗管理 (12)
2.3.4无功补偿管理 (14)
2.3.5用能安全预警 (15)
33物联网网关 (16)
44方案优势 (18)
4.1易部署、易实施、见效快 (18)
4.2超高性价比 (18)
4.3无使用门槛 (18)
4.4自研操作系统 (19)
4.5强大无功补偿管理能力 (19)
4.60.1ms准确捕捉放电 (19)
1目标市场分析
1.1 方案适用行业及客户群体
本方案适用于城投企业总部群、大型商业综合体、高档小区物业、地方电力公司、自来水公司、热力公司、燃气公司、工业园区、大型厂矿企业等对能源管理有需求的众多行业。具体客户类型如下：
1.每月用电费用在100万及以上的高能耗企业
这类企业一般规模尚可，用能费用支出较高，而多数企业的管理者并不掌握用能损耗状况，企业的用电管理往往单纯依靠电工，能源管理较为粗放。此类客户可通过实施企业用能信息化、帮助管理者精确掌控企业用能状况，结合节能降耗、优化用能、争取全额力调奖励，节省总体费用等。
2、有100kvar及以上变压器的常规用户
这类企业可能规模不大，用能费用支出也不高，但是只要有自备变压器就要接受供电公司的力调电费考核，这类企业的老板一般不懂电，也很难请到高水平的专职电工，所以企业可能会存在力调电费罚款，用电管理水平较低等状况。此类企业用户数量庞大不容小视，可重点以解决力调电费提供无功补偿管理服务为切入点。
3、有明确能源管理需求的企业。
这类企业一般具有一定水准的能源管理团队，在信息化、节能、降损以及无功治理上都基本完善，对于企业能源管理也较为重视。此
类企业一般需求明确，会更加关注解决方案，只要方案商满足对方需求一般较为容易达成合作。
4、有明确智能集抄费控需求的用户。
对于物业、城市综合体、园区、CBD、大型商业体等，供电公司一般计量点设在变压器进线侧，变压器之后的所有用电户由物业等管理单位自主管理收取电费，此类用户具有明确的智能集抄费控服务需求。
5、对无人值守的用能场所及重点设备的用能监控。
针对无人值守场景下的用能监控，可实现各用能点的能耗监控及设备运行情况监测，并且可实现用电设备远程停送功能。
1.2场景分析
1.2.1现状及业务分析
工业和信息化部公布“十三五”期间和今年我国工业节能减排四大约束性指标。明确2020年我国单位工业增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分别要比“十二五”末降低１８％、１８％以上和３０％，工业固体废物综合利用率要提高到７２％左右；明确今年这四项指标同比要分别降低４％、４％以上和７％左右以及提高２.2个百分点。
2009年10月，国资委下发了《中央企业节能减排监督管理暂行办法》，将中国电信由“一般企业”调整为“关注类企业”，并将节能减排完成指标纳入中央企业负责人任期经营业绩考核体系。节能减排作为国家可持续发展的重要举措被提升到战略高度。
随着我国市场经济体制的不断完善，国内大多数企业面临日益加剧的全球化市场竞争，多数企业都面临着利润下滑的处境，对此，只能从加强市场开拓以及强化成本控制两方面着手。而在工业企业的各项成本中，水电气热等能源介质费已成为紧随原材料成本、人工成本之后的最大的成本，特别是在某些高耗能企业中，电、水、气、热费已成为最主要的成本。对大多数工业企业而言，也是未被企业控制的最后一项成本，许多企业由于管理、工艺、技术等各方面原因，用电利用效率普遍偏低，节能潜力巨大，因此通过管理和技术手段来降低支出、提高利润空间、加大企业竞争力势在必行。
能源支出已经是企业生产运营的主要成本之一，目前在能源管理方面存在以下痛点：
●基础统计信息缺失或失真
●缺乏能源购供分析体系
●缺乏能源介质流向及过程分析
●运维人员众多，人力成本高
●数据汇总复杂庞大易出错
●用于分析和查询的能源数据库无积累
●专业能力不足，缺乏技术支撑
1.2.2面临的挑战
●当前的能源管理颗粒度，无法满足生产制造型企业精益管理的
需求
●能源耗用预测、转换供应基于历史经验制定与生产无关，精准
度不够
●能源生产和供应过程的管理依靠手工方式进行，管理手段需要
改进
●缺乏有效的手段，对能源的泄漏、供应质量、耗用异常进行实
时监控
●能源耗用统计，所需耗用统计，所需计量数据点多，统计工作
量大且繁杂
●能源使用中存在节约的空间各工厂的能源管理工作目前还没
有统一的信息化管理系统进行支撑管理，工厂能源管理的各项
工作仍需各级管理员手工处理。随着节能降耗要求的提高，各
工厂对于能源管理信息化的诉求也在不断增强。
●《电力系统电压和无功电力管理规定》及《电力系统电压和无
功管理条例》中指出：“无功电力是影响电压质量的一个重要
因素，加强对电力用户无功电力管理是保证电网电压和用户受
电端电压、提高产品质量及节能降损的重要措施。”
考核标准：“100kVA及以上的高压用户的功率因数为0.90以
上。”注：低于0.90，将按比例增收力调电费罚款。
1.2.3客户需求
●用能损耗情况统计；使能源有效利用；减少能源浪费。
●降低用能成本；寻找优化节能
●使力调系数达到供电局标准；争取到力调电费奖励；拿到全额
的力调奖励
●发现和消除用电安全隐患
●使管理者可以直观、清晰、明确的全面掌控企业用能情况
2解决方案
2.1方案描述
工业互联网能源管理解决方案，集”物联网”、”大数据”、“云计算”、”AI”、“边缘计算”、“智能网关”等技术于一体，服务于园区、企事业单位在能源的生产、输配、使用过程中对能源管理的两化（信息化、自动化）融合需求，服务安全用能、经济用能以及精细化管理的需求，具体如下：
●能耗管理系统采用分层分布式系统体系结构，对电力、燃气、水、
热等各分类能耗数据进行采集、处理，并分析能耗状况，实现节能应用。
●通过能源计划，能源监控，能源统计，能源消费分析，重点能耗
设备管理，能源计量设备管理等多种手段，使企业管理者对企业的能源成本比重，发展趋势有准确的掌握。
●让电力、燃气、热力等看不见不能摸的用能信息可视化，并与生
产运营相结合，形成单位制品能耗、日均网损、平均（水电气热）价格等指标，协助管理者精准掌控企业状况，客观科学分析，为
企业精细化管理提供新的数据化纬度。
2.2总体架构
2.2.1业务架构
智慧能源管理业务主要包括如下类别：安全预警、能耗管理、设备监控、集抄费控，下图为业务架构。
终端感知层提供主要是现场的水表、燃气表、热能表，以及安装在现场的智能电表、电气安全预警仪等。
网络传输层主要是指提供工业网关，负责终端智能表计与平台应用层的连接，实时采集设备数据，上报到云上的物联网服务。
平台应用层基于XX工业互联网平台通用PaaS和工业PaaS服务搭建，提供面向能源管理领域的特定场景应用。其中，通用PaaS提供云计算、大数据、应用开发、物联网等基础PaaS服务能力。工业PaaS通过浪潮企业大脑产品，面向各个行业和领域，提供以数据为
核心的工业数据服务、机理模型服务和业务微服务。
应用层提供安全预警、能耗管理、无功管理等功能，服务安全用能、经济用能以及精细化管理的需求,同时支持PC端和移动端(IOS、Android)访问，满足不同用户群体使用需求。
2.2.2技术架构
采用技术路线为采集终端采集仪表水、电、气、热等智能仪表数据，并将数据通过GPRS或以太网的形式传输、存储至XX工业互联网平台进行相关的分析处理，用户只需打开相应系统的（Windows、Android、IOS）的应用软件，即可通过手机APP、电脑客户端完成对用能数据的随时调取、监控、分析、管理等需求。
让用能信息变得简单、直观，让决策者、管理者掌控企业电气运检、售电信息、用电安全预警信息。
2.3方案业务场景
智慧能源服务管理以企业用能中的电能能源使用信息为基础（系统可涵盖水、电、气、热），帮助企业优化用能结构、降低用能损耗、避免力调电费罚款、保障企业用能安全。让管理者轻松掌控企业用能状况，帮企业全面降低企业用能成本，让企业用能更省心、更省力、更省钱！
主要功能及服务内容：
?实时在线监测
?设备台账管理
?企业能耗管理
?无功补偿管理
?在线安全预警
2.3.1实时在线监测
智慧能源实时在线监测系统其用能数据在线监测刷新频率可达3秒，独有的实时在线高速采集技术为业内独创、国内领先，我们可为企业构建真正意义上的秒级用能数据实时在线监测平台。
针对企业的配电结构与实际需求，重点打造构建四级用能数据实时在线监测。
用于各类用量分析的表码采集标准间隔可设为1-15分钟，可形成每一个设备的刻冻结、时冻结、日冻结和月冻结表码，数据保存时长10年，准确率为100%，可靠性为99.99%，同步性1分钟。
根据采集的用能数据可进行各类用量计算（例如时用量、日用量、月用量、年用量、班次用量、生产线用量）并对企业的工艺设备、能源设备、能源介质和用能数据进行监视。
?能源流监视：通过对能源流的图形化展现，实现综合能耗现能源
流的可视化监视。以直观、整洁的表达方式体现生产系统的能源消耗与平衡状况。
?厂区综合能源监视：对全厂生产过程中电能消耗状况以直观的图
形化方式进行展示。
?生产工序能源监视：对单一生产工序的各种能源介质的实施生产
和消耗状况以直观的图形化方式进行展现，直观的表达各工序的能源生产与消耗状况。
?能源设备和生产工艺监视：能源设备监视实现生产线及各相关辅
助生产环节中的能源生产和消耗系统中的能源生产、输送、分配、转换及使用等环节和重点能耗设备的可视化管理。
?生产工艺能源监视：汇总了各控制系统设备的实时生产数据，并
将这些数据进行画面展示；通过对生产数据进行计算、统计后汇总到调度画面以图形方式展示生产工艺系统的设备运行状态和过程数据。
?电气安全预警监视：通过报警模块实现对电气安全隐患线路的运
行参数异常、运行故障的记录、报警和故障原因分析。
2.3.2设备台账管理
在用能信息化体系建设中，配电与用能设备台账管理既是智慧能源管理的基础，也是企业生产经营的基础，也被看作是管理工作的重中之重。智慧能源用能设备台账管理帮助客户捋清资产、规范管理、控制成本。通过设备台账管理可以：
?绘制配电网主接线图
?建立配电网设备台账
?维护主接线图/设备台账
应用价值包括：
?预防性维护：降低设备故障率、提高设备完好率、提高设备可用
性、延长设备使用寿命。
?维修单流转：提升维修效率、节省人工成本、提高设备可用性、
降低设备故障频率。
?预测性维护：降低备件消耗、降低维保成本、提高备件使用率、
降低备件闲置率。
?知识库检索：提升维修效率、节省人工成本、增强知识传承、降
低设备故障时间。
2.3.3企业能耗管理
智慧能源能耗管理可帮助企业摸清能源在输配使用过程中的详
细信息，捋清用能损耗问题，给出合理优化建议，拟定节能降耗可行方案，通过以下方法来实现企业节能降耗。
?优化用电方案
?降低配电损耗
?重点设备降耗
?优化生产工艺
优化工艺降耗智慧能源服务可以实时采集整个企业在生产过程中所有用电、用水、用气、用热等各种能耗数据，并对所有数据在线实施监测，并对过程中出现能耗异常的数据进行报警提示，还可以按照之前设定的预案对能耗异常进行隔离和切断处理。还可以对过程中的能耗信息以图表或者数据表格方式提供数据分析和比较功能，通过设备与设备之间、班组与班组之间的横向对比，或者周与周、月与月之间的纵向比较，找出能源消耗过程中存在的浪费和隐患。通过向用户设计各种统计报表建立企业能耗设备评估系统和生产班组能耗考核管理体系，来优化企业的能源消耗，让员工从由过去被动节能向主动节能的思想意识转变，来提高企业能耗使用效率，实现生产成本降低，提高经济效益。
?优化用电方案：系统可综合分析电费的详细构成，结合实际用能数据，通过大数据分析，针对企业实际用能状况给出用能优化方案。
?降低配电损耗：企业的用能损耗重尤其是电的跑冒滴漏是无形、肉眼不可见的。配电网的损耗是一无形的电能消耗，合理值应在
2~5%，有的企业却高达15%或以上。不正常的损耗不仅导致电能浪费，而且会存在着重大的安全隐患。我们根据企业配电网络实际结构建立细致的用能损耗域管理，实现企业用能损耗的全面分析,帮助企业加强用能管理，降低企业用能损耗，减少用能浪费与费用支出。
数据采集周期可以达到1分钟，每天可形成1440条数据。完备可靠的大数据可为企业及早发现“跑冒滴漏”、绩效考核、节能改造和评估、控制单位制品能耗成本提供数据支持和决策依据。
?重点用能设备：可实现重点用能设备的电压、电流、用量及运行状态监测，并实现远程在线控制等。
?优化生产工艺：
?对企业、厂区、产线、重点用能设备的能耗数据进行总体对标。
?对多个同类型生产线、工艺、关键设备的能耗数据进行比较分析。
?对同一生产线的不同工艺、关键设备的能耗数据进行综合分析。
?对同一生产线、工序、关键设备在不同时间段的能耗数据进行比
较分析。
?对同一条线不同班组产量、消耗进行对比分析等。
2.3.4无功补偿管理
《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》工业用电力调标准为功率因数0.9，依据重罚轻奖的原则收取力调电费。如
果企业当月功率因数高于0.9，将会给与一定比列的用电费用奖励。如果企业当月功率因数低于0.9，将会按照企业用电费用总额加收一定比例的力调电费，所以科学的做好无功补偿管理对企业降低消耗、减少损失、合理用能对企业来说极为重要！
智慧能源无功补偿管理系统利用先进的互联网+大数据+云计算技术，结合无功控制与保护的独特优势，通过专业的无功管理APP，可为企业提供最专业、最完善的无功补偿管理服务。无功补偿管理目标包括：
?首要目标：确保用户力调电费不罚款。
?优化目标：科学合理的拿到全额力调电费奖励。
?经济目标：节省用电费用，提高设备利用率、延长设备寿命。
主要功能包括：
?无功监测
?无功分析
?无功设置
?无功优化
?无功告警
?无功控制
2.3.5用能安全预警
国安委〔2017〕4号《开展电气火灾综合治理工作的通知》中出:“2011年至2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，占全国火
灾总量及伤亡损失的30%以上；其中重特大电气火灾17起，占重特大火灾总数的70%。造成经济损失92亿余元。”电气火灾给人民带来生命财产的危害。安全重于泰山，保障企业用能安全，为安全生产保驾护航，防患电气火灾是迫在眉睫的任务和使命。
安全预警服务：我们更快速、更精准、更可靠，通过安全预警服务可以做到用能异常早发现、早预防、早处理，为安全生产保驾护航！
?放电异常，快速监测。越限识别，更加精准。
?异常监测，更加可靠。在线预警，安全高效。
预警目标：掉电检测、漏电监测、放电监测、发热监测、损耗监测、过压监测、电流不平衡监测。以上预警目标可以是上述目标的一个或多个的组合。
预警仪的监测位置和监测密度：电气安全报警仪所监测的范围是从安装点向下监测的。监测点越靠近电源侧，监测的范围就越广，但灵敏度就越低，故障点的定位就越困难。相反监测点分布到末端，并遍及分支节点，监测的灵明度就越高，故障定位越容易，投资自然就越大，所以监测点的布置需要兼顾投资和效果综合实施。
3物联网网关
采用高性能硬件平台，自主嵌入式操作系统，具有强大的功能扩展和系统升级的空间，用于智慧能源管理中（水、电、气、热）各类用能表计的数据采集、存储与管理。可实现用能数据智能处理等边缘计算功能，可通过物联网、以太网等与云平台进行数据交互，具备边
缘计算能力，具备断点续传功能。
智慧能源智能网关特点:
?自主开发操作系统：STM32位内核硬件平台，自主开发底层嵌入
式操作系统，扩展功能强，升级空间大。
?独有镜像处理技术：支持双主站接入，可同时支持MQTT与Q/GDW
376规约协议。
?水电气热四表合一：一台网关可支持水、电、气、热等各类用能
表计的信息采集，支持多点位高速采集。
?支持各类工业规约：支持符合DLT645-2007与DLT645-1997规约
的所有电能表计。支持符合CJ 188-2004-T规约所有水、气、热表计，可支持协议扩展。
?下行：支持多协议RS485、M-Bus、CAN、红外等。
?上行：多通信方式以太网（光纤）、GPRS（2G/3G/4G）、WIFI、LORA、
NB-IOT等。
?安装方式：安装方式灵活，导轨式、壁挂式任意可选；壳体背侧
上方有标准导轨卡口（选配后可支持导轨式安装），终端设有四个固定孔位，可采用Φ7的标准螺丝进行固定安装。
4方案优势
4.1 易部署、易实施、见效快
智慧能源管理服务根据当前企业现状进行实际调研与分析，帮助企业制定一套轻量化的能效监控系统，系统基于云平台模式搭建，可以快速的部署，免去复杂的系统设计与安装。
在不影响当前生产的前提下，进行实施，可以使企业减轻在安装实施过程中带来的不必要的损失。
智慧能源管理服务在整个系统部署完毕后，2个月就会有很明显的优化效果，见效快，效果显著。
4.2 超高性价比
根据智慧能源管理服务多年运行经验发现，对企业的能效监控及治理，直接或者间接的给企业带来的经济效益约为企业用能收益的3%~8%，按每年4000千万左右电费支出估算，智慧能源管理服务部署后每年可以节省120万~320万，其能源管理方面的投入在当年即可得到回报，乃至带来更大的收益。
4.3 无使用门槛
提供PC、手机等丰富的展示方式，提供简易的人性化的使用界面，帮助用户快速的获取所需用能信息，降低使用者学习的成本。同
时，为设备管理人员、企业领导等管理者提供数字化的设备模型和实时运行情况的各种健康指标，为决策分析依据。
4.4 自研操作系统
智慧能源网关采用高性能硬件平台，自主开发底层嵌入式操作系统，区别于其他厂家采用Windows、Linux系统，降低了网关成本，并增强了扩展性和安全性。
4.5 强大无功补偿管理能力
XX相关生态系合作伙伴的能源咨询团队精通高低压无功补偿控制器、电容器保护和成套装置相关知识，在无功控制及管理方面积累了丰富的经验，形成了很强的技术优势，拥有广大的客户群体，相关产品服务于全国近万家企业的无功补偿控制与管理，每年为企业节约无功电费数亿元。
4.6 0.1ms准确捕捉放电
业界领先的用能安全预警功能，可以捕捉0.1ms放电，同时服务可以有效监测漏电、供热、持续过流等用电异常，解决用电安全难题，让企业用能管理更智能、更省心。