园区能源管理方案

作者：舜通智能来源：www.sitcsys.com 发布时间：2025-06-25 热度：0

1.项目必要性

1.1 项目区域现状概述

园区能源类型包含电、水、热、气，其中以电为主。园区现有光伏发电系统，总装机容量xx MWP，主要分布在车间屋顶及员工停车场车棚处,以及供冷供热系统、储能系统、空压系统、循环水系统等。园区内能源类型较为丰富，包含电、水、气、热等，但未实现对园区能源的集中监控、运营以及对能源数据和信息的融合分析。

1.2 项目必要性

产业园区包含电、水、热等多种用能场景并且有光伏发电站和储能设备。但其各供用能系统间相互独立，缺乏实现联动的方式及策略，无法真正做到纵向源网荷储、横向多能互补协调优化。另外，作为工业园区，其单位产品能耗相对较高，用能效率较低、综合能耗较高。虽然有分级计量，但是没有大数据支撑，用能状况不透明，无法实现科学的管理和监测，客户对用能情况不能精细分析和评估，更无法进行改造和优化。因为有必要提高数据接入能力以及数据分析能力，挖掘园区能耗提升潜力。

为进一步深化电力体制改革，提升能源利用效率，优化资源配置，国家相继出台的多个文件，鼓励节能减排，实现供能侧多能互补优化、源网荷储协调控制，提升工业企业及园区整体供用能管理水平。具体包括：《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发（2022）9号文）；《各省公司开展综合能源服务业务的意见》（国家电网营销〔2019〕885号文）；

通过实时监测和分析，实现能源消耗过程、多能源协调供应、设备运行状态、设备环境状态、生产作业行为的“可视化、数字化、精益化”管理，降低综合成本，提高生产效率。通过大数据的运用，实现对电力的输、变、配，光伏储能的互补性供能，以及对空压、锅炉、给水等其他动力设施设备的设备状态、设备环境进行全方位，多系统综合监控，实现分散数据的全面采集，集中处理，结合专业的用能优化管控措施和运维服务，有针对性地提供安全用能、科学用能、节约用能整体解决方案，提升能源运行水平、提高用能管理水平，实现综合节能价值。

通过综合能源管理系统的大数据分析，建立园区电、气、热的供、用能测算、分析和优化模型，制定多能协同优化策略、能效提升策略和能源供需平衡策略，以实现园区能源结构智能优化配置，提高园区能源利用率，提升园区能源综合利用水平和精准智慧用能，降低园区整体能耗，节省用户成本。

2.项目建设目标

对产业园区分布式光伏、储能以及配电室等园区供、配、用能系统进行改造，为园区建设用能优化控制系统软件。

对产业园区源、网、荷能源系统进行改造，布置50-70个集中采集点，监测点不少于1000个。

（一）建立集中统一的智慧能源管理运营中心，提高园区多种能源监管及运维效率。

（二）通过本项目的实施，为企业园区综合能源管理系统建设提供技术储备和示范验证；

（三）降低工业企业及园区的综合能耗5%，提升企业经济效益；

（四）实现园区多能协同优化

3.项目建设方案

3.1 项目建设范围

综合能源管理系统包括如下：

综合能源管理平台：提供一个稳定运行、数据准确web端的，可通过互联网访问的综合能源管理平台。

网络通讯：本次建设不包括园区网络通讯实施，网络通讯依托园区提供的网络接口、网关设备等与园区主网互联互通。

数据采集：本次建设的数据采集有2种方式：1、设备直采，仅包括配电房配电柜中设备、园区关口的电水气的计量表。2、系统级数据对接。

DCS系统：本次建设不包括能源站、空压机、循环冷却水系统、光伏发电系统的就地控制系统的建设

多能协同优化系统：本次建设提供多能协同优化控制策略的建议报告，具体控制的实施由园区方同意后手动或者由平台来实现。

3D可视化：建设包括基于BIM的3D可视化能源管理系统。

与园区总控平台数据对接：支持与第三方平台，如园区总控平台数据对接。

3.2 项目设计原则

1、坚持因地制宜，兼容并蓄的原则

应紧跟园区的建设进度，系统设计满足多样化能源需求，在以后的园区综合能源发展进程中，系统可以集成更多品类的能源数据，发挥更大的经济效益。

2、坚持网络互联、资源共享的原则

加快推进园区建设充分利用信息现有的信息资源，在可用性前提下，充分保证系统建设的经济性，提高投资效率和资源利用率，避免重复建设，建成后实现信息资源的共享。

3、坚持尽可能少影响用户正常生产生活的原则

应注重项目前期的专业化调研和用户沟通。因此，需要认真分析评估改造措施和调控策略，考虑不同设备的运行特点，确保调控效果的最优化。

4、坚持典型示范项目建设与全面实施相结合

通过应用节能计算，提高能源转化水平和效率，提高产业集中度，为用户节约用能成本。应用多能互补技术，实现能源供应的安全性和经济性的平衡管理，实现多种能源的平衡管理。

3.3 项目建设方案

3.3.1 总体架构

平台建设充分考虑园区区能源特性及发展需求，通过对接分散控制系统和各类能源子系统，对园区内包括供冷供热、光伏、储能、充电桩、空压等能源子系统进行数据采集和监控，实现对园区能源的集中监控、检修、运营，使分散式的能源拥有集中统一的监管中心。

系统总体基于无线网/以太网+平台终端多级部署架构，采用数据中台、物联网、边缘计算等先进技术，在一套平台上实现能源和信息的高度融合，并不断支持后续应用业务的扩展，实现软件、硬件弹性部署。整体架构如图所示，分为五层，分别为设备层、感知层、网络层、平台层和展示层。

设备层：包括配电系统、光伏发电系统、气象环境监测系统、冷热系统、储能系统、充电桩等能源供应调度相关的基础设施。

感知层：是实现园区所有能源供应、能源分配、能源使用各环节数据从设备端到网络层之间的数据采集接入部署，包括供配电状态实时数据、光伏、蓄冷运行数据、负荷运行数据、能耗计量数据、机电设备运行数据、园区环境/气象数据、其他信息实时交互数据等。

网络层：在园区建设一张互联网网络，支撑所有业务应用。主要包括4G无线或者以太网采集传输网络、传统工业总线信息实时交互网络。

平台层：部署一套综合能源管控平台，实现园区综合能源的智慧化运行监控及运营管理的数据分析和全业务应用。

展示层：包括大屏、WEB等展示方式。提供独立的的对外综合展示接口以及与上级CPS系统交互接口。

3.3.2 硬件架构

综合智慧能源管理平台提出一套系统的概念，实现硬件资源的高效集成，使得存储资源、网络资源、设备转换效率、空间场地利用等得到很大的提升，进一步降低信息化运维负担。系统的硬件架构采用双机双网结构，主要硬件设备采用冗余配置，避免单点硬件故障导致系统瘫痪，保证系统能够隔离故障而不影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳。由于系统软件均采用了组件化、模块化部署，因此系统硬件可根据接入数据的规模、分析计算的复杂度、业务需要弹性部署，按需横向增减硬件资源。

系统主站端主要配置数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、数据采集服务器、运维工作站。网络架构配置交换机、防火墙等。系统硬件架构图如下图所示：

3.3.3 通讯架构

通讯拓扑图如下：

数据采集设计充分考虑能源、信息、管理等不同数据资源及不同数据类型的接入需求，通过一体化部署，实现各环节数据的统一采集接入覆盖，实现园区所有能源供应、能源分配、能源使用各环节数据的采集接入，包括供配电状态实时数据、光伏发电、热电运行数据、负荷能耗计量数据等。

3.3.4 数据中台

1）数据清洗

系统对各种杂乱无章的数据进行对应的处理，得到标准的、优质的、连续的数据，为数据数据统计及高级应用提供数据来源。主要功能包括：辨识补充数据完整性、筛查数据唯一性、研判数据的合法性等。

2）数据转换

数据转换基于“设备容器”建模，为多源数据标准化采集提供支持，使得无论是什么设备、什么系统、什么规约、什么通信方式的接入，都能让客户侧用能优化控制系统轻松的接入，在一个数据采集系统就可以完成所有的数据采集任务，便于不同平台间的模型同步、实现相同的功能处理逻辑和提供相同的对外服务，从而实现不同采集任务的统一运维和展示。

3）数据入库

根据前端采集服务器送来的海量的各数据类型按数据类型进行分类，提供不同的数据写数据库的优化流程，将数据分别写入到实时数据库或历史数据库，以最大程度提升数据服务器、应用服务器的处理能力。数据入库后，平台按实时数据和非实时数据提供数据采样读取周期：历史数据提供5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟及60分钟不等的采样周期。实时数据提供5秒的采样周期。

4）远程控制

远程控制是指由WEB客户端操作人员下发控制指令，经由前置通讯服务器转发给指定的设备执行的动作。远程控制的内容，在本次系统中我们设计增加模拟量的输入和开关量的输入。为保证每个控制指令的正确操作，增加安全性和可视化效果，每个操作都会记录到系统数据库，下发指令的权限也会根据系统权限进行匹配。控制结果以实时画面的形式显示在当前系统中，供操作人员观察。下图为远程控制指令由WEB前端触发到设备执行过程的流程示意图。

3.3.5 数据采集

平台搭建过程中为了整合光伏、储能、配电等数据信息，建立统一的监控中心，需要各类设备厂家及子系统厂家配合，进行数据资源整合。各类设备或子系统与服务器通讯方式优先选择以太网，铺设光纤和网线。

下图是xx综合能源场站需要第三方支持的内容调研情况：

3.3.6 xx综合能源场站接入方案

1）空压站/循环水泵房/制冷站/换热站

空压站/循环水泵房/制冷站/换热站位于动力中心，接入方式通过以太网方式，由空压站控制柜中西门子可编程控制器S7-1500 PLC(型号暂定）和系统进行链路接入。实现设备/传感器相关参数的采集和系统控制功能。如下空压站系统总体结构图如下：

根据空压站整体接入方案，与系统整体架构对应，上位机、显示器等组成监控管理层，建立在中央控制室，通过以太网链接到交换机。监控管理层主要是支持对应空压系统的应用软件开发，实现数据和图像信息的动态显示、存储与管理。S7-1500 PLC主站通过485总线电缆与对应从站建立链接，组成采集控制层。如下图空压站监控硬件搭建结构：

循环水泵房、制冷站、换热站接入综合能源平台方案同上。

2）光伏站/储能站/充电站

本工程规划光伏装机容量12.5MW，选用540Wp单晶硅组件分别布置于xx园区焊装车间、总装车间、分拣车间屋顶及员工停车场车棚处。共选用47台225kw组串式逆变器，新增5台2000kVA箱变、1台1600kVA箱变、1台1000kV箱变。规划储能容量1.1MW/2.2MWh,包含11个储能电池柜、2个汇流柜、2个控制柜及1台1260储能变流器等设备，布置于园区110kV变电站南侧空地处，在园区南部员工停车场配置10台交流双枪充电桩及1台落地充电桩配电箱。

整个光伏储能充电桩一体化系统监控链路图如下：

综合考虑光伏储能充电桩系统数据采集点位数量，通过配置的工控机和通信网关机进行网络链路的接口对接。

3）电气系统

园区目前主要以外购市电10kV配电为主，供电线路两条10KV线路，一个动力中心配电室，七个变电所以及车间配电房。具体需要进行485网络建设，车间配电房要预留系统接口。根据需求配置多台通信网关，便于后期二期整体配电系统的网络管理。电气系统接入架构图如下：

4) 水/气/热

园区内有4个压力流量计，30块自来水表，3个燃气表，这块能源监控，需要并入综合能源监控系统，目前未并入485网络，需要网络施工，前期较早介入施工。系统接入架构图如下：

3.3.7 平台功能框架

综合能源管理平台是综合能源系统建设的重要组成部分。平台以物联网为基础，以“大数据+AI算法”为核心，融合数据采集控制终端，在一个平台上实现整个园区能源和信息的高度融合及已建成信息化系统的接入，并不断支持后续应用业务的扩展，实现软件、硬件的弹性部署。平台包含六大模块，分别为清洁能源低碳、用能优化、配电系统、能效管理、运维管理、多能协同、系统设置、数字孪生，实现园区综合能源管理的一体化、数字化、标准化、流程化、精细化、智能化。

1）综合大屏

综合大屏主要显示是整个平台宏观的主要数据，主要包含信息概况、日用电量、站点分布、实时告警、运维概况、综合能源等板块。通过首页的综合大屏很直观看到整个园区综合能源的运行态势。

2）清洁能源

a 、光储充系统

储能系统涉及多种能量、多种设备、多种物质、多个过程，是随时间变化的复杂能量系统，本系统主要是光储一体化，需要多项指标来描述它的性能。常用的评价指标有储能密度、储能功率、蓄能效率以及储能价格、对环境的影响等。

b 、光伏系统

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。

c 、用能优化

包括开关的控制，温度的设置。

d、中央空调循环系统的监控

压缩空气系统是指大气压力的空气被压缩并以较高的压力输给气动系统。系统流程如下：空气压缩机→储气罐→过滤器→干燥机→输气管道→用气端口

e、配电系统

主要是针对高低压配电设备的数据采集，能效分析等

f、能效管理

以数据分析为依据，提供定制化的容改需、配变改造、电能质量治理、节能设备改造等服务方案。

g、多能协同

通过多能协同解决传统制冷机系统、冷冻水系统、冷却水系统独立运行的弊端，打造全局最优，找到最佳工况的智能制冷站。解决传统空压站加卸载、气体泄漏等弊端，打造自动启停、远程诊断、群控寻优的智能空压站；打造水泵最佳效率轮值、智能工况纠偏等节能控制技术。

h、运维管理

运维服务是指为维护电力系统的安全稳定运行，保证电能质量，针对配电、用电设施，进行规划设计、安装调试、运行监测、维护保养、设备检修等专业服务。通过上述一系列的服务，实现“安全、经济、优质”的用电目的。