企业微电网工业企业能效管理系统解决方案（60页 PPT）

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基于企业微电网的 工业企业能效管理系统解决方案 01 行业背景 02 解决方案 03 典型案例 04 目 录 CONTENTS PART 1 项目背景 3 光伏发电、风力发电具有波动性、间歇性的特点， 企业需要配置一定规模的储能系统作为电能的 “蓄水池” ，平 抑电能供给波动；还可以作为应急的后备电源；也可以通过峰谷价差套利；另外在大电网供电紧张时需求响应， 反向 “卖电”给电网公司；电动汽车普及带来的大量充电需求，可通过配置储能系统降低扩容需求，降低电力资产投资， 柔性 扩容。 因此，未来企业内部的电网将由源（市政电网、 分布式电源）、荷（充电桩之类的可控负荷）、储能、 控制中心组成一个小型发、配、用“微电网”系统， 我们称之为“企业微电网”，实现双碳目标，用户侧的企 业微电网是必然需求。 全国 10kV 供电电压等级、具有一定用电规模的工商企业有几百万家， 在这个大的趋势背景下，这些企业内部的供、配、 用电结构也会慢慢受到影响： 2 随着电动汽车的不断普及，电动汽车的大量充电需 求需要在企业内满足，需要在企业内安装充电桩， 增加 大量的间歇性用电负荷； 1 政策要求（整县市屋顶光伏试点）、自身需求 （投资回报率、丰富电能来源），企业大概率会建 设有分布式光伏发电系统或者小型风力发电系统； 新 能源趋势 企业现状 站在企业的角度， 除了要主动承担碳达峰、碳中和的社会责任，也需要考虑自身的经营和利润，需要结合 企业的现状进行改造，还面临以下问题： 经营 目前企业内部跟配用电有关的系统多且分 散，比如电力监控系统、充电桩系统、智 能照明系统、电气火灾系统等，各个子系 统由不同厂家建设，相互独立，且操作习 惯、访问方式各异，用户无法通过一个平 台集中掌握整体供、配、用情况， 无法统 一接收报警、统一运维； 部分企业内部的配电网建设年代久，配 电设施老旧，缺少自动化、数字化的技 术手段来实时监测整个内部电网的运行 情况， 分布式能源、储能的接入的风险 不可见、不可控； 受限于原来的变电所 空间、费用、手续，扩容困难，难以支 撑新增的大量的电动车充电需求； 企业自身对内部的供、配、用电情况运 行保障能力弱，专业性不强，很多还在 使用非常传统的人工抄表、目视巡检的 方式， 手段落后，未来企业的微电网更 复杂，运行保障有问题； 缺少长期的、详细的、多层级的用电历史 数据，为企业微电网的设计以及后续的移 峰填谷策略带来困难； 利润 2 微电网 2 微电网由分布式发电、用电负荷、监控、保护和自动化装置等组成（必要时含储能装置），是一个 能够基本实现内部电力电量平衡的小型供用电系统。 微电网分为并网型微电网和独立型微电网。并网型微电网既可以与外部电网并网运行，也可以独立 运行，且以并网运行为主的微电网；独立型微电网不与外部电网连接，电力电量自我平衡。 引自 GB/T33589-2017 《微电网接入电力系统技术规定》 微电网接入电力 系统技术规定 微电网暂行 管理办法 配电网规划设计 技术导则 微型 电压等级一般在 35kV 及以下；系统规模小， 系统容量不大于 20MW ，通常为兆瓦级及 以 下。 不同用电负荷密度情况中，用电负荷到达 20MW ， 对应中心城区供电范围为 1-5km² ; 乡村 地区为 20- 200km² 。 明确分布式电源为“接入 35kV 及以下电压等级， 位于用户附近，就地消纳为主的电源”。 包括分布式发电和储能。 基本特征之“微型” 满足要求 满足要求 微电网系统要素 经济运行 电能质量调节 需量管理 中央空调负荷 电机负荷 工业负荷 照明负荷 电动汽车 冷热负荷 数据中心 配 电 侧 能 源 侧 负 荷 侧 保护装置 监控系统 能量管理 公共电网 风电 储能 天然气 沼气 光伏 + + PART 2 解决方案 方案思路 整个企业微电网系统由能量流 和信息流两部分组成，企业内部电 网一端连接市政大电网，同时将企 业内的源（分布式光伏等）、内部 配电网、负荷、储能、充电桩连接 在一起，内部通讯网络一方面接受 电网调度指令，也集中监视各子系 统的运行状态、汇总采集各子系统 的数据，网络互联、信息互通、高 效互动。平台根据最新的电网价格、 用电负荷、电网调度指令等情况， 调整各系统控制策略并远程下发， 使企业微电网始终高效稳定运行。 方案思路 AcrelEMS 企业能效管理平台以企业的能量和信 息流向搭建平台解决方案。 数据交互： 作为生产制造管理系统的一部分，具有标准的数 据交互接口和强大的扩展能力。 范围更广： 采集控制对象范围更广、规模更大；统筹采集 控制装置的管理，优化配置策略，提升采集控制有 效性。 环节更多： 源 - 网 - 荷 - 储 - 充各环节紧密衔接 多元化服务： 用能安全监控。用能流向查看、用能数据分析、 节能方案控制、用能收费服务、 BMS 或 FMCS 系 统对接服务 PART 2.1 企业供电可靠 110kV/35kV 变电站 10kV 变电所 0.4kV 配电 室 电力监控系统 -- 拓扑 图 五遥 -- 遥测 / 遥信 / 遥 控 / 遥调 / 遥视 页面组态 -- 配电主接线 图 曲线分析 电力集抄 光字牌 SOE 事件 故障录波 事故追忆 极值统计 直流屏监测 发电机监测 无功补偿柜监测 变压器监测 实时监测高低压配电柜的电压、电流、功率等电力参数，实现遥测、遥信、遥控、遥调。 实时监测各配电室温湿度、烟感、门磁、水浸、有害气体等环境参数，有害气体超标联动排风系统。 实时监测关键供配电设备运行情况，如变压器、柴油发电机、 UPS 、直流屏等。 平台功能 电力监控 展示变配电站内的环境状态（包括当前环境温度值、湿度值、水浸、烟感、开关门状态、当日温度曲线、当日湿度曲线、噪 声、局部放电、红外、 SF6 气体监测、振动和粉尘信息等）。当日温度曲线和当日湿度曲线是用多个温湿度传感器同一时刻的最 大值所描绘出的曲线，该曲线标示了最大值、最小值和平均值 配电室环境监 测 机房环境监测 视频监视 轨道机器人 环境监测 平台功能 分布式光伏监控子系统拓扑图 监测各进线回路电能质量，包括电压暂降、暂态、稳态、谐波畸变等数据波形记录，进而判断配电系统扰动方向，生 成电能质量分析报告。 有源滤波装置和无功补偿装置对 0.4kV 侧电能质量进行补偿和治理，系统实时监测有源滤波装置和无功补偿装置运 行 情况，确保电能质量符合生产要求。 稳态监 测 稳态曲 线 谐波频 谱 谐波曲 线 负荷曲 线 暂态分 析 SOE 事件 极值统 计 电能质量 平台功能 接入工业企业分布式光伏电站发电数据，采集光伏逆变器、并网柜数据，并进行日、月、年、累计收益分析和减排分析； 显示逆变器详细数据，包括逆变器信息、实时发电功率、 日 / 月 / 年发电量、收益、发电功率及发电量趋势曲线、直流侧 电站运行监视 逆变器运行监 视 电站发电统计 逆变器发电统 计 光伏电站配电 图 逆变器曲线分 析 平台功能 和交流侧数据等； 实时显示光伏电站一次接线图，光伏组串直流 / 交流侧实时数据。 分布式光伏 PART 2.2 企业电气安全 连接方式：星型、树型均可； 最远距离：根据线径，回路功率建议回路最远距 离在 200m 以内； 单回路带载能力：设备数量 60 个，建议最大功率 100W ； A-C-A100 应急照明和疏散指示系统结构 电压信号取自普通照明箱总进线专用回路； 可扩展至 8 路接入； 380V 用辅助触点； 一级 二级负荷：取自双切箱； 三级负荷：取自照明专用回路； 连线：手拉手； 距离： 1KM ； 数量：单回路 32 个； 市电检测 NH-BY-2 ×2.5 A 型灯具 NH-RVSP-2 ×2.5 NH-BY-3 ×2.5 NH-RVSP-2x1.5 发规划 CAN 通讯线 220V 电 源 针对低压用电环节各回路中的剩余电流、温度和故障电弧等进行实施监测； 侧重点为低压用电环节的安全性，当剩余电流越限时报警输出， 以提醒维护人员进行安全检查，防止因漏电引起 的火灾发生。 ARCM 电气火灾监控 故障电弧传感器对接入线路中的故障电弧 （包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有 效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故 障电弧时，可以进行现场的光报警， 并将报警 信息传输给故障电弧集中显示单元， 以实现预 警火灾发生的目的。 AAFD 故障电弧探测 针对消防设备的电源进行实时的监控， 通过检测电压、电流、开关状态等有关 参数，判断消防设备的电源是否处于正 常工作状态的监控系统； 一旦火灾发生 时，确保消防设备的正常运行。 AFPM 消防设备 电源监控 监测各电气接点、母排温度并实时预警； 实时监测 0.4kV 馈线漏电电流，异常时报警； 实时监测消防设备的电源状态，发生异常时报警； 实时监测厂区内防火门、安全门状态，发生异常时及时报警； 监测厂区内消防应急照明和疏散指示灯具工作状态，在发生火灾时提供疏散应急预案，灯具有异常时报警； 平台功能 漏电监测 电气接点测温 消防设备电源监 测 防火门监测 IT 系统监测 电气安全 PART 3.3 企业能效分析 参考规范 GB/T29871mm2013 《能源计量仪表通用数据接口技术协议》 NHJcmm2018 《重点用能单位能耗在线监测系统技术规范》 GB/T22239 2019 《信息安全技术信息系统安全等级保护 基本要求》 GB/T40063mm2021 《工业企业能源管控中心建设指南》 GB51348 2019 《民用建筑电气设计标准》 GB 17167mm2006 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》 GB/T13234mm2009 《企业节能量计算方法》 GB/T13466mm2006 《风机泵类空压机经济运行通则》 GB/T16665mm2017 《空气压缩机组及供气系统节能监测》 GB 19153 2009 《容积式空气压缩机能效限定值及能效等 级》 GB50174mm2017 《数据中心设计规范》 GB/T23331mm2020 《能源管理体系要求及使用指南》 GB/T33656 2017 《企业能源计量网络图绘制方法》 GB/T36713mm2018 《能源管理体系能源基准和能源绩 效参数》 GB/T15587 2008 《工业企业能源管理导则》 GB/T15316mm2009 《节能监测技术通则》 GB/T2587mm2009 《用能设备能量平衡通则》 GB/T2589mm2008 《综合能耗计算通则》 GB/T3484mm2009 《企业能量平衡通则》 GB/T6422 2009 《用能设备能量测试导则》 GB/T28751mm2012 《企业能量平衡表编制办法》 mm2013 组网结构 造气工序 u 进料量 u 工序电耗 u 工序单位产量电耗 u 风机设备台时产量 u 风机设备单位电耗 u 。。。。 甲醇工序 u 产量 u 工序电耗 u 工序单位产量电耗 u 工序蒸汽用量 u 工序单位产量蒸汽消 耗 u 初塔台时产量 u 初塔单位电耗 u 主塔台时产量 u 主塔单位电耗 u 。。。 尿素工序 u 产量 u 工序电耗 u 工序单位产量电耗 u 压缩机台时产量 u 压缩机单位电耗 u 。。。 变换工序 u 进料量 u 工序电耗 u 工序单位产量电耗 u 中变炉台时产量 u 中变炉单位能耗 u 。。。 辅助生产系统 u 压缩空气产量 u 系统电耗 u 单位产量空压机 / 循环水用电量 u 单位产量空压机 / 循环水用电量 u 空压机系统比功率 u 单台空压机比功率 u 水泵效率 能效分析体系 1 u 单位产品综合电耗 u 单位产品综合电耗成本 u 单位产品综合煤耗 u 单位产品综合煤耗成本 u 单位产品综合能耗 u 时、日、月、年 u 班组时长 u 自定义时间展示 次级 用能 单位 主要 用能 设备 用能单位 3 2 高性能平台 高性能 ARM 32 位处理器；嵌入式 Linux 操作系统 128M 以上内存；最大可扩展 32G 外部存储 稳定可靠 电磁兼容 4 级、硬件加密 ( 国密算法 SM1,SM4) 、软件加密 (AES) 、宽温工作 (- 40℃~70℃) 、宽压工作 (DC9~36V 、 AC/DC85~265V) 强处理能力 最大 4 万个数据点位处理能力；多平台数据上传 接口丰富 最大 16 个串口；以太网、 Lora 、 Wifi 、 DI/DO/AI 、 4G 扩展方便 自定义总线扩展协议；按需扩展串口、 DI/DO/AI 、 4G 、硬件加密、 GPS 协议丰富 设备侧： ModbusRtu 、 ModbusTCP 、 DL/T645-1997 、 DL/T645-2007 、 CJT188-2004 、 IEC103/104 、 OPC UA 、 BACNET 等； 平台侧： ModbusTCP （主、从）、 104 （主、从）、 DGJ08-2068-2012 上海 建 筑能耗、 DGJ32/TJ111-2010 江苏建筑能耗、扬州、常州、杭州、广西河池等 地省市能耗、宁夏电力需求侧、安科瑞运维云、预付费云协议、华云 104 协 议、 SNMP 、 MQTT 协议、 OPC UA 、 IEC 61850 、 Q/GDW 376.1 等； 边缘计算 虚拟数据求和、数据二次计算（加减乘除）、逻辑控制（梯行图绘制） 断点续传、数据冻结、失电报警；多级报警设置、协议解析、规约转换 远程管理 远程配置、远程监视、远程升级 应用丰富 综合能源管理、电力需求侧、泛在电力物联网、新能源、自动化、物联网 Anet 系列边缘 计算网关 实时了解生产过程中设备运行和耗能情况 , 确保正常生产 , 为企业调整工艺参数 提 高 产量 降低设备能耗提供数据支持。 l 对接 PLC 、 DCS 、 SCADA 等系统 l 主要产品和附属产品产量展示 l 原料产品比 l 单产电耗 能耗展示 l 原料 催化剂 引发剂等库存展示 l 工艺流程图 l 工业组态图 电力监控 平台功能 生产管理 对企业单位产品能耗 / 单位产值能耗进行统计分析 , 并 对标行业先进指标 , 帮助用户了解企业实际生产水 平为调整生产工艺 , 降低生产成本提供依据。 l 对接 ERP 、 MES 、 MIS 等系统 l 万元产值单耗 l 产品单位能耗 l 按国家标准对标 l 单耗报警 电力监控 平台功能 产值分析 对各类能源费用进行统计 , 帮助用户掌握能源费用支 出 的详细情况 , 考量支出是否合理 , 是否有节省费用的 空间。 l 能源费用同环比分析 l 各类能源费用占比分析 l 单位产品能耗成本分析 l 复费率 ( 电度电价 ) l 需量电费 l 电费分摊 电力监控 平台功能 能源费用分析 对企业各级对象进行绩效考核 , 帮助用户 了 解企业内部能源消耗详情 , 量化考核对象 能 效差距。 l 制定各级考核对象绩效指标 l 评定各考核对象进行绩效并排名 l 各产线能源绩效对比 l 能效与影响因素自由对比 l 自行设置能效报警 电力监控 平台功能 能源绩效分析 对工业企业内企业用电、用水、空调、工业气体实现能源预收费，实现先缴费、后用能； 对照供电公司收费模式，工业企业企业电费可分为基础电费、尖峰平谷电费、力调电费、公摊电费等，并提供电费账单； 提供能源财务报表； 对工业企业内职工宿舍进行水电收费管理，支持微信、支付宝等缴费方式； 对职工宿舍进行负载管理，包括恶性负载识别管理、负载阈值管理，避免因为恶性负载引起火灾 平台功能 用电监控 先交钱后用电 违规用电监测 基础用电管理 免费基础电量 员工用电档案管 理 职工宿舍用电管理 安科瑞新一代具有自主知识产权的照明 控制解决方案，基于成熟的 RS485 通讯控 制 技术，在此基础上创新地引入了载波侦听和 冲突碰撞检测机制，多机间实现了实时双向 通讯。线材使用超六类屏蔽网线，一次性解 决通讯与供电问题，通过网线连接系统，实 现控制功能，将其命名为 ALIBUS （ Acrel Lighting intelligent Bus ） ASL20 系列智能照明控制系统由开关驱 动 器、传感器、面板、触摸屏和配套上位机软 件组成。 开关驱动器、传感器、面板、触摸屏通 过 ALIBUS 智能照明总线（超六类屏蔽网线 cat6a