綜合能源管理系統軟件設計研發

賈梟

摘要：能源是社會經濟發展命脈，現在隨著經濟體量的不斷增加，能源的消耗也呈逐年上升趨勢。但不可再生能源的儲存量日漸枯竭，可再生能源的占比不高且利用率低。具備可再生、分布式、互聯性、開放性、智能化特征的能源互聯網將成為未來電網發展的趨勢。因此，一方面節能降耗是社會、企業的當務之急;另一方面企業通過節能減排，降低成本，可有效提高企業在市場的競爭力并降低能源的運維壓力。建立能源管理系統，提高能源使用效率具有極其重要的意義。

關鍵詞：節能;能源管理;能源互聯網;

引言：綜合能源管理系統作為企業能源管理的現代化、智能化管理系統，對節能降耗，提升產品市場競爭力有著重要的作用，本文從綜合能源管理系統構建的結構及功能等方面介紹本系統的研發思路。

一、研究目標

1.1總體目標

1.1.1系統實現對能耗系統的集中監控，滿足對現場的無人值守，滿足對系統運行狀況的實時監控，滿足對系統的用能評估;

1.1.2系統既提供綜合應用平臺（SCADA、DA、DPAS、GIS等功能），也提供對FTU、DTU、TTU、負控終端等各種終端設備的通用綜合數據采集平臺，將采集到的數據、負荷狀態等采用通信通道，完成數據采集和遠方控制等功能。通訊協議兼容：IEC104、IEC101、ModBUS等。

1.1.3能源數據在綜合能源服務平臺匯總、對標產品單位能耗指標，以及能源梯級利用狀況和排放參數等，分析后對企業能源綜合利用方式提供改進意見。

1.2預期成果

1.2.1合理計劃和利用能源，降低單位產品能源消耗，提高經濟效益，降低二氧化碳排放。

1.2.2通過能源計劃，能源監控，能源統計，能源消費分析，重點能耗設備管理，能源計量設備管理等多種手段，使企業管理者對企業的能源成本比重，發展趨勢有準確的掌握，使節能工作責任明確，促進企業健康穩定發展。

1.3產品性能指標

1.3.1整體結構

設備層：通過變電自動化設備、配電自動化設備、分布式能源即插即用設備、能源站控自動化設備、智能表計設備等，實現冷熱氣電的綜合能源數據采集與監控;

通信層：利用無線公網、載波通信、光纖網絡、互聯網等綜合手段，實現能源信息的數據采集、遠程的控制操作、客戶之間的雙向互動;

系統層：統一建設部署綜合能源運營服務平臺，整個平臺采用B/S架構，以數據直接采集、客戶自動化系統轉發、電力系統相關數據集成等手段，實現包括多源信息采集與集成、分布式電源接入控制、需求側能源動態分析、供應側能源分析、能源動態平衡最優方案等具體功能。

1.3.2功能體系

平臺支撐體系設計采用SG-UAP的整體技術架構體系;采用OSGi標準規范的核心框架，在數據的存儲和處理方面融入了大數據處理與云計算技術;在能源信息綜合采集監控的基礎之上，進行處理和分析，配置四表集抄、能源分析、報表管理、能效控制、輔助決策等相關應用。

1.3.3硬件架構

系統采用分層分布式的物理架構，主要分為兩個區域：主運行區和安全控制區。主運行區面向純客戶資產設備及系統的信息接入與分析管理，安全控制區面向增量自有資產的設備控制，以及公司信息交互接入。

二、主要研發內容

2.1故障綜合研判

基于網絡拓撲分析與故障監測信息，綜合判斷故障原因、設備節點，給出故障處理策略指導應急處置與事后搶修;

2.2多能協調經濟控制

對集中能源站的冷（熱）機組和其他能源儲存輔助設備進行統一的監測并根據負荷監控情況，以安全穩定與能耗最低為約束，實時調整機組出力，保證系統高效穩定運行;

2.3能效審計服務

面向能源站、新能源、儲能及微電網、用能企業等，結合階梯電價、峰谷電價、設備負載水平等，以經濟性為約束給出合理能源供給/存儲/消費策略;

2.4綜合可視化

實現區域能效實時呈現、歷史查詢、挖掘分析、能耗預測;綜合利用多媒體、多維互動技術，實現能源供應，全景監控，同時面向社會公眾兼顧互動、體驗與示范;

2.5自定義節能服務

企業能夠直觀地了解其用能信息，通過分析其商業模式和歷史用能數據，向其提供目標明確的、可編制的節能計劃。根據用戶選擇的設施使用與節能方案調整情況，定期推送或執行策略，并實時追蹤預案執行的節能情況;

三、項目創新點及擬解決的技術問題

3.1技術創新點

3.1.1綜合能源管理系統不限于數據采集、匯總、顯示等初級功能，技術上將在大量數據采集的基礎上，依托人工智能執行預測分析、機器學習，結合專業人員輸入不同變量參數，形成能耗診斷報告。

3.1.2綜合能源管理系統可根據客戶需求，訂制能耗指標預警系統，通過執行預測分析，提前提醒運維人員作出反應，保證企業能源高效利用。

3.1.3綜合能源管理系統不僅在能源輸入端有重要作用，同時也在廢棄物排放端增加監測系統，根據環保要求及能源利用情況制定合理的環保投入和工藝管理措施。

3.2主要解決的技術問題

3.2.1基于數據中心的專業應用。智慧能源綜合管理系統的建設以信息多維度分析和跨專業業務整合為切入點，設計開發一系列滿足業務需求的基于全景數據中心和ESB的使用化業務應用，主要包括數據整合存儲及服務，技術數據分析的綜合監控、定制化分析、有效性分析、關聯性分析及數據管理和數據安全。

3.2.2可視化綜合展示。可視化綜合展示主要涵蓋系統監視、綜合展示、業務整合三大部分內容。系統監視主要側重于對一次、二次運行狀況的智能分析及故障處理;綜合展示主要側重于全景狀態、綜合分析結果、決策結果的的展示。

3.2.3基于大數據技術的能源數據挖掘。能源大數據在生產和使用過程中產生，數據來源設計源、網、荷、儲多個環節，本系統將大數據處理技術與數據倉庫技術相結合，將PI數據庫中的數據通過Storm加載到HBase中，使用Spark或者Mapreduce對其中的數據進行計算，并將計算結果存儲在HBase中。在Oracle中建立數據立方，將HBase中存儲的計算結果轉到Oracle的數據立方中，然后使用Oracle中的數據立方提供報表查詢，以替代傳統數據倉庫技術中的ETL過程。

四、技術原理

4.1專家系統

專家系統是指利用計算機技術和人工智能技術，根據系統內部已有的很多專業水平的知識和經驗，進行思考和推斷，模擬人類專家解決復雜問題的計算機程序系統。

4.2智能控制

智能控制是指系統能在無人的情況下自主驅動，根據數據分析結果，發出操作指令或執行操作調整。

4.3人工神經網絡

人工神經網絡是由大量神經元互相聯接而成，是一種運算模型;可以模擬大腦思維，自動診斷，實現問題解決，由于在能源消費過程中數據量大，過程復雜，人工神經網絡能基于數據，理性判斷問題，從而做出更準確的反饋。

預期效益：在經濟效益方面，企業通過綜合能源管理系統，能夠實時準確的把握生產過程中的能源消耗，根據數據分析，合理配置能源以及合理安排生產流程，通過節約能源，優化系統達到降低生產成本的目的，最終為產品在市場上提供更大的競爭力。在社會效益方面，綜合能源管理系統具有良好的開放性，采用先進、成熟的技術平臺，總結和吸收了成功案例經驗，除了能夠達到節能降耗，提高能源利用率外，還能改善環境問題，構建綠色生態社會。

參考文獻：

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