園區綠建對標“碳達峰”
——能源數字化運營管理實踐

孫少杰

（華能置業有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著工業物聯網技術的演進，5G 通信技術的推廣，當前，城市和建筑通過能源數字化改造向“智慧城市”“綠色建筑”演進，為人們提供可靠、經濟、高效、便捷的用能體驗。

利用IT 技術打造數字園區，通過物聯網技術重構園區能源系統，利用園區的能源數字化促進園區內系統融合、資源共享、業務協同以及實時狀態反饋，依托數字化工具提升園區運營的效率，堅守“以人為本”的原則，打造智慧園區，在現有園區信息化基礎上，實現以下幾個方面的突破：①提升能源使用和轉化效率，實現園區能源系統的低碳運營；②優化運營管理流程，實現園區能源系統運行全生命周期管理；③通過對能源運行數據進行大數據分析和挖掘，實現園區能源數據深度開發，資源利用和高效調度；④利用數字化工具提升運維人員效率，實現園區服務價值最大化；⑤順應國家碳達峰和碳中和戰略，推動新型戰略產業發展。

1 項目描述

中國華能集團人才創新創業基地（以下簡稱：華能創新創業基地）內共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和利用，按照國內應用技術研究最高水平打造，內設多個國家級行業重點測試中心和實驗室。博士后樓和后勤樓是集辦公、學術研究及國際交流、產業化推廣全方位一體化功能的服務支撐硬件。

基地主要購入電、天燃氣、熱等基礎能源，通過變配電室將電能輸送到電梯、泵房、熱站、冷站、機房等用能環節，實現功能區域通風、照明、安防、通信等日常辦公保障系統的正常運行；主要通過載能介質（水），將冷、熱能量輸送到末端，采用組合式空調和風機盤管，調節功能區域的環境舒適度；設置16 部客用電梯、2 部貨物電梯和2 部餐梯，實現人員、物資輸送，如圖1所示。

圖1 能源分配情況

華能創新創業基地建成已運營5年多的時間，在此期間物業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；隨時間推移設施、設備會出現老化，對日常維護的要求將會不斷增加，專業服務公司不掌握設備日常運行情況，維護缺乏針對性；隨著入駐企業的增加，現有能源供給系統平衡將會出現變化和波動，設備故障的隨機性增大，如圖2所示。

圖2 園區能源數字化系統拓撲

華能創新創業基地現有4 套變配電系統（獨立系統），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）、1 個制冷站（獨立系統），組合式空調和新風、排風裝置若干，除設置獨立系統的功能站外，其余站部分設備的狀態接入到樓控系統，基礎保障系統用能設備數據分散，在日常運維服務中存在數據和應用系統無法有效關聯，降低日常運營保障工作的效率。

能源系統的可靠運行，保證了物業管理和維護的延續性、穩定性、繼承性、準確性，該園區從實際工作出發，依托“華云慧能”技術支撐，結合現場能源結構和用能特點，規劃園區智慧能源管控平臺的建設。

2 功能設計

基于先進的物聯網技術和工業數據通訊網絡架構，實現應用平臺依托規范堅實的能源CIM 標準建模和標準規范的數據結構，完成從底層打通數據通道的跨系統引用；平臺采用了物聯網、云計算、大數據和AI 算法等先進的前沿技術，提供輕量級、高并發與安全可靠的邊緣計算和設備連接通信能力，幫助用戶將海量設備采集數據快速接入平臺，并通過大數據平臺的快速分析計算監控各類設備協同運行和報表的統計，如圖3所示。

圖3 平臺架構

平臺整合現有能源系統，通過大屏實現能源全局數據的呈現，規劃能源管理、能源資產管理、運維管理、運行監控模塊。

（1）能源系統運行監控。對接配電、換熱站、空調（冷站）系統，采用工業物聯網技術和通信技術，實現系統集中監控，運行數據與資產、運維的共通、共享，如圖4所示。

圖4 統一運行監測平臺

通過安裝相應計量表計和監測裝置、搭建數據傳輸網絡，采集人才創新創業基地的水、電、冷、熱重點用能數據；采集電梯位置及建筑環境數據；整合BI、3D 建模、能源互聯網等技術，實現創新基地能源系統的可視化；實現對能耗指標的全面評價與分析；實現能源系統的運行優化；通過3D 的方式對重點用能設備和能源轉換設備進行實時監測；實現能源系統主要設備的資產健康管理以及備品備件的管理。

（2）重點設備管理。針對電梯運行特征，項目中使用智能傳感器、大數據分析及AI 技術，通過對電梯電能、電量數據分析，結合實時位置數據，實現不對接電梯系統，不影響電梯系統安全運行的情況下，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 建筑物耗能量結構

實現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

基于設備生命周期的運營管理，如圖7所示。

圖7 設備生命周期運營管理

智能報告指導合理用能，優化用能結構，提供節能建議，如圖8、圖9所示。

圖8 電能負載分析

圖9 用電診斷結果

4 結語

項目還在完善和迭代，在應用中接入樓控BA 系統，結合新風、空調等環境質量數據，展開舒適度與能源結構優化的探索；接入安防系統人臉識別技術成果，實現人數變化統計，從空間密度的維度對能源的使用情況進行研究，實現能源的智慧管理。

系統上線后園區的能源運營數據能夠實時呈現，能源的消納過程和關聯設備資產運維情況實現了數字化管理，提升能源使用效率和日常運維管理水平，基于歷史數據、實時數據實現從時間、空間維度對日常運營管理監察和指導的目標，通過平臺運行可以積累大量能源運行數據，基于可靠的能耗數據和大數據分析工具，可以實現多場景下的負荷預測，為實現碳達峰、碳中和提供了數據與工具的支撐。