綜合能源項(xiàng)目中數(shù)字信息化技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：文章以綜合能源項(xiàng)目為主要研究對(duì)象，著重對(duì)在綜合能源項(xiàng)目中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的情況進(jìn)行了研究和分析。

關(guān)鍵詞：綜合能源項(xiàng)目；數(shù)字信息化技術(shù)；新能源

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.04.039

中圖分類號(hào)：TM 73" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）04-0-03

Research on the Application of Digital Information Technology

in Comprehensive Energy Projects

DU Zhiliang， QIN Zhenjiang

（Dongguan New Energy Research Institute， Dongguan 523808， China）

Abstract： This paper takes the comprehensive energy project as the main research object， and focuses on the research and analysis of the application of digital technology in the comprehensive energy project.

Key words： comprehensive energy project; digital information technology; new energy

1" 綜合能源項(xiàng)目概述

基于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)，在現(xiàn)階段的能源行業(yè)發(fā)展中，分布式和可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為新能源領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)，以新能源來(lái)代替以往行業(yè)發(fā)展中應(yīng)用的各種高能耗能源，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)整體的發(fā)展具有重要的作用。綜合能源項(xiàng)目是基于當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展需求，以分布式能源和可再生能源的技術(shù)研發(fā)、中試、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化為主要目標(biāo)，注重打造以能源為主的科技創(chuàng)新平臺(tái)的能源項(xiàng)目。綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)發(fā)展對(duì)于推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要的意義[1]。目前，我國(guó)能夠進(jìn)行綜合能源項(xiàng)目建設(shè)的單位，大多在某一具體的專業(yè)領(lǐng)域有著國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及良好的合作基礎(chǔ)，在項(xiàng)目建設(shè)和技術(shù)研發(fā)中取得了較為優(yōu)秀的成果。在未來(lái)的能源行業(yè)和能源項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)單位和項(xiàng)目負(fù)責(zé)主體將依據(jù)不同地區(qū)空間以及市場(chǎng)的能源需求場(chǎng)景，設(shè)置不同規(guī)模的分布式能源系統(tǒng)來(lái)達(dá)到促進(jìn)能源行業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)。

2" 綜合能源項(xiàng)目中數(shù)字信息化技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)踐成果

2.1 技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)

數(shù)字化設(shè)計(jì)是數(shù)字信息化技術(shù)能夠在綜合能源項(xiàng)目中發(fā)揮作用的主要表現(xiàn)形式。在綜合能源項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，可以基于BIM模型來(lái)實(shí)現(xiàn)為項(xiàng)目制定更優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案的目的。在綜合能源項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目的數(shù)字化設(shè)計(jì)，可以通過(guò)構(gòu)建項(xiàng)目園區(qū)內(nèi)總體建筑、場(chǎng)地的三維模型的方式，基于模型來(lái)布置用于項(xiàng)目建設(shè)的能源管理信息化系統(tǒng)。在模型中不僅需要體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的接口、管線等方面的布置情況，還需要做好設(shè)計(jì)出圖、施工過(guò)程的指導(dǎo)以及施工后期的質(zhì)量檢驗(yàn)和控制，以更為細(xì)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中涉及的各項(xiàng)內(nèi)容的有效管理。在這個(gè)過(guò)程中，還可以利用VR技術(shù)展示以及模型模擬等技術(shù)方式來(lái)進(jìn)一步健全完善項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案和管理工作，從而更好地保障綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和效率。

2.1.2 圖形仿真

基于綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)需求，在項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)，具體的表現(xiàn)形式包括圖形化仿真、數(shù)字化設(shè)計(jì)以及智能化運(yùn)維三種。圖形化仿真主要是指在構(gòu)建能源多能互補(bǔ)系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，以搭建多種不同結(jié)構(gòu)形式的系統(tǒng)來(lái)對(duì)能源項(xiàng)目運(yùn)行中涉及的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真、評(píng)估以及優(yōu)化。在系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)行的過(guò)程中，系統(tǒng)能夠直接應(yīng)用圖形化、模塊化的建模方法，提升綜合能源項(xiàng)目的建模效率。用戶也能夠直接基于系統(tǒng)提供的流程圖，以組態(tài)連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于項(xiàng)目模型的仿真模擬，從而保障項(xiàng)目的正常運(yùn)行。

要發(fā)揮數(shù)字信息化技術(shù)的圖形化仿真功能，最主要的就是基于系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)組態(tài)建模。以光伏發(fā)電為例，在對(duì)當(dāng)前綜合能源項(xiàng)目中應(yīng)用的能源管理系統(tǒng)綜合能效進(jìn)行評(píng)估的過(guò)程中，可以依據(jù)項(xiàng)目系統(tǒng)的光伏容量來(lái)提出多種方案進(jìn)行測(cè)算，并基于實(shí)際的項(xiàng)目工況來(lái)對(duì)光伏發(fā)電的機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化。在這個(gè)過(guò)程中，需要基于項(xiàng)目的實(shí)際要求來(lái)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的多能能源站以及微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置進(jìn)行優(yōu)化（圖1）。

基于圖1中顯示的項(xiàng)目系統(tǒng)軟件整體功能劃分情況，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)力、光伏發(fā)電中的發(fā)電機(jī)組存在冷熱慣性環(huán)節(jié)較大的問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的制冷延時(shí)情況較為明顯。在及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題之后，以設(shè)置預(yù)制冷模式的方式來(lái)支持風(fēng)力和光伏發(fā)電的順利進(jìn)行。

2.1.3 智能運(yùn)維

考慮到能源項(xiàng)目本身會(huì)涉及較為復(fù)雜的技術(shù)內(nèi)容和方法，在綜合能源項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，還可以應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于綜合能源項(xiàng)目的智能化運(yùn)維，加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的管理，保證項(xiàng)目系統(tǒng)能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境因素下順利運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要目標(biāo)。基于促進(jìn)項(xiàng)目智能化運(yùn)維的要求，在實(shí)際的項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，需要重視智慧能源管理系統(tǒng)的作用，以管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目園區(qū)環(huán)境范圍內(nèi)的供能單元、發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能單元以及各種電力裝置運(yùn)行狀態(tài)和電量負(fù)荷等方面的變化情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。針對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中可能存在的異常情況，可以由智能化的系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，在系統(tǒng)將警報(bào)信息傳送給相關(guān)管理人員的同時(shí)，對(duì)于一些較為常見(jiàn)的問(wèn)題可以直接通過(guò)智能化的方式解決，來(lái)達(dá)到保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的。

具體而言，應(yīng)以滿足項(xiàng)目系統(tǒng)的智能化運(yùn)維要求為主要目標(biāo)。對(duì)于智慧能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要滿足系統(tǒng)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和查詢、故障檢測(cè)和報(bào)警、能耗分析、優(yōu)化控制以及發(fā)電功率預(yù)測(cè)等方面的要求。在項(xiàng)目系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)維人員要更全面地掌握項(xiàng)目整體的運(yùn)行狀態(tài)，并在及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的設(shè)備以及其他方面故障問(wèn)題之后，以集中控制和調(diào)度優(yōu)化的方式保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而更好地為實(shí)現(xiàn)綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)奠定良好的基礎(chǔ)。

2.2 實(shí)踐成果——項(xiàng)目一體化大平臺(tái)

2.2.1 具體功能

在綜合能源項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，能源管理信息化系統(tǒng)是能夠維持能源項(xiàng)目運(yùn)行的重要依據(jù)和前提。基于綜合能源項(xiàng)目的主要發(fā)展目標(biāo)，對(duì)于能源管理信息化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，需要在明確項(xiàng)目管理建設(shè)團(tuán)隊(duì)、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用類型的基礎(chǔ)上，設(shè)置更符合項(xiàng)目能源應(yīng)用類型的系統(tǒng)功能[2]。一般情況下，基于綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)要求，能源管理信息化系統(tǒng)的建設(shè)功能主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、能耗計(jì)劃管理、能耗實(shí)績(jī)統(tǒng)計(jì)、能耗數(shù)據(jù)分析與展示、能耗定額考核、系統(tǒng)管理六個(gè)主要版塊。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)主要負(fù)責(zé)對(duì)能源項(xiàng)目中涉及的產(chǎn)品信息、介質(zhì)信息、耗能裝置等基礎(chǔ)信息進(jìn)行管理和維護(hù)；能耗計(jì)劃管理主要負(fù)責(zé)基于項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)分解和整理數(shù)據(jù)；能耗實(shí)績(jī)統(tǒng)計(jì)以能源消耗項(xiàng)目計(jì)劃制定、實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)的計(jì)算與維護(hù)等為主，通過(guò)能源消耗報(bào)表來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；能源數(shù)據(jù)分析與展示主要實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行中各項(xiàng)數(shù)據(jù)做動(dòng)態(tài)計(jì)算和對(duì)比分析；能耗定額考核以項(xiàng)目能耗是否能夠符合考核標(biāo)準(zhǔn)為要求；系統(tǒng)管理則主要是連接系統(tǒng)功能、用戶角色以及實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)界面進(jìn)行管理的主要模塊。

基于能源管理信息化系統(tǒng)的這些功能，建設(shè)綜合能源項(xiàng)目能夠有效滿足項(xiàng)目管理和降低能耗的相關(guān)要求。但在實(shí)際的項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)能源管理信息化系統(tǒng)的運(yùn)行存在一定的問(wèn)題[3]。

2.2.2 相關(guān)模塊

2.2.2.1 風(fēng)光分布式能源模塊

將數(shù)字信息化技術(shù)應(yīng)用到綜合能源項(xiàng)目中，能夠基于信息互聯(lián)網(wǎng)以及智能化技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建一個(gè)能夠滿足復(fù)雜化需求的智慧能源管理系統(tǒng)，更多以數(shù)字賦能的方式來(lái)提升綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電是當(dāng)前綜合能源項(xiàng)目中最為常見(jiàn)的兩種能源利用方式，其以設(shè)計(jì)多能互補(bǔ)系統(tǒng)的方式，將風(fēng)能、光能以及電能等不同的能源品類以動(dòng)態(tài)互補(bǔ)的方式結(jié)合起來(lái)，提高能源的利用效率。

具體而言，在多能互補(bǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先可以從風(fēng)光分布式能源的角度入手，以“多能互補(bǔ)，系統(tǒng)集成”的理念為基礎(chǔ)，結(jié)合綜合能源項(xiàng)目構(gòu)建的實(shí)際情況，構(gòu)造微網(wǎng)與電網(wǎng)互補(bǔ)、風(fēng)光資源互補(bǔ)、新能源與傳統(tǒng)火力發(fā)電形式互補(bǔ)的能源管理和運(yùn)行系統(tǒng)[4]。在這一系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，即便某一具體的環(huán)節(jié)程序出現(xiàn)問(wèn)題，與之互補(bǔ)的部分也能夠立即發(fā)揮作用，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如圖2所示。

結(jié)合圖2中的項(xiàng)目拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，基于系統(tǒng)集成的相關(guān)要求，可以通過(guò)對(duì)綜合能源項(xiàng)目中涉及的微燃機(jī)、儲(chǔ)能電池等以優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局和安裝布置集成的方式，保證系統(tǒng)能夠擁有多能供應(yīng)和應(yīng)急保障的功能。其中，在風(fēng)光分布式能源的部分，項(xiàng)目負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)需要做好光伏系統(tǒng)以及分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)的前提下，通過(guò)布置微型氣象站的方式，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中的溫度、風(fēng)速以及輻射強(qiáng)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并將氣象站的數(shù)據(jù)接口與微網(wǎng)連接起來(lái)，直接通過(guò)能源管理系統(tǒng)來(lái)對(duì)環(huán)境中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

2.2.2.2 多能能源模塊

在綜合能源項(xiàng)目中應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)，最主要的目的就是基于各種更為先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行方式，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。在多能能源站的建設(shè)方面，則主要應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)來(lái)對(duì)能源站的配電控制系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在對(duì)能源站的環(huán)境進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)，基于各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的有效控制，從而保障工作的順利進(jìn)行[5]。

2.2.2.3 微型熱電聯(lián)產(chǎn)模塊

微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置是以風(fēng)能、光伏發(fā)電為主的綜合能源項(xiàng)目中必備的裝置之一，其在項(xiàng)目系統(tǒng)的運(yùn)行中主要發(fā)揮同時(shí)發(fā)電和供熱供能的作用，能夠以小型化的裝置和模塊化的布置方式來(lái)滿足系統(tǒng)整體的運(yùn)行需要。

2.2.2.4 新能源汽車充電樁模塊

在綜合能源項(xiàng)目建設(shè)以及新能源行業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，新能源汽車的出現(xiàn)和應(yīng)用也是綜合能源項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中需要考慮的主要內(nèi)容之一。對(duì)于多能互補(bǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需要考慮新能源汽車充電樁對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)中員工工作和日常出行的需求。當(dāng)前能夠應(yīng)用于新能源汽車的充電樁，一般包括交流和直流兩種主要的類型。在綜合能源項(xiàng)目建設(shè)中，需要基于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，選擇合適類型的充電樁。

3" 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字信息化技術(shù)的應(yīng)用，為綜合能源項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展提供了更為便利的技術(shù)工具。在實(shí)際建設(shè)綜合能源項(xiàng)目的過(guò)程中，需要結(jié)合綜合能源項(xiàng)目自身的建設(shè)發(fā)展特點(diǎn)，充分發(fā)揮數(shù)字信息化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以構(gòu)建系統(tǒng)和技術(shù)優(yōu)化的方式，減少能源的不合理利用和消耗，提升應(yīng)用綜合能源項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，從而更好地促進(jìn)綜合能源項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。■

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