基于物联网表计的综合智慧能源管理系统总体架构

2023-12-20

为了加速响应国家"双碳"战略以及新型能源体系的建设目标,同时追求精准的负荷调控与用户的精细化管理,遵循由政府指导、电网主导、政企协同与用户主动参与的合作原则,在多地区相继成立了市/县级电力负荷管理中心,包括但不限于浙江宁波、慈溪、辽宁大连、湖南株洲、娄底、湖北宜昌、黄冈以及山西临汾等地。这一系列举措标志着能源领域数字化转型的实质推进,对整体发展具有深远影响。

以宁波市能源大数据管理中心为例,该中心已整合接入超过一万家规模以上的工业企业及三千七百九十九家用能企业的能耗数据,以及六百九十八个公共建筑单位的空调负荷信息。成功上线了涵盖公共建筑空调负荷管理、产业园区能源管控、绿色工厂能源监控等在内的二十多项能源大数据服务产品,这一系列举措不仅极大地提升了资源利用效率,更在能源管理方面树立了创新典范。

在市级电力负荷管理中心的构建过程中,安科瑞积极参与其中,旨在与城市新型智慧能源体系协同运作,共同推动能源数字化系统的升级与完善。本文紧密围绕对能源数字化工厂的核心需求及安科瑞先进的能源数字化技术,提出了一套前瞻性的解决方案,以实现能源互联、互动与优化配置,从而持续驱动新型能源体系的建设与发展。

传统的能源管理架构,聚焦于单一实体对电能等资源的监控策略,已难以适应当下能源结构变革的需求。反观现代智能综合能源管理体系,依托大数据集成框架,不仅优化了新能源接纳效率与能源使用效能,还实现了从个体节能向智能化、系统化转变的过程。

此类系统致力于收集和监管整个能源体系内的数据,包括预测和管控,为实现高效能的资源利用及提供优质服务奠定了坚实基础。在构建电力负荷中心时,其核心目标亦在于此。

综合智慧能源体系遵循动态电价机制,以电网、分布式发电源、储能设备、可调控负载、电动汽车充电站等物理组件为基础,依据实时电能需求自动调整配置,确保电力系统的稳定与高效运行。不言而喻,该系统已成为了新型能源架构中的关键组成部分。

利用综合智慧能源管理系统的整体结构设计,我们能够构建一个高度集成且高效协同的解决方案。此系统旨在融合多种能源技术与智能控制策略,以实现资源的最大化利用和优化配置。

在总体框架中,首先设立了一个全面的数据采集模块,它负责收集能源消耗、效率指标、环境数据等各类信息,为后续分析和决策提供坚实基础。接着,集成了一套智能化分析引擎,能够对这些复杂数据进行深度处理与挖掘,识别潜在的节能空间和优化机会。

紧接着,系统核心部分是动态调度与控制策略单元,它通过先进的算法模型,在实时监控能源供需状况的基础上,实现资源的有效调配、负荷预测以及应急响应。这一环节确保了能源使用的高效性与稳定性。

此外,考虑到可持续发展的长远目标,综合智慧能源管理系统还引入了可再生能源接入模块和能效提升技术应用层。前者旨在最大化利用风能、太阳能等清洁能源,后者则专注于通过技术创新和管理优化,提升整体能源使用效率。

最后,系统架构的扩展性与开放性不容忽视,确保了能够随着技术进步和需求变化进行灵活调整与升级。综合智慧能源管理系统作为现代能源管理的核心支柱,不仅赋能企业实现绿色低碳转型,也为构建更可持续、更具竞争力的能源体系奠定了坚实的基础。

在构建综合智慧能源管理系统时,广泛参与的角色包括电力基础设施的运营商、能源服务供应商、各规模的企业乃至个体用户等,这是一项需要多方面协同合作的复杂体系。系统设计需具备高度的兼容性和易用性,以确保与多种工业标准接口无缝集成,如支持第三方系统的交互、智能感知设备的接入以及各类能效装置的数据交流。

为了实现高效便捷的信息流转,系统应提供多元化的数据获取和互动方式,包括但不限于移动应用、小程序、网络浏览器端等多平台入口。同时,考虑到智能设备分布广泛且数量众多的实际需求与不同的网络环境,系统能够灵活地采用有线与无线混合组网策略。其核心功能在于采集、分析各类能源使用数据,并实现优化控制管理,以提升能效和运营效率。例如,在这样的管理系统下,用户可以实时监控电力消耗、调整能效策略、预测能源需求等,如图1所示的示例,直观呈现了系统在实际应用中的强大功能性与智能优化能力。

基于物联网表计的综合智慧能源管理系统总体架构 (https://ic.work/) 物联网 第1张

观察图1中所展示的综合智慧能源管理系统构架,我们能够清晰地窥见其精妙设计与整体布局。此系统采用了一种高度集成且智能互联的模式,旨在高效整合与管理各种能源资源和信息流。通过融合先进的信息技术、通信技术以及控制技术,该架构不仅实现了对各类能源数据的实时监测与分析,而且还支持了跨领域间的协同优化与决策支持。

从图中可以直观地了解到,此系统的核心组件紧密相连,包括但不限于能源生产、存储、分配及消耗等环节。它通过建立智能感知层、信息处理层和决策执行层,实现了从底层数据收集到高层策略制定的全过程自动化管理。这种多层次结构确保了系统的高效运行与灵活适应性,能够应对不同场景下的能源需求变化。

此外,图1中的综合智慧能源管理系统还特别强调了对可再生能源的充分利用和优化配置。通过整合风能、太阳能等绿色能源源,并借助智能调度算法进行动态平衡,该系统旨在提升能源使用的可持续性和效率,同时降低对传统化石燃料的依赖。

在总体上,此构架不仅体现了未来能源管理的先进理念和技术集成,而且还预示着智慧能源转型的方向。通过优化资源分配、提高能效和减少损耗,综合智慧能源管理系统正逐步成为推动低碳经济与绿色发展的关键驱动力。

软件设计架构由四层构建,即感知、数据、应用与呈现,如图2所详述。感知层集结现场防护、测量及控制系统及其他子系统,通过有线或无线途径向数据中心传输信息;数据中心承担着数据收集、分析、存储和交互的任务,并将处理结果分发给各类应用层。应用层根据不同用户需求,从能源供应与管理、负荷调节、能耗评估预测以及运维运营等维度,使用所获取的数据,并以可视化形式展现给相应的使用者,以此实现全面的能源管理系统功能。

综合智慧管理系统能够实时采集及监控多类能源介质数据,并借助数字化技术,提供更加直观且精细的数据呈现和调控方案,进而高效优化能源利用效率。

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图二呈现了集成化智慧能源管理系统的软件结构设计,其旨在通过高度整合的技术框架实现对能源资源的智能调控与优化利用。该体系不仅涵盖了能源采集、传输、分配和消费的全过程,而且还融入了先进的数据分析及预测模型,以提升能效、减少浪费并促进可持续发展。

从整体上看,这一架构采用了模块化的构建方式,使得系统能够灵活适应不同规模和特定需求的能源管理场景。通过集成各类传感器、控制设备与智能算法,软件架构实现了对实时数据的有效收集与处理,并据此生成动态优化策略,从而确保能源使用既高效又环保。

此外,该架构还特别注重系统的开放性和兼容性,以便于未来进一步引入新技术或整合更多元化的能源资源类型。通过构建这一综合智慧能源管理系统,我们旨在推动能源管理迈向智能化、自动化的新时代,助力实现能源利用的全面升级与绿色转型。

AcrelEMS企业微电网能效管理系统与Acrel-EIOT能源物联网平台解决方案乃是在综合智慧能源管理领域秉持先进理念而开发的产品组合。其中,AcrelEMS聚焦行业特性,为医疗建筑、教育机构、高速公路以及电子工厂等特定领域的用户量身定制了专门的能效管理方案;相比之下,Acrel-EIOT云平台则针对分布广泛且数量众多的物联网设备应用,提供简便快捷接入及数据处理能力,特别适合充电桩运营、分散能源计量和收费等活动。这两套系统共享同一数据中枢,并以此为依托形成差异化应用,旨在为不同类型的用户提供全面覆盖“源网荷储充维”的一体化能源管理服务。通过智能策略实施,有效指导能源的合理使用与调配,确保能源效率的最大化。

扩展与改写后的主要改进或优势体现在以下几个方面:

1. 针对性更强:针对特定行业和应用场景定制能效管理方案,提升系统适用性和效果。
2. 灵活性高:Acrel-EIOT平台采用免调试方案,降低了用户接入物联网设备的技术门槛,并支持低成本的数据获取和服务提供。
3. 广泛适用性:打破地域限制,确保全球范围内的不同用户均可便捷使用能源数据服务,无论其专业技能水平如何。
4. 智能化管理:根据预设策略自动管理能源的使用和调度,实现自动化操作与优化流程,提高能效管理效率。

通过这些改进与优势,AcrelEMS企业微电网能效管理系统及Acrel-EIOT能源物联网平台解决方案为用户提供了一个全面、灵活且高效的整体智慧能源管理体系。

AcrelEMS企业微电网能效管理系统是专为不同行业需求而定制的高效能解决方案,它支持有线与无线方式集成多样化的智能设备,并兼容多种第三方系统接口协议。该系统整合了电力监控、能耗统计、电能质量分析与优化、智能照明管理、关键耗能设备监控、充电桩运行维护、分布式光伏电站监控以及储能系统控制等功能。通过统一平台,实现了对企业电网的集中化监管、协调调度及全面运维服务,旨在确保企业用电的安全性、可靠性、经济性和有序性。

该平台具备多语言环境支持功能,适应中英文操作需求,并已广泛应用于多个行业的用户侧能源管理与电力运维领域。目前,单个平台已成功接入超过1600个企业变电站数据,提供全方位的能源分析及运维管理服务。

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图3展示的是AcrelEMS能效管理系统在实际场景中的应用示例。此平台通过先进的技术手段实现了对能源消耗的精确监控与分析,从而帮助企业或机构有效提升能效水平、降低运营成本,并实现可持续发展目标。它整合了电力监测、能耗分析、预测预警等功能模块,为决策者提供了直观的数据支持和优化建议,以促进节能减排和资源高效利用。

实时监控与调控企业电力系统的核心组件,包括变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等关键设备的电气性能与运行状况,并精确测量接点温度,确保电能质量卓越。此策略旨在即时识别并矫正微电网主要回路中的电能质量问题,同时迅速响应和处理故障,以预防潜在风险并及时通知相关人员。此举显著提升了企业的供电稳定性与可靠性。

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图四详述了电力监控系统的各项功能,其旨在提供全面而精确的电能管理与监测服务。通过集成先进的技术与算法,该系统能够实时追踪能源消耗、检测异常波动,并预测潜在的故障风险,从而实现对电能使用效率的优化和维护的自动化。这一解决方案不仅提升了能源利用的智能化水平,也为用户提供了精细化管理工具,有助于减少损耗,提高整体运营效益,并且通过数据驱动决策,推动可持续发展策略的有效实施。

收集企业的电、水、燃气等能源使用情况,并对其进行细致的分类分项统计分析,进而计算出单位面积或每件产品消耗的能量指标以及其动态变化趋势。通过比较关键能效设备的实际性能与标准参数,进行深入的能效评估。同时,我们也将估算企业的碳排放量,为制定实现碳峰值和碳中和目标的战略规划提供精确的数据依据。

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图五详尽呈现了能效评估特性,精心设计以提供对系统能源使用情况的深入洞察。通过这一功能,用户得以审视并理解其设备在不同时间段内的能耗表现,从而促使更为节能和高效的决策与操作。该特性强调优化策略,旨在提升整体效能的同时减少不必要的能源消耗。

通过采用智能化的照明控制系统,企业能依据其特定需求,灵活实施时间规划、感应光照强度调整、场景化操作与亮度调控。此外,系统将红外传感器和超声波探测器集成应用,旨在实现人到即亮、人离则灭的智能响应,且能够根据预先设定的控制逻辑进行集中式管理,从而显著降低照明能耗。

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图像六展示了智能照明系统的高级调控特性,此功能旨在提供个性化、节能且便捷的照明体验。通过集成先进的感应和控制系统,用户能够实现对室内光线的精细调节,以适应不同的场景需求与个人偏好。这一创新不仅优化了空间氛围,还能显著提升能效表现,引领现代居住与办公环境中的绿色科技潮流。

监督企业的分布式太阳能发电站运营状态,涵盖逆变器工作指标、光电转化效能评估、产出电量与经济效益汇总,以及电力输出调控。

监控行于储能设施的实时运行状况,涵盖其工作模式与功率调控状态,同时密切关注预设指标,如能量输出、电压、电流及频率。此外,还需持续关注电池的充电和放电过程中的电压、电流表现、状态自耗以及温度数据。基于企业的高峰低谷用电特征,以及对电价变动的敏感性,并依据上级平台下达的指令,精心设计储能系统的充放电策略。精准控制储能设备的充能与释放功能,以实现电力供需平衡优化,有效降低企业电费支出。

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图8展示了储能管理系统的核心架构及其关键组件,旨在高效地收集、分析和调配能量资源。该系统通过智能算法优化能源使用效率,并预测未来需求模式以预先调整供应策略。

扩展至更全面的视角,可以发现该管理平台整合了先进的数据分析工具与实时监测技术,能够精准捕捉并响应市场动态及环境变化。此框架不仅限于传统的电力存储与分配功能,还进一步融入了可再生能源接入、负荷预测和优化调度等高级特性,以确保能源供应的稳定性和经济性。

通过采用分布式数据库和云计算服务,储能管理系统的扩展版能够支持大规模的数据处理需求,并提供动态的资源规划与配置能力。此外,该系统集成的人工智能与机器学习模块增强了其自适应调整功能,能够在实际运行中不断优化策略,以应对日益复杂多变的能源市场环境。

综上所述,升级后的储能管理系统不仅提升了能效和灵活性,还增强了对不确定性和波动性的响应能力,为构建更加可持续、智能的能源生态系统奠定了坚实的基础。

监控企业充电站的运营状况,同时提供充电设施计费与实时状态检测服务。通过动态调整充电桩的工作容量,响应企业电能负载变动及虚拟发电厂调控指令,确保企业级微电网的平稳与安全性。

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图九:充电桩的操作与维护

Acrel-EIoT智慧能源物联网平台,依托于物联网数据中心平台,严格遵循统一的数据交互准则,旨在为全球互联网用户带来高效、便捷的能源数据服务体验,这一先进的PAAS平台特设中英双语操作界面与个性化功能定制选项,实现智能化配置。

通过简便的操作流程——安装特定的物联网传感器并进行扫码连接,设备即刻无缝接入Acrel-EIoT平台。无论用户选择使用智能手机或电脑终端,均可轻松获取所需的行业专属数据服务,无需对平台内部结构或通信协议有深入理解。这一解决方案颠覆了传统技术壁垒,旨在让每一位用户都能无障碍地享用基于安科瑞产品的能源管理与数据分析服务。

目前,该平台已成功服务于多个国家和地区,成为国际范围内提供智能、可靠能源数据服务的首选方案,不仅实现了跨地域的技术普及,更极大地提升了能源利用效率和用户体验。

应用户之需,我们可以悉心定制并呈现驾驶舱界面,此界面汇聚了各项关键数据,涵盖了能源预付费管理、充电桩运营绩效、电梯运行状况、空调能效分析以及照明系统使用效率等多个维度。这些细致入微的统计,既囊括了能耗概览与收益核算,又深入探讨了设备运维的具体情况,旨在提供全面而精炼的信息展示,以助于精准洞察及高效管理。

此定制化驾驶舱页面的设计旨在通过直观、优雅的数据可视化形式,帮助用户迅速把握整体运营状态,同时揭示潜在的优化空间。其目标是实现资源利用的最大化与成本的有效控制,从而为决策者提供强有力的数据支持,推动业务持续健康发展。

持续监控每一台配电柜内的电压和电流等关键电力指标,实现远距离的数据采集与控制功能。同时,实时监督各配电室中的温湿度、烟雾报警及水浸检测等环境状态,确保安全运行。此外,对变压器的运营状况及其能效参数进行密切观察,通过精确计算损耗来确定经济运行区间,从而有效减少能源浪费。

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图十一:数据获取与监控

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图像十二揭示了能效评估的剖析。

整合电气火灾探测器、无线测温传感器与智能断路器等先进设备,对配电系统的关键参数如剩余电流及线路温度实施即时监控及管理,确保火源隐患在萌芽阶段即被发现并处理。在消防基础设施的重要节点,包括消防水池和消防水箱处安装专门的水位计,精确监测消防储水状态;同时,在消防管道、喷淋系统等关键部位布置压力表,以动态掌握灭火介质的压力水平。

在居住区、宾馆及公寓等内部环境,尤其是存在烟雾与可燃气体潜在风险的封闭区域,部署独立式烟雾报警器或可燃气体检测器。通过这些设备,能够及时识别并预警任何异常的烟雾生成或可燃气体泄漏事件,从而有效预防可能引发的安全事故。

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考察图十三所展现的电气消防安全管理体系,我们不难发现其涵盖了全面且精细的策略与措施,旨在确保用电环境的安全无虞。这一系统通过详尽的风险评估、预防性维护、定期检查以及紧急响应计划等多个维度,为潜在的火灾隐患设下多道防线。在现代建筑和工业运营中扮演着至关重要的角色,电气消防安全管理不仅要求严谨的技术执行,还强调对最新安全标准与实践的持续跟进和适应。通过综合运用科学原理和实用经验,该管理系统有效预防了电气事故的发生,并确保了人员的安全及财产的保护。

此系统的核心包括但不限于以下关键点:
- 风险评估:精准识别并量化潜在的风险因子,为后续措施提供科学依据。
- 预防性维护:定期对电气设备进行检查与保养,及时发现和修复隐患,防患于未然。
- 培训教育:提升员工的安全意识,加强应急响应能力,确保在紧急情况下能迅速、有效地采取行动。
- 合规标准:遵循国际及地区内的安全规范和标准,保证系统的合法性和有效性。

电气消防安全管理的实施不仅强化了物理环境的安全性,还为组织创造了更加稳定可靠的工作与生活空间。它标志着对现代技术与风险控制策略的高度集成,旨在为公众提供一个既高效又安全的用电环境。

为优化物业租赁方在能源收费管理方面的工作流程,我们提供了一体化的解决方案,旨在高效且精确地处理水电费用的收取事宜。此方案涵盖租户开户、销户以及退款差额操作,并支持灵活多变的电价策略,包括分时电价与阶梯电价模式的选择。

为了满足不同场景下的需求,我们的系统内置了功率过载阈值设置功能,确保能源使用效率优化的同时,保护物业及租户免受潜在风险的影响。此外,我们还特别设计了与支付应用程序的对接接口,使得租户能够便捷地进行自助支付操作,不仅提升了用户体验,也极大地增强了管理效率。

通过这一系列的优化、扩展和改写,我们的解决方案旨在为物业租赁方带来更高级、优雅且高效的能源收费管理模式,实现费用收取流程的智能化升级。

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图14:阐述了能源消耗计费的精细化管理模式

为了高效地管理和监控分散于多个充电站的充电桩,用户能够便捷地将这些充电桩自主接入到统一平台之下。通过这一集成化方案,不仅能够实时监测每个充电桩的状态,还能实现扫码和刷卡充电时的便捷支付与收费管理功能。

在面对用电需求激增、特别是充电负荷过重可能超出供电变压器承载能力的情景时,系统应具备自动调整策略的功能。这包括但不限于实施充电功率限制或临时性增加充电设备限制措施,以防止电网超载。同时,在必要时引入可再生能源作为补充能源,确保电力供应的稳定与安全。

通过上述智能化管理和优化配置,不仅提升了充电桩运营效率和用户体验,还有效地保障了电力系统的整体运行安全及能源供应的可靠性。

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审视图15,我们聚焦于充电桩的全面管理框架,其旨在提升效率与用户体验。此系统整合了智能监控、数据分析及自动化操作,以确保充电桩的运行始终处于最优状态。通过精细的数据跟踪和实时性能评估,运营团队能够即时响应并解决任何潜在问题,从而保障用户便捷高效的充电体验。

图15中的运营管理不仅限于日常维护和技术支持,更深入至预测性维护与能效优化层面。借助先进的算法与物联网技术的集成应用,系统可提前识别设备故障或效能下降的迹象,预防性地安排维修或升级,这显著减少了停机时间和维护成本。同时,通过分析用户充电习惯和电力供应情况,运营团队能够动态调整资源分配,实现能源使用效率的最大化。

此框架不仅强化了充电桩的可靠性与可用性,还提升了整体运营的智能化水平。它为构建更加可持续、高效且用户友好的电动汽车生态系统奠定了坚实的基础,标志着充电桩管理步入了一个全新的境界。

通过远程操控技术,能够精确地操作照明装置的启闭状态。此系统依据实时光照强度、地理位置坐标、日照周期性规律以及预先设定的时间管理方案,自动化调控灯光使用,从而在确保充分照明的同时,有效减少电力消耗。

基于物联网表计的综合智慧能源管理系统总体架构 (https://ic.work/) 物联网 第14张

图16详细阐述了照明控制系统的核心管理功能与特性,旨在提供全方位的智能化照明解决方案。该图通过直观的可视化布局,清晰地展示了如何实现对环境光线、节能策略以及用户偏好等方面的精确调控,以提升能效和舒适度。其中包含了系统架构概述、主要组件交互、以及操作流程的关键步骤,旨在促进更为高效、便捷的照明管理体验。此设计聚焦于技术整合与用户体验优化,旨在构建一个可定制化程度高、响应迅速且环境友好的智能照明生态系统。

通过量化用户所产生的碳排放,并记录其碳足迹路径,我们能生成详尽的碳排放报告,进而开展配额计算及合规性评估,以期实现环境责任与可持续发展的目标。

基于物联网表计的综合智慧能源管理系统总体架构 (https://ic.work/) 物联网 第15张

图像十七描绘了碳排放的详细剖析。

安科瑞构建的综合智慧能源管理系统,不仅涵盖了先进的软件平台,还集成了现场传感器与智能网关等硬件组件,共同形成了一个完善的“云端边缘终端”数字化架构体系。此系统包含了诸如高低压配电的全面保护与监控、电能质量在线监测装置、有效的电能质量管理方案、智能照明控制系统、新能源充电桩设施以及电气消防安全解决策略等多个方面,为企业的微电网数字化转型提供了全方位的一站式服务解决方案。具体配置细节与产品列举见附件表格。

基于物联网表计的综合智慧能源管理系统总体架构 (https://ic.work/) 物联网 第16张

此综合智慧能源管理系统之设计与应用,乃为新兴能源架构下的智能能源管控之道,提供全面解决方案,并确保庞大数据流得以顺畅对接。依托AcrelEMS企业微电网能效管理系统及Acrel-EIOT能源物联网平台,协同安科瑞感知设备,此系统向各行业领域内的大、中、小型企业提供个性化能源管理策略。通过此方案,不仅能够实现对能源系统的数字化监控与多源自动集成管理,并且助力提升能源使用安全性与效能效率,共同为构建稳固而安全的新型能源体系贡献力量。

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