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智慧园区能源物联网发展模式

石家庄科林电气股份有限公司(以下简称“科林电气”)始创于2000年,总部坐落于河北省石家庄市,是一家提供电力系统一、二次产品完整解决方案,集研发、生产、销售和服务为一体的高新技术企业。通过近20年的不懈努力,科林电气已成为国内知名的智慧电气设备供应商、智慧电力系统方案解决商以及绿色新能源服务商,在全国30个省、直辖市、自治区以及海外均设有分公司或办事处,为电力系统、石油石化、煤炭化工、铁路和钢铁等领域的客户提供优质的产品和服务。2017年4月14日,科林电气正式登陆上交所主板,成为智慧电力事业中的一股中坚力量,继续为建设我国智慧电力事业而不懈努力。

石家庄科林电气股份有限公司研究院副院长常生强

作为创新型企业,目前科林电气拥有近300人的研发团队,全力关注科研投入,积极引进科研人才,不断进行技术创新和产品创新。科林电气先后投入近千万元,建成了完备的电磁兼容实验室,能够完成静放电、快速瞬变脉冲群等型式试验要求的全部试验项目,有力地提升了产品研发质量。

多年来,科林电气立足于多元化的产品研发,追求以技术创新赢得市场,专注于“智能电网”“新能源”和“互联网+”领域的新技术、新产品研发。面向智能电网领域,科林电气可为用户提供智能变电系列产品、智能配电系列产品、智能用电系列产品、高低压开关及成套设备产品,以及各种完整的解决方案;在新能源领域,科林电气在绿色储能及智能微电网、分布式光伏发电系统和电动汽车充电管理系统拥有丰富的产品以及完整的配套解决方案;在“互联网+”领域,科林电气的产品主要包括互联网+智慧园区能源管控平台、互联网+分布式光伏发电监控运维平台、互联网+用电信息采集及费控平台以及互联网+电动汽车充电管理云平台。

科林电气拥有国家级企业技术中心、院士工作站和河北省智能电网配用电工程技术中心等众多科研平台,多位员工先后入选河北省“三三三”人才工程,获得“石家庄市突贡专家、石家庄市管拔尖人才和石家庄市青年拔尖人才”等荣誉称号。此外,科林电气高端智能电力装备制造基地目前正在施工建设中,该基地集创意研发、智能制造、成果转化、教育培训和生活配套为一体,将为科林电气的发展提供新的驱动力。

互联网+智慧园区能源管控平台

当前园区、商业中心和小区住宅等应用场景主要存在以下问题需要解决。

1)电气设备维护管理上监管不到位。线路故障、事故跳闸无法及时获知,缺乏排除故障的能力;重要电气设备(变压器)没有安全运行分析和电能质量评估,设备长期超负荷运转,寿命大幅降低;线路老化,出现漏电流,发生明火隐患而不自知。

2)能效消耗缺乏精细化管理。管理粗放,导致能源消耗缺乏详细的数据报表;能源使用不合理,没有能源优化手段,跑冒滴漏现象不易发现和杜绝;缺少智能化节能策略方法,没有能耗预警预测,能源成本居高不下。

3)住宅商户抄表难、缴费难。水、气、热抄表自动化程度低,上门抄表周期长,效率低,人工成本高;燃气普表轮无法采集、上传,不能远程费控;上门抄表,无法保证住宅私密性,且面对恶意欠费,缺乏管理手段。

智慧园区能源管控平台是科林电气面向能源服务行业,依托云计算的基础上,结合物联网、大数据、人工智能及移动互联网技术的基础上推出的云平台,致力于为能源行业提供专业化的云端服务和专业的技术解决方案,实现水、电、气、热等能源数据集中采集,进行全方位的能耗对比分析和策略,找出用能不合理的设备并提供节能改进方案。帮助客户进行专业化电气管理、科学化能效管理,制订节能降耗方案,减员增效,提高设备运行效率。该平台可以实现物理网数据采集、电气设备监控、能耗分析节能管理、托管运维服务、预测及用能行为分析、智慧园区微电网多能管控以及居民社区/商户四表集中抄表、在线缴费等功能,用户采用科林电气智慧园区能源管控平台,可以降低30%~60%的运维成本,节约5%~15%的能源使用成本,提升5%~20%的设备使用寿命,提升15%~30%的管理效率。

科林电气长期致力于云数据中心,数据采集终端,水、电、气、热计量表及用电安全配套设备等业务领域,可为用户提供完整解决方案和技术服务,科林电气橙色运维团队7×24h随时候命,为用户提供技术支持。

互联网+智慧园区能源管控平台系统结构图

配电监控子系统

安全可靠的供配电系统,是保证企业、园区、医院、学校和商场正常等场所正常活动基础。科林电气的产品及解决方案可实现电气设备的实时监测和安全预警,保障供配电的可靠性和安全性,全程无人或较少人员参与,通过信息化技术实现园区智能运转。基于SCADA调度自动化系统,实现配电SCADA实时监控,满足不同电压等级的配电室实时监控、配电线路安全保护,实时监测电压、电流、有功/无功功率和功率因数等遥测数据,实时监视保护/开关变位、事故跳闸和遥测越限等各类告警。

通信规约支持CDT、MODBUS、IEC376、IEC101、IEC104和IEC61850等国标、行标及IEC标准,符合电力通信安全加密要求。

变压器是众多重要场所提供足够电力的重要设备,其安全性也是不言而喻。一旦出现漏油、短路、线路老化和过负荷等故障,甚至造成严重的爆炸、火灾等后果。科林电气自主研发的变压器安全监测传感器和采集装置,可实时监测变压器运行状态,通过全面进行电压质量评估分析,监测电压偏差、波动、闪变和平衡度等,并以丰富的图形和表格方式呈现,并实时监测变压器安全运行状态,监测三相电压、电流和负载率,全方位保护变压器安全稳定运行。

配电监控子系统结构图

用电安全子系统

科林电气将传统的电气火灾监控装置与物联网技术相结合,采用最新的物联网无线通信技术,简化安装流程,可快速实现既有线路的用电监控改造,做到用电线路的电气火灾预警、防患于“未燃”。

用电安全子系统能够采集被监控线路的电压、电流、剩余电流、线缆温度、计量、功率和功率因数等数据,通过无线上传到监控云平台,使用户和监管单位可随时通过PC端和手机APP(支持iOS APP、Android APP)进行查看各项线路指标,可远程对断路器进行跳闸和合闸。

用电安全子系统结构图

综合能效管理子系统

综合能效管理子系统采用电力载波直采模式,水表、燃气表和温控阀(热量表)LoRa无线采集方式,实现各项数据收集、整理和分析。用户通过能效管理以最经济的管理方式获取最大的效益,实现企业可持续发展的管理方式。该系统可全面采集水、电、气、热等多种能源数据,实现能源消耗动态过程的信息化、可视化和可控化,对企业生产过程中能源消耗的结构、过程及要素进行管理、控制和优化,提高能源使用效率,提升企业科学管理水平。

1)电力载波直采模式。安装带载波功能的电度表,集中器通过载波信道直接采集电能表数据。实现远程控制缴费等功能推荐使用宽带载波通信。其优点为:安装调试简单方便,无需布线,运行稳定,维护成本低。

2)水表、燃气表和温控阀(热量表)LoRa无线采集:智能集中器使用RS 485与现场三表采集器连接,水、气、热表使用LoRa无线方式传输,从而实现对水、气、热表的抄读及远程阀控、实现远程缴费、阶梯水价等功能。其优点为:无线LoRa移动物联网技术,覆盖距离长达5 km,电池寿命大于6年,运行稳定,维护费用低。

此外,该系统可将整个企业园区建筑群体进行用电和用水等分类显示,如用电分类:生产、办公、动力、照明和空调等,并进行能耗趋势分析,通过线状统计图展现日/月/年的水、电、气等能耗的变化趋势,并可同比/环比分析。“能源管家”手机APP客户端可实时掌控企业用能状况,科学有效地制订节能降耗方案,杜绝能源浪费。

1)案例一。邢台市某某生产型企业,通过对配电室变压器的运行分析,发现变压器负荷长期运行在40%以下,通过变压器负荷调整,报停2台容量为800 kV·A的变压器,每年节省电费44.16万元。

2)案例二。科林电气南厂区空调峰谷电价优化,通过对中央空调的耗电运行分析,发现空调每天早运行1 h,早停运1 h,可利用峰谷电价的差值,6台中央空调每年节省电费5.47万元。

3)案例三。科林电气产业园加强了能源使用监测,减少“跑、冒、滴、漏”,提高员工节能意识,减少因照明、设备空载等带来的能源消耗,减少不必要的能源使用成本,帮助管理部门合理利用能源,降低能源消耗,提高经济效益。科林电气产业园目前耗电量排名第一的电子加工中心,其中回流焊、波峰焊的锡炉一天基础耗电为800 kW·h,以前夜间锡炉保温不关机,但耗电量不减少。监控改造通过对高耗能机器增加智能电能表,进行耗电监控分析,根据生产计划合理的调控开机时间段,每月平均节省电量为5 000 kW·h,每年可节省电费4.8万元。

科林电气能源管理系统综合利用能源数据、生产数据和环境数据,重点解决企业能源信息可视性差,缺少对能源数据及其影响因素的综合分析、管理力度偏弱等问题。“能源管家”手机APP客户端基于移动互联网技术,可随时随地接入云数据中心,在线监测企业运行状况,实现实时数据、曲线、棒图和表格等多种形式展示,从而帮助管理者实时掌控企业用能状况,科学有效地制订节能降耗方案,杜绝能源浪费。

“能源管家”手机APP客户端系统

综合能源缴费子系统

科林电气综合能源缴费子系统目前主要的应用场景为商业中心、小区住宅,该系统支持水、电、气、热能源数据采集、算费和在线缴费,提供各种数据分析、财务报表,提高管理效率;无线方式远程抄表,免上门抄表,保证住宅私密性;支持出租房扫码用能,即扫即用。该系统支持远程费控管理,真正地解决了恶意拖欠水、电、气、热费用的痛点。当用户欠费时,可实现自动远程拉闸操作,有效杜绝收费难问题;利用图片识别技术,解决普通燃气表表轮数据无法远程抄录的问题;多种支付方式,方便快捷,轻松使用微信、支付宝等第三方移动支付平台进行在线支付。此外,该系统还具备用能分析和提醒功能,通过建立规则告警模型,按照阈值或规则条件生成告警信息,推送到业主手机上,支持短信、APP推送等方式,自动侦测异常用能情况,及时提醒关停,杜绝跑冒滴漏现象发生。

1)案例一。石家庄碧桂园多表集抄项目。主要应用于元氏碧桂园17栋高层,3个别墅区,涉及3 200余户家庭。每户家庭配置无线冷热水表、无线燃气表和无线温控阀。住户使用定制手机APP,通过微信/支付宝进行缴费。通过微信/支付宝进行网上缴费,方便快捷。通过采集数据和用户使用情况分析,可发现高层精装房中有马桶漏水情况,减少了客户的用能损失。

2)案例二。今麦郎面品有限公司(以下简称“今麦郎”)宿舍区用电管控项目。今麦郎员工宿舍区用电信息采集费控,系统免费使用,由今麦郎物业部统一管理使用,配置单相远程费控智能电能表。目前应用于两个宿舍区,共计240只电能表,采集成功率为100%,使用情况良好,运行稳定。通过电力载波及4G方式把收费站整体用电情况进行远程采集分析。通过远程采集实时监控员工宿舍区用电情况,并对接银行接口使用员工卡网上缴费,提升物业公司的管理水平,方便员工缴费使用体验。

3)案例三。桂林青禾美邦建材城用电管控项目。桂林青禾美邦建材城用电管控项目,系统免费使用,由商城统一管理,配置安装远程费控智能电能表。目前应用于两个建材商城,共计538只电能表,采集成功率为98.6%,使用情况良好,运行稳定。通过电力载波及4G方式把收费站整体用电情况进行远程采集分析。使用手机APP微信支付宝缴费。通过远程监控入驻商户的用电情况,使用网上缴费,提升了商城科学管理水平,方便商铺缴费使用。

4)案例四。河北京石高速机场东收费站用电信息采集监控项目。河北京石机场东收费站位于京港澳高速242 km处,距离石家庄国际机场8 km,为五星级收费站,为石安高速重要连接点。通过对重点用电设备及办公区域配电箱进行升级改造,增加三相智能电能表15只,采集成功率为100%,使用情况良好,运行稳定。通过对用电情况的实时监控,帮助管理者有效清晰的掌控企业用能情况,科学有效地制订节能用电方案。

综合能源缴费子系统结构图

虚拟实现子系统

科林电气虚拟实现子系统可实现园区虚拟3D可视化的展示,通过多维数据可视化,实时、精要掌握场域内的各类关键信息。采用科林电气虚拟实现子系统,用户仿佛置身立体空间,可贯通园区、建筑、楼层和房间全场域。

虚拟实现子系统应用案例

(本文根据石家庄科林电气股份有限公司研究院副院长常生强在2019年中国电气工业发展高峰论坛上的发言整理)