孙少杰

（华能置业有限公司，北京 100000）

0 引言

随着工业物联网技术的演进，5G 通信技术的推广，当前，城市和建筑通过能源数字化改造向“智慧城市”“绿色建筑”演进，为人们提供可靠、经济、高效、便捷的用能体验。

利用IT 技术打造数字园区，通过物联网技术重构园区能源系统，利用园区的能源数字化促进园区内系统融合、资源共享、业务协同以及实时状态反馈，依托数字化工具提升园区运营的效率，坚守“以人为本”的原则，打造智慧园区，在现有园区信息化基础上，实现以下几个方面的突破：①提升能源使用和转化效率，实现园区能源系统的低碳运营；②优化运营管理流程，实现园区能源系统运行全生命周期管理；③通过对能源运行数据进行大数据分析和挖掘，实现园区能源数据深度开发，资源利用和高效调度；④利用数字化工具提升运维人员效率，实现园区服务价值最大化；⑤顺应国家碳达峰和碳中和战略，推动新型战略产业发展。

1 项目描述

中国华能集团人才创新创业基地（以下简称：华能创新创业基地）内共4 栋楼宇，建筑面积超过了12 万m2。

实验楼A、实验楼B 是围绕清洁能源开发和利用，按照国内应用技术研究最高水平打造，内设多个国家级行业重点测试中心和实验室。博士后楼和后勤楼是集办公、学术研究及国际交流、产业化推广全方位一体化功能的服务支撑硬件。

基地主要购入电、天燃气、热等基础能源，通过变配电室将电能输送到电梯、泵房、热站、冷站、机房等用能环节，实现功能区域通风、照明、安防、通信等日常办公保障系统的正常运行；主要通过载能介质（水），将冷、热能量输送到末端，采用组合式空调和风机盘管，调节功能区域的环境舒适度；设置16 部客用电梯、2 部货物电梯和2 部餐梯，实现人员、物资输送，如图1所示。

图1 能源分配情况

华能创新创业基地建成已运营5年多的时间，在此期间物业部门的工作强度量一直较高，高强度的工作致使工程部门人员流动较大；随时间推移设施、设备会出现老化，对日常维护的要求将会不断增加，专业服务公司不掌握设备日常运行情况，维护缺乏针对性；随着入驻企业的增加，现有能源供给系统平衡将会出现变化和波动，设备故障的随机性增大，如图2所示。

图2 园区能源数字化系统拓扑

华能创新创业基地现有4 套变配电系统（独立系统），1 个锅炉房、2 个加压泵站、1 个热容积式水换热站、1 个供暖换热站（独立系统）、1 个制冷站（独立系统），组合式空调和新风、排风装置若干，除设置独立系统的功能站外，其余站部分设备的状态接入到楼控系统，基础保障系统用能设备数据分散，在日常运维服务中存在数据和应用系统无法有效关联，降低日常运营保障工作的效率。

能源系统的可靠运行，保证了物业管理和维护的延续性、稳定性、继承性、准确性，该园区从实际工作出发，依托“华云慧能”技术支撑，结合现场能源结构和用能特点，规划园区智慧能源管控平台的建设。

2 功能设计

基于先进的物联网技术和工业数据通讯网络架构，实现应用平台依托规范坚实的能源CIM 标准建模和标准规范的数据结构，完成从底层打通数据通道的跨系统引用；平台采用了物联网、云计算、大数据和AI 算法等先进的前沿技术，提供轻量级、高并发与安全可靠的边缘计算和设备连接通信能力，帮助用户将海量设备采集数据快速接入平台，并通过大数据平台的快速分析计算监控各类设备协同运行和报表的统计，如图3所示。

图3 平台架构

平台整合现有能源系统，通过大屏实现能源全局数据的呈现，规划能源管理、能源资产管理、运维管理、运行监控模块。

（1）能源系统运行监控。对接配电、换热站、空调（冷站）系统，采用工业物联网技术和通信技术，实现系统集中监控，运行数据与资产、运维的共通、共享，如图4所示。

图4 统一运行监测平台

通过安装相应计量表计和监测装置、搭建数据传输网络，采集人才创新创业基地的水、电、冷、热重点用能数据；采集电梯位置及建筑环境数据；整合BI、3D 建模、能源互联网等技术，实现创新基地能源系统的可视化；实现对能耗指标的全面评价与分析；实现能源系统的运行优化；通过3D 的方式对重点用能设备和能源转换设备进行实时监测；实现能源系统主要设备的资产健康管理以及备品备件的管理。

（2）重点设备管理。针对电梯运行特征，项目中使用智能传感器、大数据分析及AI 技术，通过对电梯电能、电量数据分析，结合实时位置数据，实现不对接电梯系统，不影响电梯系统安全运行的情况下，运营管理者可以实时掌握电梯的运行情况和位置。

3 带来的价值

能源消耗分类、分层统计管理：各类能源消耗分段消耗情况一目了然，如图5所示。

图5 建筑物耗能量结构

实现能源成本多维分析与管理：从量、费维度直观了解和掌握能源费用分布情况，如图6所示。

图6 能源计算流程

基于设备生命周期的运营管理，如图7所示。

图7 设备生命周期运营管理

智能报告指导合理用能，优化用能结构，提供节能建议，如图8、图9所示。

图8 电能负载分析

图9 用电诊断结果

4 结语

项目还在完善和迭代，在应用中接入楼控BA 系统，结合新风、空调等环境质量数据，展开舒适度与能源结构优化的探索；接入安防系统人脸识别技术成果，实现人数变化统计，从空间密度的维度对能源的使用情况进行研究，实现能源的智慧管理。

系统上线后园区的能源运营数据能够实时呈现，能源的消纳过程和关联设备资产运维情况实现了数字化管理，提升能源使用效率和日常运维管理水平，基于历史数据、实时数据实现从时间、空间维度对日常运营管理监察和指导的目标，通过平台运行可以积累大量能源运行数据，基于可靠的能耗数据和大数据分析工具，可以实现多场景下的负荷预测，为实现碳达峰、碳中和提供了数据与工具的支撑。