當前，工業(yè)、公共建筑和商業(yè)樓宇消耗了全世界 63%的電能，二氧化碳排放量占全球碳排放的 43%，樓宇行業(yè)的建設和運營(yíng)優(yōu)劣都將成為全球應對氣候變化成功與否的關(guān)鍵。然而，這些行業(yè)中的絕大多數設施能效水平較低，大多數企業(yè)仍采用“摸黑”的工作方式，對自身電能使用情況、電氣基礎設施的實(shí)際狀況以及碳核算不甚了解。在雙碳目標背景下，用能側的電氣化水平將進(jìn)一步提升，而且在新能源大范圍接入的情況下，包括樓宇在內的源網(wǎng)儲荷全鏈條上的各個(gè)部分，都將不僅只是消耗電力等能源，還會(huì )參與到生產(chǎn)、存儲和共享的環(huán)節中。為應對分布式能源的生產(chǎn)、存儲、電動(dòng)汽車(chē)充電和智能電網(wǎng)接入等復雜場(chǎng)景的挑戰，所有樓宇都應接入含能源管理軟件的智能配電系統。此外，由于可再生能源的間歇性特征和多能源切換的影響，電能質(zhì)量管理將變得更加重要。

施耐德電氣認為，配電數字化在實(shí)現主動(dòng)能源管理和高效設施運營(yíng)方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。實(shí)現配電數字化有助于設施管理和維護人員做出更好的決策，有效提升運營(yíng)能效，降低風(fēng)險，實(shí)現低碳轉型。實(shí)現配電數字化的基礎在于智能傳感器、通信設備、能源和配電管理系統（EPMS）軟件的連接，若要完全發(fā)揮配電數字化的潛力，則需要將 EPMS 軟件連接至云端，并將其與其它管理系統進(jìn)行整合。

能源和配電管理系統（EPMS）概覽

“三步走”實(shí)現配電數字化

配電數字化在設施能源管理、供電可用性與供電質(zhì)量以及電氣設備維護中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。實(shí)現配電數字化的基礎在于智能傳感器及通信設備與EPMS 軟件的連接。實(shí)現配電數字化需要建立連接、管理自動(dòng)化、應用擴展三個(gè)基本步驟。

第一步：建立連接

對能耗、電能質(zhì)量和電氣資產(chǎn)績(jì)效數據的采集是實(shí)現配電數字化的第一步。要通過(guò)連接采集所需的數據，需要以下環(huán)節：

（一）厘清現有的所有可連接設備。需要包含設備名稱(chēng)、位置、型號、描述和通信配置詳情等信息。目前，大部分企業(yè)都已安裝了功率測量設備，以及具備嵌入式計量功能的設備。EPMS 軟件通常通過(guò)這些計量設備自帶的通信端口采集數據，也可借助可編程邏輯控制器、數據集中器、遠程終端單元等對水表、燃氣表、電表、蒸汽表和熱量計的能源消耗數據進(jìn)行采集。

（二）明確需要額外電能計量的位置?，F有智能設備的清單匯編完成后，便要判斷是否需要增加額外電能計量設備。比如，要確認設施主進(jìn)線(xiàn)位置是否安裝了適當的主路計量設備，以便檢測電力部門(mén)提供的電能質(zhì)量，對設施的總耗電、電能需求和功率因數進(jìn)行監測，并對每個(gè)月的電費賬單進(jìn)行核驗。對于為功率敏感型設備供電的回路，建議使用能夠檢測和捕捉高頻電壓干擾、測量單次諧波的智能電表。如果經(jīng)常出現電壓驟降，則可能需要動(dòng)態(tài)電壓補償器設備。

（三）連接智能設備至EPMS軟件。EPMS軟件通過(guò)與設備連接，從設備中讀取數據，將數據存儲在數據庫中，并將這些數據通過(guò)各種網(wǎng)頁(yè)界面提供給用戶(hù)，是配電數字化的重要實(shí)現手段。EPMS 平臺主要通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)從設備中獲取數據。在標準 EPMS 系統架構中，在物理或虛擬服務(wù)器上會(huì )部署應用服務(wù)，連接至與智能設備相同的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中。應用服務(wù)可以采集現場(chǎng)設備數據，并存儲到EPMS數據庫中。

EPMS 系統架構

（四）通過(guò)EPMS網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端獲取信息。EPMS應用服務(wù)器還可以提供WEB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)功能，這意味著(zhù)可以利用現有的傳統網(wǎng)絡(luò )基礎設施和遠程訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)實(shí)現安全的遠程客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)。能源經(jīng)理、設施管理人員、樓宇運營(yíng)人員等人員幾乎可以在任何虛擬地點(diǎn)通過(guò)EPMS網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)系統并查看實(shí)時(shí)能耗分析及電氣系統信息。

第二步：管理自動(dòng)化

配電數字化的第二步是實(shí)現管理功能的自動(dòng)化，從而釋放人力資源，使他們能夠從事更具價(jià)值的活動(dòng)。實(shí)現管理自動(dòng)化通常包含以下環(huán)節：

（一）評估能耗。建立分析能耗模型是進(jìn)行主動(dòng)能源管理、改善能效問(wèn)題的基礎。EPMS 軟件采集樓宇的水、氣、電、蒸汽等各種公共設施的測量設備數據，以監測總能耗及碳排放，并對樓宇中的能源消耗方式進(jìn)行研究，識別和驗證提高能效、減少浪費及減少碳排放的機會(huì )。

（二）跟蹤能源績(jì)效。除能耗測量值外，影響能源績(jì)效的因素還有很多。例如，室外氣溫和場(chǎng)地的利用率會(huì )對商業(yè)樓宇的能耗產(chǎn)生很大影響。企業(yè)使用經(jīng)過(guò)認證的能源數據管理系統來(lái)跟蹤自身能源績(jì)效，將會(huì )實(shí)現顯著(zhù)的能源節約，實(shí)現可觀(guān)的投資回報。

（三）管理能源成本。檢查電費賬單、了解能源計費方式是能源管理的基本措施。供電企業(yè)并非以單一的費率來(lái)計算用戶(hù)消耗的電能，而是會(huì )根據用戶(hù)的用電時(shí)間和用電方式，實(shí)施不同的收費標準。如果EPMS軟件連接了監測樓宇主進(jìn)線(xiàn)側的計量設備，則可以對其進(jìn)行配置，使其能耗費率（例如峰谷平、階梯電價(jià)）切換時(shí)，或需量水平接近新的計費閾值，或需量達到峰值前觸發(fā)相應報警并發(fā)送通知。

（四）評估電氣設備性能。電氣設備評估分析能夠顯著(zhù)促進(jìn)由被動(dòng)運維方式向主動(dòng)運維方式的轉變?？稍谡麄€(gè)設施范圍內的多個(gè)位置進(jìn)行電能監測，特別是接近負載位置，通過(guò)檢測特定電能參數隨時(shí)間的變化，以實(shí)現故障診斷、避免問(wèn)題的發(fā)生。對相電壓、浪涌電流、相位不平衡、諧波、中性點(diǎn)電流和頻率的分析可作為診斷信息的重要補充，診斷信息由 ATS、UPS、發(fā)電機、逆變器和變頻器等設備直接提供。EPMS 軟件能夠采集這些信息，進(jìn)行設備問(wèn)題診斷和設備性能評估，并反饋給設備設施管理人員，用于檢查和解讀。

（五）快速發(fā)現配電設備問(wèn)題。與 EPMS 軟件連接之后，基于回路的輸出狀態(tài)、內部診斷、電氣測量和環(huán)境數據，可以對設備進(jìn)行 24/7 全天候監測。當檢測到問(wèn)題時(shí)，EPMS 軟件能夠向指定人員或團隊發(fā)送報警，并自動(dòng)生成并分發(fā)詳細設備報告，從而節約時(shí)間、加快診斷速度。例如，EPMS 軟件能夠在整定值發(fā)生任何改變時(shí)自動(dòng)通知相關(guān)人員，從而避免出現斷路器整定值上下游不匹配的情況。還可利用EPMS軟件所采集的診斷和運行數據應用預設計的分析功能，以確定設備是否需要檢查或維護。

（六）分析故障事件。供電中斷或電氣故障時(shí)，全面了解引發(fā)斷電事故的事件順序，同樣能夠幫助決策者采取預防措施來(lái)遏制事故再次發(fā)生。當EPMS 連接了高精度、時(shí)間同步的配電設備時(shí)，便可成為重要的故障排查工具，用以幫助操作員、技術(shù)人員和工程師診斷配電相關(guān)問(wèn)題、找出根本原因。EPMS 軟件能夠按照發(fā)生時(shí)間的先后順序，將報警事件進(jìn)行歸類(lèi)匯總，包括報警和波形采集，從而幫助用戶(hù)進(jìn)行詳細的配電事件分析。檢查和對比波形采集的能力同樣能夠改善分析效果。

（七）精簡(jiǎn)電能質(zhì)量管理。診斷電能質(zhì)量問(wèn)題并找出問(wèn)題的處理方法，是設施管理人員所面臨的一項重大挑戰。電能質(zhì)量干擾的類(lèi)型有很多種，其產(chǎn)生原因、潛在影響和處理方法也各不相同。此類(lèi)問(wèn)題經(jīng)常會(huì )被誤診。當安裝了電能質(zhì)量?jì)x表并將其與 EPMS 軟件連接之后，電氣系統中各種類(lèi)型的電能質(zhì)量異常就都能夠得到有效監測，比如電壓的驟升、驟降、擾動(dòng)等，并對電能質(zhì)量績(jì)效的跟蹤，以及生成合規性報告（例如ITIC曲線(xiàn)、SEMI-F47報告）。

第三步：應用擴展

配電數字化的第三步是將 EPMS 系統與其他管理系統集成，并連接到云以共享信息，使 EPMS 應用程序更具可訪(fǎng)問(wèn)性，實(shí)現各種數字化服務(wù)。此外，與外部專(zhuān)業(yè)服務(wù)提供商合作，購買(mǎi)云端EPMS應用，還可進(jìn)一步擴展配電數字化。

（一）與其他管理系統進(jìn)行數據交換。大多數軟件系統整合都可實(shí)現系統間數據共享。建議將 EPMS 作為中央能源數據采集引擎，供其他系統在需要時(shí)進(jìn)行數據讀取。除了共享能源數據以外，另外一個(gè)重要功能是將報警信息從一個(gè)監控系統傳遞至另一個(gè)監控系統。例如，當 EPMS 檢測到電氣系統中存在問(wèn)題時(shí)，它會(huì )將報警發(fā)送至樓宇自控系統或過(guò)程自動(dòng)化系統，這樣一來(lái)，操作員就能夠在其常用的軟件界面中發(fā)現電氣子系統的問(wèn)題。

EPMS與其它管理系統的數據整合概覽

（二）在其他系統中嵌入 EPMS 應用。除了在系統之間進(jìn)行數據交換以外，EPMS 應用還可以?xún)惹兜狡渌O控系統的網(wǎng)頁(yè)客戶(hù)端環(huán)境中。對不同的管理系統進(jìn)行整合能夠帶來(lái)許多益處，包括更佳的運營(yíng)整體可視性、對運營(yíng)背景下能耗的更深層了解、更高效的排查故障、更全面的報警管理，以及更強的數據分析和過(guò)程自動(dòng)完成能力。

（三）接至云端。盡管傳統 EPMS 架構的有效性毋庸置疑，將 EPMS 功能轉移至云端，并采用軟件即服務(wù)（SaaS）的方法，能將帶來(lái)更多益處，比如更加經(jīng)濟實(shí)惠，享受更高的網(wǎng)絡(luò )安全和可用性，獲得更具洞察的高級分析，并可定制化EPMS模塊選擇，實(shí)現EPMS自動(dòng)更新等。

（四）與專(zhuān)業(yè)服務(wù)集成商合作。很多企業(yè)缺少運營(yíng)和維護EPMS所需的本地服務(wù)器資源和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。此時(shí)，與EPMS 系統集成商合作將是一個(gè)不錯的選擇。配電數字化、云端互聯(lián)互通和遠程訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，讓服務(wù)專(zhuān)家能夠以遠程方式提供監測分析與協(xié)助企業(yè)決策支持，助力企業(yè)達成生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標。

配電數字化是主動(dòng)性的能源管理、高效設施運營(yíng)和碳追蹤的關(guān)鍵因素。配電數字化使企業(yè)擺脫信息匱乏的境地，進(jìn)而洞察全局，變被動(dòng)為主動(dòng)。展望未來(lái)，樓宇要實(shí)現可持續、彈性的方式生產(chǎn)、存儲、消耗和共享電能，亦離不開(kāi)與軟件和云端互聯(lián)互通、完全數字化的配電系統。在配電數字化領(lǐng)域的投入，將確保樓宇所有者和投資者能夠對碳排放進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現了樓宇能耗的完全透明化，進(jìn)而在激烈競爭中贏(yíng)得一席之地，制勝可持續未來(lái)。

欲了解更多信息，請訪(fǎng)問(wèn)施耐德電氣《配電數字化：在樓宇中實(shí)現主動(dòng)能源管理》白皮書(shū)：https://go.schneider-electric.cn/China_DEC_CN_202105_Digitalization-of-Power-Distribution-Whitepaper_MFLP.html?source=Content&sDetail=Digitalization-of-Power-Distribution-Whitepaper_CN

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