杨翠
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：节能降耗是企业可持续发展关注的重点，做好电能管理、提高电能使用效率具有较其重要的意义。笔者依托某集团给水厂电能管理系统平台的建设，从电能管理需求和建设目标出发，结合实际总体规划了平台的架构，再分别从硬件及软件角度介绍整个平台的构成。 本系统已成功部署了三年，电能管理系统平台运行稳定、可靠。
关键词：节能降耗；电能管理；总体规划
0背景
电能管理系统为企业提供精细化的管理模式和节能控制系统。该系统可为企业提供一个节能、安全、优化的信息化平台，通过网络延伸布设，使企业信息化传递更加快速，使即时电能消耗和企业生产用能状况一目了然，使企业更为便捷、全面和准确地对生产过程中的电能消耗、电能损失、电能平衡、电能成本、电能趋势变化和电能利用水平进行实时掌控。在电能统计和监测的基础上，制定相关的节能措施，进一步挖掘节能潜力，使企业持续改进使用策略、提高电能信息化管理层次和降低企业电能成本，全面提升企业市场综合竞争力。
1需求分析
某水务公司的给水厂平均电能均占生产成本50%以上，节能降耗是水厂成本管理的重点，因此建设电能管理系统意义重大。
某水务集团下辖10余处给水厂，本次电能管理系统将在各水厂分批次逐步实施，本文依托2019年实施的两个给水厂电能管理系统作为试点。
本次电能管理系统建设计划分为两个层级：给水厂电能管理系统和集团级电能管理系统。
2.1给水厂电能管理系统拟要实现功能需求
（1）全厂能效计量：实现给水厂电能计量及相关数据的采集、监视、统计、分析。
（2）能效实绩考核：对各电能单元分区责任制管理，提高员工节能意识和节能降耗积极性；对关键能效指标监控、预警，实现班组、全厂能效实绩考核。
（3）设备经济运行：通过对重点电能设备的效率核算、监视和控制，实现设备经济运行。
（4）电能质量监控：通过系统对谐波分量图趋势图的监控，实现电能质量及谐波监测、分析，避免发生谐波危害和电力系统电能质量问题。同时提高功率因数、负荷均衡和变配电效率，降低供电系统损耗。
2.2集团级电能管理系统实现功能需求
（1）集团能效全面管理：各给水厂电能管理系统关键数据上传集团电能管理系统，实现所属水厂电能管理的全覆盖。
（2）节能降耗管理：通过电能计量及相关数据的采集、统计、分析，推动水厂经济运行和节能技改工作的实施，形成节能技术交流培训平台。
（3）能效实绩评价与考核：利用大数据对水厂内部、水厂之间关键能效指标对标、分析，评价水厂能效挖掘潜力，通过目标指标考评和节能降耗经验推广，激励员工、班组、水厂节能降耗积极性，有效降低电能成本。
2 建设目标
为了做好某水务集团节能减排工作，进一步增强水务集团工作人员节能意识，加强电能管理，降低电能成本，结合某水务集团水厂电能的现状，本次电能管理系统建设目标如下：
2.1 各水厂能效工况统计、分析与预警
开展集团以及各单位电能工况统计、分析与预警，集团所属各单位间关键电能指标对标，查问题找原因，寻找节能降耗重点目标，进行管理提升或节能技改。
对于重点耗能设备由于客观原因偏离额定工况时增加的电能，通过工况统计、分析与预警等手段，科学化合理调整工艺流程和技术路线等。
2.2节能降耗管理
建立节能技改台账，进行节能效果统计、分析；进行节能技术、措施研究与推广；以本项目为契机，构建节能技术交流培训平台。
2.3能效实绩评价与考核
以各给水厂分级管理电能作为考核指标，对水厂电能管理水平进行评价、分级管理；各给水厂的电能预算指标进行年度、月度考核评价。
3 设计方案
3.1总体规划
3.1.1整体规划，分步实施原则
某水务集团电能管理系统建设要遵循整体规划，分步实施，从集团发展战略、电能管理先进手段、电能结构调整等高度出发，做到整体规划，分为远期规划、中期规划和近期规划，并进行分步实施。
3.1.2技术成熟，应用创新原则
电能管理系统建设应选择成熟的、主流的和符合技术发展趋势的相关产品，使电能监控系统建设及运营兼具经济性及创新性。
3.1.3充分兼容，减少投资原则
电能管理系统建设应充分考虑系统之间的兼容性原则，系统应充分兼容其他电能信息化相关系统。
3.1.4结合实际，彰显特色原则
电能管理系统的建设过程中，从水厂电能使用现状出发，充分考虑实际需求，在满足基本需求的基础上，让系统功能更丰富而具有特色。
3.2总体架构及硬件系统
本次电能管理系统从业务层级上可分为水厂监控级和集团运营管理级，其中水厂和集团都是切实存在的公司实体，其对应的功能需求如下。集团运营管理层：电能数据的挖掘分析，绩效考核；目标制定，计划制订等运营管理；水厂现场监控层：承上启下的作用，现场生产数据的过滤与汇总，对水厂进行专业管控。本次电能管理系统由电能计量装置、数据网关、传输网络、工作站、服务器、运营管理软件等组成，总体架构详见图１。
图1 某水务集团水厂电能管理系统架构图
3.3软件系统
3.3.1软件系统架构
本次电能管理系统软件的架构采用目前*为主流、成熟的三层架构：即数据层、应用层、表现层，如下图2所示。
图2 电能管理系统软件架构图
3.3.1.1数据层
数据层是整个电能管理的基础，其包括数据采集以及数据存储。
数据采集包括智能设备采集、手动录入系统和与其他系统通信的三种方式；采用基于SQL结构的大型数据库将采集上来的电能数据按照分项分类的标准存储。
3.3.1.2应用层
应用层主要分成四个功能模块，分别是数据及消息管理、分析展示、辅助管理及后台管理四个功能模块。
数据及消息处理的主要功能包括电能数据的采集、电能数据的转发上传，以及电能数据的备份、校验和还原功能。
分析展示主要是将电能数据结合企业的特点，进行多维度的分析，然后将结果通过曲线、图表等等方式展现出来。
辅助管理功能是根据运行的电能数据，帮助企业管理者制定相关的考核指标、进行考核并将电能数据结果进行展示。
后台管理系统是对整个能效管理系统的工程管理，如用户权限的设置，系统增容以及界面设置等功能。
3.3.1.3表现层
表现层的主要功能是将电能数据信息及分析结果通过一定的方式展现给对应用户，不同的用户分组拥有不同的权限，可以看到*的数据。系统是基于B/S结构，展示主要以图形、报表级曲线等方式，通过Web浏览器方式实现。
3.3.2软件系统的内容
电能管理系统软件建设主要有：
(1)Web系统：支持在一个平台系统上能建立多个基于Web系统的服务及其功能。
(2)安装SOA工作流引擎：采用标准的SOA架构，通过SOA工作流引擎与数据库进行高速的数据交互。
(3)安装网络服务协议：amtp.pops,imap4,web soap等。
(4)数据库系统：建立大型的网络数据库系统、大型的关系数据库SQL Sever2008和实时的工业数据库系统。
(5)建立安全系统：设置防火墙软件、防病毒软件，可有效地防止入侵。
(6)电能管控系统软件：在建设周期内可以动态实现根据车间内需要修正软件功能。
3.3.3软件系统功能
本次电能管理系统软件所能实现的主要功能（不限于）如下：
3.3.3.1数据采集及管理
系统通过网络传输层将电能数据采集上来，并将其存储至实时数据库中，存储的数据带有时间、用途及位置等信息。
3.3.3.2系统管理
灵活的用户配置界面，可以让用户很方便地进行用户配置、区域管理、分类分项及分科室管理，并能很方便进行仪表信息管理。
上述功能须在**客户端上进行，以**系统的数据安全和生产运行安全。
3.3.3.3电能管理
(1)用户可自定义实现基于GIS 地图的电能监测与管理、各生产构筑物分项用能数据分析展示、用能查询，当能源监测点发生异常，可以直接在地图上进行位置锁定，帮助客户缩短故障恢复时间。
(2)对电能系统内节点设定报警限值，设定的内容包括报警内容、报警类型、报警等级、报警级别、位置、能源类型、周期、指标、单位、设定值等。
(3)报警管理包括报警设定、实时报警、统计分析、历史查询等管理功能。
(4)提供对历史报警信息的查询功能，实现多种查询条件的查询，列表展现报警信息列，可导出Excel，也可查看每条报警信息的详细情况。
(5)提供对报警信息的分析功能，方便客户查看各种记录信息和分析报警原因，给出分类统计、纵向对比等多种分析方法。
(6)对电能消耗总体情况和分项情况进行统计，按照年、季、月、周和天的时间进行统计分析，并以柱状图、曲线、数字表现形式显示和输出，实现电能统计需求。
(7)可以从数据库中任意选取数据形成方案，并针对所选方案完成图形化对比分析展示。
(8)通过自由分析功能，可实现客户对该系统内电能数据的任意组合查看，查看方式为图表。 包括自由分析方案的定义（新建和修改）、查看、导出或打印自由分析图表等功能。 功能页面上包括自由分析查询、方案编辑等管理功能。
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