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• 發布時間：2021-06-03
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【概要描述】當前，工業、公共建筑和商業樓宇消耗了全世界63%的電能，二氧化碳排放量占全球碳排放的43%，樓宇行業的建設和運營優劣都將成為全球應對氣候變化成功與否的關鍵。然而，這些行業中的絕大多數設施能效水平較低，大多數企業仍采用“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儲荷全鏈條上的各個部分，都將不僅只是消耗電力等能源，還會參與到生產、存儲和共享的環節中。為應對分布式能源的生產、存儲、電動汽車充電和智能電網接入等復雜場景的挑戰，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，電能質量管理將變得更加重要。
　　
　　施耐德電氣認為，配電數字化在實現主動能源管理和設施運營方面發揮著關鍵作用。實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，有效提升運營能效，降低風險，實現低碳轉型。實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行整合。

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能源和配電管理系統(EPMS)概覽

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　　“三步走”實現配電數字化
　　
　　配電數字化在設施能源管理、供電可用性與供電質量以及電氣設備維護中發揮著關鍵作用。實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。實現配電數字化需要建立連接、管理自動化、應用擴展三個基本步驟。
　　
　　首先：建立連接
　　
　　對能耗、電能質量和電氣資產績效數據的采集是實現配電數字化的環節。要通過連接采集所需的數據，需要以下環節：
　　
　　(一)厘清現有的所有可連接設備。需要包含設備名稱、位置、型號、描述和通信配置詳情等信息。目前，大部分企業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，要確認設施主進線位置是否安裝了適當的主路計量設備，以便檢測電力部門提供的電能質量，對設施的總耗電、電能需求和功率因數進行監測，并對每個月的電費賬單進行核驗。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。如果經常出現電壓驟降，則可能需要動態電壓補償器設備。
　　
　　(三)連接智能設備至EPMS軟件。EPMS軟件通過與設備連接，從設備中讀取數據，將數據存儲在數據庫中，并將這些數據通過各種網頁界面提供給用戶，是配電數字化的重要實現手段。EPMS平臺主要通過現場總線從設備中獲取數據。在標準EPMS系統架構中，在物理或虛擬服務器上會部署應用服務，連接至與智能設備相同的以太網網絡中。應用服務可以采集現場設備數據，并存儲到EPMS數據庫中。

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　　EPMS系統架構
　　
　　(四)通過EPMS網頁客戶端獲取信息。EPMS應用服務器還可以提供WEB網頁服務功能，這意味著可以利用現有的傳統網絡基礎設施和遠程訪問技術實現安全的遠程客戶端訪問。能源經理、設施管理人員、樓宇運營人員等人員幾乎可以在任何虛擬地點通過EPMS網頁客戶端訪問系統并查看實時能耗分析及電氣系統信息。
　　
　　第二步：管理自動化
　　
　　配電數字化的第二步是實現管理功能的自動化，從而釋放人力資源，使他們能夠從事更具價值的活動。實現管理自動化通常包含以下環節：
　　
　　(一)評估能耗。建立分析能耗模型是進行主動能源管理、改善能效問題的基礎。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。
　　
　　(二)跟蹤能源績效。除能耗測量值外，影響能源績效的因素還有很多。例如，室外氣溫和場地的利用率會對商業樓宇的能耗產生很大影響。企業使用經過認證的能源數據管理系統來跟蹤自身能源績效，將會實現顯著的能源節約，實現可觀的投資回報。
　　
　　(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。供電企業并非以單一的費率來計算用戶消耗的電能，而是會根據用戶的用電時間和用電方式，實施不同的收費標準。如果EPMS軟件連接了監測樓宇主進線側的計量設備，則可以對其進行配置，使其能耗費率(例如峰谷平、階梯電價)切換時，或需量水平接近新的計費閾值，或需量達到峰值前觸發相應報警并發送通知。
　　
　　(四)評估電氣設備性能。電氣設備評估分析能夠顯著促進由被動運維方式向主動運維方式的轉變?？稍谡麄€設施范圍內的多個位置進行電能監測，特別是接近負載位置，通過檢測特定電能參數隨時間的變化，以實現故障診斷、避免問題的發生。對相電壓、浪涌電流、相位不平衡、諧波、中性點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，進行設備問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)快速發現配電設備問題。與EPMS軟件連接之后，基于回路的輸出狀態、內部診斷、電氣測量和環境數據，可以對設備進行24/7全天候監測。當檢測到問題時，EPMS軟件能夠向指定人員或團隊發送報警，并自動生成并分發詳細設備報告，從而節約時間、加快診斷速度。例如，EPMS軟件能夠在整定值發生任何改變時自動通知相關人員，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，全面了解引發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遏制事故再次發生。當EPMS連接了高精度、時間同步的配電設備時，便可成為重要的故障排查工具，用以幫助操作員、技術人員和工程師診斷配電相關問題、找出根本原因。EPMS軟件能夠按照發生時間的先后順序，將報警事件進行歸類匯總，包括報警和波形采集，從而幫助用戶進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)精簡電能質量管理。診斷電能質量問題并找出問題的處理方法，是設施管理人員所面臨的一項重大挑戰。電能質量干擾的類型有很多種，其產生原因、潛在影響和處理方法也各不相同。此類問題經常會被誤診。當安裝了電能質量儀表并將其與EPMS軟件連接之后，電氣系統中各種類型的電能質量異常就都能夠得到有效監測，比如電壓的驟升、驟降、擾動等，并對電能質量績效的跟蹤，以及生成合規性報告(例如ITIC曲線、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應用程序更具可訪問性，實現各種數字化服務。此外，與外部專業服務提供商合作，購買云端EPMS應用，還可進一步擴展配電數字化。
　　
　　(一)與其他管理系統進行數據交換。大多數軟件系統整合都可實現系統間數據共享。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進行數據讀取。除了共享能源數據以外，另外一個重要功能是將報警信息從一個監控系統傳遞至另一個監控系統。例如，當EPMS檢測到電氣系統中存在問題時，它會將報警發送至樓宇自控系統或過程自動化系統，這樣一來，操作員就能夠在其常用的軟件界面中發現電氣子系統的問題。

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　　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。除了在系統之間進行數據交換以外，EPMS應用還可以內嵌到其它監控系統的網頁客戶端環境中。對不同的管理系統進行整合能夠帶來許多益處，包括更佳的運營整體可視性、對運營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程自動完成能力。
　　
　　(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(SaaS)的方法，能將帶來更多益處，比如更加經濟實惠，享受更高的網絡安全和可用性，獲得更具洞察的分析，并可定制化EPMS模塊選擇，實現EPMS自動更新等。
　　
　　(四)與專業服務集成商合作。很多企業缺少運營和維護EPMS所需的本地服務器資源和專業技術人員。此時，與EPMS系統集成商合作將是一個不錯的選擇。配電數字化、云端互聯互通和遠程訪問技術，讓服務專家能夠以遠程方式提供監測分析與協助企業決策支持，助力企業達成生產經營目標。
　　
　　配電數字化是主動性的能源管理、高效設施運營和碳追蹤的關鍵因素。配電數字化使企業擺脫信息匱乏的境地，進而洞察全局，變被動為主動。展望未來，樓宇要實現可持續、彈性的方式生產、存儲、消耗和共享電能，亦離不開與軟件和云端互聯互通、完全數字化的配電系統。在配電數字化領域的投入，將確保樓宇所有者和投資者能夠對碳排放進行實時跟蹤，實現了樓宇能耗的完全透明化，進而在激烈競爭中贏得一席之地，制勝可持續未來。