安科瑞戴婷 Acrel-Fanny

1. 建設(shè)背景

“雙碳”背景下，加快建設(shè)“安全、清潔低碳、多元協(xié)同、智能普惠”新型能源體系，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)成為能源行業(yè)關(guān)注。隨著雙碳戰(zhàn)略的深化和升級，零碳園區(qū)建設(shè)成為政府工作的核心議題。根據(jù)國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國家能源局《關(guān)于開展零碳園區(qū)建設(shè)的通知》(發(fā)改環(huán)資[2025]910號)文件精神，支持有條件的地區(qū)率先建成一批零碳園區(qū)，逐步完善相關(guān)規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)裝備、商業(yè)模式和管理規(guī)范，有計劃、分步驟推進(jìn)各類園區(qū)低碳化零碳化改造，助力園區(qū)和企業(yè)減碳增效，為實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提供堅實有力支撐。

2. 零碳園區(qū)的定義及實現(xiàn)路徑

園區(qū)分為非工業(yè)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)。非工業(yè)園區(qū)以居住、辦公、醫(yī)療、商業(yè)、教學(xué)等功能為主且具有清晰物理邊界的地理范圍。工業(yè)園區(qū)是國家或地區(qū)政府根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在要求，以優(yōu)化功能布局、突出產(chǎn)業(yè)特色、提高工業(yè)集約化強度等為目的，采用行政手段在管轄園區(qū)內(nèi)規(guī)劃出來的一塊以工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)為主的園區(qū)。從降碳的程度又可以分為低碳園區(qū)、凈零碳園區(qū)和零碳園區(qū)，分別對應(yīng)不同的評價標(biāo)準(zhǔn)。

910號文件明確指出零碳園區(qū)的實現(xiàn)方法和路徑，包括但不限于：

u 加快園區(qū)用能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。加強園區(qū)及周邊分布式光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源開發(fā)利用，科學(xué)配置儲能等調(diào)節(jié)性資源，因地制宜發(fā)展綠電直連、新能源就近接入增量配電網(wǎng)等綠色電力直接供應(yīng)模式，鼓勵參與綠證綠電交易；

u 大力推進(jìn)園區(qū)節(jié)能降碳。推動園區(qū)建立用能和碳排放管理制度，深入推進(jìn)企業(yè)能效碳效診斷評估，加強用能設(shè)備節(jié)能監(jiān)察和日常監(jiān)管，實施節(jié)能降碳改造和用能設(shè)備更新，鼓勵企業(yè)建設(shè)能效工廠、零碳工廠。

u 提升園區(qū)能碳管理能力。支持園區(qū)建設(shè)覆蓋主要用能企業(yè)的能碳管理平臺，強化園區(qū)及企業(yè)用能負(fù)荷監(jiān)控、預(yù)測與調(diào)配能力，為碳排放核算、源網(wǎng)匹配調(diào)節(jié)、電力需求側(cè)管理、多能協(xié)同互補、資源循環(huán)利用等工作提供支撐。

u 支持園區(qū)加強改革創(chuàng)新。支持地方政府、園區(qū)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、能源綜合服務(wù)商等各類主體參與零碳園區(qū)建設(shè)。鼓勵有條件的園區(qū)以虛擬電廠（負(fù)荷聚合商）等形式參與電力市場，提高資源配置效率和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3. 零碳園區(qū)能碳管理系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1. 園區(qū)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化

產(chǎn)業(yè)園區(qū)面積大，供電距離遠(yuǎn)，建筑多且分散，用電負(fù)荷種類較多，用電負(fù)荷不均勻，園區(qū)的配電結(jié)構(gòu)一般應(yīng)該整體規(guī)劃，統(tǒng)一部署。

園區(qū)一般根據(jù)整體用電負(fù)荷需求，設(shè)置110kV或35kV變電站，電源至少引自兩個不同的獨立市政電源。在零碳園區(qū)的實施過程中，園區(qū)能源結(jié)構(gòu)是首先要考慮的優(yōu)化的重要方向。充分利用園區(qū)資源，鋪設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并建設(shè)儲能系統(tǒng)幫助園區(qū)消納新能源，平穩(wěn)負(fù)荷波動，降低碳排放。建設(shè)新能源汽車充電站幫助園區(qū)降低燃油消耗，這些都是實施零碳園區(qū)的必經(jīng)之路。同樣的也會導(dǎo)致園區(qū)的能源結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)變配電系統(tǒng)更加復(fù)雜，更加依賴能量管理系統(tǒng)的輔助。

3.2.能碳計量體系搭建

零碳園區(qū)的評價應(yīng)建立在園區(qū)碳排放數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，園區(qū)應(yīng)對能耗和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容應(yīng)包含室內(nèi)環(huán)境、能耗、可再生能源、交通、市政照明、儲能系統(tǒng)等。

園區(qū)碳排放管理系統(tǒng)除應(yīng)統(tǒng)籌建筑碳排放系統(tǒng)的計量和監(jiān)測數(shù)據(jù)外，還應(yīng)對下列內(nèi)容進(jìn)行計量和監(jiān)測：

①園區(qū)能源站產(chǎn)能和用能量，以及用于本園區(qū)之外的外輸量；

②園區(qū)綠地、道路等公共場地安裝的可再生能源設(shè)施發(fā)電量、園區(qū)用電量、向園區(qū)外的輸電量；

③園區(qū)電動汽車充電樁總充放電量；

④儲能系統(tǒng)儲存電量；

⑤園區(qū)內(nèi)市政照明用電量；

⑥園區(qū)公共場地與設(shè)施中的電梯和其他用電設(shè)施的用電量；

⑦園區(qū)場地和碳排放管理相關(guān)的其他用能及產(chǎn)能。

建筑用能數(shù)據(jù)根據(jù)分類分項原則，采集電、水、氣、汽、油、冷/熱量等分類能耗數(shù)據(jù)，通過安裝遠(yuǎn)傳式多功能電表，水表、燃?xì)獗?、能量表等獲取用能數(shù)據(jù)，也可以從第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接和手工填報等多種方式采集用能數(shù)據(jù)。電能數(shù)據(jù)按照照明插座、空調(diào)、動力和特殊用電進(jìn)行分項統(tǒng)計，計算建筑總碳排放和單位面積、人均碳排放量。

工廠建筑用能按照主要用能單位(電、水、氣、汽、油、冷/熱量、工業(yè)氣體等)、次級用能單位(車間、動力站、食堂等)、主要用能設(shè)備(空調(diào)主機(jī)、空壓機(jī)等)統(tǒng)計用能數(shù)據(jù)，計算工廠總碳排放和單位產(chǎn)品、單位產(chǎn)值碳排放。

4. 零碳園區(qū)管理平臺

AcrelEMS零碳園區(qū)管理平臺將企業(yè)用電分為源、網(wǎng)、荷、儲、充，能夠監(jiān)測企業(yè)整體供配用電狀況，并在一個系統(tǒng)中集中展示，便于管理人員集中管理以及更好地對企業(yè)進(jìn)行維護(hù)。

平臺實現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)、充電樁以及空調(diào)系統(tǒng)的接入，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該平臺在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負(fù)荷波動；有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本、減少碳排放。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、低碳運行提供了全新的解決方案。

能碳管理平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

平臺兼容單個站點和多個站點接入，采用B/S+C/S架構(gòu)，在物理上分為三層：設(shè)備層、平臺層和應(yīng)用層。

設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于計量、保護(hù)、控制、治理的各類傳感器，包括充電樁、多功能電表、防逆流裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、無功補償裝置、微機(jī)保護(hù)測控裝置、電氣火災(zāi)探測器、限流保護(hù)器以及第三方的逆變器、儲能柜等。

平臺層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備、站控層系統(tǒng)及平臺服務(wù)。智能網(wǎng)關(guān)主動采集設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲，通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至站控層系統(tǒng)和平臺。智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失；站控層系統(tǒng)可以制定并自動執(zhí)行計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容、備用電源等控制策略，對內(nèi)實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲一體化智慧協(xié)同。

應(yīng)用層：包含綜合能效管理、微電網(wǎng)智慧管理、碳管理可視化等核心模塊，對內(nèi)實現(xiàn)企業(yè)微電網(wǎng)集中監(jiān)管、能效分析、碳排放及收益等數(shù)據(jù)統(tǒng)計、源網(wǎng)荷儲充協(xié)調(diào)控制等，對外輔助用戶參與需求響應(yīng)和電力市場交易。

4.1. 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

方案基于園區(qū)不同的應(yīng)用場景，配置終端感知設(shè)備，包括微機(jī)保護(hù)測控裝置、操控裝置、測溫傳感器、弧光探測單元、電能質(zhì)量分析裝置、多功能計量儀表、有源濾波裝置、無功補償裝置、電氣火災(zāi)探測器、電池監(jiān)測單元、氣體傳感器、照明控制器和傳感器、暖通儀表等，配合現(xiàn)場具備通訊接口的設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)控制柜、UPS、直流屏等設(shè)備，通過智能網(wǎng)關(guān)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、就地存儲、邏輯判斷后上傳能效管理平臺，為管理人員提供電氣、設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測、控制和預(yù)警，提升了園區(qū)運行可靠性和安全性，提高管理效率，減少在供電、環(huán)境和設(shè)備上的運維人力成本。

感知層：采集物理世界的數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)的“感官”?，F(xiàn)場通過現(xiàn)場總線或4G與本地系統(tǒng)和平臺通訊；站控層系統(tǒng)搭建在客戶自己配置的工控機(jī)上，通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等；平臺可以本地、私有云和公有云部署，包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。

傳輸層：連接感知層和服務(wù)層，負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸及邊緣計算，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減輕平臺壓力。智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備側(cè)支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約，主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過TCP/IP或MQTT傳輸至服務(wù)層。

服務(wù)層：處理業(yè)務(wù)邏輯、存儲數(shù)據(jù)、提供接口，是系統(tǒng)的“大腦”。服務(wù)層處理的數(shù)據(jù)以API或MQTT的方式開放給服務(wù)層。

n Tomcat：Web應(yīng)用服務(wù)，運行后端服務(wù)，處理API請求。

n EMQX：MQTT消息服務(wù)，實現(xiàn)設(shè)備與服務(wù)的實時雙向通信，如數(shù)據(jù)推送、指令下發(fā)。

n MySQL：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，讀寫、統(tǒng)計方便，用于保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括用戶、企業(yè)、監(jiān)測點位、設(shè)備信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，保證數(shù)據(jù)核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范化和數(shù)據(jù)應(yīng)用的便捷性。

n Redis：緩存數(shù)據(jù)庫，讀寫速度快，用于存儲設(shè)備端上報的實時數(shù)據(jù)及訪問頻率高的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的及時性和高并發(fā)。

n MongoDB：存儲容量大，數(shù)據(jù)讀取效率高，實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)定期存儲至歷史數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)的可靠性和完整性。

展現(xiàn)層：面向用戶，提供交互界面，是系統(tǒng)的“外貌”?？蛻艨梢栽谌我饽芘c服務(wù)器聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸WEB網(wǎng)頁或手機(jī)APP訪問和操作平臺。

4.2. 數(shù)據(jù)采集

4.2.1. 集成能力

系統(tǒng)為客戶提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配、技術(shù)接口完整、技術(shù)裝備合理的解決方案，系統(tǒng)先進(jìn)和開放，實現(xiàn)資源共享。

1) 系統(tǒng)集成以滿足用戶需求為出發(fā)點，采用軟件遵守公認(rèn)的開放性標(biāo)準(zhǔn)，方便系統(tǒng)維護(hù)、擴(kuò)充和升級，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)無縫集成。設(shè)備側(cè)支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET等；系統(tǒng)側(cè)支持ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、DGJ08-2068-2012上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010江蘇建筑能耗、揚州、常州、杭州、廣西河池等地省市能耗、寧夏電力需求側(cè)、安科瑞運維云、預(yù)付費云協(xié)議、華云104協(xié)議、SNMP、MQTT協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1等。

2) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源。

3) 自主研發(fā)系統(tǒng)采集各種生產(chǎn)裝置、現(xiàn)場設(shè)備和第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為管理部門提供及時、有效的實時用能數(shù)據(jù)。

4) 系統(tǒng)提供驅(qū)動開發(fā)包，支持自行開發(fā)采集設(shè)備的驅(qū)動程序。

4.2.2. 數(shù)據(jù)采集方式

系統(tǒng)統(tǒng)一采集管理各種源數(shù)據(jù)，支持海量數(shù)據(jù)的歷史歸檔，提供統(tǒng)一、完善的數(shù)據(jù)讀寫接口。根據(jù)項目需求，數(shù)據(jù)采集方式采用人工采集和自動采集，原則上全部采用自動采集。

1) 自動采集：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則和算法過濾數(shù)據(jù)，排除不符合要求的信息，提供更加準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)，減少人工操作帶來的錯誤，提高工作效率。

通過RS-485接口，使用Modbus-RTU協(xié)議經(jīng)數(shù)據(jù)融合終端完成終端設(shè)備數(shù)據(jù)的采集；針對非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的儀表或第三方系統(tǒng)支持通訊接口程序開發(fā)，確保數(shù)據(jù)完整采集。數(shù)據(jù)融合終端采用多級數(shù)據(jù)存儲冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計，具備本地存儲能力，當(dāng)通訊中斷恢復(fù)時，數(shù)據(jù)融合終端存儲的數(shù)據(jù)自動進(jìn)行斷點續(xù)傳，進(jìn)一步保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性，防止主站軟件故障恢復(fù)過程中數(shù)據(jù)的丟失。

2) 人工采集方式作為自動實時采集的補充。通過人工輸入和記錄數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

4.2.3. 采集數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)采集的類型涵蓋基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等。針對不同設(shè)備類型開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集驅(qū)動，系統(tǒng)開放式架構(gòu)設(shè)計支持接入各種廠家、型號的帶通訊接口和通信協(xié)議的終端設(shè)備。主要數(shù)據(jù)采集類型：

l 電：三相電流、三相電壓、線電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、視在功率、需量及發(fā)生時間、電壓/電流總諧波以及分次諧波、電壓與電流不平衡度、相位角、正/反向有功電能、感/容性無功電能、四象限無功電能、視在電能、并支持8個時區(qū)、12個日時段、8種費率的復(fù)費率電能統(tǒng)計。

l 水/天然氣/壓縮空氣：瞬時流量、累積流量。

l 蒸汽：壓力、溫度、瞬時流量、累積流量。

l 中央空調(diào)：冷熱水供/回水溫度、地源水供/回水溫度、冷熱水供/回水壓力、地源水供/回水壓力、冷熱水瞬時流量、冷熱水累計流量、冷熱水瞬時制冷/熱量、冷熱水累計制冷/熱量、地源水瞬時流量、地源水累計流量、地源水瞬時制冷/熱量、地源水累計制冷/熱量、電動閥狀態(tài)、主機(jī)設(shè)定溫度。

4.2.4. 采集數(shù)據(jù)存儲

大數(shù)據(jù)存儲面向海量、大規(guī)模結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，提供高性能、高可靠的存儲以及訪問能力。系統(tǒng)平臺提供各類數(shù)據(jù)的存儲與管理功能，按照存儲的形式分為關(guān)系數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與管理。

自主研發(fā)的能效管理平臺軟件具有低成本、安全、高隱私性的優(yōu)勢，協(xié)助用戶將數(shù)據(jù)按照程序規(guī)定的格式存儲，通過數(shù)據(jù)庫管理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速訪問。

4.2.5. 數(shù)據(jù)可靠性

通過數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)，評估和改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)的可靠性和可用性，數(shù)據(jù)為用戶實現(xiàn)更準(zhǔn)確的決策的管理。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)緩存冗余機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性、可靠性。

數(shù)據(jù)融合終端接收各終端數(shù)據(jù)，本地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，如遇與數(shù)據(jù)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)中斷，待通信恢復(fù)后上傳本地存儲數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮上傳。

支持配置主備數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)冗余存儲，避免出現(xiàn)因服務(wù)器異常導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

支持對上傳數(shù)據(jù)硬件加密(國密算法SM1,SM4)、軟件加密(AES)。

4.2.6. 數(shù)據(jù)有效性

數(shù)據(jù)有效性是數(shù)據(jù)分析和決策過程的關(guān)鍵要素，通過驗證約束確保數(shù)據(jù)值有效且合理，根據(jù)定義要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和格式化，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

根據(jù)計量裝置量程驗證大值和小值，小于小值或者大于大值的采集讀數(shù)屬于無效數(shù)據(jù)；采集值和歷史數(shù)據(jù)之差值大于偏差限值屬于無效數(shù)據(jù)；采集值小于或者大于歷史數(shù)據(jù)屬于無效數(shù)據(jù)；支持無效數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動剔除。

4.2.7. 異常數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)支持原始數(shù)據(jù)的有效性驗證以及預(yù)處理；支持原始數(shù)據(jù)滿刻度翻轉(zhuǎn)處理；支持自動識別并剔除突增或突降的異常原始數(shù)據(jù)。授權(quán)情況下，人工通過Web頁面在線完成缺失能耗數(shù)據(jù)錄入和錯誤數(shù)據(jù)修正。

1）針對電度累計數(shù)據(jù)，表計具備滿刻度自動翻轉(zhuǎn)。系統(tǒng)自動識別采集存儲的表碼值數(shù)據(jù)是否發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)出現(xiàn)滿刻度跳轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)支持人工通過Web頁面在線完成缺失能耗數(shù)據(jù)錄入，保證計算處理結(jié)果的連續(xù)性和正確性。

2）針對個別表計缺失的情況，系統(tǒng)支持在物理表的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增加虛擬表的配置實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計量統(tǒng)計，通過總表-分表模式實現(xiàn)虛擬表數(shù)據(jù)的二次統(tǒng)計；通過編輯計算模塊設(shè)置虛擬儀表計算實體儀表數(shù)據(jù)，得出虛擬儀表數(shù)據(jù)。

審核編輯 黃宇