岳伟

2012年6月，ABB集团发布的最新节能统计数据显示，ABB在全球运行的逆变器为客户节省了约3100亿千瓦时，比去年增长了19%。目前，工业电机占世界电力消耗的25%，变频器用于控制电机的速度和能耗水平。

2011年ABB逆变器节省的电量相当于如果由

化石燃料产生，则减少二氧化碳排放2.6亿吨;如果以2011年美国电价计算，相当于为客户节省340亿美元的电费;同时，这种电力相当于30座核电站的发电量;根据2010年北京居民的日常用电量水平， 可满足我国4.37亿人年用电量。

ABB离散自动化和运动控制负责人表示：“目前，全球只有10%的工业电机使用逆变器设备，因此进一步降低能耗和降低成本的潜力是巨大的。在未来很长一段时间内，提高能源效率仍将是降低能源成本和减少排放的最佳途径。"

ABB有权为其成就感到自豪。电

是一种“看不见”的能源，是人类最直接、最方便的能源形式，无论是工业生产还是日常生活的方方面面，电都是不可或缺的元素。随着全球经济的增长，对能源特别是电力的需求与日俱增。如何在不增加环境负担的情况下继续满足全球日益增长的电力需求，是世界各国面临的共同问题。

然而，功率

发电厂产生的电力逐渐在这些漫长而复杂的环节中消失，通过跨越数千公里的高压输电线路到负荷集中的地区，然后通过电力公司的变电站和配电系统到达工厂、商店、社区等。

ABB将研发投入的50%以上投入到节能技术和产品的开发中，覆盖了从一次能源提取和运输，到电力生产、输电，再到工业生产和终端用户用电的全过程，帮助电力价值链的各个环节大幅提高电力效率，降低功率损耗。

ABB为发电厂提供广泛的选择和技术支持。ABB电厂电气设备和仪器仪表可以更好地监测电力生产数据;电厂控制、燃烧管理与优化、电厂信息化管理与优化等多种解决方案，可提高发电效率;ABB先进的控制系统和节能设备还可以帮助发电厂减少自身的电力消耗，从而为电网带来更多的电力。据统计，应用ABB技术可降低现有电厂能耗10%-30%。

在中国，ABB的高压直流输电技术参与了多项国家重点特高压输电项目的建设。同时，ABB也针对中国市场对长距离大容量传输的需求，开发和改进了自己的技术。2010年7月，采用ABB特高压直流（UHVDC）技术建设的湘家坝-上海±800千伏输电线路投入使用，是目前世界上电压等级最高、输电容量最大（6400兆瓦）、输电距离最长（1907公里）的特高压直流输电线路。ABB的传动技术帮助将整条线路的传动效率提高到93%以上，同时与传统技术相比减少了40%的土地使用。此外，ABB还参与了锦屏-苏南和诺扎都-广东特高压直流输电线路的建设。建成后，这三条线路将为中国9000万人口提供清洁电力，应用特高压直流技术减少的电力损耗可以满足300万人的用电需求。

权力领域

配电和消费也是效率和节能的重要组成部分，它涉及各种电力设备和应用，从城市变电站到家中的灯泡都具有巨大的节能潜力，ABB还提供全面完整的技术和解决方案变频器能耗管理，帮助各类用户不断提高能源效率。

ABB的技术不仅可以帮助传统电力链路和电力用户提高能源效率，还可以不断拓展电力应用领域，帮助其他行业应对能源挑战。与传统汽车相比，ABB在该领域的产品和解决方案涵盖了交流充电桩、直流充电桩、充电站配电系统、充电站无功补偿和谐波处理等多种应用，为我国主要城市大规模建设绿色环保电动汽车充电站提供了可靠保障。

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尤冰冰

上海嘉定安科瑞电气有限公司

摘要：能耗管理系统是对能源消耗量进行监控和管理的系统。可实时监控各类能源的使用情况，自动分析各设备的能耗和能效并给出合理化建议，进一步优化设备。，以实现企业能源使用的更好配置，确保所有设备处于高效、节能、减排的运行状态。

关键词：能源管理 能耗采集 能耗分析 能源监测

1 能源管理系统应用背景

1.1 能源管理概述

能量消耗是连续的，不宜毫无计划地随意使用。随着我国经济的发展和环境资源压力的不断加大，节能减排形势严峻。在中国，持续高速的经济增长也引发了能源供应危机等问题。节能减排、低碳环保不再只是社会的热门话题能耗管理系统，更是我们未来的必由之路。认真贯彻落实党的十九大精神，要求加快节能降耗，加快实施清洁生产，加快资源循环利用，向节约型、清洁型、

企业建立能源管理体系，不仅可以满足企业对能源管理的需求，而且可以随着企业的不断发展壮大。使用该系统可有效降低企业能耗数据统计、表格维护、报表、数据处理等成本。通过对监测数据的在线分析，帮助企业对能源消耗进行实时监测、准确统计和详细预测，最终为企业节能和自我提升提供确凿的数据依据和有力的决策支持。

1.2企业现状分析

能耗数据信息是企业重要的能耗点和关键指标。大多数企业并没有充分利用信息化的集中管理方式来采集某个车间或设备的能耗信息。没有这些信息，就不可能准确分析生产过程中的能源。消费情况和成本情况导致能源消耗在生产过程中没有起到关键和引导作用。大多数企业仍在使用的老式仪表没有预留数据通信接口，仪表无法形成网络连接。能耗等信息的采集主要依靠传统的人工抄表进行数据记录。工作强度大，并且人为错误容易导致数据不准确。，数据不能结构化存储，不能在企业内部信息系统之间共享。

1.3 企业管理要求

1.3.1 功耗监控

能源管理系统的主要目标之一是采集和监控用电量信息，为企业建立能耗数据中心，为企业精细化运营和降低生产成本提供数据管理平台：通过实时准确采集电量数据，解决人工完成电量数据采集任务；通过数据分析，及时发现用电问题，通过能耗总量趋势分析、能耗总量偏差分析、设备或区域用电量对比、链式分析等，为运营提供有力的决策数据; 实现设备智能用电，提高电能利用率，达到节能效果；

1.3.2 水质监测

可按区域在厂区地图上监控各厂区、车间的工业用水、生活用水、绿化用水等实时数据。实时显示用水计划，有效监督全厂区用水管理。

1.3.3 气体监测

可实现对整个厂区天然气、压缩空气、高温蒸汽等气体能源消耗的实时监控和集中管理，达到有效避免浪费和规范操作的目的。

1.3.4 能耗分析

能源成本分析和账单管理；能耗统计台账及报表。

1.4 解决方案

通过将原有的水表、电表、气表更换为具有通讯远传功能的智能监控仪表，采集检测数据后上传至通讯管理服务器，由能耗管理系统分析呈现能耗使用情况。

1.5 能源管理系统基本功能

1.5.1 在线监测：

实时查看各监测点的各项能耗指标，包括电压、电流、负载、电量、水流量、风流量等。

1.5.2 统计分析：

从成本、能耗、指标三部分出发，分为日、月、年三个模块，通过能耗轨迹图、表格等多种形式反映用能设备的能耗情况。并且操作方便，历史数据查看方便。

1.5.3 数据分析比较

比较单个耗能设备在不同时间段的能耗指标差异，比较同类用能设备在同一时间段的能耗指标差异，指导用户进行能耗管理。

1.5.4 分析结果展示形式：

能耗管理系统可在服务器界面展示，也可通过APP或微信服务号展示相关信息。用户可随时了解配电室现场运行状况、水气能耗情况。平台还具有及时的故障报警和信息推送功能。

2 能耗管理系统方案设计

2.1 设计目标

能耗管理系统是应用物联网技术结合现代理性能源管理理念为企业构建的信息系统。能源使用目标和能源使用管理的“可视化”。

通过能源管理的“可视化”应用，帮助企业改变能源消费方式，提高能源效率，优化资源配置，改善能源环境，最终达到：降低能源消耗，降低能源成本。

能源管理系统包括能效管理应用层、网络通信层和现场设备层。

能效管理应用层：完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用、权限分级控制等；并能将现场运行的重要数据、告警信息、故障信息等传递给企业决策者。

网络通讯层：现场采用RS485、以太网、5G、WIFI等传输方式将区域内的能量采集模块连接到相应的通讯管理机，各通讯管理机通过网络连接到中心服务器。

现场设备层：现场设备层负责电、水、气参数的采集和上传。现场设备层由多功能电能表、多功能电能表、水气能量采集装置组成。

2.2 结构设计

2.2.1 系统结构

能源管理系统包括能效管理应用层、网络通信层和现场设备层。

能效管理应用层：完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用、权限分级控制等；并能将现场运行的重要数据、告警信息、故障信息等传递给企业决策者。

网络通讯层：现场采用RS485、以太网、5G、WIFI等传输方式将区域内的能量采集模块连接到相应的通讯管理机，各通讯管理机通过网络连接到中心服务器。

现场设备层：现场设备层负责电、水、气参数的采集和上传。现场设备层由多功能电能表、多功能电能表、水气能量采集装置组成。

能源管理系统示意图

2.2.2 功能结构

数据采集​​结构

采集分布在企业配电网中的能耗数据，如将电压、电流的模拟信号转换为数字信号，将电能数据传输至数据主站；主要设备包括多功能电能表、485通信服务器、485通信网络、5G通信网络等，系统将各种传感器互联成网，与主站系统对接。

数据中心结构

包括数据主站系统、数据库系统、数据处理系统和信息发布系统：

数据主站系统：接收企业传感器采集的数据进行分析存储，同时向企业传感器发出指令，请求所需数据；

数据库系统：存储企业能耗指标数据和数据处理系统的处理结果；

数据处理系统：完成企业能耗数据的处理。系统包括应用服务器、数据分析模型、信息展示模型、智能用电模型等；

信息发布系统：将企业管理信息发布到Web服务器，企业通过登录互联网获取电能管理信息。系统包括Web服务器、Web应用、信息安全系统等。

3 能耗管理系统实现分析

3.1 系统概述

能耗管理系统是基于B/S架构，采用先进的智能集成技术的能源管理平台。平台采集各能耗监测点的能耗及运行信息，形成能耗分类、分项、分区域统计。分析对能源统一调度、优化能源介质平衡、减少气体排放、提高环保质量、降低企业综合能源消耗、提高劳动生产率等方面发挥着重要作用，帮助客户更优化地使用能源，从而实现“节能管理、绿色节能”。

3.2 平台架构

能耗管理系统采用B/S多层结构。B/S模式下，客户端运行标准的浏览器软件，通过HTTP协议向Web服务器发送页面访问请求，页面执行相应的逻辑程序（一般通过组件访问数据库），Web服务器执行页面程序并返回它。结果被转换并转换为 HTML 文档并转发到客户端浏览器。信息发布系统：将企业管理信息发布到网络服务器上，企业通过登录互联网获取电能管理信息。系统，包括Web服务系统，采用三层架构，可以满足用户的个性化需求和系统安全的需要；同时，保持系统核心结构的稳定性，从而保证定制系统的质量、稳定性、开发周期和开发。成本要求等

能源管理系统包括能效管理应用层、网络通信层和现场设备层。

3.3 系统功能介绍

(1) 用户登录认证功能。系统可以使用用户名和登录密码进行认证登录，进入主界面后，会自动弹出新的告警信息，提醒值班人员和运维人员及时检查处理。

(2)能源看板功能。通过能量流图，显示企业各部门主要设备的能耗情况。

(3)能源监测功能。能源监控显示的实时数据和历史数据以数字表格或图形曲线的形式显示。

(4)能源统计功能。能耗统计包括分项能耗、部门能耗和能耗排行三部分，通过不同的显示方式展示企业各部门、各监测点的实际能耗情况。

(5)能耗分析功能。能耗分析包括企业能耗分析、部门综合能耗分析、设备能耗分析、指标综合分析四大类。通过不同的分析方法，展示企业各部门、各监测点的实际能耗情况。

(6) 报表功能。报表功能分为日报表、月报表和年报表。通过丰富多样的报表服务，满足生产现场的多样化需求。报表具有打印功能，可定时或条件触发自动打印，并可导出excel表格，可显着降低抄表人工成本，提高用户经济效益。

(7)报警功能。可设置并提示设备能耗等告警信息。

(8)APP或微信功能。通过APP或微信服务号，可以随时了解现场设备运行情况、能耗情况，实现故障及时报警和信息推送功能。

3.4 网络传输方案

嵌入式低功耗ARM内核的工业级嵌入式智能网关，作为站端监控系统的核心，解决各种现场设备接入、数据传输、协议转换等问题，提供完整的协议层解决方案，支持各种常用的电力系统通信协议，可定制私有协议，并具有事件处理功能。支持数据冻结和分阶段存储。支持数据传输至云平台，可接收云平台指令实现本地控制、自动巡检等功能，支持远程系统升级。

3.5 服务器部署方案

选择应用服务器和数据库服务器实现业务和数据分离的结构。服务器部署在企业内部，企业需要有互联网连接。系统访问接口可以发布在互联网上，方便后期数据访问。

4 系统实现目标

(1) 实现对企业使用的各种能源的综合计量，实现企业水、气、电能耗数据的远程抄表，对接能耗数据，对能耗报表进行比对分析，以及实施监测和评估。杜绝跑、爆、滴、漏现象，分析对比能耗历史数据，为节能技改提供科学依据。

(2)生产企业通过手机APP或网页，通过能耗监控和大数据分析云计算中心，远程对生产设备进行加解密和设备故障报警。

（3）通过对能耗信息的采集和监测，建立企业能耗数据中心，为企业精细化运营、降低生产成本提供数据支持。

(4)减轻了值班人员的工作强度，避免了人工抄表数据不准确的因素，提高了事故的响应速度和解决效率。

（5）通过数据分析及时发现能耗问题，通过能耗总量趋势分析、能耗偏差分析、设备或区域能耗对比、链条分析，为公司生产经营提供有力的决策数据分析; 能源利用率达到节能效果。

5 Acrel-EIOT能源物联网云平台

5.1 概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是基于物联网数据中心，建立统一上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户只需购买安科瑞物联网传感器，选择网关，安装并扫描二维码，即可使用手机和电脑获取所需的行业数据服务。

平台提供数据驾驶舱、用电安全监控、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警及记录、运维管理等功能，支持多平台、多- ，多端数据访问。

5.2 申请地点

本平台适用于公寓租户、小型连锁超市、小型工厂、楼宇管理系统集成商、小型物业、智慧城市、变电站、楼宇、通信基站、工业能耗、智慧灯塔、电力运维等。

5.3 平台结构

5.4 平台功能

 集电

电能采集模块可实现对各种监控数据的查询、分析、预警和综合展示，确保配电室环境友好。在智能化方面，实现了供配电监控系统的遥测、遥信、远程控制，对系统进行全面检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室各种设备的运行情况（包括历史和实时参数，并根据实际情况查询或打印日、月、年报表，提高工作效率，节省人力资源。

变压器监控

分布图

能耗分析

能耗分析模块采用自动化和信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能源消耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理全过程、能源生产与使用有机结合，利用先进的数据处理与分析技术进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统统一调度，优化能源介质平衡，有效利用能源，提高能源质量，降低能源消耗，实现节能降耗。提高整体能源管理水平的目的。

能耗概况

预付费管理

1）登录管理：管理操作员账号及权限分配，查看系统日志等功能；

2) 系统配置：配置楼宇、通讯管理机、仪器​​仪表及默认参数；

3）用户管理：对店铺用户进行开户、销户、远程开、关、批量操作、记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的电表进行异地售电、退票、更正、查询备案等操作；

5）售水管理：对已开立的账户进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、能耗报表、告警报表等查询。本系统所有报表、记录查询均支持excel格式导出。

预付看板

充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和每个充电桩进行持续采集和监控。同时对充电器过温保护、充电器输入输出过压、欠压、绝缘检测等一系列故障进行预警。云平台包含充电桩运营的所有功能，包括市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运行分析、基础数据管理等功能。

充电桩看板

智能照明

智能照明利用物联网技术，持续监测安装在城市各个区域的室内照明、城市路灯等照明电路的耗电状态。还可以实现定时开关机策略配置、后台远程管理、移动管理等，可以提高设施的维护难度和成本，提高管理水平，起到一定的节能减挂效果。

监控页面

 安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引起电气火灾的主要因素（电线温度、电流、剩余电流）进行不间断的数据跟踪和统计分析，及时发现将各类隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业第一时间进行排查处理，消除电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的.

智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现火灾科学预警、网格化管理、落实多责任监管的目标。填补了“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适用于所有公私建筑，实现无人值守的智慧消防，实现“自动化”和“智能化”智慧消防、用电管理“制度化”、“精细化”。

5.5 系统硬件配置

六，结论

系统实时监控各类能源的能耗情况。通过对比同一设备的能效指标，及时发现低能效设备，进而优化设备，提升设备性能。以实现企业能源使用的分配，最终达到企业节能减排的目的。

参考

1 唐雨佳. 基于物联网的能源管理系统设计计算机应用及软件. 2011 (12)

2 丽丽。浅谈能源管理在节能降耗中的作用。中国能源, 2002

3 江平．电能计量在节能减排中的应用。低碳世界。2017年

4 纪朝晖，周毅．浅谈能源管理系统在企业中的应用

5 安科瑞企业微电网设计与应用手册。版本 2022.05

关于作者：

尤冰冰，安科瑞电气有限公司，主要从事电力物联网设计与应用