水务行业如何紧跟双碳政策，早日实现碳达峰碳中和？

一. 背景

1.1  双碳背景

2020年9月22号，在联合国大会上宣布：中国二氧化碳排放2030年前达峰、2060年前实现碳中和。我国从达峰到碳中和过渡期只有30年时间，而发达国家普遍需要60~70年。

1.2 水务行业背景

• 高能耗：我国已建成4000多座城市污水处理厂、20000多个乡镇污水处理站，大批农村污水处理设施建设也将陆续展开。据估算，2019-2021年水务行业碳排放量约占我国总排放量的0.87-1.16%，2022年预计水务系统碳排放总量约11488万吨CO2—eq,是不可忽视的碳排放源。

• 减污降碳及运行评估：生态环境部等七部门印发《减污降碳协同增效实施方案》推进水环境治理协同控制，推进污水处理厂节能降耗，优化工艺流程，提高处理效率污水处理厂推广建设太阳能发电设施。开展城镇污水处理和资源化利用碳排放测算，优化污水处理设施能耗和碳排放管理《污水处理厂低碳运行评价技术规范》（CAEPI 49—2022）《城镇水务系统碳核算与减排路径技术指南》建立低碳运行评价指标体系，鼓励低碳行为，进行碳排放强度核算、修正，计算评定分数指导污水处理厂开展碳减排核算，开展工艺优化和技术改造，也为管理部门评估污水处理厂的低碳行为提供了重要的方法依据。

• 数字化升级：《“十四五"国家信息化规划》提出，“完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，探索建设数字孪生城市。实施智能化市政基础设施建设和改造，有效提升城市运转和经济运行状态的泛在感知和智能决策能力。推行城市‘一张图’数字化管理模式。到2025年，数字中国建设取得决定性进展，信息化发展水平大幅跃升。以5G、物联网、云计算、工业互联网等为代表的数字基础设施能力达到水平"

1.3 水务行业的“痛点“

• 各类子系统资源浪费： 各类系统服务器众多，软件使用方法各异，学习成本增加。

• 管理对象多、运维工作难： 水务行业设备、资产、访客等管理对象多，难以管理和维护。

• 能源平台缺乏顶层设计： 独立子系统兼容能力差，需要建设一套全面的具有前瞻性功能的系统平台，满足后续的远期扩建规划。

• 智慧化服务不足： 污水处理、水泵站用电大户，对能耗双控及碳达峰管理缺乏数据支撑，安全环保缺乏有效管理手段。

• 信息孤岛难以打破： 各业务信息系统并存，数据不能有效共享和互通，数据难以集中，不能有效利用。

• 管理运营强度大： 现场抄表费时费力，人工能耗统计分析困难，工作量巨大，安全保障弱。

1.4 新能源趋势

全国10kV供电电压等级、具有一定用电规模的工商企业有几百万家，在这个大的趋势背景下，这些企业内部的供、配、用电结构也会慢慢受到影响：

a. 随着电动汽车（EV）的不断普及，电动汽车的大量充电需求需要在厂区内满足，需要在厂区内建设并安装充电桩，从而间歇性用电负荷会大量增加；

b. 政策要求（整县市屋顶光伏试点）、自身需求（投资回报率、丰富电能来源），企业大概率会建设有分布式光伏发电系统或者小型风力发电系统；

c. 光伏发电、风力发电具有波动性、间歇性的特点，企业需要配置一定规模的储能系统作为电能的“蓄水池"，平抑电能供给波动；还可以作为应急的后备电源；也可以通过峰谷价差套利；另外在大电网供电紧张时需求响应，反向“卖电"给电网公司；电动汽车普及带来的大量充电需求，可通过配置储能系统降低扩容需求，降低电力资产投资，柔性扩容。

d.  因此，未来企业内部的电网将由源（市政电网、分布式电源）、荷（充电桩之类的可控负荷）、储能、控制中心（EMS）组成一个小型发、配、用“微电网"系统，我们称之为“企业微电网"，实现双碳目标，用户侧的企业微电网是必然需求。

二. 企业用户的需求

双碳及厂区供配电现状的背景下企业微电网成为必然要求，但是企业的现状难以应对内部供配用电结构的改变，企业需要一套完整全面的一体化管理平台，实现企业微电网的协调有序运行，同时要保证企业用电的可靠、安全、节约、高效、低碳，要通过更智能化的手段降低对运行维护人员的专业性要求，减轻运维成本。

三. 安科瑞解决方案

3.1 系统平台特点：

整个企业微电网系统由能量流和信息流两部分组成，企业内部电网一端连接市政大电网，同时将企业内的源（分布式光伏等）、内部配电网、负荷、储能、充电桩连接在一起，内部通讯网络一方面接受电网调度指令，也集中监视各子系统的运行状态、汇总采集各子系统的数据，网络互联、信息互通、高效互动。平台根据最新的电网价格、用电负荷、电网调度指令等情况，调整各系统控制策略并远程下发，使企业微电网始终高效稳定运行。

范围更广：

采集控制对象范围更广、规模更大，各类系统进行融合、统一；统筹采集控制装置的管理，优化配置策略，提升采集控制有效性。

环节更多：

源网荷储充各环节需紧密衔接

随机性更高：

电源侧和负荷侧均呈现强随机性，对电力系统安全稳定运行提出更高要求。

多元化服务：

用能安全监控。用能流向查看、用能数据分析、节能方案控制、、智慧水务大平台对接服务

3.2 微电网能效管理平台拓扑图

3.3 上图项目案例-天津xx污水处理厂项目

四. 企业供电可靠性保障

企业变电所连接市政电网，是企业电能的重要甚至是来源，是分布式光伏的并网点和企业内部电力分配的源头，是保障企业可靠供电的核心场所，需要对变电所实现完整的配电监控。

对35kV至0.4kV配电涉及的变压器、开关、无功补偿柜、直流屏、母排及电缆等配电相关设备的电气参数、状态、温度进行实时监测，及时发出故障报警信息；实时监测开关柜内路断路器、手车、隔离开关、负荷开关、地刀开关的分合状态，断路器弹簧储能状态及远方就地控制状态；

实现对变电所温湿度水浸烟感门磁空调等环境量的监视和控制，保证变配电环境符合设备运行要求；当出现电力故障时，发出报警信号，自动、迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，保护一次设备，防止事故扩散，迅速恢复供电并可记录故障波形供后续进行故障分析.

4.1 电力监控子系统拓扑图

4.2 平台功能_电力监控

实时监测高低压配电柜的电压、电流、功率等电力参数，实现遥测、遥信、遥控、遥调。

实时监测各配电室温湿度、烟感、门磁、水浸、有害气体等环境参数，有害气体超标联动排风系统。

实时监测关键供配电设备运行情况，如变压器、柴油发电机、UPS、直流屏等。

4.3 平台功能_电能质量

监测各进线回路电能质量，包括电压暂降、暂态、稳态、谐波畸变等数据波形记录，进而判断配电系统扰动方向，生成电能质量分析报告。

有源滤波装置和无功补偿装置对0.4kV侧电能质量进行补偿和治理，系统实时监测有源滤波装置和无功补偿装置运行情况，确保电能质量符合生产要求。

4.3 分布式光伏监控子系统

平台功能：接入工业企业分布式光伏电站发电数据，采集光伏逆变器、并网柜数据，并进行日、月、年、累计收益分析和减排分析；

显示逆变器详细数据，包括逆变器信息、实时发电功率、日/月/年发电量、收益、发电功率及发电量趋势曲线、直流侧和交流侧数据等；

实时显示光伏电站一次接线图，光伏组串直流/交流侧实时数据。

4.4 企业消防电气安全保障

系统拓扑图

A-C-A100应急照明和疏散指示系统灯具展示

4.5 ARCM电气火灾监控

针对低压用电环节各回路中的剩余电流、温度和故障电弧等进行实施监测；

侧重点为低压用电环节的安全性，当剩余电流越限报警输出，以提醒维护人员进行安全检查，防止因漏电引起的火灾发生。

4.6 AAFD故障电弧探测

故障电弧传感器对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的光报警，并将报警信息传输给故障电弧集中显示单元，以实现预警火灾发生的目的。

4.7 限流式保护器

当低压配电回路发生短路故障时，ASCP200电气防火限流式保护器能在150微秒内快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故。

4.8 AFPM消防设备电源监控

针对消防设备的电源进行实时的监控，通过检测电压、电流、开关状态等有关参数，判断消防设备的电源是否处于正常工作状态的监控系统；一旦火灾发生时，确保消防设备的正常运行。

4.9 AFRD防火门监控系统

防火门监控系统主要是通过防火门监控模块及其附件来检测现场常开，常闭防火门的状态，当火灾发生时，控制现场的常开防火门关闭，并通过门磁开关来反馈现场的防火门的关闭状态，有效抑制火势蔓延阻止烟气扩散，确保人员安全疏散及减少火灾损失。

4.10 电气消防

AcrelEMS能方便的接入电气火灾监控系统、消防设备电源监控系统、防火门监控系统、消防应急照明和疏散指示系统，各子系统按照国家标准建设，子系统调试记录、拓扑结构、运行记录、故障报警自动上传至平台，通过平台实现对涉及电气安全和消防的子系统进行集中监控、统一管理，减轻了维护工作量

平台功能：监测各电气接点、母排温度并实时预警；

实时监测0.4kV馈线漏电电流，异常时报警；

实时监测消防设备的电源状态，发生异常时报警；

实时监测厂区内防火门、安全门状态，发生异常时及时报警；

监测厂区内消防应急照明和疏散指示灯具工作状态，在发生火灾时提供疏散应急预案，灯具有异常时报警；

五. 企业能效分析

5.1 分类分项统计

5.2 组网架构

5.3 生产管理

实时了解生产过程中设备运行和耗能情况，确保正常生产，为企业调整工艺参数、提高产量、降低设备能耗提供数据支持。

• 对接PLC、DCS、SCADA等系统

• 主要产品和附属产品产量展示

• 原料产品比

• 单产电耗、能耗展示

• 原料、催化剂、引发剂等库存展示

• 工艺流程图

• 工业组态图

5.4 产值分析

对企业单位产品能耗/单位产值能耗进行统计分析，并对标行业先进指标，帮助用户了解企业实际生产水平，为调整生产工艺，降低生产成本提供依据。

• 对接ERP、MES、MIS等系统

• 万元产值单耗

•  产品单位能耗

• 按国家标准对标

• 单耗报警

5.5 能源绩效分析

对企业各级对象进行绩效考核，帮助用户了解企业内部能源消耗详情，量化考核对象能效差距。

• 制定各级考核对象绩效指标

• 评定各考核对象进行绩效并排名

• 各产线能源绩效对比

• 能效与影响因素自由对比

• 自行设置能效报警

5.6 职工宿舍管理

对工业企业内企业用电、用水、空调、工业气体实现能源预收费，实现先缴费、后用能；对照供电公司收费模式，工业企业企业电费可分为基础电费、尖峰平谷电费、力调电费、公摊电费等，并提供电费账单；

提供能源财务报表；对工业企业内职工宿舍进行水电收费管理，支持微信、支付宝等缴费方式；对职工宿舍进行负载管理，包括恶性负载识别管理、负载阈值管理，避免因为恶性负载引起火

5.7.智能照明控制子系统

ASL20系列智能照明控制系统由开关驱动器、传感器、面板、触摸屏和配套上位机软件组成。

开关驱动器、传感器、面板、触摸屏通过ALIBUS智能照明总线（超六类屏蔽网线 cat6a SFTP 4*2*0.58）连接到IP协议转换器，与智能照明上位机软件进行通讯，再通过智能照明软件上传至安科瑞综合能效管理系统EMS平台，实现控制功能。

5.8.企业微电网控制

新型电力系统下的企业微电网

六. 方案特点

6.1工业组态

用户可以进行组态工艺仿真，通过友好的人机界面展示监测数据，进行设备远程控制。

• 场景多样

• 实时刷新

• 数据展示

• 远程控制

6.2 可视化驾驶舱

所见即所得

丰富的组件库；

鼠标拖拽组件为最终呈现样式；

数据源实时接入；

组件间交互事件配置；

自适应分辨率；

6.3 3D模型

通过虚拟仿真实现多维度可视化，为客户提供数字化服务，助力水务能源经济双向管理，提升能源管理水平。

• 各工艺、水泵信息实时同步

• 全局掌握各区域能源消耗情况

• 可视化监视设备运行状态

• 智能巡检，自动分析巡检路径上的设备运行、电能质量、电气安全、用能异常等情况，并记录巡检结果

6.4 方案优势

可扩展：分步实施，降低投资压力；接入第三方系统；支持多种通讯规约和接口标准，支持定制开发，便于各类数据系统快速对接

易使用：丰富的图形化界面呈现各类管理功能，便捷易；支持报表、报告模板定制，自动生成各类分析报表；集多个子系统，解决方案一体化。

易部署：支持虚拟化云计算平台部署，无需考虑IT设备兼容性；支持公有云和私有云部署；支持多种通讯规约和接口标准，支持定制开发，便于各类数据系统快速对接

大数据分析：基于人工智能技术的大数据分析，为节能管理提供数据支持，为政府制定产业政策提供决策依据；基于物联网的架构，支持海量数据高并发和系统容量无限扩展；专业的分析算法和数据模型相结合

易维护：云平台部署；硬件质量优选；系统支持远程维护；为用户提供软、硬件一体化的解决方案，服务响应快，售后方便