當(dāng)前，工業(yè)、公共建筑和商業(yè)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(yè)的建設(shè)和運(yùn)營優(yōu)劣都將成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化成功與否的關(guān)鍵。然而，這些行業(yè)中的絕大多數(shù)設(shè)施能效水平較低，大多數(shù)企業(yè)仍采用"摸黑"的工作方式，對(duì)自身電能使用情況、電氣基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)際狀況以及碳核算不甚了解。在雙碳目標(biāo)背景下，用能側(cè)的電氣化水平將進(jìn)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(nèi)的源網(wǎng)儲(chǔ)荷全鏈條上的各個(gè)部分，都將不僅只是消耗電力等能源，還會(huì)參與到生產(chǎn)、存儲(chǔ)和共享的環(huán)節(jié)中。為應(yīng)對(duì)分布式能源的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、電動(dòng)汽車充電和智能電網(wǎng)接入等復(fù)雜場景的挑戰(zhàn)，所有樓宇都應(yīng)接入含能源管理軟件的智能配電系統(tǒng)。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(zhì)量管理將變得更加重要。
施耐德電氣認(rèn)為，配電數(shù)字化在實(shí)現(xiàn)主動(dòng)能源管理和高效設(shè)施運(yùn)營方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化有助于設(shè)施管理和維護(hù)人員做出更好的決策，有效提升運(yùn)營能效，降低風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化的基礎(chǔ)在于智能傳感器、通信設(shè)備、能源和配電管理系統(tǒng)（EPMS）軟件的連接，若要完全發(fā)揮配電數(shù)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(tǒng)進(jìn)行整合。
能源和配電管理系統(tǒng)（EPMS）概覽
"三步走"實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化
配電數(shù)字化在設(shè)施能源管理、供電可用性與供電質(zhì)量以及電氣設(shè)備維護(hù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化的基礎(chǔ)在于智能傳感器及通信設(shè)備與EPMS 軟件的連接。實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化需要建立連接、管理自動(dòng)化、應(yīng)用擴(kuò)展三個(gè)基本步驟。
第一步：建立連接
對(duì)能耗、電能質(zhì)量和電氣資產(chǎn)績效數(shù)據(jù)的采集是實(shí)現(xiàn)配電數(shù)字化的第一步。要通過連接采集所需的數(shù)據(jù)，需要以下環(huán)節(jié)：
?。ㄒ唬├迩瀣F(xiàn)有的所有可連接設(shè)備。需要包含設(shè)備名稱、位置、型號(hào)、描述和通信配置詳情等信息。目前，大部分企業(yè)都已安裝了功率測量設(shè)備，以及具備嵌入式計(jì)量功能的設(shè)備。EPMS 軟件通常通過這些計(jì)量設(shè)備自帶的通信端口采集數(shù)據(jù)，也可借助可編程邏輯控制器、數(shù)據(jù)集中器、遠(yuǎn)程終端單元等對(duì)水表、燃?xì)獗?、電表、蒸汽表和熱量?jì)的能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
（二）明確需要額外電能計(jì)量的位置?，F(xiàn)有智能設(shè)備的清單匯編完成后，便要判斷是否需要增加額外電能計(jì)量設(shè)備。比如，要確認(rèn)設(shè)施主進(jìn)線位置是否安裝了適當(dāng)?shù)闹髀酚?jì)量設(shè)備，以便檢測電力部門提供的電能質(zhì)量，對(duì)設(shè)施的總耗電、電能需求和功率因數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)每個(gè)月的電費(fèi)賬單進(jìn)行核驗(yàn)。對(duì)于為功率敏感型設(shè)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(jīng)常出現(xiàn)電壓驟降，則可能需要?jiǎng)討B(tài)電壓補(bǔ)償器設(shè)備。
?。ㄈ┻B接智能設(shè)備至EPMS軟件。EPMS軟件通過與設(shè)備連接，從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并將這些數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)頁界面提供給用戶，是配電數(shù)字化的重要實(shí)現(xiàn)手段。EPMS 平臺(tái)主要通過現(xiàn)場總線從設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn) EPMS 系統(tǒng)架構(gòu)中，在物理或虛擬服務(wù)器上會(huì)部署應(yīng)用服務(wù)，連接至與智能設(shè)備相同的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用服務(wù)可以采集現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到EPMS數(shù)據(jù)庫中。
EPMS 系統(tǒng)架構(gòu)
?。ㄋ模┩ㄟ^EPMS網(wǎng)頁客戶端獲取信息。EPMS應(yīng)用服務(wù)器還可以提供WEB網(wǎng)頁服務(wù)功能，這意味著可以利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和遠(yuǎn)程訪問技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全的遠(yuǎn)程客戶端訪問。能源經(jīng)理、設(shè)施管理人員、樓宇運(yùn)營人員等人員幾乎可以在任何虛擬地點(diǎn)通過EPMS網(wǎng)頁客戶端訪問系統(tǒng)并查看實(shí)時(shí)能耗分析及電氣系統(tǒng)信息。
第二步：管理自動(dòng)化
配電數(shù)字化的第二步是實(shí)現(xiàn)管理功能的自動(dòng)化，從而釋放人力資源，使他們能夠從事更具價(jià)值的活動(dòng)。實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化通常包含以下環(huán)節(jié)：
?。ㄒ唬┰u(píng)估能耗。建立分析能耗模型是進(jìn)行主動(dòng)能源管理、改善能效問題的基礎(chǔ)。EPMS 軟件采集樓宇的水、氣、電、蒸汽等各種公共設(shè)施的測量設(shè)備數(shù)據(jù)，以監(jiān)測總能耗及碳排放，并對(duì)樓宇中的能源消耗方式進(jìn)行研究，識(shí)別和驗(yàn)證提高能效、減少浪費(fèi)及減少碳排放的機(jī)會(huì)。
?。ǘ└櫮茉纯冃?。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(huì)對(duì)商業(yè)樓宇的能耗產(chǎn)生很大影響。企業(yè)使用經(jīng)過認(rèn)證的能源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來跟蹤自身能源績效，將會(huì)實(shí)現(xiàn)顯著的能源節(jié)約，實(shí)現(xiàn)可觀的投資回報(bào)。
?。ㄈ┕芾砟茉闯杀尽z查電費(fèi)賬單、了解能源計(jì)費(fèi)方式是能源管理的基本措施。供電企業(yè)并非以單一的費(fèi)率來計(jì)算用戶消耗的電能，而是會(huì)根據(jù)用戶的用電時(shí)間和用電方式，實(shí)施不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。如果EPMS軟件連接了監(jiān)測樓宇主進(jìn)線側(cè)的計(jì)量設(shè)備，則可以對(duì)其進(jìn)行配置，使其能耗費(fèi)率（例如峰谷平、階梯電價(jià)）切換時(shí)，或需量水平接近新的計(jì)費(fèi)閾值，或需量達(dá)到峰值前觸發(fā)相應(yīng)報(bào)警并發(fā)送通知。
?。ㄋ模┰u(píng)估電氣設(shè)備性能。電氣設(shè)備評(píng)估分析能夠顯著促進(jìn)由被動(dòng)運(yùn)維方式向主動(dòng)運(yùn)維方式的轉(zhuǎn)變。可在整個(gè)設(shè)施范圍內(nèi)的多個(gè)位置進(jìn)行電能監(jiān)測，特別是接近負(fù)載位置，通過檢測特定電能參數(shù)隨時(shí)間的變化，以實(shí)現(xiàn)故障診斷、避免問題的發(fā)生。對(duì)相電壓、浪涌電流、相位不平衡、諧波、中性點(diǎn)電流和頻率的分析可作為診斷信息的重要補(bǔ)充，診斷信息由 ATS、UPS、發(fā)電機(jī)、逆變器和變頻器等設(shè)備直接提供。EPMS 軟件能夠采集這些信息，進(jìn)行設(shè)備問題診斷和設(shè)備性能評(píng)估，并反饋給設(shè)備設(shè)施管理人員，用于檢查和解讀。
?。ㄎ澹┛焖侔l(fā)現(xiàn)配電設(shè)備問題。與 EPMS 軟件連接之后，基于回路的輸出狀態(tài)、內(nèi)部診斷、電氣測量和環(huán)境數(shù)據(jù)，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行 24/7 全天候監(jiān)測。當(dāng)檢測到問題時(shí)，EPMS 軟件能夠向指定人員或團(tuán)隊(duì)發(fā)送報(bào)警，并自動(dòng)生成并分發(fā)詳細(xì)設(shè)備報(bào)告，從而節(jié)約時(shí)間、加快診斷速度。例如，EPMS 軟件能夠在整定值發(fā)生任何改變時(shí)自動(dòng)通知相關(guān)人員，從而避免出現(xiàn)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(yùn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用預(yù)設(shè)計(jì)的分析功能，以確定設(shè)備是否需要檢查或維護(hù)。
?。┓治龉收鲜录?。供電中斷或電氣故障時(shí)，全面了解引發(fā)斷電事故的事件順序，同樣能夠幫助決策者采取預(yù)防措施來遏制事故再次發(fā)生。當(dāng)EPMS 連接了高精度、時(shí)間同步的配電設(shè)備時(shí)，便可成為重要的故障排查工具，用以幫助操作員、技術(shù)人員和工程師診斷配電相關(guān)問題、找出根本原因。EPMS 軟件能夠按照發(fā)生時(shí)間的先后順序，將報(bào)警事件進(jìn)行歸類匯總，包括報(bào)警和波形采集，從而幫助用戶進(jìn)行詳細(xì)的配電事件分析。檢查和對(duì)比波形采集的能力同樣能夠改善分析效果。
?。ㄆ撸┚嗠娔苜|(zhì)量管理。診斷電能質(zhì)量問題并找出問題的處理方法，是設(shè)施管理人員所面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。電能質(zhì)量干擾的類型有很多種，其產(chǎn)生原因、潛在影響和處理方法也各不相同。此類問題經(jīng)常會(huì)被誤診。當(dāng)安裝了電能質(zhì)量儀表并將其與 EPMS 軟件連接之后，電氣系統(tǒng)中各種類型的電能質(zhì)量異常就都能夠得到有效監(jiān)測，比如電壓的驟升、驟降、擾動(dòng)等，并對(duì)電能質(zhì)量績效的跟蹤，以及生成合規(guī)性報(bào)告（例如ITIC曲線、SEMI-F47報(bào)告）。
第三步：應(yīng)用擴(kuò)展
配電數(shù)字化的第三步是將 EPMS 系統(tǒng)與其他管理系統(tǒng)集成，并連接到云以共享信息，使 EPMS 應(yīng)用程序更具可訪問性，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字化服務(wù)。此外，與外部專業(yè)服務(wù)提供商合作，購買云端EPMS應(yīng)用，還可進(jìn)一步擴(kuò)展配電數(shù)字化。
?。ㄒ唬┡c其他管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。大多數(shù)軟件系統(tǒng)整合都可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。建議將 EPMS 作為中央能源數(shù)據(jù)采集引擎，供其他系統(tǒng)在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。除了共享能源數(shù)據(jù)以外，另外一個(gè)重要功能是將報(bào)警信息從一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)傳遞至另一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。例如，當(dāng) EPMS 檢測到電氣系統(tǒng)中存在問題時(shí)，它會(huì)將報(bào)警發(fā)送至樓宇自控系統(tǒng)或過程自動(dòng)化系統(tǒng)，這樣一來，操作員就能夠在其常用的軟件界面中發(fā)現(xiàn)電氣子系統(tǒng)的問題。
EPMS與其它管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合概覽
（二）在其他系統(tǒng)中嵌入 EPMS 應(yīng)用。除了在系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以外，EPMS 應(yīng)用還可以內(nèi)嵌到其它監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)頁客戶端環(huán)境中。對(duì)不同的管理系統(tǒng)進(jìn)行整合能夠帶來許多益處，包括更佳的運(yùn)營整體可視性、對(duì)運(yùn)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(bào)警管理，以及更強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析和過程自動(dòng)完成能力。
（三）接至云端。盡管傳統(tǒng) EPMS 架構(gòu)的有效性毋庸置疑，將 EPMS 功能轉(zhuǎn)移至云端，并采用軟件即服務(wù)（SaaS）的方法，能將帶來更多益處，比如更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，享受更高的網(wǎng)絡(luò)安全和可用性，獲得更具洞察的高級(jí)分析，并可定制化EPMS模塊選擇，實(shí)現(xiàn)EPMS自動(dòng)更新等。
?。ㄋ模┡c專業(yè)服務(wù)集成商合作。很多企業(yè)缺少運(yùn)營和維護(hù)EPMS所需的本地服務(wù)器資源和專業(yè)技術(shù)人員。此時(shí)，與EPMS 系統(tǒng)集成商合作將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。配電數(shù)字化、云端互聯(lián)互通和遠(yuǎn)程訪問技術(shù)，讓服務(wù)專家能夠以遠(yuǎn)程方式提供監(jiān)測分析與協(xié)助企業(yè)決策支持，助力企業(yè)達(dá)成生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)。
配電數(shù)字化是主動(dòng)性的能源管理、高效設(shè)施運(yùn)營和碳追蹤的關(guān)鍵因素。配電數(shù)字化使企業(yè)擺脫信息匱乏的境地，進(jìn)而洞察全局，變被動(dòng)為主動(dòng)。展望未來，樓宇要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、彈性的方式生產(chǎn)、存儲(chǔ)、消耗和共享電能，亦離不開與軟件和云端互聯(lián)互通、完全數(shù)字化的配電系統(tǒng)。在配電數(shù)字化領(lǐng)域的投入，將確保樓宇所有者和投資者能夠?qū)μ寂欧胚M(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了樓宇能耗的完全透明化，進(jìn)而在激烈競爭中贏得一席之地，制勝可持續(xù)未來。
（轉(zhuǎn)載）
