易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

摘要 在國家“雙碳”戰(zhàn)略背景下，高校作為社會能源消耗的重要主體，亟需構建智慧化能源管理體系以推動綠色低碳發(fā)展。本文基于安科瑞電氣股份有限公司提出的校園智慧能源系統(tǒng)解決方案，結合政策背景、技術架構與典型案例，系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)能源管理模式的痛點，提出了多階段分層的智慧能源管理平臺建設路徑。通過集成物聯網、大數據與人工智能技術，該方案實現了校園能源數據的實時監(jiān)測、智能分析與動態(tài)優(yōu)化，覆蓋電力、照明、空調、用水等多個子系統(tǒng)。實際應用案例表明，該系統(tǒng)可降低校園運營成本10%以上，并顯著提升能源安全性與管理效率，為高校能源數字化轉型提供了可復制的實踐范式。

1. 引言

隨著《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》與《綠色低碳發(fā)展國民教育體系建設實施方案》等政策的出臺，高校被明確要求建立能耗監(jiān)測體系，推動能源管理智能化。當前，高校普遍面臨建筑規(guī)模大、用能場景復雜、能耗監(jiān)管粗放等問題，傳統(tǒng)能源管理模式存在數據孤島、響應滯后、人工依賴度高、安全隱患多等缺陷。在此背景下，基于物聯網架構的智慧能源管理系統(tǒng)成為破解高校能源管理困境的關鍵路徑。本文以安科瑞電氣股份有限公司開發(fā)的智慧能源管理平臺為核心，探討其技術架構、功能設計及實際應用價值。

2. 客戶痛點分析

2.1 傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的局限性

信息孤島嚴重：電力監(jiān)控、空調控制、消防報警等子系統(tǒng)獨立運行，數據無法互通，難以實現全局優(yōu)化。

管理效率低下：依賴人工抄表與巡檢，能耗統(tǒng)計滯后，異常響應周期長，缺乏實時預警能力。

安全隱患突出：電氣火災、設備過載等問題難以及時發(fā)現，消防系統(tǒng)獨立運行導致聯動能力不足。

節(jié)能潛力未釋放：照明、空調等設備缺乏精細化調控策略，公區(qū)長明燈、空調超低溫運行現象普遍，造成能源浪費。

2.2 高校能源管理的特殊需求

高校建筑類型多樣（教學區(qū)、宿舍、實驗室等），用能需求差異顯著，需實現分區(qū)、分時、分場景的精準管理。此外，校園需兼顧安全、節(jié)能與師生體驗，例如宿舍需識別違規(guī)電器并設置用電配額，實驗室需保障精密儀器供電質量。

3. 解決方案設計

3.1 系統(tǒng)架構與功能規(guī)劃

安科瑞智慧能源管理平臺采用“感知層-傳輸層-平臺層-應用層”四層架構（圖1），支持多源異構數據融合與跨系統(tǒng)協(xié)同：

感知層：部署智能電表、水表、溫濕度傳感器等設備，實時采集電力、環(huán)境、設備狀態(tài)等數據。

傳輸層：通過5G/局域網實現數據高效傳輸，支持OPC、Modbus等協(xié)議對接第三方系統(tǒng)。

平臺層：基于云計算與邊緣計算構建數據中心，集成MySQL、MongoDB等數據庫，實現數據清洗、存儲與分析。

應用層：開發(fā)WEB/APP交互界面，提供能耗監(jiān)測、設備控制、安全預警、費用統(tǒng)計等12項核心功能模塊。

圖1 系統(tǒng)技術架構示意圖

3.2 核心子系統(tǒng)設計

綜合能耗分析系統(tǒng)：基于能耗拓撲、空間拓撲與組織拓撲三維模型，實現分樓宇、分房間的能耗動態(tài)統(tǒng)計與對標管理。

宿舍電控計費系統(tǒng)：支持5路獨立計量，識別惡性負載（如電熱毯、電爐），設置用電額度與定時通斷策略，并與校園一卡通聯動。

智能照明/空調群控系統(tǒng)：通過策略下發(fā)（時控、策控、群控）優(yōu)化公區(qū)設備運行，例如根據光照強度自動調節(jié)照明亮度，依據課表控制教室空調啟停。

電氣安全監(jiān)測系統(tǒng)：集成電氣火災監(jiān)控、消防電源監(jiān)測與應急疏散指示，實現隱患自動切除與多級報警（短信、微信、平臺彈窗）。

3.3 分階段實施路徑

EMS-EDU 1.0階段：打破信息壁壘，建立統(tǒng)一數據平臺，實現基礎監(jiān)控與運維自動化。

EMS-EDU 2.0階段：引入定額管理與能效指標，通過AI算法優(yōu)化節(jié)能策略，降低管理能耗。

EMS-EDU 3.0階段：構建“源網荷儲”一體化微電網，集成光伏、儲能與充電樁，實現多能互補與碳中和目標。

4. 應用案例與效益分析

4.1 典型案例

空天信息大學（新建校區(qū)）：部署35kV變電所監(jiān)控與配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實現變壓器狀態(tài)實時評估與非電參量（煙感、水浸）聯動報警，年節(jié)省運維成本15%。

西交利物浦大學：通過LEED金級認證的智慧校園中，平臺集成電力監(jiān)控與能耗分析模塊，使公共區(qū)域照明能耗降低22%。

吉首大學（改造項目）：建立“一戶一表”定額管理體系，攻克信息孤島問題，數據互通支持跨校區(qū)協(xié)同管理，直接節(jié)能效益達12%。

4.2 綜合效益

安全效益：電氣火災隱患識別率提升90%，故障響應時間縮短至5分鐘內。

節(jié)能效益：平均降低校園綜合能耗10%-15%，光伏系統(tǒng)貢獻清潔能源占比超30%。

管理效益：運維人力需求減少40%，能源管理決策效率提升50%。

社會效益：助力高校年均減碳2000噸，為“雙碳”目標提供可量化支撐。

5. 結論與展望

本文提出的校園智慧能源管理系統(tǒng)通過技術創(chuàng)新與模式重構，有效解決了傳統(tǒng)能源管理的痛點，實現了安全、節(jié)能與智能化的統(tǒng)一。未來，隨著數字孿生與區(qū)塊鏈技術的引入，系統(tǒng)可進一步優(yōu)化能源交易與碳足跡追蹤功能。建議高校結合自身特點分階段實施，同時加強跨學科合作，將能源數據應用于教學科研，深化智慧校園的可持續(xù)發(fā)展內涵。

審核編輯 黃宇