水務行業如何緊跟雙碳政策，早日實現碳達峰碳中和？

一. 背景

1.1  雙碳背景

2020年9月22號，在聯合國大會上宣布：中國二氧化碳排放2030年前達峰、2060年前實現碳中和。我國從達峰到碳中和過渡期只有30年時間，而發達國家普遍需要60~70年。

1.2 水務行業背景

• 高能耗：我國已建成4000多座城市污水處理廠、20000多個鄉鎮污水處理站，大批農村污水處理設施建設也將陸續展開。據估算，2019-2021年水務行業碳排放量約占我國總排放量的0.87-1.16%，2022年預計水務系統碳排放總量約11488萬噸CO2—eq,是不可忽視的碳排放源。

• 減污降碳及運行評估：生態環境部等七部門印發《減污降碳協同增效實施方案》推進水環境治理協同控制，推進污水處理廠節能降耗，優化工藝流程，提高處理效率污水處理廠推廣建設太陽能發電設施。開展城鎮污水處理和資源化利用碳排放測算，優化污水處理設施能耗和碳排放管理《污水處理廠低碳運行評價技術規范》（CAEPI 49—2022）《城鎮水務系統碳核算與減排路徑技術指南》建立低碳運行評價指標體系，鼓勵低碳行為，進行碳排放強度核算、修正，計算評定分數指導污水處理廠開展碳減排核算，開展工藝優化和技術改造，也為管理部門評估污水處理廠的低碳行為提供了重要的方法依據。

• 數字化升級：《“十四五"國家信息化規劃》提出，“完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺，探索建設數字孿生城市。實施智能化市政基礎設施建設和改造，有效提升城市運轉和經濟運行狀態的泛在感知和智能決策能力。推行城市‘一張圖’數字化管理模式。到2025年，數字中國建設取得決定性進展，信息化發展水平大幅躍升。以5G、物聯網、云計算、工業互聯網等為代表的數字基礎設施能力達到水平"

1.3 水務行業的“痛點“

• 各類子系統資源浪費： 各類系統服務器眾多，軟件使用方法各異，學習成本增加。

• 管理對象多、運維工作難： 水務行業設備、資產、訪客等管理對象多，難以管理和維護。

• 能源平臺缺乏頂層設計： 獨立子系統兼容能力差，需要建設一套全面的具有前瞻性功能的系統平臺，滿足后續的遠期擴建規劃。

• 智慧化服務不足： 污水處理、水泵站用電大戶，對能耗雙控及碳達峰管理缺乏數據支撐，安全環保缺乏有效管理手段。

• 信息孤島難以打破： 各業務信息系統并存，數據不能有效共享和互通，數據難以集中，不能有效利用。

• 管理運營強度大： 現場抄表費時費力，人工能耗統計分析困難，工作量巨大，安全保障弱。

1.4 新能源趨勢

全國10kV供電電壓等級、具有一定用電規模的工商企業有幾百萬家，在這個大的趨勢背景下，這些企業內部的供、配、用電結構也會慢慢受到影響：

a. 隨著電動汽車（EV）的不斷普及，電動汽車的大量充電需求需要在廠區內滿足，需要在廠區內建設并安裝充電樁，從而間歇性用電負荷會大量增加；

b. 政策要求（整縣市屋頂光伏試點）、自身需求（投資回報率、豐富電能來源），企業大概率會建設有分布式光伏發電系統或者小型風力發電系統；

c. 光伏發電、風力發電具有波動性、間歇性的特點，企業需要配置一定規模的儲能系統作為電能的“蓄水池"，平抑電能供給波動；還可以作為應急的后備電源；也可以通過峰谷價差套利；另外在大電網供電緊張時需求響應，反向“賣電"給電網公司；電動汽車普及帶來的大量充電需求，可通過配置儲能系統降低擴容需求，降低電力資產投資，柔性擴容。

d.  因此，未來企業內部的電網將由源（市政電網、分布式電源）、荷（充電樁之類的可控負荷）、儲能、控制中心（EMS）組成一個小型發、配、用“微電網"系統，我們稱之為“企業微電網"，實現雙碳目標，用戶側的企業微電網是必然需求。

二. 企業用戶的需求

雙碳及廠區供配電現狀的背景下企業微電網成為必然要求，但是企業的現狀難以應對內部供配用電結構的改變，企業需要一套完整全面的一體化管理平臺，實現企業微電網的協調有序運行，同時要保證企業用電的可靠、安全、節約、高效、低碳，要通過更智能化的手段降低對運行維護人員的專業性要求，減輕運維成本。

三. 安科瑞解決方案

3.1 系統平臺特點：

整個企業微電網系統由能量流和信息流兩部分組成，企業內部電網一端連接市政大電網，同時將企業內的源（分布式光伏等）、內部配電網、負荷、儲能、充電樁連接在一起，內部通訊網絡一方面接受電網調度指令，也集中監視各子系統的運行狀態、匯總采集各子系統的數據，網絡互聯、信息互通、高效互動。平臺根據最新的電網價格、用電負荷、電網調度指令等情況，調整各系統控制策略并遠程下發，使企業微電網始終高效穩定運行。

范圍更廣：

采集控制對象范圍更廣、規模更大，各類系統進行融合、統一；統籌采集控制裝置的管理，優化配置策略，提升采集控制有效性。

環節更多：

源網荷儲充各環節需緊密銜接

隨機性更高：

電源側和負荷側均呈現強隨機性，對電力系統安全穩定運行提出更高要求。

多元化服務：

用能安全監控。用能流向查看、用能數據分析、節能方案控制、、智慧水務大平臺對接服務

3.2 微電網能效管理平臺拓撲圖

3.3 上圖項目案例-天津xx污水處理廠項目

四. 企業供電可靠性保障

企業變電所連接市政電網，是企業電能的重要甚至是來源，是分布式光伏的并網點和企業內部電力分配的源頭，是保障企業可靠供電的核心場所，需要對變電所實現完整的配電監控。

對35kV至0.4kV配電涉及的變壓器、開關、無功補償柜、直流屏、母排及電纜等配電相關設備的電氣參數、狀態、溫度進行實時監測，及時發出故障報警信息；實時監測開關柜內路斷路器、手車、隔離開關、負荷開關、地刀開關的分合狀態，斷路器彈簧儲能狀態及遠方就地控制狀態；

實現對變電所溫濕度水浸煙感門磁空調等環境量的監視和控制，保證變配電環境符合設備運行要求；當出現電力故障時，發出報警信號，自動、迅速、有選擇的將故障元件從電力系統中切除，保護一次設備，防止事故擴散，迅速恢復供電并可記錄故障波形供后續進行故障分析.

4.1 電力監控子系統拓撲圖

4.2 平臺功能_電力監控

實時監測高低壓配電柜的電壓、電流、功率等電力參數，實現遙測、遙信、遙控、遙調。

實時監測各配電室溫濕度、煙感、門磁、水浸、有害氣體等環境參數，有害氣體超標聯動排風系統。

實時監測關鍵供配電設備運行情況，如變壓器、柴油發電機、UPS、直流屏等。

4.3 平臺功能_電能質量

監測各進線回路電能質量，包括電壓暫降、暫態、穩態、諧波畸變等數據波形記錄，進而判斷配電系統擾動方向，生成電能質量分析報告。

有源濾波裝置和無功補償裝置對0.4kV側電能質量進行補償和治理，系統實時監測有源濾波裝置和無功補償裝置運行情況，確保電能質量符合生產要求。

4.3 分布式光伏監控子系統

平臺功能：接入工業企業分布式光伏電站發電數據，采集光伏逆變器、并網柜數據，并進行日、月、年、累計收益分析和減排分析；

顯示逆變器詳細數據，包括逆變器信息、實時發電功率、日/月/年發電量、收益、發電功率及發電量趨勢曲線、直流側和交流側數據等；

實時顯示光伏電站一次接線圖，光伏組串直流/交流側實時數據。

4.4 企業消防電氣安全保障

系統拓撲圖

A-C-A100應急照明和疏散指示系統燈具展示

4.5 ARCM電氣火災監控

針對低壓用電環節各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進行實施監測；

側重點為低壓用電環節的安全性，當剩余電流越限報警輸出，以提醒維護人員進行安全檢查，防止因漏電引起的火災發生。

4.6 AAFD故障電弧探測

故障電弧傳感器對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的光報警，并將報警信息傳輸給故障電弧集中顯示單元，以實現預警火災發生的目的。

4.7 限流式保護器

當低壓配電回路發生短路故障時，ASCP200電氣防火限流式保護器能在150微秒內快速限制短路電流以實現滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故。

4.8 AFPM消防設備電源監控

針對消防設備的電源進行實時的監控，通過檢測電壓、電流、開關狀態等有關參數，判斷消防設備的電源是否處于正常工作狀態的監控系統；一旦火災發生時，確保消防設備的正常運行。

4.9 AFRD防火門監控系統

防火門監控系統主要是通過防火門監控模塊及其附件來檢測現場常開，常閉防火門的狀態，當火災發生時，控制現場的常開防火門關閉，并通過門磁開關來反饋現場的防火門的關閉狀態，有效抑制火勢蔓延阻止煙氣擴散，確保人員安全疏散及減少火災損失。

4.10 電氣消防

AcrelEMS能方便的接入電氣火災監控系統、消防設備電源監控系統、防火門監控系統、消防應急照明和疏散指示系統，各子系統按照國家標準建設，子系統調試記錄、拓撲結構、運行記錄、故障報警自動上傳至平臺，通過平臺實現對涉及電氣安全和消防的子系統進行集中監控、統一管理，減輕了維護工作量

平臺功能：監測各電氣接點、母排溫度并實時預警；

實時監測0.4kV饋線漏電電流，異常時報警；

實時監測消防設備的電源狀態，發生異常時報警；

實時監測廠區內防火門、安全門狀態，發生異常時及時報警；

監測廠區內消防應急照明和疏散指示燈具工作狀態，在發生火災時提供疏散應急預案，燈具有異常時報警；

五. 企業能效分析

5.1 分類分項統計

5.2 組網架構

5.3 生產管理

實時了解生產過程中設備運行和耗能情況，確保正常生產，為企業調整工藝參數、提高產量、降低設備能耗提供數據支持。

• 對接PLC、DCS、SCADA等系統

• 主要產品和附屬產品產量展示

• 原料產品比

• 單產電耗、能耗展示

• 原料、催化劑、引發劑等庫存展示

• 工藝流程圖

• 工業組態圖

5.4 產值分析

對企業單位產品能耗/單位產值能耗進行統計分析，并對標行業先進指標，幫助用戶了解企業實際生產水平，為調整生產工藝，降低生產成本提供依據。

• 對接ERP、MES、MIS等系統

• 萬元產值單耗

•  產品單位能耗

• 按國家標準對標

• 單耗報警

5.5 能源績效分析

對企業各級對象進行績效考核，幫助用戶了解企業內部能源消耗詳情，量化考核對象能效差距。

• 制定各級考核對象績效指標

• 評定各考核對象進行績效并排名

• 各產線能源績效對比

• 能效與影響因素自由對比

• 自行設置能效報警

5.6 職工宿舍管理

對工業企業內企業用電、用水、空調、工業氣體實現能源預收費，實現先繳費、后用能；對照供電公司收費模式，工業企業企業電費可分為基礎電費、尖峰平谷電費、力調電費、公攤電費等，并提供電費賬單；

提供能源財務報表；對工業企業內職工宿舍進行水電收費管理，支持微信、支付寶等繳費方式；對職工宿舍進行負載管理，包括惡性負載識別管理、負載閾值管理，避免因為惡性負載引起火

5.7.智能照明控制子系統

ASL20系列智能照明控制系統由開關驅動器、傳感器、面板、觸摸屏和配套上位機軟件組成。

開關驅動器、傳感器、面板、觸摸屏通過ALIBUS智能照明總線（超六類屏蔽網線 cat6a SFTP 4*2*0.58）連接到IP協議轉換器，與智能照明上位機軟件進行通訊，再通過智能照明軟件上傳至安科瑞綜合能效管理系統EMS平臺，實現控制功能。

5.8.企業微電網控制

新型電力系統下的企業微電網

六. 方案特點

6.1工業組態

用戶可以進行組態工藝仿真，通過友好的人機界面展示監測數據，進行設備遠程控制。

• 場景多樣

• 實時刷新

• 數據展示

• 遠程控制

6.2 可視化駕駛艙

所見即所得

豐富的組件庫；

鼠標拖拽組件為最終呈現樣式；

數據源實時接入；

組件間交互事件配置；

自適應分辨率；

6.3 3D模型

通過虛擬仿真實現多維度可視化，為客戶提供數字化服務，助力水務能源經濟雙向管理，提升能源管理水平。

• 各工藝、水泵信息實時同步

• 全局掌握各區域能源消耗情況

• 可視化監視設備運行狀態

• 智能巡檢，自動分析巡檢路徑上的設備運行、電能質量、電氣安全、用能異常等情況，并記錄巡檢結果

6.4 方案優勢

可擴展：分步實施，降低投資壓力；接入第三方系統；支持多種通訊規約和接口標準，支持定制開發，便于各類數據系統快速對接

易使用：豐富的圖形化界面呈現各類管理功能，便捷易；支持報表、報告模板定制，自動生成各類分析報表；集多個子系統，解決方案一體化。

易部署：支持虛擬化云計算平臺部署，無需考慮IT設備兼容性；支持公有云和私有云部署；支持多種通訊規約和接口標準，支持定制開發，便于各類數據系統快速對接

大數據分析：基于人工智能技術的大數據分析，為節能管理提供數據支持，為政府制定產業政策提供決策依據；基于物聯網的架構，支持海量數據高并發和系統容量無限擴展；專業的分析算法和數據模型相結合

易維護：云平臺部署；硬件質量優選；系統支持遠程維護；為用戶提供軟、硬件一體化的解決方案，服務響應快，售后方便