實驗室電能管理&智慧安全用電系統解決方案

一、政策背景

• 2021年10月24日，中共中央、國務院印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》。
• 2022年10月26日，教育部關于印發《綠色低碳發展國民教育體系建設實施方案》的通知。
• 2022年8月，科技部、國家發展改革委、工業和信息化部等9部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》。
• 2021年12月28日國務院關于印發《“十四五”節能減排綜合工作方案的通知》。
• 2017年國務院安全生產委員會下發了《關于開展電氣火災綜合治理工作的通知》。
• 2017年6月26日國務院教育部辦公廳發布了《關于開展教育系統電氣火災綜合治理自查檢查的通知》。

二、項目背景

三、實驗室用電管理現狀

1. 用電需求日益增長：實驗室精密儀器設備多、易燃易爆物品多、用電設備多，用電環境復雜，用能需求也相應攀升。
2. 節能隊伍建設薄弱：實驗室節能降耗工作基本由后勤保障，缺乏專業技術和專業培訓。
3. 用電安全監管不夠：部分實驗室存在供電和用電設備老化嚴重，易出現漏電、短路、過載等安全隱患。
4. 節能意識有待提高：實驗室能源利用率存在浪費現象，“人走燈熄，隨手關水”等節能習慣尚未養成。
5. 管理模式亟待優化：實驗室普遍采用手動開關管理為主，人工成本投入大，需定期定時巡檢，形成管理漏洞。

四、建設方案

4.1 實驗室用電管理痛點

1. 能源消耗浪費嚴重：用電體量大，設備管理不合理導致用能浪費嚴重，缺乏能源管理平臺和能效考核指標。
2. 人工排查、事后處置：運維管理主要采用人力巡查為主的方式，容易存在檢查疏忽、遺漏，對潛在的安全隱患不能第一時間發現。
3. 用電管理手段缺乏：能耗管理手段缺乏，智能化管理程度不夠，能源管理缺乏后端數據分析，對潛在的風險預判不足。
4. 違規用電、保護能力弱：存在因線路老化、用電設備老化、用電設備功率過大導致的各種電氣故障，用電隱患大，容易引起電氣火災。

4.2 建設目標

4.3 詳細設計

系統架構

• 數據采集層：包括物聯網智能斷路器、數據網關、電源模塊、智慧安全用電管理系統等，部署在實驗室區域。
• 傳輸層：為數據采集層提供網絡傳輸通道，主要是以太網為主鏈路，結合實際環境可搭配無線手段來實現數據的上傳。
• 平臺層：采用BS架構Web瀏覽訪問模式，主要包括服務器、平臺軟件等。

系統實施

五、應用價值

5.1 設備智能控制

1. 定時控制：根據工作安排預先設置空調、燈光、儀器設備、風機等設備開啟、關閉時間，通過定時控制手段，在下班時間實驗室無需使用時斷電，避免出現無人情況下的開機等情況，有效節電。
2. 實時計量：實時監測實驗室空調、燈光、儀器設備、風機等設備運行情況及用電量實時監測，根據智能化對比統計和分析，可以實時了解能耗情況，生成報表，為科學調控節能環保、減少能耗成本等提供數據支撐。
3. 實時監測：實時監測線路電流、電壓、溫度、功率、功率因素、三相不平衡、缺相，不間斷監測線路，自動生成數據報表，了解用電線路及用電設備的健康狀況，最大程度保障用戶電路安全。
4. 故障預警及報警：實時監測線路溫度，當線路溫度過高時會實時預警和斷電保護報警，當因電氣故障引起的電火花、強電弧隱患時會實時預警和斷電保護報警。還具備短路保護報警、漏電保護報警、過載保護報警、過欠壓保護報警、缺相保護報警、三相不平衡保護報警、外部聯動報警等異常報警功能。

5.2 強電遠程監控

5.3 設備智慧運維

5.4 能耗統計分析

1. 能耗數據采集：定時管控，設置定時場景策略，遠程終端控制。
2. 節能服務：洞悉能耗結構，定制數據化節能改造方案。
3. 安全管理：故障預警，快速定位，實時報警斷電，提高用電安全性。
4. 數據分析：年、月、日多時間跨度用能統計，導出報表、用能排名對比、能耗同比和環比報表。

六、經濟價值

1. 提升實驗室能耗管理水平：通過建立實驗室綜合能耗管理平臺，解決當前學校如：空調、風機等大功率用電設備能源浪費問題，利用物聯網、傳感技術對用電設備遠程管控，實現權限范圍內的自動化控制，科學調控，提高實驗室能耗管理水平。
2. 助力實驗室節能數字化轉型：通過數據可視化的方式，用數據圖表直觀呈現，對用能數據進行分析診斷，實現系統設置，能耗歷史數據查詢，監督實驗室整體用能情況，隨時調取用能數據的日報、周報、年報，并依據數據做出能耗優化相關決策，為用能預測提供數據支撐，進一步挖掘節能空間，構建互聯互通、節能低碳安全高效、可持續的綠色智慧實驗室新形態。
3. 落實建設安全實驗室目標：針對實驗室重點區域，對用電設備智能運維能有效降低用電設備的故障率、減少人工管理成本，減少安全事故的發生，為建設安全實驗室提供數據趨勢分析和科學研判以輔助決策，保證實驗室設施安全穩定的運行，落實建設安全實驗室的目標。

七、效益分析

• 消除電氣火災：有效監測這些電氣火災因素（電流、電壓、剩余電流、溫度）。
• 節約人工成本：實現無人值班，在規避違規的同時至少節省50%以上的人員成本。
• 降低能耗：實時記錄用電量、分時段記錄用電量，了解各時段的用電情況。
• 提升響應效率：由以前人工通報到查找原因的20分鐘，縮減到10秒。
• 縮短應急搶修時間：由以前的3個小時以上，縮減到1小時以內（時刻待命）。