大学校区智慧能源建设方案详细.docx

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大学校区智慧能源建设方案详细

大学校区智慧能源

建设方案

1前言4

1.1项目背景4

1.2项目意义4

1.3立项依据6

1.4编制依据6

2项目概况8

2.1建设原则8

2.2总体目标9

2.3存在的问题9

2.4建设思路11

3现状分析14

4智慧能源技术方案15

4.1总体方案设计16

4.2智慧能源层级结构17

4.3智慧能源综合信息监控系统19

4.3.1硬件架构20

4.3.2软件架构23

4.3.3应用功能25

4.3.4关键技术简介42

4.4智慧能源通信网络44

4.5智慧能源应用系统45

5智慧能源建设方案47

5.1分布式电源建设47

5.1.1概述47

5.1.2建设情况48

5.1.3建设思路49

5.1.4建设方案50

5.2校园配电自动化建设52

5.2.1概述52

5.2.2建设目标53

5.2.3建设思路53

5.2.4建设方案54

5.3用电信息采集建设58

5.3.1概述58

5.3.2建设目标58

5.3.3建设思路59

5.3.4建设方案60

5.4智能教室、宿舍、办公室建设63

5.4.1概述63

5.4.2建设目标63

5.4.3建设思路65

5.4.4建设方案66

5.5电动汽车充电设施建设69

5.5.1概述69

5.5.2建设目标70

5.5.3建设思路70

5.5.4建设方案70

5.6智能楼宇建设74

5.6.1概述74

5.6.2建设目标74

5.6.3建设思路75

5.6.4建设方案76

5.7配电系统节电器应用示90

5.7.1概述90

5.7.2建设目标91

5.7.3建设思路91

5.7.4建设方案92

5.8智慧能源综合信息监控系统建设93

5.8.1概述93

5.8.2编制依据93

5.8.3建设目标95

5.8.4建设思路95

5.8.5建设方案96

5.8.6技术指标97

5.9综合可视化展厅建设102

5.9.1概述102

5.9.2建设目标102

5.9.3建设思路103

5.9.4建设方案105

5.10信息通信网建设111

5.10.1概述112

5.10.2建设目标112

5.10.3建设思路114

5.10.4建设方案114

6项目实施进度计划122

1前言

1.1项目背景

x大学x校区是x大学的校区之一，位于某区路800号，校区毗邻华东师大学x校区，占地面积约309.25公顷（4638.75亩）。

x校区有学生宿舍94栋，总计建筑面积30.9万平方米，分为东西两个区域，合计住宿的本科生、研究生2万多人。

校区有医院、邮局、银行、影院、学生活动中心、各类体育场所等设施，形成了一个相对独立的社区。

1.2项目意义

智能电网作为高校管理智能化发展的客观需要，是智慧能源发展的重要能源保障基础和前提，也是智慧能源建设的一项重要容。

另外，智能电网还可以从提供增值服务、推动节能减排和带动相关科技发展等方面进一步促进智慧校园的发展。

通过x大学智慧能源项目建设，努力将x大学x校区打造成具有高可靠性、国际一流、安全高效、绿色节能的现代校园智能电网。

建设x大学x校区智慧能源的意义如下：

●能源智慧化提升校园吸引力

智慧能源建设，一方面可以提升校园部的后勤管理和服务能力；另一方面通过智慧能源建设，促进节能环保，可以改善校园生活环境，显著提升学生生活质量；更重要的是为校园的师生服务，通过智慧的路灯、电力、热水、空调、电动汽车等能源体系，为师生提供优良的学习、科研、生活、创新环境，消除师生的后顾之忧，并适时的为师生发展提供各种支持。

通过智慧能源的建设，把校园管理机构、校园师生、校园商户等校园各方的优势资源加以整合并通过各种途径大力推广，为校园打造一个整体的优质品牌，可以显著提升校园对优质师生的吸引力和凝聚力。

●能源智慧化促进校园可持续发展

以信息化为核心的智慧能源建设来破解难题实现可持续发展。

信息化在有效降低资源、能源消耗，减轻人员负担等方面，具有传统手段无可比拟的优越性。

通过信息技术创造先进的智能工具，改造提升传统电力运维方式，提高新能源开发利用水平，改善后勤管理结构，提高服务效率，降低环境污染，实现节能减排、建设绿色校园，使许多高校后勤管理难题迎刃而解，因此信息化是实现校园可持续发展的必由之路和高级阶段，而且可持续发展需求为智慧能源建设提供了广阔的发展空间。

●能源智慧化助力校园科研发展

x市能源互联网创新平台是由x大学牵头，x市科委立项的关于能源互联网建设的专业平台，致力于推动x市能源互联网发展。

能源互联网是以创新为主要驱动力的产业，能源互联网创新平台建设需要将信息技术渗透到管理、研究、生活的各个方面，围绕“管理”、“引导”和“服务”三大工作核心，以信息技术的创新应用最大程度地整合各种创新资源与生产要素，实现创新资源和创新主体项目真实，数据实时、有效。

扩大交大在全国高校绿色智慧能源建设中的影响力。

1.3立项依据

《x市智慧校园设计概念纲要》

《x市智慧校园总体规划纲要》

《x市建设管理暂行办法》

1.4编制依据

《民用建筑节能条例》国务院令[2008]530号

《城市市政综合监管信息系统单元网格划分与编码规则》（CJ/T213-2005）

《城市市政综合监管信息系统管理部件和事件分类、编码与数据要求》（CJ/T214-2007）

《城市市政综合监管信息系统地理编码》（CJ/T215-2005）

《城市市政综合监管信息系统建设规》（CJJ/T106-2005）

《x机关办公建筑和大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》建科综函[2008]58号

《关于加快数字化城市管理试点工作的通知》建办城函[2007]42号

《低压电力用户集中抄表系统技术条件》（DL/T698-2007）

《多功能电能表通讯规约》（DL/T645-2007）

《多功能电能表》（DL/T614-2007）

《1级和2级静止式交流有功电度表》（GB/T17215-2002）

《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB/T8567-1988）

《计算机软件需求说明编制指南》（GB/T9385-1988）

《计算机软件分类与代码》（GB/T13702-1992）

《软件项目术语》（GB/T11457-1995）

《信息技术软件生存期过程》（GB/T8566-1995）

《软件过程能力评估模型》（SJ/T11234-2001）

《软件能力成熟度模型》（SG/T11235-2001）

《x公共安全行业标准》（GB50198-94GA/T75-94）

《民用建筑电气设计规》（JGJ16-2008）

《电气装置安装项目电缆线路施工与验收规》（GB50168-2006）

《电气装置安装项目接地装置施工与验收规》（GB50169-2006）

《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）

《低压配电设计规》（GB50054-95）

《配网自动化与管理系统功能规》

《电力用户用电信息采集系统功能规》

《坚强智能电网发展规划纲要》

2项目概况

2.1建设原则

●结合校区实际，引领技术发展

紧密结合x校区智能电网实际需求，做到统筹兼顾，充分发挥自身优势，在部分应用和技术处于国领先的领域力争超前研究、率先试点并推广应用。

●区别传统电网，提供经验借鉴

在x校区智能电网的具体建设方案规划和实施中注意体现“新的理念，新的规划，新的做法”，贯彻“能复制、能推广、有特色”的思想，为校园智能电网建设提供成功经验。

●注重智能技术，过程循序渐进

在建设容上注重合理处理好智能化技术在x大学x校区的先进性与适用性的关系，处理好关键技术研究、项目建设和应用推广的协调关系，做到循序渐进，分布实施。

●总体规划、一体设计、分步实施、考虑扩展原则

系统采用一体化平台建设，统模，模块化设计，尽量避免各自为政、盲目投资、重复建设，确保公用事业监管平台的建设能不断扩容、升级和接入。

同时必须确保系统涉与的各子模块能平滑升级、按需扩容、全面接入，尽量降低各管理子模块之间的耦合度，加大各子模块之间的隔离度，提高系统运行的稳定性。

●资源整合、服务为先、统一标准，保障安全原则

充分利用和整合已有和规划建设的网络基础、业务系统和信息资源，加强整合，充分利用，促进互联互通、信息共享，以有限的资源整合原有管理系统，发挥其最大的效益。

同时，正确处理好发展与安全的关系，综合平衡成本和效益，制定并完善安全保障体系。

2.2总体目标

x大学x校区智能电网建设，在智慧能源中建设统一呈现、数据中心、基础能力组件、管理功能等，实现智慧能源应用集成、数据交换、统一数据以与统一网络的功能。

智慧能源建设的主要目标可以分为两个层面，一是直接为智慧能源管理方服务，进一步提升校园部能源的管理能力，增强智慧能源在推动师生创新上的服务能力，体现创新、安全、可靠、经济、节能和集中展示目标；二是间接为校园的师生服务，通过信息化手段为师生提供优良学习、科研、生活环境，并为师生提供更高层次的管理决策支撑，实现具有信息化、自动化、互动化特征的“安全、互动、干净”的智慧能源。

最终实现智慧能源和师生共赢的局面。

2.3存在的问题

智慧能源是通过信息技术和各类资源的整合，充分降低能源管理运营成本，提高工作效率，加强各类校园创新、服务和管理能力，为校园铸就一套超强的软实力。

信息化是全球经济和社会发展的大趋势，也是校园提升产业效能和率先实现现代化的关键环节。

但是，在多年的校园发展中，信息化建设长期处于被忽视的地位，信息化水平与校园社会经济发展水平并不一致，与校园的发展要求与定位也不相适应。

其中能源管理存在的问题也比较突出，学校的配电系统设备设施主要有：

10KV高压进线，高压柜﹑变压器﹑低压柜﹑负荷（照明系统﹑空调系统﹑动力系统和特殊设备设施）﹑应急系统（发电机和UPS）﹑其他辅助保护系统（防雷接地等）。

运行多年以来主要存在以下问题：

●用电扩容

学校正所处的世界一流大学的建设加速期，教育事业规模化快速发展，特别是“十三五”开局年开始，大型科研﹑试验和宿舍类建筑拔地而起，目前已确定新增的电力需求容量包括：

理科大楼﹑转化医学大楼和密西根大楼，需增加10100KVA的供电容量，未来三年还将增加文博大楼﹑九期学生公寓等，二周边的变电站已达到饱和状态，已无法提供多余的电力专线给新建大楼使用。

扩容的瓶颈问题突出，急需解决。

●用电成本

由于学校的快速发展，校区建设也是分时期建设完成，因此再建设当时，再变压器后的计量较为粗旷，有的并未明确的二级用户的布置，故部分漏雨之忧再变压器后有计量电表，到建筑楼层的终端用户并没有计量工具，计量系统不完善，责任体系不明晰，奖惩制度未建立起来，导致了终端用户吃大锅饭，浪费现象严重。

另一方面，能耗65%的公共设备系统运行方案待完善，部分属地未根据电费政策与用户特点指定公共设备运行模式，部分属地未根据用户特点设备空调开关机时间，属地的物管部门缺乏挖潜动力；能耗35%的专业设备的技术节能开展水平参差不齐，缺乏统筹规划和管控，全员节能意识也不足，虽然例行通报披露哦，浪费情况严重，缺少节能知识，对节能措施不理解。

●用电质量

电能质量这一术语用来描述许多不同类型的电力扰动，从不同的角度有不同的描述若干个用电大户提供电力外，还为区域的具名用电和中小企业用户供电，用电类型复杂，手符合波动影响，供电的电压偶发突变（降），突降的幅度有时至电压的30%一下，造成所谓的闪断（低于0.2秒电压陡降）。

据不完全统计，x校区外线闪断统计2017年达5次之多，单个站的下端用户，如致远游泳馆，平均一月闪断一次，而且是低压总线双路同时闪断。

在日常的供配电网运行下，出现这种闪断现象，电能质量的问题无疑是个主要原因。

然而外线供电质量是在市政电网的协调控制畴，校电网供电质量的治理问题尚未有相应的应用。

●供电可靠性

2016年10月23日此类大面积的事故性突发停电，对数据中心的正常运维构成了重大威胁和挑战，虽然有多重的保护措施，对于要求万无一失的数据中心来说，长时间和突发性停电都对数据中心的保护设备（如发电机和UPS）的持久性和响应性仍存在风险。

●信息化配套设施与服务不够完善

校园配套设施建设一直聚焦于楼宇、交通、供水、供电、排污等基础设施，近年来信息基础设施的建设正逐渐受到校园管理机构、师生的重视，但由于校园信息化建设起步晚、时间短，信息化配套设施与服务还不够完善。

●信息资源整合利用工作严重滞后

目前各类校园和校园各个部门都在积极开展信息化建设，信息化工作也有了一定的基础。

但由于缺乏统一的规划和指导，各个部门过分强调自身的特殊性，条块分割现象严重，突出表现为一些纵向信息网络自成体系，业务系统封闭运行，不能实现互联互通等，形成了许许多多“信息孤岛”，难以实现信息资源共享。

特别是在一些“金”字项目单位，上、下信息交流畅通，但与其他处、科室之间的横向信息交流共享困难。

●校园综合管理缺乏智能化手段

目前校园城市综合管理的容对于校园的组成部件、运行状态的信息采集、管理功能偏少，仅有的部件管理也集中在地上设施，而供气、供水、供热、弱电管网等地下基础设施的信息采集功能匮乏。

造成以上状况的原因是因为目前校园综合管理缺乏智能化手段，以人工巡查为主，部件、事件发生变化无法实现与校园管理机构的与时自动通信，管理缺乏智能性、主动性，综合管理中的问题上传、处理分配、结果反馈等各个环节都缺乏自动化处理手段，同时综合管理的应急预案的数字化程度较低。

校园管理智能化技术与智能化手段的缺乏，使得设施静态管理、动态运行监控、智能化运行维护、自动应急指挥处置等综合管理能力严重低下。

●节能环保新技术应用匮乏

在节能减排方面，用信息技术改造传统行业，尤其是改造重点用能行业的广度和深度不高。

对于校园师生，信息技术主要被应用于管理环节，例如集中建设的OA、ERP等信息系统，而利用信息技术对生产全程实现数字化监控，将物联网、移动互联网等新一代信息技术，渗透到工具、工艺、流程中，实现对生产管理全流程的“泛在感知”，最大限度地降低各种资源消耗的例子明显偏少；比如利用物联网技术，实现路灯根据天气状况自动开启关闭的技术已经成熟，但是应用少见。

新技术应用在促进节能减排方面的巨大潜力还没有得到充分发挥。

2.4建设思路

“智慧能源”的顶层设计将决定规划的高度和边界，智慧能源以“智慧校园”为模型，构建智慧能源的总体架构，总体架构包括感知层、网络层、监控管理层。

总体架构是基础设施、校园综合信息监控系统高层设计的出发点。

x大学x校区作为x市面积最大、能耗最高的校园，将开展智能电网综合建设项目。

智能电网建设将统一规划、统筹设计、逐步实施，最终实现x大学x校区绿色校园建设的核心理念。

在x大学x校区综合利用智能电网、物联网技术，开展校园服务、监控管理、综合应用为目标的智能电网新技术应用，为打造“低碳、生态、绿色”的智慧校园奠定坚实的基础。

本项目将遵循“可复制、能实行、好推广”的规划思路，从信息流、业务流、电力流、人员流统一融合的角度，按照智慧能源的业务、管理的需求特点和要求，设计“1个综合应用系统＋9个应用子项”的总体架构。

项目包括校园配电自动化、用电信息采集、电动汽车充电设施、分布式电源、配电节电器、智能教室、宿舍、办公室、智能楼宇、可视化和信息通信网络共9个应用子项和1个综合应用系统即智慧能源综合信息监控系统建设，并将最终打造一个适用于我国智慧能源的管理与发展的综合应用与可视化系统平台。

系统包括电能、热能、风能、太阳能的能源采集、监控与校园管理，同时作为开放平台，面向校园管理者和校园师生、商户等服务对象，为绿色校园提供多样化服务。

图1x校区智能校园建设框架

在x校区智慧能源建设中，智能电网融合网络通信、传感器、电力电子等高新技术，将大力推动信息通信、能源、新材料等高科技产业发展和技术革命，有利于提升x智能电网产业技术创新平台的核心竞争力；采用高可靠智能设备、配电自动化、快速预警与自愈等供电技术，将大幅度提高供电安全可靠性和电能质量，供电可靠率可达99.99%的国际先进水平，保障校园的师生安全用电；采用节能设备、楼宇综合能效管理与优化运行、清洁能源使用等技术，提高x大学x校区能源综合利用效率，有效降低温室气体排放，将有力推动x地区乃至全国高校先进节能减排技术的推广应用。

3现状分析

信息化是全球经济和社会发展的大趋势，也是校园提升用能效能和率先实现智慧校园的关键环节。

但是，在学校多年的发展中，信息化建设长期处于被忽视的地位，信息化水平与学校发展水平并不一致，与学校的发展要求与定位也不相适应。

1）信息化配套设施与服务不够完善

校园配套设施建设一直聚焦于楼宇建设、交通、供水、供电、路灯、充电桩、排污等基础设施，近年来信息基础设施的建设正逐渐受到校园管理机构、在校师生的重视，但由于校园信息化建设起步晚、时间短，信息化配套设施与服务还不够完善。

2）信息资源整合利用工作严重滞后

目前校各个部门都在积极开展信息化建设，信息化工作也有了一定的基础。

但由于缺乏统一的规划和指导，各个部门过分强调自身的特殊性，条块分割现象严重，突出表现为一些纵向信息网络自成体系，业务系统封闭运行，不能实现互联互通等，形成了许许多多“信息孤岛”，难以实现信息资源共享。

特别是在一些“金”字项目单位，上、下信息交流畅通，但与其他处室之间的横向信息交流共享困难。

3）校园综合管理缺乏智能化手段

目前校园城市综合管理的容对于校园的组成部件、运行状态的信息采集、管理功能偏少，仅有的部件管理也集中在地上设施，而供气、供水、供热、弱电管网等地下基础设施的信息采集功能匮乏。

造成以上状况的原因是因为目前校园综合管理缺乏智能化手段，以人工巡查为主，部件、事件发生变化无法实现与校园管理机构的与时自动通信，管理缺乏智能性、主动性，综合管理中的问题上传、处理分配、结果反馈等各个环节都缺乏自动化处理手段，同时综合管理的应急预案的数字化程度较低。

校园管理智能化技术与智能化手段的缺乏，使得设施静态管理、动态运行监控、智能化运行维护、自动应急指挥处置等综合管理能力严重低下。

4）节能环保新技术应用匮乏

在节能减排方面，用信息技术改造传统行业，尤其是改造重点用能行业的广度和深度不高。

对于学校在校师生，信息技术主要被应用于管理环节，例如集中建设的OA、ERP等信息系统，而利用信息技术对生产全程实现数字化监控，将物联网、移动互联网等新一代信息技术，渗透到工具、工艺、流程中，实现对生产管理全流程的“泛在感知”，最大限度地降低各种资源消耗的例子明显偏少；比如利用物联网技术，实现路灯根据天气状况自动开启关闭的技术已经成熟，但是应用少见。

新技术应用在促进节能减排方面的巨大潜力还没有得到充分发挥。

4智慧能源技术方案

智慧能源结合利用物联网、云计算等新一代信息技术全面感知并整合城市的运行状态，构建了x校区市的信息基础，有力地支撑了智慧校园的发展。

智慧能源的重点在于“智慧”：

它通过信息技术和各类资源的整合，为智慧校园打造一个整体的强势品牌。

一方面加强校园部的互动沟通和校园后勤部门的管理能力；另一方面充分降低学校运营成本，提高工作效率，加强各类校园创新、服务和管理能力。

4.1总体方案设计

本方案按照服务低碳智慧校园、保障校电网高效可靠运行的思路进行总体规划设计，以校园光纤通信网作为信息传输支撑，以安全可靠的配电网为基础，以智慧能源综合信息监控系统为核心，集成分布式电源、校园配电自动化、用电信息采集、智能教室、宿舍、办公室、电动汽车充电设施、智能楼宇、节电器应用示、校园综合能效管理、可视化平台、综合网管等功能应用，服务学校后勤部门、师生用户和商户等对象，最终实现智慧能源的信息监控业务管理，以与动态、灵活、直观和多维的可视化展示。

x校区智慧能源的总体建设思路可以归纳如下：

（1）3大技术层级：

以“智慧校园”为模型，主要由设备感知层、网络层、监控管理层3个层级构成。

（2）一通信网络：

在智慧能源建设一光纤宽带接入网，支撑三网融合与所有业务应用。

（3）1个信息平台：

建设统一的智慧能源综合信息监控系统。

（4）9大重点应用：

校园配电自动化、用电信息采集、电动汽车充电设施、分布式电源、配电系统节电器、智能教室、宿舍、办公室、智能楼宇、可视化和信息通信网络。

4.2智慧能源层级结构

“智慧能源”的顶层设计的制定将决定规划的高度和边界。

智慧能源以“智慧校园”为模型，构建智慧能源的总体架构，主要由感知层、网络层、监控管理层3个层级构。

图2智慧能源整体结构图

1）设备层

设备层涵盖校园所有的智能化设备，主要由充电桩、分布式电源、智能教室、宿舍、办公室、智能电表、智能水表、智能气表、智能配电终端、智能动环设备、安防设备和智能采集终端组成。

智能采集终端负责上述智能化设备的的数据双向互动。

2）通信层

是基于EPON技术的电力光纤网。

EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络，由网络侧的光线路局端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成。

3）监控管理层

监控管理层主要建设智慧能源综合信息监控系统，是集数据采集、SCADA、配电自动化应用、分布式电源监控管理应用、充电桩监控管理应用、用电信息采集应用、智能教室、宿舍、办公室监控管理应用、校园综合网管应用、智能楼宇管理应用和校园能效管理应用于一体的大型应用系统。

智慧能源综合信息监控系统

智慧能源综合信息监控系统是一个综合、统一、互联的校园信息监控和管理服务平台，实现信息的有效、科学处理，涵盖智慧能源各个领域的综合、融合应用。

智慧能源综合信息监控系统全部搭建在信息中心机房。

4.2.1硬件架构

图3智慧能源综合信息监控系统物理架构图

智慧能源综合信息监控系统采用分层分布式的物理架构，主要分为两个区域：

主运行区和配电专区。

4.2.1.1主运行区

主运行区包括实时数据传输、数据存储服务器、应用功能服务器组、数据通信和采集、人机交互和WEB发布。

1）实时数据传输

智慧能源综合信息监控系统的数据采集网段和实时数据传输网段均采用冗余交换式以太网结构，单网故障或单点网络故障不影响系统运行功能。

2）数据存储服务器

数据处理与存贮由两台Unix服务器组成，数据服务器一方面要运行商用数据库管理系统，实现对系统运行参数以与历史运行数据的管理职能；另一方面要承担数据处理、数据存贮、数据分发、数据检索、双服务器之间数据同步功能。

两台数据服务器采用主备热备用工作机制，可以实现无扰动自动/手动切换，在切换过程中保证数据不丢失。

3）应用功能服务器组

应用功能服务器组用来运行配电自动化应用、分布式电源监控管理应用、充电桩监控管理应用、用电信息采集应用、智能教室、宿舍、办公室监控管理应用、校园综合网管应用和校园能效管理应用。

为了可靠、安全和高效地运行上述应用，建议一个服务器只部署一个应用。

系统设计时将应用功能服务器组设计成了应用云，当应用功能服务器组中的某个应用服务器出现故障时，该应用会自动迁移到其他应用服务器上，做到了业务的动态可伸缩扩展，提高了系统的安全性和健壮性。

4）数据通信和采集

数据通信与采集是整个系统的数据来源与控制通道，其组成包括数据采集网段、数据采集服务器、通信设备等。

5）人机交互

人机界面交互由相关的人机工作站组成，人机工作站选用主流图形工作站，并具有多媒体功能。

人机工作站可