智慧物联管理系统赋能园区碳中和

编者按：2021年7月8日，以“碳中和与未来能源”为主题的“第三届未来能源大会”在北京召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，北京电力自动化设备有限公司副总经理 陈杰发表了“智慧物联管理系统赋能园区碳中和”的主旨演讲。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

陈杰：非常荣幸能跟大家讲一下《智慧物联管理系统赋能园区碳中和》，我们最近做的工作主要是以数字化为主。一个简单的背景，上午已经讲了很多了，3060战略目标是重大国家战略，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体，这个高度和重要性已经不言而喻了。对于能源领域来说构建清洁、低碳、安全、高效的清洁能源，构建新能源为主体的新型电力系统是两大关键，这两大关键很好地说明了今天的主题，碳中和以及未来能源，这就是碳中和和未来能源的形态，我们最近的工作也是基于这两大关键来开展的。

整个智慧物联系统，通过自研边缘计算终端以及云平台实现云边协同，为客户提供整体的解决方案。下面可以看一下我们整套系统，相关的参数，三维可交互形式呈现数字园区的全貌，任何一个地方有了异常，在园区里，在图形上就可以显示出来。点击哪栋建筑，就可以显示相关能耗和异常情况。

我们在园区里建了光储充的系统，光伏、储能、充电桩，可以实时监控里面所有的信息。4月16日大红门电池爆炸事故要讲一下，导致我们现在这些储能系统都停了，只有电网给我们供货。针对电池储能我们做了一些研究，包括今天上午嘉宾也讲到了放火防爆的处理，我们是新型的放火防爆锂电池模组，去天津电子18所做的穿刺试验，也有个视频，可以给大家分享一下。

这个模组里面是4节三元锂的电芯，钢针穿透第一节电芯发生了爆炸，真正有声音的话是非常响的，而且冒出了大量的浓烟，都是有毒的。第一节、第二节发生了爆炸，过几十秒，第三节电芯燃爆，最后第四节电芯也会发生燃爆。整个钢针是烧红的状态，真正锂电池发生事故，温度是极高的，基本上消防人员没办法进行灭火，只能等它整体烧完。

这是我们取出来的电芯，四节电芯完全烧毁，整个壳体完全变形了。四节电芯好几天时间都还处于高温状态，这个反应是非常强烈的。

我们特制的电池模组，整个外壳都一样，这时候开始穿刺。钢针穿透第一节电芯，有轻微的爆炸，但是在模组内部基本上已经消化了，而且略微冒出了白烟，基本上是15秒左右，白烟基本没了，整个电池模组恢复原状。效果还是非常明显的，讲一下原理。

首先我们判断所有的锂电池长期使用之后必然会发生燃爆，这是不可避免的。我们要做得是什么？发生燃爆之后让事故最小化，以及不发生其他的影响，我们回归第一性原理，针对燃烧的三要素，等离子状态燃烧过程的形成基本上可以把火灾控制在可控范围内，这也是从本质上解决锂电池燃爆的问题。

第一节电芯穿透了，基本上烧毁了，后面三节电芯完全是正常的，拆下来作测试都是可以正常使用的状态。这是我们把所有电池情况监控进去的图，三维建模。

放火防爆锂电池我们用在安全要求很高的场合，包括军事的，包括数据中心、海上钻井平台、通信基站，跟人接触的必须采用放火防爆的形式。后续如果有需要，大家可以接下来继续交流。

第三块是我们的智能楼宇系统，包括整个楼控系统监测，环境监测、视频监测，相关能监测的内容都做进去了，这里看一个我们做的电梯监控系统，实时监测电梯位置和状态，有异常状态就弹窗报警，可以进行及时处理和解救人员等工作。这是我们在数字园区里面可以直接定义会议室，这是定位到了A座会议室，可以看到是三维的，点击进去可以看到会议室界面，里面的灯光、照明、空调、投影、幕布，一系列东西都是联动的，我们是一键场景化应用，要会谈模式就会谈模式，投影模式就投影模式，还是挺方便的。

第四块是智慧物业管理系统，包括整个园区的资产管理，预付费系统，视频监控，人员数字化，智慧停车，包括火灾识别预警以及消防应急疏散，现在大家看到是整个园区视频系统，点击每个视频都可以实时显示当前的状态，以及可以自动识别相关隐患。这是我们系统的人员管理，在园区大门口设置了外来访客系统以及人脸识别系统，最近也是加了测温系统，跟疫情结合起来了，实时监测所有的出入人员，车辆管理也是一样的，每一辆车进出以及停车位置都能显示，可以完全保证整个园区的安全性以及受控区域不被打扰。

还有一部分是智慧物业火灾消防联动，我们自研火灾的预警系统、图像型火焰识别系统，消防系统和人员疏散联动运行，可以最快速地对火灾事故进行预警处置，全方位提高消防工作科技化、信息化、智能化水平。

第五块是变电室智能运维，也是从园区里定位到配电室，点击配电室，三个配电室的三维建模，包括走线、桥架。这是配电室的开门操作，远程可以进行各种控制，变压器、回电情况，环境监测这一块监测了视频、门禁、水禁、空调控制，基本上是全方位的监测系统，推动了智能化、图像化，实时性监控模式。配电室的监控后续的市场需求还是非常大的，能大大提高人员的知晓。这块是整个低压开关柜的监控，电极每个柜子都可以看到它的运行情况，电压、电流情况。配电室里面的视频也都可以实时展示，点击视频就可以看到里面的实时情况。

    以上这五部分基本上是我们这块系统里园区的综合概况部分，里面各个子系统非常多，包括轻量化数字孪生、能源评估系统、软件定义边缘智能设备、智能配电系统、楼宇系统、物业系统，还有移动端管理系统，还有虚拟电厂功能以及后续碳排放、碳交易核算系统，基本上全套系统都可以在我们系统里做，而且可以给客户做定制化的设计。

下面给大家介绍一下我们做的相关案例情况。

1.低碳公园项目，在这里我们负责百分之百可再生能源利用以及交互式公众宣教体验，还有施工运营，零废弃物，新型低碳建筑材料。我们以3060建立了光储电站，采取并网加储能的模式，对整体公园碳排放进行全生命周期管理，实现低碳公园，这是相关的配置。光伏容量197千瓦，储能是270度电，首年实际减碳132吨，25年累计的话是3000吨二氧化碳减排，加上植被碳汇，完全可以满足公园建设期、运营期所有碳排放，最终达到碳中和公园的目的。里面的储能采用了放火防爆储能锂电池系统，后续我们也会在公园建设智慧公园管理系统和交互式碳达峰、碳中和宣传展厅。

2.直流智慧园区赋能低碳发展，我们最近10千伏直流器也在张北投运了，建立中亚直流配网，实现新能源电能就地消纳，削峰填谷，直流开关以及直流配网建设。整体楼宇系统建设，跟物联系统建立起来，光储直接流系统，低碳排放，大数据管理，包括虚拟车间，需求相应，源网荷协调都会在这个系统里应用。

3.智慧工地，智慧工地系统就是对建设过程中的人、机、料、法、环进行有效管理，大大减少建设期、运营期的碳排放，给大家展示我们风电厂的智慧工地项目，实时监测风电厂里每个风机的安装情况、安装进度以及实施过程中的各种数据。

这是另外一个智慧工地项目，是我们投入人力最多的项目，现场摄像头就有760多个，不同的应用场景差不多有20多个，每个场景的授权级别不一样，人员特征不一样，设备要求不一样，工业流程不一样，这么一个大型系统里有这么多要求，我们是给他们开发了一整套的算法仓库，每一个场景我们按需配置不同的算法，就像人员特征值的提取，判断人员轨迹是怎么行进的，或者这个人在现场徘徊有问题，或者是单人告警作业，最困难的是场景应用，现场有一些工艺流程的判断，包括气体、液体，液位判断，什么情况下怎么操作这是最难的，以及我们现在这种人工智能的算法没有大量样本学习，对我们来说还是有一定难度，这个项目做完之后也欢迎大家跟我们一块联系，我们可以一块去看看。

4.输变电设施及环境在线监测，由于多天下雨，导致杆塔倾斜了，第二天有台风，怎么做加固？没有一个专家说我加固之后，明天台风一吹，百分之百不倒的。关键问题是没有相关的数据，他们只能凭经验加固，加固之后第二天万幸的是台风没有把杆塔吹倒，通过这个事我们跟相关专家一块探讨，针对地震、台风、泥石流、滑坡，包括雷击，恶劣的自然环境下对于杆塔或者其他输变电设施健康状态进行梳理，我们设计了这么一套系统，监测的量也非常多，包括位移、加速度、倾斜、应力，最后开发了各种算法，形成了一套智能诊断和智能识别系统，对业主来说我每一个杆塔都知道它的健康状态，未来有可能发生什么事，怎么处理，通过这套系统完全可以告诉他，给客户创造了很大的价值。

5.数据中心监控，各种功能非常全，包括资产管理，这是直观的容量可视化，这是温度云图。三维展示数字孪生其实是能大大提高整个管理效力的，最近我们也给白鹤滩水电站做了相关的三维项目。

6.风机一体化在线监测系统，海上风电风机监测比较全，随着风电厂未来都建完了，发电效益好不好，就在于运维效果好不好。有了这套系统，跟杆塔比较相近，我们有沉降、变形、齿轮箱、叶片等等十多项指标监测，结合这套智能诊断系统，告诉业主每个风机的健康状态和发电情况，可以大大提高整个运维效力，这是新能源运维这一块。

以上六个不同领域和行业做的项目，符合绿色低碳安全高效的核心理念，这四个核心理念也是今天的主题，碳达峰和碳中和要达到的。这个过程中我们要不断发现客户的需求，真正给客户解决问题，这些系统才能真正推广开，才能真正实现共赢。

再介绍一下我们公司，成立于1971年，是比较老的国企，坐落于北京市海淀区交大东路31号，在西直门附近，欢迎大家过去都交流。2016年4月中国能建集团装备有限公司与北京电力设备总厂有限公司进行了改制改革。我们有储能系统和直流配网，电能替代、充电桩、安全电源，效果都非常好，都属于节能领域。综合能源管理系统，智慧工地，工业三电系统，轨道交通系统等等。我们公司以各类产品为依托，业务模式是采用EPC总包的模式，由产品供应商积极向综合解决方案服务商转型，为客户提供相关产品领域的各类整体解决方案。

6月下旬是中国能建集团发布《践行3060碳达峰、碳中和战略目标行动方案白皮书》，上周是能建集宋董事长参加了2021年国际能源变革对话，也提出了《构建3060战略目标整体的解决方案》，所以我们公司未来基本上基于白皮书的要求以及宋董事长的这些要求，深度融入集团全产业链，在新能源、储能、氢能、数字化这四个方面不断做技术研发，寻求技术突破、战略合作，为碳达峰、碳中和战略目标的达成，履行责任担当，贡献智慧力量。

新能源发展不用说，是我们国家能源结构调整的必然，源网荷储也是必备，氢能也是作为直接消费的二次能源，包括氢燃料电池，还有作为非常灵活的能源载体，作为绿氢的化工体系未来市场会非常大。

畅想一下未来能源会是什么形态，基本上就是电能跟氢能这两种优势互补的能源占据了未来终端消费能源的主体，而我们现在主要做的数字化工作就是贯穿了新能源储能和氢能，也可以让我们在这条路上不断学习、成长、进步。这四个方向就是我们未来想做的，在这里也欢迎在座的专家、领导，在未来，在我们探索这几个方向的过程中可以给我们相关的支持指导以及帮助。

最后是我的联系方式，欢迎大家随时交流相关的技术问题，共同探讨，谢谢大家！