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高校能源管理现状与挑战
在“双碳”战略目标背景下,高校作为人才培养和科技创新的高地,构建节约型校园已成为教育系统绿色低碳发展的重要任务。然而,传统高校能源管理正面临严峻挑战。数据显示,全国3000多所高校年能耗高达2000多万吨标准煤,却深陷管理泥潭,主要体现在四大方面:
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数据孤岛难题:电力监控、消防报警、能耗计量等系统往往独立运行,数据无法互通,形成信息壁垒。湖南某大学在系统改造前甚至出现各系统数据“互不相认”的窘境,导致节能决策缺乏全面数据支持,能效优化无从下手。
安全隐患突出:学生宿舍违规使用大功率电器、校园电路老化等问题屡禁不止,而传统管理方式难以实现实时监测与预警。河南某小学曾因类似问题引发火灾,暴露出校园电气安全管理的薄弱环节。
节能措施空转:随着光伏发电、充电桩等新能源设施在校园中的应用,传统能源系统接入困难,导致绿色设备利用率低。某高校因隐性能耗损失每年浪费超百万元,却无法精准定位浪费源头。公共区域“长明灯”、“长流水”现象普遍,空调过度使用或设置不合理,缺乏有效的监管和控制手段。
人工管理低效:宿管人员逐层抄表不仅工作量大,且容易出错。高校普遍存在老旧电表误差率高达5%-10%的问题,导致缴费纠纷频发,资金回笼速度慢。依赖人工巡检和传统经验的运维模式,使得故障响应滞后,用能策略粗放。
面对这些挑战,高校急需一套集智能化、数字化、系统化于一体的能源管理解决方案,从根本上打破管理瓶颈,实现能源资源的优化配置和高效利用。
安科瑞EMS3.0解决方案
安科瑞EMS3.0智慧能源管理平台基于物联网、大数据、云计算和人工智能等先进技术,构建了覆盖“源-网-荷-储-充”全链路的校园能源管理体系。该系统通过“感知层-传输层-平台层-应用层”四层架构,为高校提供了一套完整的智慧能源管理解决方案。


系统架构与工作原理
安科瑞EMS3.0采用开放的分层分布式网络结构,主要由设备层、传输层、数据层、应用层组成。这种架构设计确保了系统的可靠性和扩展性:
设备层:由智能电表、水表、热量表、电气火灾探测器、智能微型断路器等终端设备组成,负责全面采集校园能源数据。
传输层:通过5G/4G、NB-IoT、RS485等多种通信方式,保障数据稳定传输至云端或本地服务器。
数据层:采用实时/历史数据库、关系数据库,对采集到的数据进行存储、处理和分析。
应用层:提供丰富的能源管理功能,包括电力监控、能耗分析、预付费管理、智能照明控制等,用户可通过浏览器、手机APP等多种方式访问。
系统配备了采集服务器、数据库服务器和应用服务器,其中采集服务器负责对接计量仪表、自动化控制系统、管理信息系统等;数据库服务器用于存储数据;应用服务器则负责WEB发布网站,提供网页、手机APP的访问接口,并为第三方系统提供数据服务。
全链路数据互通机制
EMS3.0通过部署智能电表、水表等设备,实现全校能源数据的实时采集,误差率控制在<1%,抄表效率提升90%以上。系统通过以下方式打破数据孤岛:
三维拓扑统计:从能耗、空间、组织三个维度对校园能耗进行精准统计和全方位管理,实现智能化与动态化。
统一数据中台:构建校园能源互联网-能源数据中台,整合电力、水耗、空调等子系统数据,形成统一的能源视图。
标准化API接口:提供标准化API接口,可与智慧校园系统、一卡通系统、政府监管平台无缝对接,实现跨系统协同管理。
吉首大学通过部署该系统,成功实现了跨校区数据互通,建立“一户一表”制度,精准统计各房间能耗,为能源精细化管理奠定了坚实基础。
AI驱动的安全防护体系
安科瑞EMS3.0融入先进的人工智能技术,构建了全方位的校园安全防护体系:











用电安全监控:核心部署ASCB1智能微型断路器,可实时采集电压、电流、温度、漏电等16项关键参数,通过内置算法自动识别故障电弧、恶性负载(如违规大功率电器),异常时0.04秒快速分断电路。
电气火灾预警:系统内置AI算法可在0.5秒内识别大功率电器,自动断电并弹窗报警,使电气火灾隐患识别率提升90%。
智慧消防联动:基于物联网、大数据、云计算技术,将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络,实时动态采集消防信息。一旦出现异常,系统能够通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段,在几秒时间内迅速通知相关人员。
空天信息大学部署该系统后,故障响应时间缩短至5分钟内,大大提高了校园安全管理的效率和响应速度。
节能优化与智能管控策略
EMS3.0通过多种智能管控策略,实现校园能源的精细化管理与优化:
公共区域智能控制:对教室、图书馆等公共场所,实现“课表联动+环境感应”双控——按教学时段自动开关照明、空调,或通过光照、温湿度传感器动态调节设备运行状态。西交利物浦大学借助此功能,使公区照明能耗降低22%。
宿舍用电精细管理:针对学生宿舍用电,支持单间5路独立计量控制(违规电器识别、定时通断),并具有基础额度设置、跳闸记录等功能。系统可设置基础用电额度、定时通断策略,如23:00后自动关闭宿舍非必要电源,年均减少20%无效能耗。
建筑能效对标:系统可对不同教学楼、宿舍楼、行政楼的单位面积能耗进行统计与排名,激发各部门的节能积极性,形成良性竞争。
需量管理与负荷预测:基于历史数据和AI算法,预测未来短期内的用能负荷,为校园参与电网需求响应、优化内部用能计划提供数据支撑。
表:安科瑞EMS3.0节能效果统计
功能模块 节能措施 预期节能效果
照明系统 按课表自动控制、光照感应 能耗降低20%-30%
空调系统 优化运行策略、温度阈值控制 能耗降低15%-25%
宿舍管理 定时通断、恶性负载识别 无效能耗减少20%
整体能效 多维数据分析和优化 平均节能10%-15%
碳中和支持与新能源集成
在“双碳”战略背景下,EMS3.0为高校碳中和目标提供了全面支持:
碳排放在线核算:系统内置碳排放因子库,可根据各类能源的消耗量,自动折算成二氧化碳排放量,生成碳排报告。平台能够清晰展示通过各项节能措施实现的碳减排量,为学校编制碳排放报告、展示低碳建设成果提供权威数据支持。
可再生能源集成:系统可直接接入校园光伏发电、储能设备、充电桩数据,实时监测新能源出力与使用情况。通过动态平衡功率,引导充电负荷向光伏高峰转移,提高绿电使用率,部分高校可达30%以上。
微电网管理:对于已安装太阳能光伏、风力发电等分布式能源的校园,安科瑞EMS可无缝接入,实现对“发、储、用”全环节的监控与协调。系统可以优化光伏发电的自用率,减少对外购电的依赖,最大化绿电效益,是校园实现“近零碳排放”的关键一步。
综合效益分析
安科瑞EMS3.0为高校带来的价值是多维度的,主要体现在以下四个方面:
安全效益:通过全面的电气安全监控和智慧消防联动,系统能有效排除校园能源设备的安全隐患,提高能源系统的安全性和稳定性,更好地保障校园的日常生活。空天信息大学部署系统后,变电所监控年省15%运维成本,同时大幅提升了供电可靠性。
节能效益:通过采用高性能设备和智能化管理手段,高校可实现显著的节能效果,降低用能成本。吉首大学实现12%的节能效益,西交利物浦大学公区照明能耗降低22%,多数高校在部署系统后1-3年内即可通过节能收回全部投资。
运营效益:通过综合能源管理改造,高校可节约大量人力物力,显著降低运营成本。运维人力需求减少40%,抄表效率提升90%以上,故障响应时间缩短至5分钟内,这些数据充分证明了系统在提升运营效率方面的价值。
社会效益:高校通过建设节约型校园,助力国家双碳目标实现,促进生态文明建设,推进我国低碳循环经济发展。同时,绿色校园本身也是低碳教育的实践场所,培养学生的节能环保意识,由校园转型带动城市转型,将零碳理念带到社会的各个角落。
总结与展望
安科瑞EMS3.0智慧能源管理平台通过数字化、智能化技术手段,为高校提供了覆盖“源-网-荷-储-充”全链路的综合能源解决方案。该系统有效解决了高校在能源管理中面临的数据孤岛、安全隐患、节能措施空转和人工管理低效等痛点问题,帮助高校实现安全、节能、高效、低碳的综合目标。
在节约型校园建设背景下,高校能源管理正从传统的粗放式模式向精细化、智能化、系统化方向转变。安科瑞EMS3.0作为校园能源的“智慧大脑”,不仅实现了能源数据的全面感知和互联互通,更通过AI算法和智能管控策略,实现了能源使用的自动优化和精细管理。吉首大学的成功案例充分证明了该系统在现实应用中的价值和效果。
随着物联网、人工智能、大数据等技术的不断发展,校园智慧能源管理将呈现更多可能性:数字孪生技术将在校园能源系统中广泛应用,实现能源系统的全生命周期管理;人工智能算法将进一步优化,实现更精准的负荷预测和能源调度;校园微电网将更加普及,实现更高比例的可再生能源消纳;碳足迹追踪将成为标准功能,为高校碳中和提供全面支持。
在政策推动和技术创新的双轮驱动下,安科瑞EMS3.0方案为高校节约型校园建设提供了切实可行的路径,助力教育领域在“双碳”目标实现中发挥示范和引领作用。通过绿色低碳校园建设,高校不仅能够降低运营成本,提高能源安全,更能培养师生的节能环保意识,为构建可持续发展的社会贡献力量。
审核编辑 黄宇
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