国电投科学技术研究院：医院型智慧能源场景工况寻优系统及服务

报道：根据《中国建筑节能年度发展研究报告2021》，2019年我国公共建筑面积占比约19%，总能耗占比约34%（不含北方供暖），其中中央空调系统能耗占总能耗35%以上。医院作为重要的公共建筑，涉及多种基础能源设备，能源需求多样，能耗较高，需要采用智慧能源服务解决相关问题。

在近日召开的2021中国综合能源服务数字化融合发展大会上，针对“医院型智慧能源场景工况寻优系统及服务”，国家电投集团科学技术研究院有限公司高级科研员李镇东作了主旨报告。

据李镇东介绍，当前医院场景能源运营面临如下问题：从源侧来看，优化运行经济性，进一步节能降耗、优化碳排；能量管理平台、寻优算法的数据通讯与安全自动下控；如何实现无人/少人值守，释放运行人力成本。从用户侧来看，在保证满意度的前提下，释放末端节能收益，使供需双方互利共赢。

基于上述实际情况，需要开展以下服务：

业务范畴区分：1、设备层面：承担业主“电、热、冷、蒸汽、水”能源一体化解决方案及集成实施；2、软件和智能管控层面：针对已有的供能系统、能源站和楼宇系统提供节能方案设计、系统节能改造以及能量管理系统、智能管控系统的集成实施。

服务对象区分：1、源侧：提供系统运行寻优、负荷预测及用户行为分析、设备运维管理等，提升系统能效、降低运维和人工成本；2、用户侧：提供如空调末端、二次网水泵、室内照明等设备及参数的智慧化管理、配电室电能质量管理，挖掘用户的节能潜力。

服务模式区分：在投资和服务模式上，项目实施+运营以及合同能源管理。

李振东指出，我们的总体目标是实现智慧、共赢、绿色、安全、舒适的综合能源服务模式。

总体方案

国家电投基于综合智慧能源工况寻优系统，充分利用“云大物移智”等技术，实现多能源全生命周期在线监测、优化调控及模型自演进、运行维护、能效管理和增值服务，实现院区能源“供得好、用得省、管得精”，支撑能源管控中心对能源供应与运营的精益化管理。

李镇东表示，国家电投以用户的能源需求为目标，提供设计、建设、运营、设备维护、运行管理和节能优化的全范围+全生命周期的能源一体化解决方案和能源服务。

软件方面，总体构想是一个平台+四个中心+一套标准行为规范。一个平台：面向综合能源的数字化赋能平台，具备多元异构能源系统标准化接入和数据统一开放能力；四个中心：覆盖监控、调度、运维、运营四大类业务，实现各类智慧能源业务的统一管理；一套标准规范：多系统、多设备的标准化接入以及数据的统一建模规范。

李镇东重点分享了公司四个中心的工作思路：

监控中心：融合数字孪生技术，将实际系统的当前状态，不断地实时同步到虚拟系统，实现系统的全状态估计，实现全方位、数字化能源监控服务。

调度中心：1、源侧，状态/负荷实时感知；负荷及可再生能源功率预测；能量分配计划定制；实时工况参数寻优。实现多能流、多时间尺度、多目标协同互补，达到能源高效、清洁、经济利用的目标。融合CPS理念，将寻优平台与控制系统深度融合，支撑少人/无人职守的实现。2、用户侧，AI实时人员密度感知；基于负荷预测的预开机；逐时调节平衡区域供冷；跟踪阳光照射角度。希望达到降碳、舒适、提质增效的目标，能够节省人力，延长设备寿命。

运维中心：基于“互联网++”技术，融合传统能源运维规则，产生新型能源运维管理模式，有效提升能源站运行的安全和运维质量。

运营中心：以监测用能信息为基础，基于大数据智能分析技术和平台支撑，对能源站的供能情况、能耗情况、供能成本进行智能分析，为优化能源成本、优化用能结构、提高能源质量等重大经营决策提供数据支撑。

服务模式

李镇东指出，在服务模式上更倾向于采用合同能源管理模式，为用户提供节能诊断、节能改造、运行管理等服务，通过与业主共享节能收益，互惠共赢。根据双方投资比例不同，具体可以分为全额投资、部分投资、租赁、托管及运营五种模式。

针对能源公司，采取如下手段：

1、部署AI寻优及预测技术与虚拟电厂理念融合的工况寻优系统，实现多能流、多时间尺度、多目标的协同互补，达到能源高效、清洁、经济利用的目标。

2、通过对末端的深度感知以及用户行为分析方法，支撑服务范畴拓展、挖掘节能空间，推进大面积碳中和的实现，提升目标项目的盈利水平。

3、融合CPS技术理念的自动寻优+自动下控技术，支撑了智能化无人值守的目标实现，能够优化人力成本，促进相关项目管理模式的革新。

针对医院(业主方)，实施如下措施：

1、利用数字孪生和大数据驱动技术，构建的拥有在线自演进能力的能源系统动态机理模型与用户行为模型，实现全方位、数字化能源管控服务，打造数字智能医院。

2、对暖通、照明、动力、生活、办公等设备进行智能化改造，实现对医院内的空调末端、照明设备的节能管控服务，提升医院运营的节能性、舒适性和智能化。

3、通过EMC合同，由能源公司承担系统运行、设备运维、费用结算，实现供需双方共享节能收益，同时提升医院的管理水平及效率。

通过上述方式，使用户获得以下收益：

1、获得电、热、冷、汽、水等一揽子供能服务。

2、所使用的电价和热价低于市政或传统供能方式，并通过EMC实现双方共赢。

3、降低院内能耗，提升节能、减排、环保水平（仅空调用电一项可节能约30%）。

4、提升办公区域的舒适和健康品质，从侧面达到提质增效的目的。

5、提升设备运维智能化水平，延长设备寿命。

6、实现机房无人/少人值守，节约运维成本。

应用案例

1、河北省某中医院（部分投资型-合同能源管理）

新增设备：将楼内分体空调改为风机盘管水系统，制冷设备更换为：螺杆制冷机1台、风冷热泵机组1台，11 KW冷水泵2台、18.5KW冷却泵2台、300水吨冷却塔1套。

系统改造：冷冻水泵、冷却泵变频控制，楼内空调系统节能改造，实现分时区精确控制。

部署软件：智慧能源工况寻优系统

预期效果：夏天使用水冷中央空调机组制冷，整体能效提高近一倍。冬天使用风冷热泵为主，整体能效提高一倍以上。

初期投资：总计513.83万元。其中，医院投资233万元，我方投资280.8万元，合同期10年。

业主方收益：543.8万元以上(10年)，同时合同期满后设备产权无偿交付业主。

2、湖北省某人民医院（全额投资型-合同能源管理）

本项目工程静态投资3546万元，资本金内部收益率12.72%，能源站年运行成本：1412万元。

医院年节省成本：295万元。

项目年均能源综合利用率可达78.9%，与常规（燃气锅炉+电制冷机系统)方式相比，采用本系统每年可节约标煤约798t，节能率约15.1%。

工况寻优系统上线后，负荷预测算法的日平均预测精度92.6%;通过优化燃机出力、冷冻水出口温度实现能效提升。与“以热定电工况相比”，系统经济性平均提升4.8%，夏季工况提升盈利9000元/日。

系统应用价值

医院型智慧能源场景工况寻优系统及服务的运营模式、先进技术、管控思路等实施成果，可向全国现有的773家三甲医院推广，为业主挖掘技术转型价值。同时可以实现：

1、工况寻优系统产品及解决方案，可面向集群楼宇、产业园区、能源基地等综合智慧能源场量推广，提供能源管控、优化调度、能效分析等服务，优化项目的运营经济性、碳排放、运行智慧化、人员成本，体现技术的先进性。

2、系统形成的寻优、预测等核心技术成果，可服务于区域能源、集中供暖、可再生、能源循环经济体签领域，提供运行成本分析及策略优化、用户负荷及功率预测、区域能源协同调度、节能减排/减碳数据监测、关键设备性能/区域能耗的分析及诊断等服务。加快能源产业的数字化转型速度以及碳中和进程，提升目标项目的盈利水平。

3、在数据融合基础上的自动寻优和自动下控技术，支撑了智能化无人值守的实现，完成的“采集-寻优-控制-运行反馈”工艺闭环，可应用在能量管理、区域能源调度控制、工艺参数化等系统，实现调度指令的安全、自动、稳定执行，促进相关项目管理模式的革新。