摘要：《“十四五”國家信息化規(guī)劃》提出，完善城市信息模型平臺和運行管理服務(wù)平臺，探索建設(shè)數(shù)字孿生城市。實施智能化市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和改造，有效提升城市運轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)運行狀態(tài)的泛在感知和智能決策能力。推行城市‘一張圖’數(shù)字化管理模式。到2025年，數(shù)字中國建設(shè)取得決定性進(jìn)展，信息化發(fā)展水平大幅躍升。“十四五”期間，新建、改建和擴(kuò)建再生水生產(chǎn)能力不少于1500 萬立方米/日。大量污水處理廠的建設(shè)，降低了污染物的排放，改善了水環(huán)境，同時污水處理是高能耗產(chǎn)業(yè),這給能源消耗增加了壓力，污水廠用電設(shè)備分散給運維工作帶來了壓力，需要建立一套合理的數(shù)字化能效管理平臺進(jìn)行能源管理達(dá)到高效運維、節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：一張圖、數(shù)字化、污水廠、高效運維、節(jié)能降耗

一、污水廠配電結(jié)構(gòu)和處理工藝

1.1.配電結(jié)構(gòu)

       污水廠設(shè)備要求供電可靠性，一般不允許停電，中斷供電將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，因污水廠供電負(fù)荷等級為二級，應(yīng)采用兩路電源供電，同時為保證電源可靠性，備用一臺柴油發(fā)電機(jī)，至少滿足廠內(nèi)應(yīng)急通風(fēng)換氣、消防、應(yīng)急照明等用電。地下式污水廠和地上廠相比，對配電系統(tǒng)的安全性、可靠性要求更高。例如，地下式污水廠采用速閉閘或速閉閥保證進(jìn)水安全，若這些設(shè)備的供電出現(xiàn)問題，則可能突然停止進(jìn)水，影響正常生產(chǎn);也可能無法停止進(jìn)水，造成箱體被淹的嚴(yán)重后果。此外，地下式污水廠箱體內(nèi)配電系統(tǒng)設(shè)計需滿足消防切非等有別于常規(guī)地上式污水廠的要求。箱體內(nèi)工作環(huán)境比外部差，影響運行人員進(jìn)人箱體的積極性。

1.2.污水處理工藝

       國內(nèi)的污水處理工藝大概有30種，常見的氧化溝、A/A/O、A/O、SBR，處理流程包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、精細(xì)格柵、AAO生物池、MBR膜池及膜設(shè)備間紫外線消毒渠、回用水池及回用水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、儲泥池及污泥脫水車間等，復(fù)雜的處理工藝提升了運維和管理的難度。

1.3. 能耗分布

       污水處理廠的能耗成本主要為電能、藥物、燃料，其中電能消耗占有60~90%，我國污水二級處理電能消耗為0.19~0.36 kWh/m³，經(jīng)過對城鎮(zhèn)污水處理廠能耗狀況及其影響因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明目前我國城市污水處理廠平均能耗為0.29kWh/m³，而美國污水處理廠平均能耗為0.2kWh/m³，日本為0.204~0.254kWh/m³。總體上看,我國在污水處理中的節(jié)能降耗、優(yōu)化運營方面起步晚，還存在很大的節(jié)能降耗空間,而電能的消耗污水提升泵、鼓風(fēng)曝氣和污泥處理環(huán)節(jié)，較高的能耗水平在一定程度上影響了污水處理的建設(shè)和發(fā)展,同時為了響應(yīng)雙碳戰(zhàn)略，需要探索一種科學(xué)的數(shù)字化能源管理措施來促進(jìn)節(jié)能降耗的完成。

二、能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

       安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護(hù)、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重點監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

       AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺支持接入分布式光伏電站以及風(fēng)力發(fā)電站，為企業(yè)提供分布式電站運行監(jiān)測和發(fā)電日/月/年/累計收益和減排分析，支持自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。在儲能環(huán)節(jié)，平臺接入BMS和PCS數(shù)據(jù)，支持充放電配置策略，并對電池管理系統(tǒng)提供實時預(yù)警，根據(jù)其負(fù)荷特點，削峰填谷，充分使用新能源，降低污水廠碳排放。

圖8 設(shè)備運維檔案

2.8. 典型硬件