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中國碳排放的首要來源是能源活動,而我國工業能源消費量占全社會能源消費總量的65%左右,同時工業過程又是中國碳排放的次要來源。到2050年,能效提升將是實現二氧化碳大規模減排的最主要途徑,有數據表明其貢獻約為37%,是實現碳減排最重要、最經濟、最直接的路徑。
提升工業用能效率與減排工作,有助于從源頭減少整體二氧化碳排放,是降低工業領域碳排放、實現碳達峰碳中和目標的重要途徑。
在算法節能降碳的路上,我們接觸了形形色色的客戶,他們有著不同的需求和期望;我們也研究過無數的同行解決方案,這些方案從不同方向入手,是市場需求之下的智慧結晶。而我們從空調節能算法開始,知道算法節能是一條行之有效的道路,然而,我們更清楚地認識到,要達成雙碳目標,僅依靠節能算法確實存在一些不可忽視的弊端。
效果受外部因素制約。不同使用環境、設備狀況以及用戶行為習慣會影響節能算法效果。例如老舊建筑中空調系統性能不佳、用戶頻繁開關空調等都會降低算法實際效果。
缺乏整體性和綜合性。只能針對特定設備優化,如僅對空調。然而復雜能源消耗場景涉及多種設備協同運行,能耗數據錯綜復雜,客戶無法清晰掌握各類能源使用情況,也限制了節能的空間。
鑒于節能算法所存在的諸多弊端,我們做出以下幾個方面的調整:
主動出擊:摒棄被動等待制冷設備、產能設備以及空間的運行和用電數據的方式,主動獲取、并根據實際需求對數據進行處理。
精準分析:在成功獲取數據之后,更進一步主動作為,對異常能耗數據以及異常設備運行數據展開深入分析,全力挖掘能耗過高與設備能效低下的根源所在。
AI節能:進一步對節能算法進行提升,利用MPC+強化學習算法,通過設備級精細化建模和每秒數十萬次全局尋優,尋求最優設備運行參數,以達到節能減排的目的。
科學管理:通過對設備運行數據、能耗數據、節能效果數據的清晰呈現,助力企業清晰掌握能耗使用情況;通過對用能配額計劃的制定和使用進度的嚴格管控,輔助企業實現對能耗使用的精準把控。
緊抓雙碳工作的數字化能力建設,建設雙碳運營管理平臺,采取1234行動,緊抓雙碳工作的數字化能力建設圍繞“算碳”、“懂碳”、“降碳”、“管碳”,提升雙碳工作的數字化、智慧化水平,為雙碳工作賦能,提升節能減排降碳管理效率,助力碳達峰碳中和目標實現。
圍繞雙碳目標,平臺核心建設目標包括:
從空間、設備到客戶,實現多級能耗的精細化、精準計算,能夠幫助客戶看大局,掌重點。
匯聚企業能耗數據,以機房/用電空間為基準能耗節點,向上按照空間維度匯聚,支持不同時間粒度,不同用電類型的統計。
根據企業的用能情況,實現分類、分區域、分時段能耗分析。每類能耗按日、月、年累計、排序、分析,實現多維度、多時間粒度的能耗精細化分析。
同時,匯聚企業能耗數據,以最小粒度用電空間為基準能耗節點,向上按照空間進行匯聚,向下按照客戶用能支路分析,實現不同空間維度的能耗分析,可精細到客戶級能耗,便于按照客戶維度進行能耗管控。
采用算法+規則的方式,分析能耗異常產生前后時間段的機房數據、主設備數據、制冷數據等相關指標特征,分析出和異常能耗強關聯的指標特征,輸出能耗異常原因及權重。
根據歷史數據建立動態基準,將預測數據、動態基準與實時數據比較分析,識別異常能耗點。對高能耗進行診斷分析,識別出影響高能耗的各種原因的權重,包括能耗設備診斷分析,針對水冷機組問題等,通過設備運行數據,深入挖掘設備深層原因,如低效設備問題,針對每種原因輸出能耗整改和處置方案。
通過不同構成的能耗指標異常數據,結合空間內PUE、制冷設備的COP,單位面積內的冷量功率、設備運行狀態和關鍵運行參數等10+類型的數據,推導出設備問題。并在能源異常整改任務中同步給出設備診斷結果和整改建議。
基于機房實時動力環境數據的感知、洞察和分析,深度結合機房、空調等理論知識和業務經驗。在此基礎上,借助于MPC+強化學習算法,實現設備級精準建模。計算對比滿足同一個負荷下數萬種控制參數組合的系統能耗,算法自動全局尋優,逼近系統節能極限,實現節能5%-30%。
除了在軟件層面發力之外,同步從硬件方面著手進行優化。在原有低效電機的基礎上開展永磁化再制造工作。經過新改造后的電機,其運行電流下降了 10%,達到國家一級能效標準,節電量也隨之顯著提升。與此同時,電機的運行溫度得以降低,線路損耗和變壓器損耗也相應減少,進而對設備起到了良好的保護作用。而從經濟效益上講,改造成本僅為新購成本的二分之一,甚至更低。
以用能配額計劃和使用進度為主線,通過用能、降能整改工單跟蹤管控,對企業用能配額和能耗使用進行嚴管控。通過獲取企業能耗/碳排放總量,根據設備、業務負載等科學計算,從上至下按照地市、區縣、局站層層分配,并對各層級配額使用進度進行監控。
針對機房總能耗出現異常的情況,包括主設備能耗異常以及制冷能耗異常等各類問題,通過生成問題工單的方式進行有效的串聯。借助問題工單,將這些異常能耗的問題逐一梳理,形成一個完整的問題處理鏈條。從問題的發現、分析到制定解決方案,再到實施整改措施以及后續的效果評估,確保每一個環節都得到妥善處理。從而進一步降低機房總體碳排,提升碳效。
雙碳數字化管理系統通過整合底層數據、建立專題模型,以完善三責為目標,實現能力分析、問題管理和應用場景形成,實現數據準確性提升、能耗優化、設備資源最大化利用、問題閉環和快速響應,提升整體運營效率和可持續發展能力。
基于水冷空調運行數據、環境監測數據、調控限制條件等,采用MPC算法和全局尋優算法技術,構建安全、智能、高效的公輔設備節能優化體系,實現企業節能端到端、閉環的解決方案。