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开放式智能能源管理系统可行性研究报告

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2020年4月19日
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附件2:
山西省软科学研究项目
可行性研究报告

项目名称: 开放式智能能源管理系统
申请单位:
组织单位:
编写时间: 年 月 日

山西省科技厅政策法规处制
二○一一年

一、总论
(一)研究的问题与对象:
开放式智能能源管理系统项目主要解决政府、企业、楼宇、家庭等以电水气暖等能耗为主体的能源监控节能环保问题,系统的搭建将经过不同系统设备的组合来实现,并对外开放服务支持系统的第三方应用再次开发;
系统及实现系统的各类设备将是该项目的主要研究对象,我们将综合运用网络通信、分布存储、嵌入式系统、检测采样等软硬件技术来实现设备的智能化、模块化、接口化、小型化;实现系统的开放性、高可靠、易安装、易维护、低成本、易普及。
(二)研究目标和预期成果:
1．总体目标
经过实现系统的开放性、高可靠、易安装、易维护、低成原来促成智能能源管理系统的社会主动普及,为全社会的节能减排提供依据和手段。
2．阶段目标
为与社会实践同步推动发展来达到项目的社会效益最大化,我们对总体目标的实现能够经过分阶段的方式,阶段性的总结经验教训来更好的实现目标。
第一阶段:经过一段时间的社会调查研究整理项目需求、架构及目标方向,以可行性研究报告的经过为目标;
第二阶段:进一步整理量化功能需求充分利用现有资源快速完成系统核心设备的初级原型——能源网关设备的研究实现,期本身可单独实现智能能源管理系统的大部分应用;
第三阶段:在能源网关设备的基础上进一步选择电力智能能源管理系统中的其它终端设备为对象,实现整合系统的开放性、高可靠、易安装、易维护、低成本。可针对性的实施社会现场应用,反馈效果、总结经验教训为下阶段提供依据;
第四阶段:在实现电力智能能源监控系统的基础上扩展对多种能源的监测控制设备,实现系统的开放性、高可靠、易安装、易维护、低成本。继续推广社会现场的实施应用,最终实现社会的主动普及,为节能减排提供依据和手段。
3．预期成果
经过系统目标的实现,不同系统设备组合能搭建出不同应用场景的各类能源管理类系统;
如企业能源管理系统、社区能源管理系统、楼宇能源管理系统、家庭能源管理系统、智能家居系统等。
二、研究背景和必要性:
1、研究背景:
节约能源、绿色低碳当前已经成为未来可持续发展的基础;由此将推动相关的新兴产业促进经济发展,能源与信息网络的结合被视为新的机遇;各地都在规划建设各自适合的智慧能源网络。
各大企业、集团、协会都将重点发展”智能配电技术、能源管理与智能表计技术、设备监控技术、智能家居控制技术、汽车充电设备接入技术、智能用户端设备与系统检测技术,形成针对商用楼宇、工矿企业和家庭的智能电网用户端系统解决方案。加快研究开发下一代智能电器、智能电表,组织制订智能电器相关标准,参与制订智能电表相关标准,抢占智能电表芯片高端市场。”
各国的智能电网建设已经进入新一轮的高增长期;各国都制定了智能电网发展法案,各大电力企业也制定了相应的发展规划;多以针对基础电网建设为主,对能源管理设备及系统的组织定义相对模糊。在这样的一个建设背景下,我们在新的能源管理领域将形成什么样的产品模式来应对多变的需求呢?这里将提出一个新的尝试。
2、研究的目的、意义、必要性及作用:
如Internet开始的影响范围十分有限,经过政府、企业的大力投入铺垫,为大家带来了信息财富的快速流通;人们的认可接受进而真正参与推动Internet的建设。
如Internet建设一样,怎样的一种智能电网模式或怎样的一种产品表现形式能够促使所有人积极参与进来,那将对智能电网的建设,新产业的形成,绿色低碳的人人参与产生巨大的影响。另外从现在的普通电网到全面信息化的智能电网各个国家都还有很长的路要走,如何过渡或者说如何让大家自主的过渡。能否开拓一条由下至上的推动之路呢?这将创造一个巨大的市场机会。
我们认为以监测控制为核心的能源管理是最适合普通受众参与的领域,也是许多传统检测设备仪表产业升级发展的方向;这样的市场将如个人消费类产品一样,前景是空前的。
以家庭为例:对普通人来说实际并不关心政府的智能电网建设计划,只是感觉哪是一个美好的未来;只有当一个产品一个方案能触动人们的收益时情况就不一样了。起初的情况是每个月的抄表都只能知道一个总数,并不能分析是怎么用掉了这些电,这样人们就有了第一次想参与进能源管理的意愿;现在的情况变了,由于能源的紧张电力公司实行了峰谷加阶梯电价,我希望知道如何用电才能减少费用,这样人们就有了第二次想参与进来的意愿;后来的情况是由于新能源的介入电力公司开始动态的调整费率,我将如何在频繁变化的费率机制下最优用电,人们又有了第三次想参与的意愿;这也符合智能能源管理发展的三个阶段,也是配合智能电网发展建设需要经历的三个阶段。那么如何让我们的产品能贯穿整个发展呢?
我们要有精确的定位,能源管理产品将定位为为所有人服务,同时也支持企业、团体的应用;能快速简单的组合搭建出各类场景的应用。那么该产品应该具备的特点将包括:成本低廉安全可靠、结构简单安装方便、功能强大可低成本升级;同时使用感受优秀,可灵活组织、能够给人带来收益;另外它是个开放可方便接入的平台,能获得所有对她感兴趣的企业个人的支持维护,及方便实用的二次开发。
当前很多类似的系统中如智能家居系统产品与其相比,她们太想把家里的一切都包括进来,同时限制了降低成本的空间,高昂的价格又阻碍了普及的可能,只出现在少数的面子工程里,市场范围的限制又进一步限制了成本。最关键的她们都还不是一个能够随意接入的平台,没有一个开放的标准;除了她们自己谁也参与不进去。我们对能源管理的要素和关注点将分析的更充分,系统将建设在一个融合现有公共、社会资源和未来可能资源的开放平台之上,一旦为人们接受智慧能源网络的发展将如Internet的历史一样呈现爆炸性的增长。
三、研究方案设计
1、研究内容:
为实现系统的开放性、高可靠、易安装、易维护、低成本的目标方向。我们将从以下几个方面入手研究:
l 系统组织架构的设计实现,从基于设备的角度考虑整个系统的分布组织;拥有强大的需求应变能力,组织部署简单,整体系统成本低廉;
l 设备间接口的设计实现,设备间的组合经过软硬件的接口化设计做到简单易用,真正做到傻瓜式的扩容安装,既插既用、主动并网;面向不同的用户群体提供开放的接口应用平台,支持平台应用的二次开发;
l 设备本身的设计实现,内部软件架构模块化、易定制,支持网络化的在线登录维护管理。
2、研究方法:
研究路线与方法
项目将采用原型迭代法来完成研发工作,经过各阶段目标原型的需求量化设计功能应用并不断总结迭代修正各部分设计使得最终系统及设备的最优实现。
前期能源管理网关设备原型的主要技术准备:
l 经过嵌入式系统技术实现软硬件系统平台的稳定可靠;
l 经过嵌入式数据库技术实现设备数据安全存储;
l 经过嵌入式Web技术实现设备的管理维护界面;
l 经过专用电子计量硬件检测技术实现电力能耗检测;
l 其它辅助技术;
中期针对电力能源应用的小型智能能源管理系统的主要技术准备:
l 采用网络通信技术实现设备基本的对外服务接口;
l 经过特定网络协议的设计实现设备间的即插即用;
l 建立更加强大的基于网络服务器的分布式系统软件平台;
后期全面能源应用场景的大型智能能源管理系统的主要技术准备:
l 建立更加全面的多种能源监测设备;
l 采用更多样的通讯技术实现系统协同,如:PLC、RF、Z igbee、LAN、WiFi、GPRS、3G等
l 采用网络通信技术实现设备更加强大的对外服务接口;
l 经过特定网络协议的设计实现设备间更加完整的即插即用功能;
3、研究过程:
第一阶段:经过一段时间的社会调查研究整理项目需求、架构及目标方向,以可行性研究报告的经过为目标;
第二阶段:进一步整理量化功能需求充分利用现有资源快速完成系统能源网关设备的研究实现,其本身可单独实现智能能源管理系统的大部分应用;能源网关设备是系统组织的关键核心基础部件,是后续其它设备的原型依据,将经过3-4个月的研发时间来保证它的安全可靠。重点放在设备内部软硬件结构功能设计;
第三阶段:在能源网关设备的基础上进一步选择电力智能能源管理系统中的其它终端设备为对象,经过5-6个月的研发时间来实现整合系统的开放服务、高可靠、易安装、易维护、低成本。可针对性的实施社会现场应用,反馈效果、总结经验教训为下阶段提供依据;重点放在系统设备间的接口整合,网络同步,数据分布存储及对外的开放平台设计;
第四阶段:在实现电力智能能源监控系统的基础上扩展对多种能耗的监测控制设备,经过3-4个月的研发时间来实现针对多种能耗多种应用场景的开放服务、高可靠、易安装、易维护、低成本完整系统。继续推广社会现场的实施应用。
四、研究条件
1、课题现有的研究基础:包括已具备的物质条件(图书资料、研究设备等)、人力资源和前期成果等。
2、主持人情况:研究经历和学术成果、论文、获奖等
3、课题组人员结构:年龄、专业、学术优势和内部分工等。
五、课题经费预算与经费来源:
1、经费支出的具体科目预算与年度预算。
2、经费来源:包括计划申请数额、自筹经费的数额、其它筹资。
六、预期研究结论的应用前景分析
1、科学价值和社会意义
2、对解决我省社会主义现代化建设的决策、组织和管理问题、促进经济、科技、社会的协调发展的作用。
3、对我省各级领导和有关部门、单位决策科学化和管理现代化的作用和影响。
七、相关附件和证明
1、项目负责人学历、学位、职称证件
2、项目负责人成果、论文、获奖证书、证件