余岳峰 唐士芳 王 洪 呂宇航 丁 美

1.上海交通大學(xué)2.上海世博發(fā)展（集團(tuán)）有限公司3.上海世博城市最佳實(shí)踐區(qū)商務(wù)有限公司

上海世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)技術(shù)研究與示范

余岳峰1唐士芳2王 洪3呂宇航3丁 美2

1.上海交通大學(xué)2.上海世博發(fā)展（集團(tuán)）有限公司3.上海世博城市最佳實(shí)踐區(qū)商務(wù)有限公司

介紹智慧能源網(wǎng)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及在上海世博城市最佳實(shí)踐區(qū)的智慧能源網(wǎng)技術(shù)研究和示范建設(shè)。在世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)功能設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用四層體系構(gòu)架，其功能包括供能系統(tǒng)、用能管理系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)。在技術(shù)示范實(shí)施中，完成了感知層和網(wǎng)絡(luò)層的具體實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)層和應(yīng)用層功能，建立了基于大數(shù)據(jù)分析的智慧能源模型。

智慧能源網(wǎng)；世博園區(qū)；大數(shù)據(jù)分析；能源模型

上海世博園區(qū)作為上海市政府明確的“六大重點(diǎn)功能區(qū)域”，以及上海市首批智慧園區(qū)試點(diǎn)單位，正以將園區(qū)建設(shè)成為“全球領(lǐng)先的城市生活方式引領(lǐng)者”作為戰(zhàn)略目標(biāo)，打造世界頂級(jí)的商務(wù)辦公區(qū)和綠色低碳世博園區(qū)，使其成為上海乃至全國(guó)的智慧、安全、低碳示范園區(qū)。如何在世博園區(qū)構(gòu)建“安全、綠色、高效”的能源系統(tǒng)，以安全保障為優(yōu)先，以節(jié)能綠色為引領(lǐng)，推動(dòng)世博園區(qū)能源方式轉(zhuǎn)型，對(duì)建設(shè)智慧園區(qū)和向著智慧城市方向發(fā)展，以及上海城市的可持續(xù)發(fā)展和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型有著重要意義。

1 智慧能源網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

智慧能源網(wǎng)是以現(xiàn)有的能源系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包括電力、油、氣、儲(chǔ)能和水務(wù)等，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通訊和傳感技術(shù)等建立高一層次網(wǎng)絡(luò)來(lái)統(tǒng)一管理，對(duì)傳統(tǒng)能源的流程架構(gòu)體系進(jìn)行改造創(chuàng)新，建造新型能源生產(chǎn)、消費(fèi)的交互架構(gòu)，形成不同能源網(wǎng)架間更高效率能源流的智能配置和智能交換，并以強(qiáng)大的軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)優(yōu)化管理和智能控制，以達(dá)到優(yōu)化能源系統(tǒng)的目的。智能能源網(wǎng)也是隨著智能電網(wǎng)的深入研究和開發(fā)而產(chǎn)生，兩者之間的許多基本理念和技術(shù)特點(diǎn)都是非常相關(guān)的。我國(guó)智能電網(wǎng)已成為國(guó)家的重大發(fā)展戰(zhàn)略，各大電力公司先后投入了大量資金和人力來(lái)開展智能電網(wǎng)的相關(guān)研究和試點(diǎn)。由于電能與其他能源之間的轉(zhuǎn)換比較方便，所以智能電網(wǎng)會(huì)成為智能能源網(wǎng)的核心，而且與智能電網(wǎng)相關(guān)的許多技術(shù)也可以直接或間接應(yīng)用到智能能源網(wǎng)上。與智能能源網(wǎng)相關(guān)的智能電網(wǎng)技術(shù)有：（1）高級(jí)量測(cè)體系（Advanced Metering Infrastructure, AMI），包括智能設(shè)備、傳感器和測(cè)量技術(shù)等；（2）能源管理系統(tǒng)（Energy Management System, EMS），包括高級(jí)輸配電系統(tǒng)、以改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行和效率的高級(jí)管理系統(tǒng)、先進(jìn)的控制方法和決策支持；（3）集成通訊和完善的接口技術(shù)；（4）高級(jí)組件技術(shù)，包括儲(chǔ)能技術(shù)和診斷技術(shù)等。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)信息通信技術(shù)的高速發(fā)展，“智慧地球”的理念于2008 年提出后就受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，并由此引伸出許多對(duì)應(yīng)于不同地理范圍的智慧構(gòu)想，智慧城市即為其中最引人注目的一個(gè)。由于云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的不斷發(fā)展突破，智慧城市這一理念迅速被各界人士所接受，世界各國(guó)的一些城市相繼提出了智慧城市的發(fā)展戰(zhàn)略。智慧城市是城市化和信息化發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，目前已成為城市發(fā)展的主要趨勢(shì)。我國(guó)研究人員提出了智慧城市的特征：（1）全面感知。利用遍布各處的智能傳感器和設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)城市物理空間的實(shí)時(shí)、全面、綜合的感知，動(dòng)態(tài)的獲取城市的各類信息，進(jìn)而對(duì)城市核心系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)感測(cè)、監(jiān)控及分析。（2）充分整合。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算平臺(tái)對(duì)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，呈現(xiàn)城市核心系統(tǒng)的運(yùn)行全圖，搭建成智慧城市的信息基礎(chǔ)設(shè)施。（3）智慧服務(wù)。一種新的可提供服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)所感知到的海量數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行不同深度的處理、挖掘與延伸，為人們提供不同種類、不同層次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服務(wù)。（4）協(xié)同運(yùn)作?；诖罱ǖ幕A(chǔ)設(shè)施，建立公共服務(wù)和管理平臺(tái)，能夠?yàn)槌鞘械母鱾€(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)和參與者提供和諧高效的協(xié)作能力，使城市運(yùn)行在最佳狀態(tài)。智慧城市將涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)與安全共性技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

美國(guó)是世界上最早提出智慧城市概念的國(guó)家，作為全球領(lǐng)先的發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)智慧城市建設(shè)以促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)發(fā)展為目的開展。2009年9月美國(guó)中西部愛(ài)荷華州的迪比克市（Dubuque）宣布將建設(shè)美國(guó)第一個(gè)智慧城市。迪比克市智慧城市建設(shè)的目標(biāo)是成為世界上首個(gè)一體化的“智能城市”，并成為其他城市發(fā)展的模板。迪比克市智能城市建設(shè)的核心就是智能的水、電和交通運(yùn)輸，利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、傳感器、軟件等一套智能系統(tǒng)，用以指導(dǎo)政府、企業(yè)和市民用水、用電和交通運(yùn)輸。迪比克市智慧城市實(shí)施步驟為與當(dāng)?shù)仉娏εc照明公司（電力）和能源公司（天然氣）合作，為超過(guò)1 000 戶家庭安裝智能電表，為250 戶家庭安裝智能天然氣表，還將300 戶家庭所用的水表替換成具有智能接口的智能水表。這些智能儀器中使用了低流量傳感器技術(shù)，能夠檢測(cè)到間歇性泄漏、持續(xù)泄漏等多種情況，可以有效防止公共設(shè)施和民宅水泄漏，減少浪費(fèi)。在精準(zhǔn)測(cè)量的同時(shí)，智能儀器收集到的所有數(shù)據(jù)還能夠匯聚到一起，使得資源使用情況能夠被繪制成圖表形式，向居民和城市提供關(guān)于水、電、天然氣消耗的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。目前，迪比克市智能水、電表項(xiàng)目已經(jīng)取得了良好的成效：總體用電量減少了11%，總體用水量下降了7 %，加入該項(xiàng)目的家庭用戶數(shù)也已增長(zhǎng)了8 倍多。

世界各國(guó)為了應(yīng)對(duì)能源與環(huán)境壓力，提高能源與資源的利用效率，大力發(fā)展可再生能源和走可持續(xù)發(fā)展的道路，率先提出了智能電網(wǎng)概念，后又提出了智能能源網(wǎng)和智慧城市概念。這些理念的提出和相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展，順應(yīng)了當(dāng)前世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需求。這些概念分別處于不同層面，可以從上至下覆蓋，即智能電網(wǎng)可以是智能能源網(wǎng)的核心內(nèi)容，而智能能源網(wǎng)又可以是智慧城市的重要內(nèi)容。

2 世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)功能設(shè)計(jì)

上海世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)總體設(shè)計(jì)是以新一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為核心，功能覆蓋以下3種類型系統(tǒng)：（1）供能系統(tǒng)，即分布式能源中心，包括太陽(yáng)能發(fā)電、冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、地源熱泵機(jī)組，以及常規(guī)制冷供熱機(jī)組；（2）用能管理系統(tǒng)，包括辦公樓宇智能管理系統(tǒng)、商業(yè)智能管理系統(tǒng)、場(chǎng)館智能管理系統(tǒng)、路燈智能管理系統(tǒng)、樓宇3D智能燈光管理系統(tǒng)、雨水智能管理系統(tǒng)、污水監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)；（3）服務(wù)系統(tǒng)，包括能源安全系統(tǒng)、能源統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、能源（節(jié)能）服務(wù)系統(tǒng)。智慧能源網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 上海世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)功能圖

上海世博園區(qū)智能能源網(wǎng)系統(tǒng)采用4層體系構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)界面表現(xiàn)與業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)訪問(wèn)分離，并且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口層連接外部的應(yīng)用服務(wù)程序，從而提供可靠的數(shù)據(jù)交互通道。按從下至上的結(jié)構(gòu)模式描述可分為4層。

（1）感知層（數(shù)據(jù)采集層）。采集園區(qū)內(nèi)用能側(cè)電力、水務(wù)、熱力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；采集供能側(cè)35kV電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、能源中心江水源熱泵機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)、太陽(yáng)能發(fā)電光伏系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層（信息傳輸層）。能源和資源信息數(shù)據(jù)的傳輸、雙向互動(dòng)數(shù)據(jù)分享等；傳感器網(wǎng)絡(luò)為有線網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)，傳感層信息至平臺(tái)層傳輸主要為有線光纜，平臺(tái)層信息至應(yīng)用層傳輸為無(wú)線公用Internet網(wǎng)，即可將數(shù)據(jù)信息傳輸至用戶智能接收終端（智能手機(jī)、平板電腦等）或接受用戶查詢等。

（3）平臺(tái)層（系統(tǒng)管理層）。能源網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理，其他功能包括自動(dòng)診斷、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄、靜態(tài)報(bào)表數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合分析；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向應(yīng)用層傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用于Web頁(yè)面顯示。

（4）應(yīng)用層（節(jié)能服務(wù)層）。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接受實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用基于Web的頁(yè)面顯示技術(shù)；具有各種管理和應(yīng)用供能，如節(jié)能與能源服務(wù)管理系統(tǒng)，功能為基于數(shù)據(jù)挖掘的節(jié)能潛力分析與智能響應(yīng)、各能源品種消耗的合理分配、設(shè)備在不同負(fù)荷工況下的優(yōu)化運(yùn)行以及可再生能源技術(shù)和蓄能技術(shù)的有效應(yīng)用；提高能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)管和互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)優(yōu)化決策服務(wù)支持，并可為園區(qū)企業(yè)提供基礎(chǔ)能源規(guī)范化管理服務(wù)，有效提高能源利用率。

3 世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)技術(shù)示范

智慧能源網(wǎng)技術(shù)示范在上海世博城市最佳實(shí)踐區(qū)（UBPA）實(shí)施。在技術(shù)示范實(shí)施方案中，感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺(tái)層采用相對(duì)獨(dú)立的3個(gè)子系統(tǒng)，即在感知層、網(wǎng)絡(luò)層有：電能采集系統(tǒng)、供水計(jì)量系統(tǒng)和熱力采集系統(tǒng)，相應(yīng)的在平臺(tái)層為：電能監(jiān)控系統(tǒng)、供水監(jiān)控系統(tǒng)和熱力監(jiān)控系統(tǒng)。3個(gè)子系統(tǒng)中，電能監(jiān)控系統(tǒng)和供水監(jiān)控系統(tǒng)匯集在北街坊的UBPA辦公樓1樓監(jiān)控室，而熱力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在南街坊的分布式能源中心內(nèi)。北街坊UBPA辦公樓和南街坊分布式能源中心可以通過(guò)光纜使3個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞互通，3個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)Internet以Web頁(yè)面顯示方式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果以及實(shí)現(xiàn)其他業(yè)務(wù)應(yīng)用，構(gòu)成應(yīng)用層（見(jiàn)圖2）。

圖2 智慧能源網(wǎng)技術(shù)示范實(shí)施系統(tǒng)構(gòu)架

3.1 感知層和網(wǎng)絡(luò)層實(shí)施

（1）電能采集與監(jiān)控系統(tǒng)。目前已接入電能采集與監(jiān)控系統(tǒng)的建筑共有4幢，都分布在北街坊，它們分別為：B1（上海設(shè)計(jì)中心南館），建筑面積8 000m2，智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量；B2（斯凱孚），建筑面積12 390 m2，智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量；N3-1（星巴克），建筑面積500 m2，智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量；N3-2（上海館/滬上生態(tài)家），建筑面積2 217 m2，智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量。

還將接入的建筑有：北街坊UBPA辦公樓，建筑面積5 368 m2，采用智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量；南街坊B3和B4樓群，各有3幢建筑（共6幢），B3建筑面積18 000 m2，B4建筑面積18 890 m2，都采用智能電表電能分項(xiàng)計(jì)量。

接入電能采集與監(jiān)控系統(tǒng)的建筑共11幢（北街坊5幢，南街坊6幢），均采用智能電表的電能分項(xiàng)計(jì)量。各幢建筑智能電表的電能分項(xiàng)計(jì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)光纜全部匯入U(xiǎn)BPA辦公樓1樓監(jiān)控室交換機(jī)，并在此建電能監(jiān)控系統(tǒng)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也接入U(xiǎn)BPA辦公樓1樓監(jiān)控室的電能監(jiān)控系統(tǒng)中。

（2）供水計(jì)量與監(jiān)控系統(tǒng)。在北街坊的UBPA辦公樓、N3-2（上海館/滬上生態(tài)家），南街坊B3和B4樓群總水管安裝智能水表，構(gòu)建供水計(jì)量系統(tǒng)；通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將供水計(jì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至UBPA辦公樓1樓監(jiān)控室，并在此建供水監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）熱力采集與監(jiān)控系統(tǒng)。熱力采集與監(jiān)控系統(tǒng)以江森公司在UBPA分布式能源中心開發(fā)的熱力與江水源熱泵機(jī)組能源管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)對(duì)供熱和制冷數(shù)據(jù)，以及分布式能源中心江水源熱泵機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)控。通過(guò)整合，將江森公司已有的建筑設(shè)施能效管理系統(tǒng)納入園區(qū)智慧能源網(wǎng)技術(shù)示范范疇，并通過(guò)連接南區(qū)和北區(qū)的通訊光纜，實(shí)現(xiàn)園區(qū)新建信息系統(tǒng)與已有系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

3.2 平臺(tái)層和應(yīng)用層功能

平臺(tái)層核心功能是能源監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng)，將園區(qū)的電力、水務(wù)和熱力等能源與資源信息整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，監(jiān)控各個(gè)能源(電、水、冷、熱)使用狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行性能、效率的計(jì)量和分析，根據(jù)采集分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的目的。平臺(tái)層包括電能監(jiān)控系統(tǒng)、供水監(jiān)控系統(tǒng)和熱力監(jiān)控系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)，其主要功能為3個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理和系統(tǒng)監(jiān)控。如果考慮將平臺(tái)層數(shù)據(jù)通過(guò)Internet網(wǎng)并以Web頁(yè)面顯示方式構(gòu)成應(yīng)用層，則將大數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能源模型及智能協(xié)同控制的算法軟件放在平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)。而以Web頁(yè)面顯示方式的應(yīng)用層功能簡(jiǎn)化，只顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的趨勢(shì)圖表，以及由平臺(tái)層完成的各應(yīng)用軟件的計(jì)算結(jié)果。

應(yīng)用層為平臺(tái)層的功能擴(kuò)展，應(yīng)用層與平臺(tái)層的部分功能通過(guò)軟件模型共同實(shí)現(xiàn)：能源網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行管理和優(yōu)化控制策略系統(tǒng)、節(jié)能與能源服務(wù)管理系統(tǒng)，功能為能源和資源消費(fèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控（包括水表監(jiān)控、電表監(jiān)控、燃?xì)獗肀O(jiān)控）、自動(dòng)診斷、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄、遠(yuǎn)程維護(hù)、人機(jī)交互，靜態(tài)報(bào)表數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合分析，設(shè)備狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控（空調(diào)末端監(jiān)控、制冷站系統(tǒng)監(jiān)控等），設(shè)備運(yùn)行管理和優(yōu)化控制策略（如設(shè)備啟停安全控制，設(shè)備故障診斷，制冷機(jī)組冷水流速控制，泵組和通風(fēng)設(shè)備變頻控制等），優(yōu)化控制以及可再生能源技術(shù)和蓄能技術(shù)的有效應(yīng)用；基于數(shù)據(jù)挖掘的節(jié)能潛力分析與智能響應(yīng)、各能源品種消耗的合理分配、設(shè)備在不同負(fù)荷工況下的優(yōu)化運(yùn)行、以及可再生能源技術(shù)和蓄能技術(shù)的有效應(yīng)用；提高能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)管和互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算優(yōu)化決策服務(wù)支持，并可為園區(qū)企業(yè)提供基礎(chǔ)能源規(guī)范化管理服務(wù)，有效提高能源利用率。

3.3 基于大數(shù)據(jù)分析的智慧能源系統(tǒng)模型

智慧能源網(wǎng)技術(shù)示范還包括基于大數(shù)據(jù)分析的智慧能源系統(tǒng)模型及優(yōu)化分析。能源系統(tǒng)來(lái)自內(nèi)外部的不確定因素紛繁復(fù)雜，具有連續(xù)/離散、隨機(jī)/模糊以及多重不確定并存的特點(diǎn)。可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立高效智慧能源調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)以安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能減排等多目標(biāo)協(xié)調(diào)的能源調(diào)度決策機(jī)制。例如園區(qū)分布式能源中心江水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和江水溫度，環(huán)境因素，外循環(huán)系統(tǒng)結(jié)垢老化，內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)流速控制等多種因素有關(guān)，基于智慧能源網(wǎng)平臺(tái)，就可以采用大數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)，建立機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化模型，最終找出優(yōu)化運(yùn)行方案。又例如以世博園區(qū)的能源利用效率，清潔能源和可再生能源使用率，節(jié)能減排量，供能用能平衡率，最佳供能端能源經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，以智慧能源網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為基礎(chǔ)，提出高效智慧能源系統(tǒng)調(diào)度的快速仿真算法，最終實(shí)現(xiàn)園區(qū)高效智慧能源系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與調(diào)度決策的有效聯(lián)動(dòng)。

4 結(jié)論

以上海世博城市最佳實(shí)踐區(qū)分布式供能系統(tǒng)和建筑用能為研究范圍，通過(guò)智能儀表和先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)以及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)消耗的電力、水務(wù)和熱力等能源與資源信息的統(tǒng)一管理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；并以大數(shù)據(jù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，建立多目標(biāo)能源系統(tǒng)控制策略與調(diào)度決策動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型，為今后提供反饋控制、優(yōu)化用能和決策支持等智能節(jié)能服務(wù)，形成智能互動(dòng)能源網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。世博園區(qū)智慧能源網(wǎng)功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用4層體系構(gòu)架，其功能包括供能系統(tǒng)、用能管理系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)。在技術(shù)示范實(shí)施中，完成了感知層和網(wǎng)絡(luò)層的具體實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)層和應(yīng)用層功能，建立了基于大數(shù)據(jù)分析的智慧能源模型。為以安全保障為優(yōu)先、節(jié)能綠色為引領(lǐng)，推動(dòng)園區(qū)能源方式轉(zhuǎn)型，以及建設(shè)智慧園區(qū)和向著智慧城市方向發(fā)展提供了有益的探索。

美成功研制利用人體熱量發(fā)電的“可穿戴熱電發(fā)生器”

最近，美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)（NC State）研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)新設(shè)計(jì)，可吸收人體熱量，將其轉(zhuǎn)化成電量，供可穿戴設(shè)備使用，新設(shè)備名為“可穿戴熱電發(fā)生器”（TEG），能利用身體和環(huán)境空氣間不同溫度差異來(lái)發(fā)電。

據(jù)介紹，TEG的基本原理是“澤貝克”效應(yīng)，即兩種不同的金屬連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，如兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度不一樣，就能產(chǎn)生微小的電壓。一般而言，溫差越大產(chǎn)生的電壓越大。“可穿戴熱電發(fā)生器”產(chǎn)生的能量高達(dá)20 nW/m2。

新設(shè)備使用了一層附著在皮膚上的導(dǎo)熱材料，將熱量傳播出去。導(dǎo)熱材料頂部是一個(gè)聚合物層，防止熱量消散到外界的空氣中，迫使人體的熱量通過(guò)處于中間只有1 cm2的TEG。整個(gè)系統(tǒng)厚度僅2 mm，而且充滿柔性。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了將TEG集成到T恤的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明T恤中的TEG仍然能夠產(chǎn)生6 nW/m2的電力，人在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以達(dá)到16 nW/m2。

可穿戴技術(shù)還可以應(yīng)用于長(zhǎng)期健康監(jiān)控。

Technology Research and Demonstration of Intelligent Energy Network in Shanghai Expo Park

Yu Yuefeng1, Tang Shifang2, Wang Hong3, Lv Yuhang3, Ding Mei2
1.Shanghai Jiaotong University 2.Shanghai Expo Development (Group) Co.，Ltd 3.Shanghai Expo City Best Practice Area Business Co.，Ltd

The article introduces technology situation and development trend of intelligent energy network with technology research and demonstration construction of intelligent energy network in Shanghai expo city best practice area. System applies four levels architecture, its function includes energy supply system, energy using management system and service system in intelligent energy network function design at expo park. The author finishes concrete implementation of perceptual layer and network layer during technology demonstration implementation, realizes function of platform layer and application layer, which builds up intelligent energy model based on big data analysis.

Intelligent Energy Network, Expo Park, Big Data Analysis, Energy Model

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.12.003

（李忠東 譯）