2023优秀案例丨北京新航城低碳能源数智运营平台

北京新航城低碳能源数智运营平台

张金文   谢旭东   梁  旭   宋栿尧

中冶京诚工程技术有限公司 

北京新航城能源发展有限公司

2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年3月15日，习近平在中央财经委员会第九次会议上强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。北京大兴国际机场临空经济区作为北京市重点发展区域，从节能降碳角度出发，迫切需要建设能源智能化运营管理系统，实现能源精细化管理、智慧化运营。

在临空区规划建设的起步阶段，秉持着“一张蓝图干到底”的城市建设理念，中冶京诚工程技术有限公司于2019年为临空区搭建了基于BIM、GIS技术，融合应用物联网、大数据等新一代信息技术的CIM总图平台，形成了临空经济区规划、建设、运营的数字化底座。2020年中冶京诚结合临空区节能降碳需求，在临空经济区CIM总图基础上叠加了供热系统BIM、物联网等数据，形成CIM+拓展应用场景——低碳能源数智运营平台。平台实现了临空经济区供热系统的生产、安防、耗能、设备、管网等一体化智能运营管控，可实时、动态、直观地对区域内能源站、热网及设备进行全方位管理和智能化决策分析，提升了供热系统优化调节效果及能源利用效率。

北京大兴国际机场临空经济区安置房二期总供暖面积200余万m2，包含3座区域供热锅炉房，35座二级换热站。为实现三个区域供热系统的可视化智能管控，确保系统高可靠性、实用性和技术经济合理性，本项目采用“分散控制、集中监管、数智孪生”的可视化供热自控系统搭建模式，建立一个集过程控制、监视和调度管理、大屏查看分析于一体的数字孪生供热自动化监控系统平台。

1. 系统概况

平台包含生产运行、数智运维、设备管理、视频监控、系统设置五大应用模块，可实现运行监管、平衡监测、能耗分析、热负荷分析、碳排放分析、巡检管理、报修管理、派单管理、维护管理、验收管理、故障分析、资产管理、实时监控、台账管理等功能。系统架构如图1所示。

“生产运行”模块主要以智能化、自动化手段监控生产过程中实时信息；“数智运维”模块以数字化的方式关注能源站以及换热站的设备维护状态；“设备管理”模块集成了设备运行、维护大数据，整合设备属性、图纸等资产信息；“视频监控”模块可通过实时监控掌握各重要生产设施运行安全状态。

平台站在运行维护角度，以数字孪生可视化方式更高效地关注能源站、换热站生产运行状态，快速定位供热区域并标记能源站换热站位置，直观查看各部分实时信息（见图2），并充分挖掘数据价值，生成实时数据分析、对比曲线。

2. 运行监管模块

可对三个区域的运行状态进行实时监控，查看能源站、系统流量、供回水温度、供水压力、供水热量、系统补水量、耗电量及在线状态等相关运行数据。通过查看水量、耗电及温度等实时数据变化曲线以及累计变化曲线，管理人员可同时了解能耗指标和趋势，实现能耗预测、异常检测和效能评估分析等任务。另一方面，平台可及时发出的能源系统运行异常警告，提示采取相应的应急措施。运行监管如图3所示。

3. 平衡监测模块

该功能可以对三个区域的一网、二网供回水温度、供回水压力、供回水流量进行对比监测分析，结合三维场景查看分析不同时刻数据曲线，对比分析不同能源站、换热站、供热楼宇单元之间的运行状态，判断一网、二网平衡情况，达到直观可视的集中管控。通过对比供热区域内换热站的回水温度，为二网供热运行的调节提供参考，实现换热系统的高效运行。平衡监测如图4所示。

4. 能耗分析模块

能耗分析模块可分析查看当前供热区域的耗电量、耗水量、耗气量，实现瞬时能耗、累计能耗、单位能耗等分析研判，生成能耗数据变化曲线，实时分析每个时刻能耗变化情况。可按不同时空维度查询分析能耗变化情况，保证用户可关注到不同时刻的能耗水平。同时，为对比能耗变化情况，对三个能源站在单位能耗以及总能耗的指标上进行分析，可帮助用户分析不同能源之间的能耗水平，为促进节能降耗提供参考依据。能耗分析如图5所示。

5. 热负荷分析模块

热负荷分析模块可查看分析当前供热场景中热负荷变化情况，并结合室外温度、极端天气等重要数据项，生成理论热负荷参照曲线，以实际热负荷值结合理论热负荷值进行分析，实现对现场的供热状态的把握。对比分析三个能源站的热负荷数据，有效分析三个能源站在产能、供能情况下的状态。另外，可通过历史数据查询功能，将所有热负荷数据进行整合，可以高效简洁查看当前季度内所有的热负荷数据，对以后的设备运行起指导作用。热负荷分析如图6所示。

6. 碳排放分析模块

碳排放分析模块可以查看、分析供热区域锅炉房、换热站用电、用气产生的碳排放情况，并对三个区域的碳排放总量以及单位面积排放量进行对比分析。可以评估减排潜力，对减排措施的实施情况提供监测和追踪。碳排放分析如图7所示。

7. 数智运维模块

该功能包含巡检管理、派单管理、维护管理、验收管理等功能。巡检分为智慧巡检以及人工巡检，通过智慧巡检我们可以以自动巡航的方式，结合重要实时数据，查看每一个设备当前运行状态。结合人员定位系统，巡检人员可根据系统派发的巡检任务开展人工巡检。

通过结合维修工单，将数据实例化至孪生场景，对每一个维修工单都标记位置标记场景，操作人员可更直观地查看场景中各设备的维修状态，利用不同的图标表示不同等级的维修任务，从而减少用户翻阅表单时间，提高操作人员运行效率。

结合报警工单，将工单内数据实例化场景中，可查看场景中不同设备的报警点，通过不同报警内容图标可快读定位至设备，并查看详细的信息，如报警状态、报警时间、负责人员、报警内容、报警类型等，可协助操作人员更快速高效下达维修指令，安排工作人员检修。

结合人员定位以及客服工单，可定位客服人员位置并结合工单数据进行分析，查看客服完成状态、工单状态、工单处理个数，以及剩余工单数，点击剩余更工单数可查看详细的工单内容，可让工作台随时更改工单完成的优先级，加快工作效率，提供工作指标。

8. 设备管理模块

可以通过设备台账查看已有设备的图纸、设备详情及操作说明；进入设备图纸中可以查看设计图、安装图、设备总图等内容，减少用户翻阅资料时间；能快速核对设备数据，保证对设备更加严格的管控。同时结合维修工单，查看设备名称、设备编号、设备所在区域、设备维修记录、设备使用寿命及设备安装时间，可协助操作人员判断设备更换时间及检修时间，更好地维护设备运行。

1. 打造区域CIM一张蓝图

从单专业BIM应用拓展形成多专业BIM、片区级一张CIM蓝图，在CIM平台基础上，打造模块化应用功能，解决各专项场景功能之间的层级和逻辑关系、功能表达形式、信息精度控制难题，实现通用底板和个性需求拓展之间的平衡和快速衔接，进而形成多维立体、互联互通、智慧应用、一张蓝图干到底、一张蓝图管到底的城市数字化治理模式。

2. 数字化交付

以编码体系为基础构建数字化交付系统平台，依托BIM核心技术，同国内成熟的建筑、市政等主流 BIM 设计软件相融合对接，定制开发三维数字化工具软件。中冶京诚编制了4大类BIM标准，建立包含200万余条编码和80余万条元件库的基础库，形成了“架构先进、系统完备、运行高效”的三维数字化体系。可实现自动接收任务、自动配置标准环境、信息共享、模型校审等功能，实现设计过程线上管理、设计标准统一推送、设计成果“一键”归档和设计过程全程可追溯。

创新应用标准控制 + 单体轻量化模式解决大体量 BIM 数据的融合应用问题。结合平台功能需求，针对城市物理设施 BIM 模型的编码、几何表达精度、信息表达深度开展研究，形成 BIM 数据编码和应用标准，严控精细化模型需求总量。在 BIM 信息提取和交付技术基础上实现 BIM 模型轻量化和交付，减小单体模型体量。

1. 经济效益

智慧城市通过一体化管理模式，缩减投资预算，减少分散管控带来的潜在经济损失，提升项目服务性价比。对全县多年的政务信息化建设成果进行全面盘点，将数据资源、组件资源、云资源、应用资源统一管理服务，实现数字资源“一本账管理、一站式浏览、一揽子申请、一平台调度、一体化生产、一张网管控”，盘活数据资源。以一套标准进行精细化管理，实现硬件资源管到端、数据资源管到项、应用组件管到接口。通过智能化“总账本”，强化政务信息系统的统筹规划，避免项目集分散建设过程中出现的重复投入，破解低水平重复建设难题，缩减项目投资。

2. 社会效益

通过智慧城市建设，实现各类资源标准统一、全局掌控、统筹协调、闭环管理。统筹推进各行业各领域政务应用系统集约建设、互联互通、协同联动，创新行政管理和服务方式，全面提升政府履职效能，提升公共服务数字化、智能化水平，不断满足企业和群众多层次多样化需求。

构筑数字经济服务生态体系。通过统筹加强数字基础设施建设，提升数据资源管理、完善数据流通、交易的制度规则，打通各单位和企业数据获取通道，降低了数据利用成本，提升数字资源利用效能，优化数字创新生态，不仅能保障数字经济要素供应和释放数字经济创新活力，同时为数字经济转型提供土壤，加速数字产业生根萌发，整体提升产业竞争力。

3. 管理效益

智慧城市建设能够全面提升数字化转型支撑能力，为全领域各方面数字化建设提供更有力支撑。智慧城市对县域治理的体制机制、组织架构、方式流程、手段工具进行全方位、系统性重塑，从整体上推动县域经济社会发展和治理能力的质量变革、效率变革、动力变革，在根本上实现全县域整体智治、高效协同，是地区智慧城市的重大标志性成果之一，极地提升了各方的管理效益。

4. 媒体关注

怀宁县智慧城市建设项目受到新华社、人民网、腾讯新闻、搜狐网、网易新闻、凤凰网、36氪等20余家媒体平台的关注和报道，获得广泛好评，影响力持续提升。

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