|
關鍵字：樓宇,能源管理,力控,設備管理,變配電,能耗,雲計算,物聯網,scada,數據庫
摘要：樓宇能源管理係統是將建築物或建築群內的變配電、照明、電梯、空調、供熱、給排水、能源使用狀況及節能管理實行集中監視、管理和(he)分(fen)散(san)控(kong)製(zhi)的(de)建(jian)築(zhu)物(wu)管(guan)理(li)與(yu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。係(xi)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)將(jiang)被(bei)接(jie)收(shou)並(bing)轉(zhuan)換(huan)為(wei)增(zeng)強(qiang)決(jue)策(ce)和(he)操(cao)作(zuo)能(neng)力(li)的(de)信(xin)息(xi)，繼(ji)而(er)提(ti)高(gao)建(jian)築(zhu)使(shi)用(yong)者(zhe)和(he)所(suo)有(you)者(zhe)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)舒(shu)適(shi)性。本文以力控研發的大型建築節能集控智能平台為例，介紹智能樓宇能源管理係統的功能及應用。
一、前言
隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)經(jing)濟(ji)社(she)會(hui)的(de)發(fa)展(zhan)，大(da)型(xing)公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)耗(hao)能(neng)的(de)問(wen)題(ti)日(ri)益(yi)突(tu)出(chu)，對(dui)建(jian)築(zhu)執(zhi)行(xing)能(neng)耗(hao)量(liang)化(hua)管(guan)理(li)以(yi)及(ji)效(xiao)果(guo)評(ping)估(gu)，來(lai)控(kong)製(zhi)降(jiang)低(di)建(jian)築(zhu)運(yun)營(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)所(suo)消(xiao)耗(hao)的(de)能量，最終降低建築的運營成本，提高能源使用效率，已經成為社會最為關注的問題。
likongkejichangqizhiliyuweikehutigongguangfandenengyuanguanlijiejuefangan，cinengyuanxitongzuoweilouyuguankongyitihuadenengyuanzonghejiankongxinxihuapingtai，caiyongxianjindezaixianjiance技術、雲計算、物聯網等技術的應用實現供能設備與耗能設備的直接對話，傳感器和執行器、監測和檢測間環環相扣，從而實現智能樓宇的數字化管理。
整個能源管理係統將從以下幾個方麵著手，最終實現建築管理輔助決策係統。
（1）實現對樓宇自控、cctv、門禁、智能空調、ups、電梯、變配電、照明、消防等子係統的大融合，通過彙總後由控製中心統一調度。
（2）減少能源消耗，采用實時能源監控、分戶分項能源統計分析、優化係統運行。通過重點能耗設備監控、能耗費率分析等多種手段，使管理者能夠準確掌握能源成本比重和發展趨勢，製訂有的放矢的節能策略。與蓄能裝置、無功補償裝置聯動，達到移峰填穀、提高功率因數的目的。
（3）監控辦公、居住環境舒適信息：主要包括環境的溫度、濕度、空氣質量指標等。
二、係統架構設計
智能樓宇能源管理係統設計采用分層分布式結構, 係統自上而下共分四層：
現場設備層：指分布於高低壓配電櫃中的測控保護裝置、儀表、以及樓宇自控、cctv、門禁、智能空調、ups、電梯、變配電、消防等子係統。
網絡通信層：使用通信網關可以將各個子係統所使用的非標準通信協議統一轉換為標準的協議, 將監測數據及設備運行狀態傳輸至智能樓宇能源管理平台，並下發上位機對現場設備的各種控製命令。
監控層：具有良好的人機交互界麵，scada軟件負責和國內外各種樓宇控製廠家的檢測、控製設備構成任意複雜的監控係統，實現完美的過程可視化，並且可與“第三方”的軟、硬件係統來進行集成。實時曆史數據庫提供豐富的企業級信息係統客戶端應用和工具，大容量支持企業級應用，內部實現高數據壓縮率，實現曆史數據的海量存儲。
能源管理層：為現場操作人員及管理人員提供充足的信息(包含樓宇供用能信息, 電能質量信息, 各子係統運行狀態及用能信息等)製定能量優化策略, 優化設備運行, 通過聯動控製實現能源管理, 提高經濟效益及環境效益。
圖1 樓宇能源管理係統框架
三、係統功能模塊組成
3.1 數據采集
數據采集管理以樓宇管理過程中所涉及的各種控製，監測，計量，檢測等為基礎，支持opc、dde、odbc等相關接口，全麵采集各種數據采集器和人工錄入設備。
現場采集內容覆蓋樓宇自控、cctv、門禁、智能空調、ups、電梯、變配電、消防等係統。其中主要關注核心係統運行狀況、主要能耗管網狀態、環境介質質量監測等數據。將全樓宇的智能控製係統的實時狀態采集進入係統，供數據監視、存儲、報警、分析、計算、統計平衡等使用。
主要功能包括：
★整合現場各種控製係統。
★整合建築物內各個耗能、產能、用能的信息孤島及子係統。
★將孤立的散點進行數據采集，整合進大型建築節能集控智能平台 。
★與有線網絡、無線網絡集成。
3.2 控製調度中心
gaixitongcaiyongleyunjisuanjishu，keyitigongliyongtongyipingtaiguanliquanqiujianzhujidianshebeidewuxianrongliangdejiagou，nenggouzaitongyipingtaixiaronghehejianrongmuqianzhuliuzikongchangjia的產品。可以兼容的協議不僅包括所有公開的bacnet、lonworks、m-bus、iec60870-5-101/102/103/104、dlt-645、cdt、modbus等標準協議，還可以與樓宇自控係統主流品牌控製係統私有協議進行兼容。技術人員遠程即可了解現場參數，觀察現場設備的運行狀態；實現樓宇全過程的“可視化”管理，使能源“just in time”使用方針得以實現。該平台基於雲架構技術，還可為專家和技術人員提供遠程指導功能。
需要整合、集控的子係統有樓宇自控係統、變配電調度係統、智能照明係統、無功補償裝置、自發電裝置、蓄能裝置、饋電線路控製係統、門禁、消防監測係統、智能中央空調控製係統等。
3.3 報警管理
xitongpingtailiyongduogebaojingmoxing，fuzeguocheng，shebei，zhiliang，anquanzhibiao，nengyuanxianedechaoxianjinxingduozhongfangshidebaojing。baokuomoniliangbaojing，shijianbaojing，zhongdabian化(hua)連(lian)續(xu)重(zhong)複(fu)報(bao)警(jing)，硬(ying)件(jian)設(she)備(bei)報(bao)警(jing)等(deng)。支(zhi)持(chi)一(yi)個(ge)完(wan)全(quan)分(fen)布(bu)式(shi)的(de)報(bao)警(jing)係(xi)統(tong)，報(bao)警(jing)及(ji)事(shi)件(jian)的(de)傳(chuan)送(song)，報(bao)警(jing)確(que)認(ren)處(chu)理(li)以(yi)及(ji)報(bao)警(jing)記(ji)錄(lu)存(cun)檔(dang)。用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)自(zi)定(ding)義(yi)各種報警，報警信息可以通過不同方式傳送至用戶。
主要功能包括：
1）設備報警
重要能耗設備的運行狀態異常報警。
2）環境質量報警
空氣質量，溫度，濕度等異常報警。
3）電源故障報警
設備電源故障，ups斷電報警。
4）網絡通訊報警
設備通訊及網絡故障等異常報警。
5）報警級別設定
基於事件的報警，報警分組管理，報警優先級管理。
6）報警和事件輸出方式
報警窗口、聲、光、電、短信、文件、打印等方式。
圖2 樓宇能源管理之報警管理模塊
3.4 設備管理
能源管理係統的對象覆蓋樓宇的各種大型能源設施，通過對能源設備的運行、異常、故障和事故狀態實時監視和記錄。通過技改和加強維護，指導維護保養工作，提高能源設備效率，實現能源設備閉環管理。
主要功能包括：
★運行記錄、啟停記錄的實時數據和曆史數據查詢。
★缺陷、故障記錄維護，查詢。
★維修工單，試驗工單，保養計劃等設備維護管理。
★設備基礎信息管理(型號，廠家，電壓等級等信息)。
★維修成本，運行成本分析和報表。
圖3 樓宇能源管理之設備管理模塊
3.5 計劃與實績管理
根據能源分配計劃、檢修計劃、曆史能耗數據分析和統計、能源消耗預測、供能狀況等可自動計算能源消耗計劃和外購計劃，製定詳細的建築能源管理指標體係，指導相關部門按照供需計劃組織配電、配熱。
采集、提取和整理各種樓宇子係統實際能源消耗量和能源介質放散量等數據，獲取能源分析所需的實績數據，為所有部門編製各類其他報表提供gong基ji準zhun。通tong過guo計ji劃hua與yu實shi績ji數shu據ju的de分fen析xi比bi較jiao，對dui樓lou宇yu所suo有you能neng源yuan數shu據ju進jin行xing有you效xiao跟gen蹤zong，幫bang助zhu管guan理li者zhe理li清qing近jin期qi潛qian在zai影ying響xiang因yin素su，快kuai速su製zhi定ding實shi行xing的de決jue策ce，增zeng進應變能力。
能源實績有日、月、季、年能源實績表 (包括電，熱，水等不同分析切入點)；能源計劃有日、月、季、年能源供需計劃表 (包括電，熱，水等不同分析切入點)。計劃與實績比較有同比環比比較分析，其中包括柱狀，曲線，餅圖。
圖4 樓宇能源管理之績效與計劃管理模塊
3.6 平衡優化管理
nengyuangongyinghenengyuanxiaohaozhijiecunzaijuli，tiaozhengfuza，xitongzaidalianglishishujujichushang，duinengyuandeshengchan，cunchu，hunhe，shusongheshiyonggehuanjiejizhongguanliyukongzhi，weidaxingjianzhuqunjianliyitaoyunengyuanguanlixitongjichengdenengyuanfenbuwangluohepinghengyouhuamoxing。tongguozonghepinghengheranliaozhuanhuanshiyongdexitongfangfa，jisuanpingjiadaxingjianzhunengyuanliyongshuipingdejishujingjizhibiao，shixiannengyuangongxudongtaiyujingtaipingheng，dechugezhongnengyuanjiezhideyouhuafenpeifangan，shidaxingjianzhunengyuandeheliliyongdadaoyigexinde高度。
圖5 樓宇能源管理之平衡優化管理模塊
主要功能包括：
（1）能耗報告
能耗采集的是電表的總有功功率，主要是幫助用戶掌握能源消耗情況，找出能源消耗異常值。包括能耗值的逐時、逐日、逐月、逐年報告；單位麵積能耗為能耗評價提供數據支持；管理值（即目標值）參考幫助分析實際能耗值與能耗目標值的差異；功率因子參考提供能耗值（電能）與用能品質間的比對；溫度、濕度參考幫助分析能耗資料與環境數據的相關性。
（2）能耗排名
不同時間範圍內的能耗值排序，以升序或降序顯示，幫助用戶找出能耗最低和最高的設備單位。
（3）能耗比較
比較相同時間範圍內不同單位的能耗值，或比較相同單位在不同時間範圍內的能耗值。
（4）日平均報告率
任何一天每 15 分鍾平均能耗（電能）需求的報告，幫助用戶了解能源消耗模式並找出超出預期的峰值需求，為與電力公司簽訂合同時提供參考。
（5）偏差分析
任何一天不同時段能耗值與管理值（即目標值）的偏差計算，能耗值超過管理值的時段偏差值用紅色表示，表明能源消耗的增加傾向。
（6）回歸分析
回歸分析----對每位能耗類型為電類的成員內的有功功率、無功功率、瞬間功率、功率因數進行線性回歸分析，展現各成員參數之間的線性關係。
（7）用電分析
根據所選費率以及實際用電狀況，分時間段（離峰、半尖峰、尖峰）顯示用電趨勢以及用電報表。
（8）係統運行優化
發揮集中管控的平台優勢，對空調風機、熱交換器、空氣循環係統及末端係統進行優化調節，避免因憋壓、壓力失衡造成的不必要能耗增加，根據負載變化自動調節風機轉速或冷熱源輸出功率。
3.7 配電及能源優化策略
配電及能源優化係統從電力專業的深度對電能消耗進行數字化和集成化的管理、控製和優化。係統能夠與無功補償裝置聯動來提高功率因數，通過與自發電裝置（如太陽能發電裝置或其他類型發電裝置）、蓄能裝置的聯動與交互，完成饋電線路控製，實現移峰填穀。
本係統提供了用戶可自主編程的控製策略生成工具，用戶可根據具體需求自主編程實現優化策略。
圖6 樓宇配電及能源優化策略
控製策略的編製基於建築用電結構、季節、環境等因素。實現移峰填穀、提高功率因數，減少能源支出。
1）降低用電消耗，提高設備效率 延長設備使用壽命。
2）通過對曆史用電情況的分析，優化各子係統運行策略，確保用電設備的正常高效運行。
3）對全樓宇用電負荷，電能質量及電價架構進行綜合分析，製定新能源並網策略及係統充放電策略，實現節能減排。
聯動控製
★提供互動模式，用戶自行定製用電策略，並實時分析。模擬用電策略，預測用電信息，為用戶製定用電策略提供數據支持。
★根據空間環境參數及當前用電負荷情況，調節係統中的空調及通風係統運行策略。
★根據能量優化控製策略實現對各個子係統的遠程控製，並通過運行結果說明能量優化控製策略的效果。
3.8 報表分析和經濟性分析管理
通(tong)過(guo)能(neng)源(yuan)消(xiao)費(fei)結(jie)構(gou)，樓(lou)層(ceng)能(neng)耗(hao)對(dui)比(bi)，重(zhong)點(dian)耗(hao)能(neng)設(she)備(bei)分(fen)析(xi)等(deng)多(duo)種(zhong)分(fen)析(xi)方(fang)式(shi)，報(bao)表(biao)分(fen)析(xi)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)物(wu)業(ye)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)計(ji)算(suan)特(te)定(ding)房(fang)間(jian)或(huo)人(ren)均(jun)能(neng)耗(hao)，實(shi)現(xian)自(zi)主(zhu)能源審計管理。報表可以自動生成，按實際需要實現手動或自動打印，供調度和運行管理人員使用。其中有能源調度日報表、能源供需計劃報表、能源實績報表、能源平衡報表、能源質量管理報表、能源成本報表、能源單耗報表、能源綜合報表、能源設備狀態報表、能源故障信息統計報表、能源設備備件報表、能源配送消耗報表等。
圖7 樓宇能源報表分析
3.9 能源對標管理
利用建築物規範的能源管理體係，通過與競爭對手或是行業領導者比較，建立完善持續改進的流程。
主要功能包括：
1）結合國家標準，對主要設備的單耗指標、單位能耗等指標進行線上監測。
2）國家有關標準規定的經濟運行指標。
3）對國家規定的節能目標設置警戒線，對未達目標的指標進行自動警示。
3.10 基礎數據管理
基礎數據管理是大型建築群開展能源工作的重要基礎內容，是大型建築能源管理信息化建設的前提和基石。主要功能包括：能源介質編碼、能源計量單位體係、計量儀表、計量點、計量區域。
3.11 權限維護管理
針對不同程序的信息敏感度，係統提供一個優秀的權限維護管理模塊，可以滿足複雜的係統管理要求。主要功能包括：用戶信息、角色管理、控製操作管理、係統日記維護、數據庫維護。
四、結論
力控樓宇能源管理係統的運行在保證樓宇環境舒適的前提下, 能夠實現優化樓宇供用能係統的運行, 同時降低智能樓宇的能源消耗。目前為止此套係統已經有多個實際應用案例，並且都取得了不錯的效果。
更多最新信息請關注力控科技官方網站：www.sunwayland.com.cn
力控科技官方微博：http://e.weibo.com/sunwayland
|
