解析智能樓宇用電的節(jié)能控制措施

趙麟

摘 要：樓宇的節(jié)能控制離不開智能用電措施，因此，很多企業(yè)選擇建立智能用電綜合管理系統(tǒng)，為企業(yè)的節(jié)能管控提供切實可行而又高效便捷的解決辦法。另外，智能用電的綜合管理系統(tǒng)對樓宇節(jié)能管理信息系統(tǒng)來說，也是保證其運行操作和維護管理的可靠平臺。

關鍵詞：樓宇用電；智能用電；管理系統(tǒng)；節(jié)能

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.085

目前，節(jié)能是被廣泛關注的話題之一，而樓宇用電的節(jié)能管控措施也已經(jīng)成為了人們研究的重點?，F(xiàn)階段，我國國家電網(wǎng)公司在智能電網(wǎng)的建設工作方面投入了較多資源，并研究了電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)的信息化和自動化，保證了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度過程的互動性技術(shù)特征。這些都會對智能用電樓宇節(jié)能控制有一定的幫助，并能提高其控制能力。

1 樓宇智能用電管理系統(tǒng)的架構(gòu)組成

1.1 組成子系統(tǒng)

樓宇的節(jié)能控制需要智能用電綜合管理系統(tǒng)的支持，因此，要了解智能用電樓宇節(jié)能控制措施，就需要先了解樓宇智能用電管理系統(tǒng)的架構(gòu)組成?？傮w來說，樓宇智能用電綜合管理系統(tǒng)是由BA系統(tǒng)、風電光伏子系統(tǒng)、V2G系統(tǒng)、智能變電站系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)這5部分構(gòu)成。BA系統(tǒng)又被稱展館樓宇的自控系統(tǒng)，它是包括照明系統(tǒng)、空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)和配電監(jiān)控系統(tǒng)等在內(nèi)的一個子系統(tǒng)；風電光伏子系統(tǒng)是一種環(huán)保、經(jīng)濟的總系統(tǒng)成分，是將新型能源融入電力網(wǎng)絡的一種關鍵成分，在綜合管理系統(tǒng)中占有重要的地位；V2G子系統(tǒng)是將電網(wǎng)與車輛進行互動鏈接的系統(tǒng)，主要是將電動汽車連接到電網(wǎng)，并進一步將其作為移動的儲能單元；智能變電站系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)有效地提高了電能質(zhì)量，綜合利用了相關的能量，并且其中還貫通了智能用電理念。

樓宇智能用電綜合管理系統(tǒng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能和減排功能，主要取決于5個子系統(tǒng)的工作，而5個子系統(tǒng)的工作不僅包括采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，還包括分析數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)。通過5個子系統(tǒng)處理、分析這些工作的結(jié)果，樓宇智能用電綜合管理系統(tǒng)便能夠制訂出相應的用電策略。

1.2 分層構(gòu)架

了解了樓宇智能用電管理系統(tǒng)的主要組成系統(tǒng)后，下面簡

要介紹了分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分布。智能樓宇用電綜合管理系統(tǒng)主要是由電信息采集單元、網(wǎng)絡、監(jiān)控服務器和Web服務器等構(gòu)成的。同時，該管理系統(tǒng)共有3層，具備采集數(shù)據(jù)、采集電信息單元數(shù)據(jù)、分析統(tǒng)計和報警的功能，如圖1所示。

圖1 樓宇智能用電綜合管理系統(tǒng)分層體系架構(gòu)示意圖

1.2.1 監(jiān)控管理層

各分系統(tǒng)所采集或簡單處理的信息會從這里反饋給監(jiān)控人員和管理操作人員。在這些信息中，除了包括供電和用電情況、電能質(zhì)量情況外，還包括各個子系統(tǒng)的運行用電狀態(tài)等。當這些信息反饋給監(jiān)視管理人員后，會及時被分析、處理，并有相關人員針對其制訂出應對策略，以達到節(jié)能的目的。

1.2.2 通信層

通信層的主要作用是將監(jiān)測所得的各種數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)各設備間的運行狀態(tài)信息傳輸至樓宇智能用電綜合管理系統(tǒng)中。事實上，通信層能夠連接現(xiàn)場設備層與監(jiān)控管理層，實現(xiàn)兩者

之間的數(shù)據(jù)傳輸，即通訊的上行與下達。

1.2.3 現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層包括測控保護裝置、儀表和各個子系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)。現(xiàn)場設備層可以說是整個用電管理系統(tǒng)的硬件支持平臺，對樓宇節(jié)能用電控制工作有較大的影響，并起到了系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的作用。因此，要完成樓宇用電綜合管理系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)實現(xiàn)樓宇智能節(jié)電控制，就必須設計出合理、明確的現(xiàn)場設備層，以完成測量監(jiān)測和通訊分析任務，進而達到節(jié)能的目標。

2 智能用電樓宇節(jié)能控制的優(yōu)越性能

智能用電樓宇節(jié)能控制與傳統(tǒng)的手工管理方式相比，具有多種優(yōu)越的性能，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①智能用電樓宇本身配置樓宇配電系統(tǒng)單線圖，所以，可以利用這個程序查詢每一臺變壓器和每一個設備的具體工作情況。智能用電樓宇節(jié)能控制還可以利用系統(tǒng)單線圖線路顯示出來的顏色來辨別設備的使用情況，通過線路中顯示的箭頭方向和箭頭的閃爍情況來辨別電流的方向和大小。另外，雙擊設備后還可以知曉該設備的用電量情況，通過這個操作使操作者了解到當前的用電情況。此外，管理者還可以透過這個設備觀察電能的輸入、輸出和電能消耗的具體過程，以便更好更安全地操作樓宇配電網(wǎng)。②透過這個系統(tǒng)平臺可以完成對每種用電量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作，還可以系統(tǒng)地統(tǒng)計過去的數(shù)據(jù)，進而生成歷史表格方便用戶查詢。③智能用電樓宇節(jié)能控制可以偵查到潛在的危險，進而實現(xiàn)對用戶的預警并且記錄相關情況。與此同時，智能用電樓宇節(jié)能控制還可以實現(xiàn)可動態(tài)的各種實時電參量的超標預警，讓人們可以有效避免一些事故的發(fā)生，從而保障人們的生命安全和財產(chǎn)安全。使用智能用電樓宇節(jié)能控制，可以讓人們不再忙于系統(tǒng)的運行管理，還可以減少大部分的維護費用，用戶只需要查看以往電參量的用電記錄就可以了解每個時間段的具體用電情況，從而輕松地分配好系統(tǒng)內(nèi)的能耗。④智能用電樓宇節(jié)能控制可以準確監(jiān)控樓宇供配電系統(tǒng)的一些使用情況，例如門禁信號、電能質(zhì)量和系統(tǒng)的運行情況等。同時，智能用電樓宇節(jié)能控制中的管理軟件不但能查詢用電數(shù)據(jù)，還可以對其數(shù)據(jù)進行一系列的分析。所以，對于企業(yè)的運營和管理等，該系統(tǒng)都是一個不錯的幫手。

3 樓宇節(jié)能用電管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

3.1 現(xiàn)場設備層

智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，也是整個系統(tǒng)的硬件支撐平臺和整個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來源。但是，對智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)的要求是，其設計一定要合理，這樣才可以為實現(xiàn)智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)打好基礎。上海世博就是引用了智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)。以上海世博園為例，分析了樓宇智能用電能量管理系統(tǒng)設備層需要集成的設備內(nèi)容，得到的結(jié)果如表1所示。

3.2 通信層

如表1所示，智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)的接入系統(tǒng)繁多且復雜，每個設備對智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)傳輸?shù)膬?nèi)容也是不一樣的，所以，有時為了確保智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)的可維護性和可擴展性，需要將全部設備測量得到的數(shù)據(jù)和設備情況輸送至通信網(wǎng)，然后通信網(wǎng)會分析這些數(shù)據(jù)，并打包成Modbus TCP協(xié)議傳輸給智能用電樓宇節(jié)能控制系統(tǒng)。

表1 樓宇智能用電能量管理系統(tǒng)設備層集成設備清單

序號 設備名稱 物理接口 協(xié)議類型

1 BA自控系統(tǒng) RJ 45網(wǎng)絡接口 OPC

2 風電光伏系統(tǒng) RS485 Mod b us

3 V2G系統(tǒng) RJ 45網(wǎng)絡接口 Mod b us TCP

4 智能變電站 RS232 IEC101

5 空調(diào)系統(tǒng) RJ 45 網(wǎng)絡接口 OPC

6 電量采集儀表 RS485 Mod b us和DL/T 645—2007

3.3 監(jiān)控管理層

3.3.1 功能

監(jiān)控管理層的功能主要包括以下幾點：①監(jiān)控管理層負責全館供電、用電信息的監(jiān)測、提供和展示工作；②為了顯示新型供電能源的環(huán)保經(jīng)濟性，需要監(jiān)控管理層提供新型能源供電與展館用電的比例；③突出APF、SVG+等技術(shù)對電能質(zhì)量的優(yōu)化和動態(tài)補償?shù)葍?nèi)容；④監(jiān)控管理層負責引導新型能源生活，例如電動汽車等；⑤突顯樓宇自控系統(tǒng)為生活帶來的方便性和舒適性。

3.3.2 分析樓宇歷史用電情況

在分析樓宇歷史用電情況時，主要分析以下3方面的內(nèi)容：①對比不同用電系統(tǒng)在不同時段的用電量；②分析不同用電系統(tǒng)的能耗等級；③分析不同時段電能質(zhì)量的信息，展現(xiàn)出智能用電對電能質(zhì)量的提升。

3.3.3 用電節(jié)能控制的策略

用電節(jié)能控制策略主要包括以下4點：①根據(jù)不同的電價結(jié)構(gòu)制訂出最優(yōu)的用電策略，以保證其經(jīng)濟性，并由此實現(xiàn)系統(tǒng)的削峰填谷，從而減少電費的支出；②分析全館的用電負荷，制訂出能夠保證負荷平衡的用電策略，并選擇最優(yōu)的方案，以便降低電網(wǎng)的壓力，增加發(fā)電設備的效率，延長設備的使用壽命；③分析歷史用電情況，為每個不同的子系統(tǒng)制訂相應的運行策略，以便確保用電設備能夠高效運行；④分析全館用電負荷、電能質(zhì)量和電價架構(gòu)等信息，從而制訂新能源的并網(wǎng)策略或是V2G充放電策略，最終達到節(jié)能的目標。

4 結(jié)束語

樓宇的節(jié)能控制離不開智能用電措施，因此，很多企業(yè)選擇建立智能用電的綜合管理系統(tǒng)，為企業(yè)的節(jié)能管控提供切實可行、高效方便的解決辦法。目前，我國國家電網(wǎng)公司在智能電網(wǎng)的建設工作方面投入了較多的資源，并研究了電力系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)的信息化和自動化情況，從而保證了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度過程的互動性技術(shù)特征?？偠灾瑯怯畹墓?jié)能控制需要智能用電綜合管理系統(tǒng)的支持，所以，要做好智能用電樓宇節(jié)能控制，就需要先建設好樓宇智能用電管理系統(tǒng)。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕