能源管理系統(tǒng)在商業(yè)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

林鳳真

(廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司，廈門 361006)

能源管理系統(tǒng)在商業(yè)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

林鳳真

(廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司，廈門 361006)

隨著大型建筑逐年增加，能耗規(guī)模不斷增大，如何提高建筑節(jié)能水平，減少碳排放，是目前大型建筑亟待解決的問題。ABB推出通過建筑能耗量化管理及效果評(píng)估系統(tǒng)，降低建筑運(yùn)行過程中的能源浪費(fèi)。

建筑能耗 能耗管理分析系統(tǒng) 建筑節(jié)能

0 引言

能源緊缺與環(huán)境惡化已成為當(dāng)今世界面臨的最大問題。隨著社會(huì)的發(fā)展，大型建筑逐年增加，能源消耗規(guī)模不斷增大。在建筑的建造和使用過程中，能源消耗高、利用效率低等問題已十分突出。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，建筑能耗占整個(gè)社會(huì)總能耗的三分之一。而且，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，這一比例將逐年增長(zhǎng)。

在能源需求日趨緊張的情況下，采用多種手段實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能是必然的選擇。如何進(jìn)行建筑能耗量化管理以及效果評(píng)估，降低建筑運(yùn)行過程中的能源浪費(fèi)，成為建筑用戶最為關(guān)注的問題。因此，ABB研發(fā)推出了建筑能耗量化管理及效果評(píng)估系統(tǒng)，并通過這一系列在商業(yè)建筑中的整體設(shè)計(jì)應(yīng)用流程證實(shí)了該能源管理系統(tǒng)可有效降低建筑經(jīng)濟(jì)中的能源浪費(fèi)。

1 設(shè)計(jì)思路

商業(yè)綜合體就是將一系列的城市配套工程綜合在一棟或多棟建筑物(群)內(nèi)，主要的城市配套包括商場(chǎng)百貨、大型超市、沿街商鋪、大型車庫(kù)、甲級(jí)寫字樓、星級(jí)酒店等，商業(yè)綜合體的建筑高能耗和高運(yùn)營(yíng)成本眾所周知，故此領(lǐng)域節(jié)能潛力巨大，是能源節(jié)約的重中之重。商業(yè)綜合體具有以下特點(diǎn)。

1)多元化角度。此類建筑集商場(chǎng)、寫字樓和酒店于一體，建筑各區(qū)域用途不同，其能耗特征亦不相同。如何根據(jù)不同職能建筑分析能效情況，對(duì)建筑節(jié)能目標(biāo)顯得尤為重要。

2)能耗分類角度。建筑能耗類型豐富，包括水、電、氣、油、冷/熱量等能源。針對(duì)這些分類能耗，需要為能耗類別進(jìn)行專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行能耗換算，將各種能耗轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的計(jì)量單位，方便不同建筑之間進(jìn)行能耗對(duì)比和評(píng)價(jià)。

3)電能分項(xiàng)角度。根據(jù)建筑用能對(duì)象不同，可將電能消耗分為照明系統(tǒng)用電、空調(diào)系統(tǒng)用電、動(dòng)力設(shè)備用電及其他特殊用電等。

4)使用者管理角度。根據(jù)運(yùn)行主體不同，可分別計(jì)量各自的能源消耗情況，以滿足物業(yè)管理部門對(duì)各用戶的計(jì)費(fèi)管理需求。

5)能耗指標(biāo)管理角度。各運(yùn)營(yíng)主體管理者對(duì)各項(xiàng)能耗所關(guān)注的方向不同，為更好地、有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)能管理，可根據(jù)建筑不同商業(yè)用途分別進(jìn)行節(jié)能改造。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)

數(shù)據(jù)作為能源管理系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，是用于評(píng)價(jià)建筑能效指標(biāo)的依據(jù)。對(duì)于建筑物來(lái)講，需要采集的數(shù)據(jù)指標(biāo)分為建筑基本情況數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)兩大類。建筑能耗數(shù)據(jù)包括建筑分類能耗和分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)。其中，分類能耗包括電、水、氣、油、供冷/供熱等數(shù)據(jù)指標(biāo)；分項(xiàng)能耗按用能對(duì)象劃分，如電能分項(xiàng)能耗分為照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、其他特殊用電等用電對(duì)象能耗數(shù)據(jù)。

按照能效管理需求構(gòu)建各種能耗數(shù)據(jù)抄表系統(tǒng)，將其連接至能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，使能耗數(shù)據(jù)通過區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)匯總至能源管理平臺(tái)。針對(duì)匯總能耗數(shù)據(jù)類別、屬性、日期等要素進(jìn)行初步判斷。

2.2 能效數(shù)據(jù)分析

清晰了解建筑能耗總體數(shù)據(jù)和分類、分項(xiàng)數(shù)據(jù)，能夠從多個(gè)角度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)判，采用動(dòng)態(tài)曲線、圖表的形式，及時(shí)反饋能耗漏洞，協(xié)助建筑管理人員發(fā)現(xiàn)建筑用能系統(tǒng)存在的問題，找到能耗過高或者不合理運(yùn)行的設(shè)備或系統(tǒng)，并給出改進(jìn)節(jié)能運(yùn)行管理的建議。具體建筑主要包括以下幾點(diǎn)。

1)分析各類能源消耗情況，按照建筑的功能區(qū)域、組織、對(duì)象進(jìn)行能耗劃分，了解能耗現(xiàn)狀、趨勢(shì)、存在問題等。

2)分析各耗能對(duì)象的耗能情況，按照能耗類別、區(qū)域、組織、對(duì)象進(jìn)行能耗匯總，了解對(duì)象的能耗現(xiàn)狀、趨勢(shì)及問題。

3)分析基于客戶價(jià)值實(shí)現(xiàn)過程中的能源效益情況，了解能效現(xiàn)狀、趨勢(shì)、問題等。

2.3 能效控制管理

能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析是為了更好地進(jìn)行能效診斷及節(jié)能改造效果評(píng)價(jià)。根據(jù)能效對(duì)標(biāo)結(jié)果及能效改進(jìn)方向，定位能效問題，并采取改進(jìn)措施。

根據(jù)分類能源消耗預(yù)警與控制預(yù)案，進(jìn)行控制方案實(shí)施與效率評(píng)價(jià)等；根據(jù)關(guān)鍵耗能對(duì)象預(yù)警和控制預(yù)案，進(jìn)行控制方案實(shí)施與評(píng)價(jià)(如空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備等的改造)；根據(jù)客戶價(jià)值能源控制目標(biāo)管理與控制預(yù)案，進(jìn)行控制方案實(shí)施與評(píng)價(jià)，確定后續(xù)措施等；通過成本分析、收費(fèi)管理等財(cái)務(wù)應(yīng)用模塊進(jìn)行財(cái)務(wù)控制等。

2.4 能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能源管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)、能源管理平臺(tái)。其中，能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括各種能耗智能采集設(shè)備；區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)由各類能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通過光纖環(huán)網(wǎng)連接構(gòu)成；能源管理平臺(tái)包括各種工作站、能源服務(wù)器、報(bào)表打印機(jī)等。

能源管理系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)過程中會(huì)根據(jù)每一個(gè)能耗數(shù)據(jù)的位置、用途、時(shí)間等信息對(duì)其打上標(biāo)簽，以方便其他功能模塊分析檢索。能源管理系統(tǒng)基于企業(yè)級(jí)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，支持千萬(wàn)級(jí)別的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖見圖1。

3 能源管理系統(tǒng)功能

能源管理系統(tǒng)根據(jù)建筑用戶能源消耗環(huán)節(jié)的分類和分項(xiàng)要求，動(dòng)態(tài)展現(xiàn)建筑用戶的能耗監(jiān)測(cè)、平均能耗、對(duì)標(biāo)分析、能耗變化趨勢(shì)等分析結(jié)果；根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)設(shè)備的能效分析，提出節(jié)能改造建議，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行。

圖1 能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

能源管理系統(tǒng)(界面圖見圖2)采用模塊化的功能結(jié)構(gòu)，包括基本功能模塊和高級(jí)功能模塊?；竟δ苣K涵蓋了樓宇統(tǒng)計(jì)、組織能耗、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警中心、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理、Web發(fā)布等功能；而高級(jí)功能模塊涵蓋了設(shè)備能效、能源績(jī)效、成本分析、設(shè)備管理、收費(fèi)管理、數(shù)據(jù)上傳等功能。具體參見以下內(nèi)容。

1)設(shè)備能效。該功能模塊從建筑的主要耗能設(shè)備及系統(tǒng)管理(如空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等)入手，通過分析重點(diǎn)耗能設(shè)備的運(yùn)行狀況了解整個(gè)建筑的用能水平，從而找到節(jié)能空間。該功能模塊提供設(shè)備臺(tái)賬管理、設(shè)備能效狀況的追蹤及分析、設(shè)備維護(hù)工作的記錄和統(tǒng)計(jì)功能。

圖2 ABB能源管理系統(tǒng)基本界面圖

2)能源績(jī)效。該功能模塊主要統(tǒng)計(jì)分析建筑/組織機(jī)構(gòu)的績(jī)效考核狀況，包括實(shí)時(shí)績(jī)效、績(jī)效分析和績(jī)效統(tǒng)計(jì)。制定能源規(guī)劃，細(xì)化能耗指標(biāo)，以有效提升能源管理水平。

3)統(tǒng)計(jì)分析。能源管理系統(tǒng)根據(jù)用戶的實(shí)際情況建立樹狀模型，將能耗數(shù)據(jù)按照用途、位置等信息分別存儲(chǔ)，供分析使用。系統(tǒng)可以對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，得出諸如變化趨勢(shì)、能耗比重及能耗規(guī)律等。此外，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同比環(huán)比分析，即通過同比分析反映以年為單位變化趨勢(shì)，排除季節(jié)因素的影響；通過環(huán)比檢驗(yàn)節(jié)能措施的效果。

4)設(shè)備管理。為空調(diào)、動(dòng)力等重要用能設(shè)備提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，能效評(píng)價(jià)、檔案記錄、設(shè)備告警等功能，確保設(shè)備安全高效運(yùn)行。設(shè)備管理功能模塊主要從設(shè)備能效和統(tǒng)計(jì)分析2個(gè)角度來(lái)展示：設(shè)備能效顯示設(shè)備的信息以及進(jìn)行能耗值和能效指標(biāo)值對(duì)比分析，包括基本信息、能效評(píng)價(jià)、績(jī)效曲線3個(gè)展示區(qū)；統(tǒng)計(jì)分析主要對(duì)設(shè)備的能效等級(jí)和能耗值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括設(shè)備列表、臺(tái)數(shù)餅圖、能耗餅圖、散點(diǎn)圖4個(gè)展示區(qū)。

5)成本分析。該功能模塊實(shí)現(xiàn)建筑、設(shè)備等的成本費(fèi)用統(tǒng)計(jì)和分析功能，包括成本總覽、分類分項(xiàng)成本、分項(xiàng)成本、設(shè)備成本4個(gè)方面。

6)收費(fèi)管理。該功能模塊主要是幫助業(yè)主進(jìn)行收費(fèi)管理，包括賬單管理和統(tǒng)計(jì)分析功能；幫助管理者統(tǒng)計(jì)各職能區(qū)域能耗值，按照托管單位自動(dòng)生成賬單，定時(shí)提醒并發(fā)郵件催繳。

7)節(jié)能診斷。對(duì)關(guān)鍵用能設(shè)備進(jìn)行能耗分析診斷，查找能耗漏洞，幫助用戶完成節(jié)能決策。

8)WEB訪問。支持筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等終端設(shè)備，通過Web瀏覽器隨時(shí)隨地查看數(shù)據(jù)，提高管理水平并簡(jiǎn)化工作流程。

9)數(shù)據(jù)上傳。系統(tǒng)能與各級(jí)省市能耗管理平臺(tái)及行業(yè)平臺(tái)對(duì)接，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范符合《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》。

4 能效服務(wù)

能效服務(wù)平臺(tái)為用戶提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理、分析、診斷、報(bào)告等相關(guān)能效服務(wù)功能。其中，能效服務(wù)按服務(wù)類型不同可分為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、進(jìn)階服務(wù)和延伸服務(wù)；標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析和能效報(bào)告服務(wù)；進(jìn)階服務(wù)為用戶定期舉行能效會(huì)診、提供能效改進(jìn)方案、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)托管等；延伸服務(wù)包括組織專家團(tuán)隊(duì)，邀請(qǐng)用戶參加節(jié)能行業(yè)會(huì)議，定期為用戶提供能效管理培訓(xùn)，并協(xié)調(diào)碳排放交易等。

5 客戶收益

通過能源管理系統(tǒng)的建立和運(yùn)行，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑能耗異常和漏洞，對(duì)不合理用能行為進(jìn)行改進(jìn)，合理分配和利用各類能源，從而有效降低單位能源消耗，最終實(shí)現(xiàn)客戶收益，這主要體現(xiàn)在：全面掌握能耗數(shù)據(jù)，提高能耗管理水平；根據(jù)客戶用能情況，合理配置清潔能源；高效運(yùn)用儲(chǔ)能系統(tǒng)，合理調(diào)配錯(cuò)峰用能；優(yōu)化微網(wǎng)控制技術(shù)，定制分布能源網(wǎng)絡(luò)；分析控制能效水平，減少綜合能耗成本；實(shí)時(shí)監(jiān)控能源設(shè)備，保障設(shè)備運(yùn)行安全；實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。

充電樁簡(jiǎn)介及其分類

充電樁，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等)和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電。充電樁可作如下不同的分類。

1、按安裝方式分

可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位；掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。

2、按安裝地點(diǎn)分

可分為公共充電樁和專用充電樁。公共充電樁是建設(shè)在公共停車場(chǎng)(庫(kù))結(jié)合停車泊位，為社會(huì)車輛提供公共充電服務(wù)的充電樁；專用充電樁是建設(shè)單位(企業(yè))自有停車場(chǎng)(庫(kù))，為單位(企業(yè))內(nèi)部人員使用的充電樁，以及建設(shè)在個(gè)人自有車位(庫(kù))，為私人用戶提供充電的充電樁。充電樁通常結(jié)合停車場(chǎng)(庫(kù))的停車位建設(shè)。

3、按充電接口數(shù)分

可分為一樁一充和一樁多充。

4、按充電方式分

充電樁可分為直流充電樁，交流充電樁和交直流一體充電樁。

5、按充電速度分

有常規(guī)充電(慢充)和快速充電(快充)兩種充電方式。根據(jù)不同的車輛電池、環(huán)境溫度等，充電時(shí)間各不相同。慢充一般在5～10個(gè)h充滿，快充可以在20～30min充滿80%，1h完全充滿。

來(lái)源：分布式能源

Application Design Scheme of Energy Consumption Management System in Commercial Buildings

Lin Fengzhen

As large-scale buildings increasing year by year, energy consumption scale increasing constantly. How to improve building energy efficiency and reduce carbon emissions is an urgent problem to be solved in large-scale buildings.ABB introduced a system of management and effectiveness evaluation of building energy consumption to reduce waste of energy during the maintenance of buildings.

building energy consumption, energy management and analysis system, building energy saving