現(xiàn)代智能辦公大樓綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)研究

郭健翔

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)一智慧能源”是通過構(gòu)建綜合能源服務(wù)混合技術(shù)體系，形成園區(qū)（區(qū)域）綜合能源服務(wù)的優(yōu)化運(yùn)行、有交易協(xié)同等問題的構(gòu)架性建設(shè)解決方案，構(gòu)建具有共享開放、在線互動等互聯(lián)網(wǎng)特征的服務(wù)平臺，挖掘用戶潛在能源服務(wù)需求。

關(guān)鍵詞：智能大樓;綜合能源;設(shè)計(jì);建設(shè)方案

一、智能大樓綜合能源服務(wù)組網(wǎng)建設(shè)原則

按照“充分利用太陽能、市電互補(bǔ)、儲能系統(tǒng)削峰填谷、配電容量充分利用、全面推廣充電樁建設(shè)、安全可靠、典型示范”的原則，建設(shè)屋面光伏發(fā)電及儲能電站，谷時充電、峰時放電，從而實(shí)現(xiàn)光伏與儲能系統(tǒng)間的互補(bǔ)。此外，建設(shè)一套能效監(jiān)測管理及展示平臺，對光伏、儲能、充電樁、配電系統(tǒng)、分項(xiàng)用電進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和展示，形成能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化體系，滿足用戶多元用能需求。

二、各子系統(tǒng)建設(shè)方案

（一）光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏組件。光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能。屋頂光伏部分，設(shè)計(jì)在屋面混凝土立架之上搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)，采用固定式安裝建設(shè)光伏組件，選用規(guī)格為310Wp的單晶硅光伏組件建設(shè)一套光伏發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)電量計(jì)算。福建省惠安縣位于東經(jīng)118.78°，北緯25.04°，最近22年各月份日平均輻照如表1：

年平均輻照小時數(shù)1364.45小時。

系統(tǒng)效率估算。影響光伏電站發(fā)電量的關(guān)鍵因素主要是系統(tǒng)效率，影響系統(tǒng)效率的主要因素有：灰塵及雨雪遮擋引起的效率降低、溫度引起的效率降低、逆變器的功率損耗、變壓器的功率損耗、光伏組件串并聯(lián)不匹配產(chǎn)生的效率降低、交直流部分線纜功率損耗、其它雜項(xiàng)損失。考慮氣候變化等不可預(yù)見自然現(xiàn)象，設(shè)計(jì)系統(tǒng)效率修正為80.6%，并以此數(shù)據(jù)進(jìn)一步估算光伏電站的年發(fā)電量。年可利用小時數(shù)為：

日照峰值小時數(shù)X綜合效率

按照本項(xiàng)目場址日照峰值小時數(shù)與光伏發(fā)電系統(tǒng)效率相乘，得到光伏發(fā)電系統(tǒng)的第一年可利用小時數(shù)為：1364.45×80.6=1099.74小時，擬采用的太陽能電池組件的光電裝換效率衰減速率為10年衰減不超過10%、25年衰減不超過20%。

（二）儲能系統(tǒng)

儲能電池選擇。從放電深度、工作溫度范圍和循環(huán)壽命等方面對三種儲能電池進(jìn)行選擇。液流電池雖然循環(huán)壽命高，但是能量轉(zhuǎn)換效率太低，并且能量密度也較低，同時，增加了管道、泵等輔助部件，運(yùn)行可靠性降低，工作溫度范圍較窄;磷酸鐵鋰電池的工作溫度范圍符合要求，循環(huán)壽命較高，能量轉(zhuǎn)換效率及能量密度都很高。根據(jù)綜合比較和分析，選用磷酸鐵鋰電池效率最高。

儲能系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池作為存儲介質(zhì)，鋁殼單體電池采用激光點(diǎn)焊技術(shù)組成電池箱，配合匯流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、PCs等組成儲能系統(tǒng)以集裝箱的方式組建。儲能集裝箱箱體內(nèi)部主要設(shè)備包括：PCS系統(tǒng)、電池柜、開關(guān)柜、電纜盤，以及運(yùn)行控制箱、箱內(nèi)照明系統(tǒng)、滅火器等。在相應(yīng)位置布置了消防（煙霧）探頭、應(yīng)急照明燈、溫濕度傳感器、配備接地樁和配套專用地線，同時在集裝箱內(nèi)還配備工具箱、維護(hù)梯等日常所需輔件。

（三）充電樁建設(shè)

智能大樓配備一體式直流充電機(jī)內(nèi)置6個20KW充電模塊，可同時為2輛電動汽車提供充電服務(wù)，設(shè)計(jì)在機(jī)動車停車位安裝120kW雙槍直流充電樁，滿足新能源汽車的充電需求。

（四）空調(diào)群控系統(tǒng)

通過安裝變冷媒多聯(lián)式風(fēng)冷空調(diào)（VRV）群控系統(tǒng)，每個房間內(nèi)的室內(nèi)機(jī)組通過自身的C-BUS總線連接至樓頂?shù)氖彝鈾C(jī)，室外機(jī)通過RS485總線最終通過局域網(wǎng)連接至服務(wù)器。服務(wù)器端通過R總線遠(yuǎn)程啟停室內(nèi)機(jī)、遠(yuǎn)程鎖定設(shè)定溫度的上、下限，使每個房間的室內(nèi)溫度保持在節(jié)能范圍內(nèi)。

節(jié)能量估算。對于房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管控制器，根據(jù)供冷所需基本耗冷量計(jì)算公式：

Q=K×F×（tw-tn）×a

室內(nèi)溫度要求分別在A和B的需熱量分別為：

Q=K×F×（tw-B）×α（Q為室內(nèi)溫度為B時的需冷量）

Q=K×F×（tw-A）×α（Q為室內(nèi)溫度為A時的需冷量）

改造前后節(jié)能量：δ=（Q-Q）/Q=（tn1-tn2）/（tn1-tw）

根據(jù)2345天氣預(yù)報網(wǎng)站得知，近兩年惠安夏季室外平均溫度為33℃，則節(jié)能率δ=（B-A）/（33-A）。

空調(diào)群控技術(shù)。中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)可根據(jù)天氣、季節(jié)、時段等從其歷史數(shù)據(jù)庫中檢索相近模式下的歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，預(yù)測出24小時內(nèi)的逐時負(fù)荷。除了實(shí)時控制外，群控系統(tǒng)還可以記錄機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，通用數(shù)字控制器內(nèi)部固化了控制程序，系統(tǒng)還可以記錄機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成報表，供記錄和維修使用。

（五）能效管理平臺

系統(tǒng)主要分為3層結(jié)構(gòu)，分別是數(shù)據(jù)采集與控制層、消息服務(wù)與持久層、終端展示層。

數(shù)據(jù)采集與控制層，其運(yùn)行所需的配置文件可經(jīng)由服務(wù)端進(jìn)行動態(tài)配置、更新和加載，無需重啟客戶端程序，數(shù)據(jù)采集與控制層所采集和控制的設(shè)備主要包括光伏設(shè)備、儲能設(shè)備、充電樁設(shè)備等。

消息服務(wù)與持久層主要包含消息服務(wù)模塊，以及一個基于實(shí)時點(diǎn)位數(shù)據(jù)管理模塊和一個基于關(guān)系數(shù)據(jù)管理模塊。消息服務(wù)模塊用于客戶端和服務(wù)端的消息通訊，支持發(fā)布一訂閱以及點(diǎn)對點(diǎn)等消息通信模式。主要用于接收客戶端的實(shí)時采據(jù)、向客戶端發(fā)送設(shè)備調(diào)控指令等。

終端展示層是基于HTML5技術(shù)，將數(shù)據(jù)以易理解、易交互的形式呈現(xiàn)出來。主要包括實(shí)時數(shù)據(jù)的可視化、報表數(shù)據(jù)可視化以及能源微網(wǎng)管理系統(tǒng)的各業(yè)務(wù)頁面的可視化。

三、結(jié)束語

綜上所述，綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)已經(jīng)成為現(xiàn)代智能辦公大樓發(fā)展的必然趨勢，通過嚴(yán)格遵循相關(guān)建設(shè)原則，并做好光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的建設(shè)工作，以此保證綜合能源服務(wù)系統(tǒng)可以高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。