李俊 李輝 周慶華

深圳市紫衡技術(shù)有限公司

0 引言

“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃提出：建設(shè)省級監(jiān)測平臺20個，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測建筑能耗5000棟。建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)為建筑節(jié)能工作的開展提供基礎(chǔ)性平臺，對建筑節(jié)能改造工作順利推進(jìn)起決定性作用[1]。目前全國已經(jīng)完成上線至少1500棟以上。許多人把目光與重心放在平臺的構(gòu)建和上線樓宇的數(shù)量[2～5]，而忽略上線數(shù)據(jù)的質(zhì)量。認(rèn)為：只要數(shù)據(jù)上線，只要在系統(tǒng)中看到數(shù)據(jù)，節(jié)能工作就完成一大步。殊不知“數(shù)據(jù)上線”只是節(jié)能工作萬里長征的一小步。上線數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或不可靠，系統(tǒng)回收的數(shù)據(jù)成為“垃圾數(shù)據(jù)”，不能轉(zhuǎn)為有用的信息，系統(tǒng)上線再多建筑數(shù)據(jù)也毫無意義。因此，數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確是能耗監(jiān)測系統(tǒng)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，現(xiàn)有能耗數(shù)據(jù)可靠與否，無從可知。為探究現(xiàn)有上線建筑能耗數(shù)據(jù)質(zhì)量，本文針對12棟建筑能源監(jiān)測系統(tǒng)的388條數(shù)據(jù)點在能耗數(shù)據(jù)可靠性方面進(jìn)行深入的調(diào)研，測試與分析，希望能對現(xiàn)有數(shù)據(jù)現(xiàn)狀有更深入的了解，以便能更好地指導(dǎo)建筑節(jié)能工作的開展。

1 能耗數(shù)據(jù)調(diào)研與測試

能耗數(shù)據(jù)的校核方法主要采用現(xiàn)場調(diào)研與測試。共選取12棟建筑388條數(shù)據(jù)點。調(diào)研人員通過對建筑信息進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，包括建筑與設(shè)備基本信息，供電局費用清單，重點支路測試，現(xiàn)場運營情況等。與系統(tǒng)采集回收能耗支路、分項與總數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，找出發(fā)現(xiàn)有問題的數(shù)據(jù)支路，并對其進(jìn)行原因分析。

數(shù)據(jù)校核公式：

式中：δ為規(guī)定時期內(nèi)能耗數(shù)據(jù)相對誤差值，%；E為規(guī)定時期內(nèi)實際采集能耗值，kWh；E標(biāo)為規(guī)定時期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)能耗值，kWh，標(biāo)準(zhǔn)能耗值來源于更高精度的儀器現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)、供電局獲取數(shù)據(jù)、穩(wěn)定設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)支路用電特點，適當(dāng)選擇。

按照數(shù)據(jù)誤差來源性質(zhì)，本文從全周期的角度進(jìn)行分析。按照公式對調(diào)研能耗數(shù)據(jù)點進(jìn)行刪選與統(tǒng)計，δ值大于5%即可判定為異常能耗數(shù)據(jù)。對于異常能耗數(shù)據(jù)點進(jìn)行深入分析，查找影響數(shù)據(jù)誤差的原因，并進(jìn)行歸納總結(jié)。其結(jié)果如表1。

表1 能耗數(shù)據(jù)點調(diào)研結(jié)果

從調(diào)研與測試得知，圖1，異常能耗數(shù)據(jù)平均值占比高達(dá)29%。異常能耗數(shù)據(jù)主要包括信息調(diào)研問題，設(shè)計合理性問題，現(xiàn)場施工問題與數(shù)據(jù)采集與處理。其中前期信息調(diào)研出現(xiàn)問題最多，占比為53%，其次為設(shè)計問題。對于數(shù)據(jù)掉線問題因考慮標(biāo)準(zhǔn)不同，單獨分析。按照全年掉線百分比統(tǒng)計，2011年數(shù)據(jù)掉線平均百分比為20%?？傮w而言，現(xiàn)有能耗數(shù)據(jù)在可靠性方面有待提高。

圖1 能耗數(shù)據(jù)問題分類統(tǒng)計圖

2 能耗數(shù)據(jù)診斷分析

2.1 信息調(diào)研問題分析

通過對388個數(shù)據(jù)點進(jìn)行調(diào)研與測試分析，發(fā)現(xiàn)在前期調(diào)研階段系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要存在CT變比有誤（CT變比為電流互感器兩側(cè)轉(zhuǎn)化電流之間的比例，即一次側(cè)與二次側(cè)電流大小的比例），分項表達(dá)式錄入有誤以及支路名稱調(diào)研有誤等主要問題（圖2）。其中CT變比有誤問題占比例達(dá)61%。CT變比問題可能出現(xiàn)環(huán)節(jié)如下：

1）前期調(diào)研人員調(diào)研信息有誤，這最容易發(fā)生在利用原有互感器項目中；

2）在新增互感器項目中，施工人員施工時未按設(shè)計圖紙型號安裝互感器；

3）系統(tǒng)上線調(diào)試過程中，CT變比錄入錯誤。

圖2 信息調(diào)研問題分類統(tǒng)計圖

總之，無論存在何種信息調(diào)研錯誤，發(fā)生此類問題的根本原因在于調(diào)研設(shè)計方與施工方分離，雙方責(zé)權(quán)不明晰導(dǎo)致，無法形成相互制衡。調(diào)研設(shè)計方的方案沒有經(jīng)過施工方校對，施工方的結(jié)果無調(diào)研設(shè)計方的審核。雙方按照各自方式實施，最終導(dǎo)致問題。

2.2 設(shè)計合理性分析

方案設(shè)計中主要包括位置的確定、儀表選擇與方案合理性等。從調(diào)研與測試結(jié)果看互感器選型過大與儀表性能較差占主要。儀表性能較差，加上支路負(fù)載高低的影響，使得數(shù)據(jù)計量有偏差，需更換性能更穩(wěn)定的儀表以及根據(jù)現(xiàn)狀設(shè)計更合理。

經(jīng)現(xiàn)場測試，在原有互感器下三相電能表的誤差率為2.7%，而經(jīng)更換互感器后，誤差率為-4.3%。這說明互感器未按照標(biāo)準(zhǔn)選型。當(dāng)互感器選型大而負(fù)載較小時，電能表計量精度下降。如圖3所示，紅色線為支路電表用電之和，當(dāng)正常負(fù)載時支路電表用電與總表用電接近；當(dāng)負(fù)載較低時，差別較大。這說明用電負(fù)載率也對計量精度有較大影響。

圖3 總表與支路電表數(shù)之和數(shù)據(jù)校核

2.3 施工合理性分析

施工過程中主要問題有實際接線支路與設(shè)計支路不符、互感器匝數(shù)穿錯與二次側(cè)線路相序接反等。實際接線支路與設(shè)計支路不符主要是因施工人員失誤，把本不屬于該支路的線路接入，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不屬于實際支路數(shù)據(jù)?；ジ衅髟褦?shù)穿錯問題為互感器選型太小，只穿過部分電纜線，計量部分能耗。例如，冷凍機組用能配電，因冷凍機組電流負(fù)載大，設(shè)計時選擇為雙電纜供電，現(xiàn)場施工時只在單條電纜線上安裝互感器，導(dǎo)致只計量部分電量；還有一種情況是互感器為雙繞組，而安裝時卻只單相穿過。以上施工問題都導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確。

2.4 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集與處理過程是指系統(tǒng)物理線路連通以后，通過采集器實時采集智能電表數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，經(jīng)刪選，處理到展示全過程。經(jīng)現(xiàn)場測試，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時間以15min為周期，電表表頭數(shù)據(jù)與系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的時間性是一致的（一般在毫秒級別），因此，不存在采集時間差的問題。在數(shù)據(jù)處理與展示方面，常出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)“冒高”現(xiàn)象。主要原因為能耗數(shù)據(jù)算法是后時間點減去前時間點的數(shù)據(jù)。某種原因數(shù)據(jù)掉線后，該段時間“缺數(shù)”，而數(shù)據(jù)重新上線后的第一個數(shù)據(jù)點計算是以掉線數(shù)據(jù)“零”為基數(shù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。目前對于掉線數(shù)據(jù)已按平均值分?jǐn)偟絺€時間點，因此可消除此現(xiàn)象，但不能從根本上解決數(shù)據(jù)掉線，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真問題。

2.5 運維過程數(shù)據(jù)分析

運維過程可用數(shù)據(jù)掉線率指標(biāo)來評價運維穩(wěn)定性，即全年實際掉線小時數(shù)/全年運行小時數(shù)（365×24）。數(shù)據(jù)掉線率指標(biāo)越低（高）說明系統(tǒng)穩(wěn)定性越好（差），運營維護(hù)好（差）。如圖4。調(diào)研分析12棟建筑結(jié)果，整體平均掉線率為20%，最大值為65%，最小值為7%。深入分析發(fā)現(xiàn)建筑中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改變?yōu)橹饕颍唇ㄖI(yè)主對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更改或端口關(guān)閉。還存在其他原因，如采集器設(shè)備電源斷電，人為誤操作等因素。

圖4 數(shù)據(jù)掉線統(tǒng)計

3 能耗數(shù)據(jù)解決方案

整體上異常能耗數(shù)據(jù)平均值占比高達(dá)29%。數(shù)據(jù)掉線率達(dá)20%，會對后期數(shù)據(jù)利用造成很大影響，不利于建筑能源監(jiān)測系統(tǒng)的利用與推廣。為保證建筑節(jié)能工作今后順利開展，在對主要問題進(jìn)行總結(jié)分析基礎(chǔ)上，提出以下措施，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。

1）調(diào)研設(shè)計方與施工方責(zé)權(quán)明細(xì)，制定相互監(jiān)督的機制。信息調(diào)研主要問題在于調(diào)研設(shè)計方與施工方責(zé)權(quán)不明晰。建立相互監(jiān)督的保障機制。調(diào)研設(shè)計方負(fù)責(zé)信息的準(zhǔn)確性，施工方在現(xiàn)場施工時負(fù)責(zé)核查與監(jiān)督。一旦發(fā)現(xiàn)問題及時反饋給設(shè)計方。施工完成后，設(shè)計方負(fù)責(zé)審核項目質(zhì)量。在保證數(shù)據(jù)上線并準(zhǔn)確的前提下完成驗收。

2）特殊支路選用精度較高的計量儀表。《國家機關(guān)辦公建筑與大型公共建筑樓宇分項計量設(shè)計安裝技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定：計量儀表的精確度等級不低于1.0級。但是在有些設(shè)計選型偏大，負(fù)載電流較小時，計量儀表誤差較大。因此，建議對這種類型支路選取計量儀表精度不低于0.5級。

3）盡量避免用“減法原則”得到分項能耗。在有條件投入的情況下，盡量采用直接安裝表計量的方式，盡量避免按“減法原則“裝表。這樣可提高系統(tǒng)分項數(shù)據(jù)的可靠性。

4）規(guī)范施工流程，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)實施。選取經(jīng)驗豐富，人員配備完善的施工方，保證施工工藝安裝規(guī)范操作。對于經(jīng)驗欠缺的施工人員，施工方在施工前一定要進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后方可到現(xiàn)場施工。

5）定期系統(tǒng)運營維護(hù)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。安排系統(tǒng)運營維護(hù)人員，定期對系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行維護(hù)。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量出現(xiàn)問題，應(yīng)及時解決，必要時到現(xiàn)場與相關(guān)人員核對，保證數(shù)據(jù)的可靠性。

4 小結(jié)

本文基于建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，對能耗數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行了調(diào)研、測試與分析，總結(jié)分析出了目前建筑能耗動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中能耗數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀。從方案設(shè)計過程、施工過程、數(shù)據(jù)采集與處理過程和運行維護(hù)過程這四個環(huán)節(jié)逐步分析在各個環(huán)節(jié)中導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常的原因，針對這些原因提出了有效的解決方案。

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司.“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃[Z].2012

[2]劉俊躍.運用創(chuàng)新方法監(jiān)管公建節(jié)能—深圳市國家機關(guān)辦公建筑與大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)初步成果分析[J].建設(shè)科技,2009,(8):32-35

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