文/張龍 李洋 張運(yùn)新

西安建筑科技大學(xué)：校園智慧能源平臺新應(yīng)用

文/張龍1李洋1張運(yùn)新2

西安建筑科技大學(xué)作為全國第二批、西北第一家節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管平臺試點(diǎn)院校，于2013年11月份順利通過住建部和財政部等部門的驗(yàn)收。我校節(jié)能監(jiān)管平臺主要采用目前先進(jìn)的、高可靠性的“校園高速以太網(wǎng)+LonWorks現(xiàn)場監(jiān)控網(wǎng)+M-Bus儀表總線”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品構(gòu)建，系統(tǒng)由能耗監(jiān)管中心、主干通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、各種具有遠(yuǎn)程通信接口的智能計量裝置、智能網(wǎng)關(guān)等組成。在實(shí)現(xiàn)校園用能的實(shí)時在線分類、分項(xiàng)、分戶監(jiān)測及自動化監(jiān)控和節(jié)能控制、能耗數(shù)據(jù)自動采集與存貯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和數(shù)據(jù)顯示打印、發(fā)布等功能的同時，通過這些功能使學(xué)校能源管理部門對能源使用進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理，為校園節(jié)能降耗研究、設(shè)計與改（建）造提供參考數(shù)據(jù)；對已實(shí)施節(jié)能改造的建筑提供節(jié)能效果真實(shí)數(shù)據(jù)。

節(jié)能監(jiān)管平臺結(jié)構(gòu)

西安建筑科技大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺的建設(shè)，充分考慮校園智慧能源管理的發(fā)展需求，符合物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)，三個層次，分別為：包括智能儀表、現(xiàn)場控制器在內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備層；包括智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)和光纖主干通信網(wǎng)構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)層；面向校園能源管理需求的系統(tǒng)應(yīng)用層，包括流程化監(jiān)控界面、實(shí)時監(jiān)測和控制功能，以及能源統(tǒng)計、分析、預(yù)測、調(diào)度等功能。

高校作為教書育人的陣地，在生態(tài)文明建設(shè)、綠色大學(xué)引領(lǐng)方面具有思想先導(dǎo)、科技支撐、典型示范的社會功能。

關(guān)鍵技術(shù)措施與項(xiàng)目實(shí)施

LonWorks現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

節(jié)能監(jiān)管平臺的建設(shè)需從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫骊P(guān)鍵技術(shù)綜合考慮，以滿足節(jié)能監(jiān)管平臺的建設(shè)需求。從能源管理的實(shí)時計量、監(jiān)測和自動化節(jié)能控制的需求出發(fā)，選擇LonWorks現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)作為西安建筑科技大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺的現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)在于：

Lonworks控制網(wǎng)絡(luò)是全球通用控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以先進(jìn)的技術(shù)體系成為國際標(biāo)準(zhǔn)，并成為國家標(biāo)準(zhǔn)；

具備分布式高速實(shí)時的特點(diǎn)，傳輸速率78K bps；

LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在建筑智能化、工業(yè)、交通、智能電網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；

一對雙絞線上可掛接多個不同的智能節(jié)能設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)智能表計、智能終端直接聯(lián)網(wǎng)，便于構(gòu)建基于局域網(wǎng)或Internet的遠(yuǎn)程電能監(jiān)管平臺，節(jié)省安裝費(fèi)用；

集能源實(shí)時在線計量、能源質(zhì)量監(jiān)測、能源自動化控制于一體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化能源管理的目的。

項(xiàng)目實(shí)施

西安建筑科技大學(xué)校園內(nèi)各變電所之間有電纜溝相連，變電所和大樓之間都有管線溝通，光纜敷設(shè)方便?？紤]到數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和可靠，主干通信網(wǎng)絡(luò)采用能源系統(tǒng)專用的光纖環(huán)網(wǎng)。整個節(jié)能監(jiān)管平臺分為23個子網(wǎng)，通過光纖交換機(jī)相連組成一個光纖環(huán)網(wǎng)，對全校的能源實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理。

電表安裝：在變電所低壓配電柜及樓層配電箱上嵌入式安裝多功能電力監(jiān)控終端；在宿舍集中安裝單相多功能電力監(jiān)控終端。

解決方案

能源分類分項(xiàng)與分戶在線計量

實(shí)時監(jiān)測所有10KV變電所低壓總進(jìn)線、進(jìn)水管獲得校區(qū)總用電量、用水量；實(shí)時監(jiān)測所有10KV變電所低壓出線回路、校內(nèi)主要建筑的低壓總進(jìn)線、建筑分項(xiàng)用電回路，獲得所有建筑的總用電量，分項(xiàng)用電量；實(shí)時監(jiān)測每幢建筑每個樓層的低壓總進(jìn)線，獲得每個樓層（部門）的總用電量；實(shí)時監(jiān)測每幢樓的進(jìn)水管及每個食堂的進(jìn)水管，獲得每幢建筑用水量及食堂用水量。通過對一級和二級水表的分析，可以實(shí)時掌握校園整體用水現(xiàn)狀以及水平衡情況。

配電監(jiān)控和安全監(jiān)控

實(shí)時監(jiān)測變配電站主要配電回路的有功功率、電量、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行變壓器負(fù)荷率分析、配電網(wǎng)各級負(fù)荷、線損分析和三相電流平衡分析，有效防止偷電、漏電、過載等情況的發(fā)生，并且有針對性地對配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

通過遙視、遙信手段，對變配電所進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，提高安全管理水平。

照明節(jié)能控制

教室照明系統(tǒng)節(jié)能控制

采用照明智能控制終端主動檢測室內(nèi)人員活動、環(huán)境光強(qiáng)度等，智能開啟、關(guān)閉光源；可通過遠(yuǎn)程管理結(jié)合課程表設(shè)置功能，定時、定量控制室內(nèi)光源；能夠有效改變長明燈等浪費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)約電能。

路燈節(jié)能控制

通過經(jīng)緯度設(shè)置，根據(jù)對應(yīng)的日落日出時間，自動開關(guān)燈，這樣既節(jié)約了電能，也使得管理更加人性化。

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制

多聯(lián)機(jī)空調(diào)節(jié)能控制

通過監(jiān)控中心計算機(jī)對圖書館內(nèi)各組多聯(lián)機(jī)集中空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，通過節(jié)能監(jiān)管平臺的網(wǎng)絡(luò)化控制，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)控各項(xiàng)功能：分溫、分區(qū)、定時、定溫控制；工作時間、非工作時間控制；非空調(diào)使用季節(jié)自動斷電控制；末端用能定額計量統(tǒng)計。

單體空調(diào)節(jié)能控制

采用在供電回路上安裝智能插座來對分體空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程計量、控制。不僅可對各種電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時測量，還可以實(shí)時測量房間溫度，做到分溫、分區(qū)、分時控制單體空調(diào)。 同時在空調(diào)季節(jié)非工作時段、非空調(diào)季節(jié)進(jìn)行切斷控制，大幅減少待機(jī)能耗。

供暖系統(tǒng)節(jié)能控制

北方高校供熱能耗占校園總能耗的50%以上。學(xué)校通過在教學(xué)辦公區(qū)域安裝氣候補(bǔ)償系統(tǒng)及分時分溫系統(tǒng)對各相關(guān)樓宇供暖管網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、控制，并根據(jù)室外溫度的變化自動調(diào)節(jié)供暖水溫。平臺根據(jù)回水溫度，室內(nèi)溫度的變化分時段自動調(diào)節(jié)進(jìn)入樓宇的供暖水流量，從而做到需熱供熱合理。

分戶用電監(jiān)控和預(yù)付費(fèi)管理

通過自主開發(fā)和技術(shù)對接，將學(xué)生宿舍用電管理并入學(xué)校一卡通系統(tǒng)。從系統(tǒng)本身，實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生宿舍、校內(nèi)各部門及商戶的用電情況實(shí)時監(jiān)控，從而可以解決管理惡性負(fù)載、超負(fù)荷自動斷電、欠費(fèi)斷電等一系列問題。

通過后臺可以查看每個宿舍的電壓、電流、功率、電量等電力參數(shù)，從而對宿舍用電進(jìn)行實(shí)時的管理?？梢栽O(shè)置功率上限值，實(shí)現(xiàn)超負(fù)荷跳閘，過流跳閘等。還可查看表剩余電量，系統(tǒng)根據(jù)剩余電量通知用戶交費(fèi)，提高宿舍用電的管理水平。

節(jié)能教育及科研基地功能

高校作為教書育人的陣地，在生態(tài)文明建設(shè)、綠色大學(xué)引領(lǐng)方面具有思想先導(dǎo)、科技支撐、典型示范的社會功能。我校利用建筑節(jié)能監(jiān)管平臺，將能源管理進(jìn)行開放，與校內(nèi)相關(guān)學(xué)院建立技術(shù)合作，引導(dǎo)研究生參與相關(guān)課題研究，本科生進(jìn)行實(shí)踐鍛煉。努力放大節(jié)能監(jiān)管平臺作用。將節(jié)約的校園文化變?yōu)橐环N時尚和潮流，使現(xiàn)代大學(xué)生都具有節(jié)約的傳統(tǒng)美德，并將這種美德輻射到每個家庭、影響整個社會。

效益分析

西安建筑科技大學(xué)節(jié)約型校園建筑節(jié)能監(jiān)管平臺2013年11月通過聯(lián)合驗(yàn)收，系統(tǒng)一方面利用控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)直接管理，另一方面利用不同類別校園建筑的用能在線監(jiān)測、查詢、統(tǒng)計、分析，為進(jìn)一步開展校園建筑能效公示、能源審計提供在線數(shù)據(jù)，為開展有重點(diǎn)的節(jié)能改造和節(jié)能管理指明方向。

2014學(xué)校委托能源審計公司對學(xué)校能耗監(jiān)管平臺進(jìn)行系統(tǒng)評估。報告反饋出：2011年，我校在電力、采暖、用水等方面采取多項(xiàng)行之有效的節(jié)能措施，加強(qiáng)用能管理，通過實(shí)施多項(xiàng)節(jié)能項(xiàng)目改造等，2012年度，同比2011年減少用電231.88萬千瓦時，同比2011年節(jié)電率達(dá)到23.29 %，減少熱力消耗56251.41 吉焦，比較2011年，節(jié)熱率達(dá)到28.34 %，減少用水2.32 萬噸，同比2011年降低1.99 %，累計節(jié)約能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤2806.39 噸，取得相當(dāng)顯著的節(jié)能效果。

（作者單位：1為西安建筑科技大學(xué)，2為江蘇聯(lián)宏自動化系統(tǒng)有限公司）