喬海南, 姜曉輝, 趙明輝

(杭州佳和電氣股份有限公司, 浙江 杭州 310053)

EMS2000能耗管理系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用

喬海南, 姜曉輝, 趙明輝

(杭州佳和電氣股份有限公司, 浙江 杭州 310053)

基于項(xiàng)目實(shí)例,介紹了EMS2000能耗管理系統(tǒng)的設(shè)計。從建筑整體能耗分析、建筑配電系統(tǒng)信息監(jiān)控、建筑用電負(fù)荷分析等方面分析了軟件的分項(xiàng)計量節(jié)能管理系統(tǒng)功能。指出EMS2000能耗管理系統(tǒng)能準(zhǔn)確找到大型公共建筑中的能耗浪費(fèi)和節(jié)能潛力,并評判管理或技術(shù)措施的實(shí)際節(jié)能效果,對于節(jié)能監(jiān)管具有重要意義。

EMS2000能耗管理系統(tǒng); 建筑節(jié)能; 變配電系統(tǒng); 用電負(fù)荷

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑高耗能的問題日益突出。因此,做好公共建筑的節(jié)能工作,對實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)具有重要意義。為貫徹落實(shí)國發(fā)[2007]15號《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》、建質(zhì)[2007]1號《關(guān)于加強(qiáng)大型公共建筑工程建設(shè)管理的若干意見》等文件,應(yīng)全面推進(jìn)公共建筑節(jié)能管理工作。

分項(xiàng)計量的概念基于節(jié)能減排的國家大政方針,該系統(tǒng)在建筑分項(xiàng)能耗獲取技術(shù)、能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、能耗數(shù)據(jù)庫與軟件、能耗數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)等四個領(lǐng)域形成關(guān)鍵技術(shù),并已在公共建筑中得到應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了對分項(xiàng)電耗數(shù)據(jù)穩(wěn)定持續(xù)的獲取、傳輸、存儲和分析。

通過對分項(xiàng)計量獲得的用電數(shù)據(jù)深入挖掘,編寫數(shù)據(jù)分析軟件,校驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性和正確性,提出橫向?qū)Ρ?、縱向?qū)訉由钊肫饰龅姆治龇椒?在實(shí)際工程案例中能準(zhǔn)確找到大型公共建筑中的能耗浪費(fèi)和節(jié)能潛力,評判管理或技術(shù)措施的實(shí)際節(jié)能效果。

1 項(xiàng)目概況

某建設(shè)場地位于海濱公園北側(cè)景觀湖東側(cè)。景觀湖北側(cè)為一組兩層的建筑,現(xiàn)有建筑與擬建新建筑共同打造成一組綠色低碳科普建筑。

擬建項(xiàng)目包含三個既有建筑,三個建筑分別為:茶室一,2層,建筑面積為252 m2;茶室二,2層(局部一層,設(shè)有屋頂露臺),建筑面積為348 m2;管理房,2層,建筑面積為252 m2。三個建筑之間2F設(shè)有連廊相通,建筑形態(tài)為矩形、平屋頂,茶室一與管理房南側(cè)為藍(lán)色隱框鏡面玻璃幕墻,其他三個方向?yàn)橥苛巷椕?北側(cè)設(shè)有普通鋁合金窗。茶室二北側(cè)及西側(cè)山墻為涂料飾面,其余均為藍(lán)色隱框鏡面玻璃幕墻。

2 變配電系統(tǒng)

為滿足零碳建筑的綠色要求,屋頂設(shè)置的20 kW分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和室外設(shè)置的10 kW并網(wǎng)式風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)作為該工程供電電源,供電電壓為0.4 kV。由市電力網(wǎng)相關(guān)公共變電所或公園400 kVA專用變壓器為該工程提供一路0.4 kV線路,作為光伏和風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)上網(wǎng)回路和該工程備用供電電源。

并網(wǎng)方式初步按兩種方案考慮:

(1) 該建筑為一個獨(dú)立項(xiàng)目運(yùn)行,工程計算負(fù)荷僅為17 kW,可單獨(dú)向市電申請0.4 kV供電,其可在能源發(fā)電系統(tǒng)具備0.4 kV全部上網(wǎng)的并網(wǎng)條件。推薦采用該并網(wǎng)形式。

(2) 采用該建筑單體由公園的400 kVA專用變壓器供電,其發(fā)電系統(tǒng)采用自發(fā)自用、余量上網(wǎng)、就地平衡的形式,在海濱公園400 kVA專用變壓器供電范圍內(nèi)平衡。

3 負(fù)荷計算

負(fù)荷計算如表1所示。

表1 負(fù)荷計算

由表1可見,該工程設(shè)備安裝容量為33 kW,有功負(fù)荷為17 kW,無功補(bǔ)償容量為7 kvar,視在功率為19 kVA。

4 系統(tǒng)設(shè)計

EMS 2000能耗管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 EMS 2000能耗管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)終端設(shè)備主要由用戶表計(電表、水表等)、通信管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等組成。

由于該建筑內(nèi)能耗主體為電能,故電能表計的選取和安裝時能耗系統(tǒng)終端裝置選擇的主要內(nèi)容,對表計要求能夠測量電流、電壓、電能,并具有Modbus通信接口,其中太陽能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)計量表計要求能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行雙向計量。

電量計量表計安裝位置如下:

(1) -1F配電間。配電間為該建筑用電總進(jìn)線及分配的場所,包含市電供電進(jìn)線、光伏發(fā)電并網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)、建筑用電配電柜、無功補(bǔ)償控制柜等。所有進(jìn)出線回路均需按要求安裝電力儀表。

(2) 樓層配電箱。將-1F配電間分配的電能按照分項(xiàng)分戶的原則進(jìn)行分配。為能準(zhǔn)確對建筑用電進(jìn)行分項(xiàng)分戶計量,盡可能對每條出線進(jìn)行電量計量,推薦使用導(dǎo)軌式直接接入儀表。

在建筑的總進(jìn)水表和主要分支安裝具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的計量水表。

通信管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等通信及系統(tǒng)后臺設(shè)備全部置于-1F機(jī)房中。

通信管理機(jī)至各終端儀表通過屏蔽雙絞線連接。

5 軟件系統(tǒng)功能

軟件的界面系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),用戶可以通過IE、Firefox等瀏覽器軟件訪問瀏覽數(shù)據(jù)。通過訪問網(wǎng)站,用戶可以隨時監(jiān)測建筑能耗數(shù)據(jù)。不同用戶可以通過使用不同權(quán)限的賬號,訪問不同的建筑區(qū)域、業(yè)態(tài)類型和能耗數(shù)據(jù)。

軟件系統(tǒng)功能包括能耗分析、能耗對比、指標(biāo)與參數(shù)、配電監(jiān)控、報表打印和節(jié)能診斷六個子模塊。

5.1 登錄與權(quán)限管理

用戶通過瀏覽器訪問Web服務(wù)器,輸入正確的用戶名和密碼后,系統(tǒng)會根據(jù)用戶的權(quán)限導(dǎo)航至相應(yīng)的功能頁面,并顯示該用戶權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)。

目前,物業(yè)能源管理系統(tǒng)的用戶分類和權(quán)限如表2所示。

通過系統(tǒng)后臺預(yù)設(shè)的用戶名與權(quán)限對應(yīng)關(guān)系,不同用戶擁有不同的查閱權(quán)限。

表2 物業(yè)能源管理系統(tǒng)的用戶分類和權(quán)限

數(shù)據(jù)權(quán)限系統(tǒng)可在后臺進(jìn)行配置和調(diào)整,針對不同用戶還可以設(shè)定不同的設(shè)備系統(tǒng)權(quán)限和業(yè)態(tài)權(quán)限等。

5.2 分項(xiàng)計量節(jié)能管理系統(tǒng)功能

(1) 建筑整體能耗分析。對整個建筑及各個低壓配電支路進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)的運(yùn)行趨勢,實(shí)時數(shù)據(jù)保存和實(shí)際配電系統(tǒng)各個支路負(fù)荷使用升降狀態(tài)。

建筑整體能耗分析界面如圖2所示。

圖2 建筑整體能耗分析界面

(2) 建筑配電信息監(jiān)控。用電支路采用模擬配電屏的軟件界面體現(xiàn),可以在軟件上直接操作選取所需支路,并可以查看實(shí)際配電支路的工作狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)和電表的實(shí)時數(shù)據(jù)。通過縮略圖選擇需要的支路,放大圖可以對支路進(jìn)行點(diǎn)擊放大操作,可以進(jìn)入每個支路查看對應(yīng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。

建筑配電信息監(jiān)控界面如圖3所示。

(3) 建筑用電負(fù)荷分析。建筑用電負(fù)荷分析,可以很好地為管理者提供及時的數(shù)據(jù)依據(jù),以了解實(shí)時的用電負(fù)荷趨勢,對建筑物業(yè)集中管理提供了很大的方便。

圖3 建筑配電信息監(jiān)控界面

建筑用電負(fù)荷分析界面如圖4所示。

圖4 建筑用電負(fù)荷分析界面

(4) 建筑重要大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理。通過終端儀表的測量和合理的拆分算法得出相關(guān)設(shè)備的用能情況,并通過曲線、棒圖、餅圖等形式進(jìn)行對比分析,結(jié)合不同時間的分析對比來發(fā)現(xiàn)用電漏洞和用電設(shè)備故障,降低用電風(fēng)險,減少能源消耗,為管理者提供方便可靠的設(shè)備管理信息和設(shè)備故障報警信息,提高管理人員的工作效率,并能為建筑節(jié)能優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

建筑重要大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理界面如圖5所示。

圖5 建筑重要大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理界面

(5) 建筑用電報表和能耗財務(wù)分析。系統(tǒng)報表生成功能和建筑用電財務(wù)分析功能,主要體現(xiàn)為系統(tǒng)可以支持各種配電用電統(tǒng)計和收費(fèi)報表,并能支持各種電價和地方性政策用電值的輸入;針對地方性特點(diǎn)對建筑用電情況進(jìn)行財務(wù)分析,給管理者提供結(jié)合分項(xiàng)能耗對比特點(diǎn)的配電管理數(shù)據(jù)。

建筑用電報表和能耗財務(wù)分析界面如圖6所示。

圖6 建筑用電報表和能耗財務(wù)分析界面

(6) 建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)深度分析和節(jié)能診斷,主要功能是某設(shè)備集日常巡檢的節(jié)能診斷報告。該系統(tǒng)依照日度、周度、月度、年度的不同步長分別檢測晝夜變化、工作非工作日問題、季節(jié)變化問題等,為日常設(shè)備管理工作和系統(tǒng)性節(jié)能改造工作提供建議。該系統(tǒng)還可提供系統(tǒng)級節(jié)能診斷。系統(tǒng)性診斷往往計算步長更長,發(fā)現(xiàn)的問題也更嚴(yán)重。

建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)深度分析與節(jié)能診斷界面如圖7所示。

圖7 建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)深度分析與節(jié)能診斷界面

(7) 用能分戶分析。結(jié)合整個項(xiàng)目的實(shí)際情況,對使用單位進(jìn)行合理分戶,如按照樓層分戶,對出租商鋪進(jìn)行單獨(dú)計量、單獨(dú)管理。并能夠各個用電單位的用電設(shè)備進(jìn)行分析比較,通過綜合分析不同用戶的能耗比,促使管理者加強(qiáng)制度化管理。

6 結(jié) 語

根據(jù)EMS2000能耗管理系統(tǒng)節(jié)能分析報告規(guī)范化管理后,每年可節(jié)能8%～10%。但如果發(fā)現(xiàn)重大能耗漏洞,就大幅降低建筑能耗。另外,建筑內(nèi)各主要設(shè)備由于得到了全方位監(jiān)控和專業(yè)的維護(hù)指導(dǎo),使用壽命將達(dá)到理想效果。

[1] 王坐中.建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(2):59-62.

[2] 劉明燦,鄭航林,黃聿.基于電網(wǎng)的節(jié)能服務(wù)管理平臺技術(shù)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(8):1-4.

[3] 吳小東,湯曉棟,奚培鋒.基于電力需求側(cè)管理的建筑智能能源管理系統(tǒng)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(3):59-63.

Application of EMS2000 Energy Consumption Management System in Green Building

QIAO Hainan, JIANG Xiaohui, ZHAO Minghui

(Hangzhou GAEA Electric Co., Ltd., Hangzhou 310053, China)

Based on the example project,this paper introduced the design of EMS2000 energy consumption management system.The functions of sub-metering saving-energy management system were analyzed from aspects of building overall energy consumption analysis,power distribution system information monitoring,power load analysis,and so on.It is pointed out that the EMS2000 energy consumption management system can accurately find the wasting energy and energy-saving potential in large public buildings,and judge the actural energy-saving effects of management or technical measures,which has a great significance for energy conservation supervision.

EMS2000 energy consumption management system; building energy-saving; power transforming and distributing system; power load

喬海南(1985—),男,從事電力自動化方面的研究。

TU 201.5

B

1674-8417(2015)02-0041-05

2014-11-25

姜曉輝(1984—),男,從事儀器儀表數(shù)字圖像識別方面的研究。

趙明輝(1983—),男,從事電力能效管理方面的研究。