林鳳真

(廈門ABB低壓電器設備有限公司，廈門 361006)

能源管理系統(tǒng)在商業(yè)建筑領域的應用設計方案

林鳳真

(廈門ABB低壓電器設備有限公司，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估系統(tǒng)，降低建筑運行過程中的能源浪費。

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)境惡化已成為當今世界面臨的最大問題。隨著社會的發(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，建筑能耗占整個社會總能耗的三分之一。而且，隨著中國經濟持續(xù)發(fā)展，這一比例將逐年增長。

在能源需求日趨緊張的情況下，采用多種手段實現(xiàn)建筑節(jié)能是必然的選擇。如何進行建筑能耗量化管理以及效果評估，降低建筑運行過程中的能源浪費，成為建筑用戶最為關注的問題。因此，ABB研發(fā)推出了建筑能耗量化管理及效果評估系統(tǒng)，并通過這一系列在商業(yè)建筑中的整體設計應用流程證實了該能源管理系統(tǒng)可有效降低建筑經濟中的能源浪費。

1 設計思路

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，主要的城市配套包括商場百貨、大型超市、沿街商鋪、大型車庫、甲級寫字樓、星級酒店等，商業(yè)綜合體的建筑高能耗和高運營成本眾所周知，故此領域節(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。

1)多元化角度。此類建筑集商場、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，對建筑節(jié)能目標顯得尤為重要。

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。針對這些分類能耗，需要為能耗類別進行專業(yè)統(tǒng)計分析，并進行能耗換算，將各種能耗轉換成統(tǒng)一的計量單位，方便不同建筑之間進行能耗對比和評價。

3)電能分項角度。根據(jù)建筑用能對象不同，可將電能消耗分為照明系統(tǒng)用電、空調系統(tǒng)用電、動力設備用電及其他特殊用電等。

4)使用者管理角度。根據(jù)運行主體不同，可分別計量各自的能源消耗情況，以滿足物業(yè)管理部門對各用戶的計費管理需求。

5)能耗指標管理角度。各運營主體管理者對各項能耗所關注的方向不同，為更好地、有針對性地進行節(jié)能管理，可根據(jù)建筑不同商業(yè)用途分別進行節(jié)能改造。

2 方案設計

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，是用于評價建筑能效指標的依據(jù)。對于建筑物來講，需要采集的數(shù)據(jù)指標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；分項能耗按用能對象劃分，如電能分項能耗分為照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、其他特殊用電等用電對象能耗數(shù)據(jù)。

按照能效管理需求構建各種能耗數(shù)據(jù)抄表系統(tǒng)，將其連接至能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關，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。針對匯總能耗數(shù)據(jù)類別、屬性、日期等要素進行初步判斷。

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、分項數(shù)據(jù)，能夠從多個角度進行統(tǒng)計、分析、評判，采用動態(tài)曲線、圖表的形式，及時反饋能耗漏洞，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行的設備或系統(tǒng)，并給出改進節(jié)能運行管理的建議。具體建筑主要包括以下幾點。

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

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

3)分析基于客戶價值實現(xiàn)過程中的能源效益情況，了解能效現(xiàn)狀、趨勢、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行能效診斷及節(jié)能改造效果評價。根據(jù)能效對標結果及能效改進方向，定位能效問題，并采取改進措施。

根據(jù)分類能源消耗預警與控制預案，進行控制方案實施與效率評價等；根據(jù)關鍵耗能對象預警和控制預案，進行控制方案實施與評價(如空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力設備等的改造)；根據(jù)客戶價值能源控制目標管理與控制預案，進行控制方案實施與評價，確定后續(xù)措施等；通過成本分析、收費管理等財務應用模塊進行財務控制等。

2.4 能源管理系統(tǒng)設計

能源管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結構，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。其中，能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括各種能耗智能采集設備；區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)由各類能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關通過光纖環(huán)網(wǎng)連接構成；能源管理平臺包括各種工作站、能源服務器、報表打印機等。

能源管理系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫，存儲過程中會根據(jù)每一個能耗數(shù)據(jù)的位置、用途、時間等信息對其打上標簽，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SQL數(shù)據(jù)庫結構，支持千萬級別的海量數(shù)據(jù)存儲，其網(wǎng)絡架構圖見圖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)的分類和分項要求，動態(tài)展現(xiàn)建筑用戶的能耗監(jiān)測、平均能耗、對標分析、能耗變化趨勢等分析結果；根據(jù)分析結果實現(xiàn)對相應設備的能效分析，提出節(jié)能改造建議，實現(xiàn)最優(yōu)化運行。

圖1 能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡架構圖

能源管理系統(tǒng)(界面圖見圖2)采用模塊化的功能結構，包括基本功能模塊和高級功能模塊。基本功能模塊涵蓋了樓宇統(tǒng)計、組織能耗、統(tǒng)計分析、報警中心、報表管理、系統(tǒng)管理、Web發(fā)布等功能；而高級功能模塊涵蓋了設備能效、能源績效、成本分析、設備管理、收費管理、數(shù)據(jù)上傳等功能。具體參見以下內容。

1)設備能效。該功能模塊從建筑的主要耗能設備及系統(tǒng)管理(如空調系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等)入手，通過分析重點耗能設備的運行狀況了解整個建筑的用能水平，從而找到節(jié)能空間。該功能模塊提供設備臺賬管理、設備能效狀況的追蹤及分析、設備維護工作的記錄和統(tǒng)計功能。

圖2 ABB能源管理系統(tǒng)基本界面圖

2)能源績效。該功能模塊主要統(tǒng)計分析建筑/組織機構的績效考核狀況，包括實時績效、績效分析和績效統(tǒng)計。制定能源規(guī)劃，細化能耗指標，以有效提升能源管理水平。

3)統(tǒng)計分析。能源管理系統(tǒng)根據(jù)用戶的實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，供分析使用。系統(tǒng)可以對能耗數(shù)據(jù)進行分析對比，得出諸如變化趨勢、能耗比重及能耗規(guī)律等。此外，還可以對數(shù)據(jù)進行同比環(huán)比分析，即通過同比分析反映以年為單位變化趨勢，排除季節(jié)因素的影響；通過環(huán)比檢驗節(jié)能措施的效果。

4)設備管理。為空調、動力等重要用能設備提供實時監(jiān)控，能效評價、檔案記錄、設備告警等功能，確保設備安全高效運行。設備管理功能模塊主要從設備能效和統(tǒng)計分析2個角度來展示：設備能效顯示設備的信息以及進行能耗值和能效指標值對比分析，包括基本信息、能效評價、績效曲線3個展示區(qū)；統(tǒng)計分析主要對設備的能效等級和能耗值進行統(tǒng)計分析，包括設備列表、臺數(shù)餅圖、能耗餅圖、散點圖4個展示區(qū)。

5)成本分析。該功能模塊實現(xiàn)建筑、設備等的成本費用統(tǒng)計和分析功能，包括成本總覽、分類分項成本、分項成本、設備成本4個方面。

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

7)節(jié)能診斷。對關鍵用能設備進行能耗分析診斷，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、智能手機等終端設備，通過Web瀏覽器隨時隨地查看數(shù)據(jù)，提高管理水平并簡化工作流程。

9)數(shù)據(jù)上傳。系統(tǒng)能與各級省市能耗管理平臺及行業(yè)平臺對接，數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范符合《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術導則》。

4 能效服務

能效服務平臺為用戶提供遠程數(shù)據(jù)管理、分析、診斷、報告等相關能效服務功能。其中，能效服務按服務類型不同可分為標準服務、進階服務和延伸服務；標準服務提供數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和能效報告服務；進階服務為用戶定期舉行能效會診、提供能效改進方案、實現(xiàn)數(shù)據(jù)托管等；延伸服務包括組織專家團隊，邀請用戶參加節(jié)能行業(yè)會議，定期為用戶提供能效管理培訓，并協(xié)調碳排放交易等。

5 客戶收益

通過能源管理系統(tǒng)的建立和運行，可及時發(fā)現(xiàn)建筑能耗異常和漏洞，對不合理用能行為進行改進，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；高效運用儲能系統(tǒng)，合理調配錯峰用能；優(yōu)化微網(wǎng)控制技術，定制分布能源網(wǎng)絡；分析控制能效水平，減少綜合能耗成本；實時監(jiān)控能源設備，保障設備運行安全；實現(xiàn)節(jié)能減排，承擔社會責任。

充電樁簡介及其分類

充電樁，其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑(公共樓宇、商場、公共停車場等)和居民小區(qū)停車場或充電站內，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。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、按安裝地點分

可分為公共充電樁和專用充電樁。公共充電樁是建設在公共停車場(庫)結合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務的充電樁；專用充電樁是建設單位(企業(yè))自有停車場(庫)，為單位(企業(yè))內部人員使用的充電樁，以及建設在個人自有車位(庫)，為私人用戶提供充電的充電樁。充電樁通常結合停車場(庫)的停車位建設。

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，充電時間各不相同。慢充一般在5～10個h充滿，快充可以在20～30min充滿80%，1h完全充滿。

來源：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.

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