黃小鳳(廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司，廈門 361006)

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)于智慧園區(qū)的應(yīng)用解決方案

黃小鳳
(廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司，廈門 361006)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，城市信息化應(yīng)用水平不斷提升，智慧園區(qū)和智慧城市建設(shè)應(yīng)運而生?，F(xiàn)通過ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)與智慧園區(qū)在能源系統(tǒng)的應(yīng)用解決方案，提升園區(qū)及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用及綜合競爭力。

建筑節(jié)能 能耗管理 智慧園區(qū) 能效服務(wù) 能效改進

0 引言

2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，提出城市由關(guān)系到城市主要功能的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境等6個核心系統(tǒng)(組織(人)、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源)組成，而城市本身則是由這些系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。智慧城市中的這些系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)來自于城市中的各類建筑群與園區(qū)，而智慧園區(qū)是智慧城市中的重要組成部分，其通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)，可對產(chǎn)業(yè)園區(qū)各類信息資源進行整合，通過信息技術(shù)突出智慧、互聯(lián)和協(xié)同的理念，充分降低園區(qū)和企業(yè)運營成本，提高工作效率，加強園區(qū)的創(chuàng)新、服務(wù)和管理能力，為園區(qū)鑄就一套超強的軟實力，進而有效提升園區(qū)及相關(guān)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。

ABB的PMCS 能耗綜合管理系統(tǒng)解決方案是園區(qū)能耗綜合管理在能源使用這一環(huán)節(jié)與智慧園區(qū)、智慧城市的一個典型實踐結(jié)合應(yīng)用。通過搭建一套綜合監(jiān)測平臺，及時對園區(qū)的能耗數(shù)據(jù)進行分析、整合、展示，使園區(qū)管理者對資源的使用情況一目了然；同時這些數(shù)據(jù)信息可向園區(qū)用戶公布，使其對自己的耗能情況有更清晰的認識，對園區(qū)、企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有更多的責任感。

1 園區(qū)能源使用現(xiàn)狀

經(jīng)過對園區(qū)物業(yè)、運維服務(wù)等部門的資料信息收集，發(fā)現(xiàn)園區(qū)能耗主要包括電能和水資源兩部分。

1.1電能消耗

1)園區(qū)住戶用電通過抄表系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，用電計費為1元/(kW·h)。園區(qū)計價電費按峰谷計價收費，園區(qū)日常工作時間8:00～12:00(尖峰時段，費率為1.126730)，12:00～18:00(平段時段，費率為0.735500)，18:00～22:00 則按高峰時段計價。實際電費結(jié)算按平時段結(jié)算電費。

2)園區(qū)公攤用電無表計精確計量，通過物業(yè)計算并通過建筑面積公攤收費，計費為1元/ (kW·h)。其公共區(qū)域照明(如地下車庫、走廊公共照明等)均通過人工定時開、關(guān)。地下車庫現(xiàn)采用傳統(tǒng)白熾燈具，且安裝位置較不合理；建筑公共照明(如走廊照明燈具)雖采用節(jié)能燈具，但處于常開狀態(tài)，需人工定時開、關(guān)，園區(qū)建筑公攤用電通過物業(yè)人員手工抄表形式統(tǒng)計。上述用電方式均產(chǎn)生了大量的能源浪費。

1.2水資源消耗

園區(qū)生活用水均通過物業(yè)人員手工抄表方式記錄每月用水數(shù)據(jù)，根據(jù)建筑面積公攤計量租戶用水量。 如：園區(qū)一個月用水量約為920m3，且園區(qū)用水按行政事業(yè)用水計量收費，為4.5元/m3；園區(qū)住宅居民用水采用合表統(tǒng)計，費用為3.1元/m3。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計

ABB提供的建筑節(jié)能解決方案通過能耗匯總診斷、能效數(shù)據(jù)分析、能效控制管理、建筑能效服務(wù)、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及能源供給策略等一系列綜合措施來實現(xiàn)建筑節(jié)能。

2.1智慧園區(qū)建筑節(jié)能典型方案

智慧園區(qū)建筑節(jié)能方案總體設(shè)計為：配置一套能耗綜合管理系統(tǒng)并提供能效服務(wù)；針對關(guān)鍵耗能設(shè)備進行節(jié)能改造；依據(jù)當?shù)靥柲苜Y源、能源政策等實際情況，增加分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、光伏車棚、電動汽車充電樁及微網(wǎng)系統(tǒng)，改善能源供給結(jié)構(gòu)。具體配置如圖1所示。

園1 區(qū)建筑節(jié)能方案配置圖

2.1.1 ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)用于對園區(qū)內(nèi)各樓宇建筑區(qū)的用水、用電的遠程計量和實時監(jiān)控，通過建立能耗結(jié)構(gòu)模型，計算和分析能耗水平，監(jiān)測各個用能環(huán)節(jié)的能耗使用情況，同時生成各種定制化能耗報表、能耗數(shù)據(jù)曲線及餅圖、柱狀圖等，為園區(qū)節(jié)能降耗提供直觀的科學(xué)依據(jù)，并通過Web發(fā)布給園區(qū)物業(yè)管理和運營人員，促進園區(qū)物業(yè)管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低，達到節(jié)能降耗的目的。

能耗匯總診斷：按照能效管理需求構(gòu)建各種能耗數(shù)據(jù)抄表系統(tǒng)連接至能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)；能耗數(shù)據(jù)通過區(qū)域、建筑群能源互聯(lián)網(wǎng)匯總至能耗管理平臺；針對匯總能耗數(shù)據(jù)類別、屬性、日期等要素進行初步診斷。

能效數(shù)據(jù)分析：分析各類能源消耗情況(用水、用電)；分析各耗能對象(如電梯、中央空調(diào)等)的耗能情況。

能效控制管理：分類能源消耗預(yù)警與控制預(yù)案；關(guān)鍵耗能對象預(yù)警和控制預(yù)案，控制方案實施與評價；客戶價值能源控制目標管理與控制預(yù)案，控制方案實施與評價，后續(xù)措施等；成本分析，收費管理等財務(wù)應(yīng)用模塊。

2.1.2 能效服務(wù)平臺

針對園區(qū)節(jié)能降耗咨詢服務(wù)，ABB提供遠程云能效綜合服務(wù)。在能源管理系統(tǒng)上線2年內(nèi)每季度為園區(qū)提供一次能效分析報告，并提供服務(wù)專業(yè)人員；每季度前往1次園區(qū)現(xiàn)場進行能耗情況溝通，提供能效改進方案，以根據(jù)園區(qū)用戶的要求制定下一步能效改進實施計劃。

2.1.3 照明系統(tǒng)節(jié)能改造

通過對園區(qū)照明系統(tǒng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)園區(qū)地下車庫內(nèi)采用白熾燈，建筑內(nèi)公共區(qū)域部分照明開關(guān)白天常開且手動控制。所以，照明系統(tǒng)節(jié)能改造主要從照明燈具和照明系統(tǒng)運行管理方式入手。

首先將地下車庫的白熾燈具替換為節(jié)能LED燈，另外，在進行燈具改造的同時考慮提升照明系統(tǒng)運行管理方式，如采用ABB智能照明控制系統(tǒng)，通過智能調(diào)光實現(xiàn)自然光源與人工光源結(jié)合；通過時鐘控制器、智能開關(guān)及位移感應(yīng)控制來實現(xiàn)園區(qū)地下車庫及建筑內(nèi)戶內(nèi)公共區(qū)域按需照明。其次，制定照明控制預(yù)案，將園區(qū)公共區(qū)域照明根據(jù)實際需要分為全部開啟，2/3燈具開啟，1/3燈具開啟，分區(qū)開啟，全部關(guān)閉，夜間、上午、下午、傍晚、深夜、節(jié)假日、特殊要求等照明模式；照明預(yù)案可以自動運行也可手動控制。

2.1.4 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)

對園區(qū)屋面、屋頂進行利用，建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列產(chǎn)生的綠色清潔能源直流電直接接入為每個光伏方陣配備的高效率組串逆變器，逆變器將直流電轉(zhuǎn)成三相380V的穩(wěn)定交流電，與電網(wǎng)并網(wǎng)，最終向負載供電。光伏系統(tǒng)組成見圖2。

圖2 光伏系統(tǒng)組成

園區(qū)內(nèi)多棟建筑屋頂可利用面積近10 000m2，在建筑屋頂鋪設(shè)太陽能板，這些太陽能板不僅能提供綠色清潔能源，還可以實現(xiàn)大廈的自我調(diào)溫功能。根據(jù)經(jīng)驗，鋪設(shè)了太陽能板屋頂，頂樓夏日平均氣溫比未鋪設(shè)時降低了7～8℃，大大降低了空調(diào)能耗。

2.1.5 儲能系統(tǒng)

項目配置一套ABB提供的EssProTM儲能系統(tǒng)，以峰谷電價差帶來的利益降低園區(qū)實際運行維護成本。

ABB提供的EssProTM儲能系統(tǒng)通過功率變流器、控制系統(tǒng)、保護裝置、開關(guān)設(shè)備及電池的集成解決方案為用戶隨時隨地提供電能。儲能系統(tǒng)能快速應(yīng)對能源供需瞬時變化，滿足從幾百千瓦到幾十兆瓦的功率需求，并能夠并入中壓和高壓電網(wǎng)，通過一系列應(yīng)用幫助維持電網(wǎng)穩(wěn)定，確保可靠、優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。

2.1.6 光伏汽車棚

光伏汽車棚是將光伏發(fā)電與車棚相結(jié)合的系統(tǒng)，具有吸熱性好、安裝便捷、成本低廉等特點， 不僅具備遮風(fēng)擋雨等基本功能，還可以提供源源不斷的綠色電力。考慮光伏發(fā)電特殊需要，在陽光照射無遮擋地區(qū)的戶外停車場選擇12個車位安裝光伏停車棚，為園區(qū)增添一道美麗的低碳風(fēng)景線。

2.1.7 電動汽車充電樁

作為新能源戰(zhàn)略、智能電網(wǎng)的重要組成部分以及“十二五”的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，電動汽車將逐漸成為中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。作為電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，充電站的建設(shè)是電動汽車大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。如今，電動汽車充電樁已經(jīng)成為發(fā)展電動汽車所必需的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟效益。因此ABB為園區(qū)提供了4臺直流快速充電樁(見圖3)。

圖3 Terra 53z 電動汽車充電樁

圖3為ABB的Terra53z 電動汽車充電樁，這是一款符合中國直流快速充電的產(chǎn)品，最大充電輸出可以達到50kW，可以滿足路途中快速充電的需要，是加油站和繁華市區(qū)、大型園區(qū)的理想之選。

2.1.8 微網(wǎng)系統(tǒng)

ABB微網(wǎng)系統(tǒng)屬于分布式微網(wǎng)系統(tǒng)。每個用能及供能端配置一臺M+微網(wǎng)單元，各微網(wǎng)單元通過光纖環(huán)網(wǎng)連接，微網(wǎng)系統(tǒng)運行機制根據(jù)具體客戶定制的計算模型來定。通過微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個高效靈活的新系統(tǒng)，實現(xiàn)對園區(qū)用電負荷的多能源、高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式。ABB 提供的針對園區(qū)M+微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 ABB M+微網(wǎng)系統(tǒng)

1)基本要素

負荷：分布式太陽能(發(fā)電)、儲能、能源網(wǎng)。

供能/發(fā)電側(cè)：柴油發(fā)電機、分布式太陽能、光伏車棚等。

控制裝置及系統(tǒng)：系統(tǒng)控制&保護裝置、系統(tǒng)優(yōu)化運行&監(jiān)測&維護裝置，并離網(wǎng)控制裝置。

2)控制模式

分布式能源系統(tǒng)作為獨立供電體系并網(wǎng)；光伏系統(tǒng)為儲能系統(tǒng)充電，能夠同時并網(wǎng)；儲能系統(tǒng)按需并網(wǎng)；分布式光伏發(fā)電與電動汽車充電樁一體化車棚并網(wǎng)。

3 ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)功能介紹

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架設(shè)計，從管理分析角度出發(fā)，使用圖形化的界面，將枯燥的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形圖表，提高易用性，從而幫助用戶合理規(guī)劃和利用能源，降低能源消耗，提高經(jīng)濟效益。

PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用模塊化的功能結(jié)構(gòu)，其基本功能模塊包括：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；高級功能模塊包括設(shè)備能效、能源績效、成本分析、設(shè)備管理、收費管理、數(shù)據(jù)上傳等。

1)樓宇統(tǒng)計：對建筑樓宇進行能耗統(tǒng)計分析。包括建筑導(dǎo)航、能耗總覽、分項價值樹、分類分項、同類對比、分時計量6項。

2)組織能耗：對組織機構(gòu)進行能耗統(tǒng)計分析。包括能耗總覽、組織價值樹、分類分項、同類對比和分項價值樹等。

3)統(tǒng)計分析：包括自有分析和測點能耗。測點能耗是對測點(儀表)統(tǒng)計分析，包括基本信息、實時讀數(shù)、能耗曲線。

4)報警中心：對系統(tǒng)運行過程中的報警統(tǒng)計分析。包括實時報警、歷史報警、統(tǒng)計。

5)報表管理：提供客戶常用報表，具有打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出等功能，目前有能耗量報表、能耗金額報表、能耗費用報表。

6)系統(tǒng)管理：在系統(tǒng)管理功能中可以對整個項目的信息進行配置，例如項目的區(qū)域劃分、組織構(gòu)架、設(shè)備類型、用能單價、考核周期、用戶權(quán)限管理、使用日志、能源采集點的增/刪/改/查等。

7)Web發(fā)布：系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，系統(tǒng)的所有界面及操作做都可以通過瀏覽器來進行。系統(tǒng)的服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)的整合處理及存儲，并通過網(wǎng)站的方式將其發(fā)布到Web網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以通過任意一臺電腦在網(wǎng)絡(luò)的任何一個位置網(wǎng)站訪問系統(tǒng)并進行各項操作。

高級功能模塊中，ABB針對園區(qū)增加了能源績效、設(shè)備管理及數(shù)據(jù)上傳等功能模塊，針對園區(qū)建筑群及園區(qū)租戶的能耗統(tǒng)計分析及績效考核狀況，對園區(qū)高層建筑中中央空調(diào)設(shè)備的能效和能耗進行統(tǒng)計分析；同時通過能耗數(shù)據(jù)的上傳，完成與政府相關(guān)平臺的數(shù)據(jù)對接。能源績效及設(shè)備管理功能界面如圖5～6所示。

圖5 能源績效功能模塊界面圖

圖6 設(shè)備管理功能模塊界面圖

4 ABB能效服務(wù)平臺

通過ABB能效平臺為目標用戶提供遠程數(shù)據(jù)管理、分析診斷等相關(guān)能效服務(wù)。

ABB能效平臺掌握建筑用戶整體用能情況，包括對水、電、煤、氣、油、冷(熱)量等多種能耗數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析、診斷。能效服務(wù)系統(tǒng)圖如圖7所示。能效服務(wù)平臺服務(wù)類別表參見表1。

圖7 能效服務(wù)系統(tǒng)圖

由表1可知，能效服務(wù)按服務(wù)類型不同可分為標準服務(wù)、進階服務(wù)、延伸服務(wù)和服務(wù)熱線。標準服務(wù)提供數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和能效報告服務(wù)；進階服務(wù)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(wù)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(xùn)，并協(xié)調(diào)碳排放交易服務(wù)；服務(wù)熱線為用戶開展能效咨詢服務(wù)。

表1 能效服務(wù)平臺服務(wù)類別表

5 結(jié)束語

通過PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)在園區(qū)能源消耗系統(tǒng)的方案應(yīng)用，園區(qū)的能源管理水平及工作效率明顯提高，原有傳統(tǒng)園區(qū)物業(yè)管理能源消耗的方式獲得較大改善，提高了能源的使用效率，節(jié)能降耗的同時，減少了園區(qū)企業(yè)經(jīng)營負擔，幫助企業(yè)加速發(fā)展。

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Huang Xiaofeng

The intelligent park and intelligent city came into being with the continuous development of information technology and city informatization. Through ABB PMCS energy consumption integrated management system and energy system application solution of intelligent part, the park and enterprise’s sustainable development and information technology applications and comprehensive competitiveness all have being improved.

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