摘   要高校構(gòu)建電力能源智能管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高校電力能源消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析預(yù)警和輔助決策系統(tǒng)通過(guò)能效管理技術(shù)監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備的用電情況并通過(guò)數(shù)據(jù)的取得整合匯總來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的績(jī)效管理系統(tǒng)從全局出發(fā)整體調(diào)控電力設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了設(shè)備電力參數(shù)的實(shí)時(shí)采集并且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口和成熟的校園網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到能源管理系統(tǒng)進(jìn)而對(duì)電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)全面而有效的監(jiān)控

關(guān)鍵詞能耗監(jiān)測(cè)能耗管理電力管理高校節(jié)能

0引言

我國(guó)高校建筑目前均為大型公共建筑建筑面積龐大單位能耗和總能耗增加顯著特別是一些省屬高校當(dāng)前普遍采用的能源管理主要是通過(guò)人工手段對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理這種工作方式存在工作人員少工作量大計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確性差計(jì)量周期長(zhǎng)結(jié)果反饋滯后時(shí)間長(zhǎng)的弊端非常不利于及時(shí)了解高校能耗實(shí)績(jī)也無(wú)法快速發(fā)現(xiàn)學(xué)校的用能漏洞因此為解決以上問(wèn)題設(shè)計(jì)并構(gòu)建高校能源智能管理系統(tǒng)就顯得尤為重要

 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

1.1電力能源管理系統(tǒng)目標(biāo)

高校電力能源智能管理系統(tǒng)作為高校實(shí)施能源管理的重要子系統(tǒng)主要作用目標(biāo)在于提升高校供電系統(tǒng)的安全性降低系統(tǒng)故障率[1]提高用電質(zhì)量降低負(fù)荷沖擊[2][3]提升供電管理效率低成本合理用電監(jiān)控二級(jí)單位電力消耗為高校能源績(jī)效考核提供依據(jù)

1.2系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測(cè)要求

為保證供電的安全性經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性供電系統(tǒng)需要滿足一定電能質(zhì)量要求依據(jù)國(guó)   家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)需要對(duì)供電系統(tǒng)部分參數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)包括

（1）低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)例如系統(tǒng)有功無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)頻率變壓器溫度等

（2）中壓配電系統(tǒng)的電流電壓功率低壓配電系統(tǒng)的狀態(tài)量例如開關(guān)信號(hào)等

1.3網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)構(gòu)成

高校成熟可靠穩(wěn)定的局域網(wǎng)工控機(jī)服務(wù)器可視化終端等

1.4智能儀表

智能儀表包括智能電表智能溫控儀等為了解決非新建校園改造過(guò)程中用電單元出現(xiàn)的分散與落后的問(wèn)題采用小型化智能電表全新的小型模塊化設(shè)計(jì)測(cè)量精度高安裝簡(jiǎn)易性能可靠穩(wěn)定工作電壓范圍寬防竊電自身功耗低可直接安裝在動(dòng)力箱配電箱或墻壁保護(hù)箱中便于配電系統(tǒng)加裝低壓電表的改造智能電表將采集的電力數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)整合服務(wù)器再將整合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥茉垂芾硐到y(tǒng)中心 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集及設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

2 高校能源智能管理系統(tǒng)技術(shù)路線

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高校能源智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高校能源監(jiān)管能耗的數(shù)據(jù)可視化管理動(dòng)態(tài)化以及節(jié)能指標(biāo)化為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)目標(biāo)[5]可以采用基于分布采集和集中管理的思想對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)如圖 1所示系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集終端數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控管理中心

系統(tǒng)中電表管理模塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是對(duì)高校建筑中的電能使用情況進(jìn)行分類和分項(xiàng)計(jì)量分項(xiàng)用電即照明動(dòng)力空調(diào)等一些特殊用電這些用電按照高校建筑消耗的各類電能進(jìn)行用途分類和數(shù)據(jù)收集電表管理模塊基于 B/S 開發(fā)模式采用實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)采集技術(shù)結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布確保各用電單位對(duì)本單位用電情況的實(shí)時(shí)管理 電表管理模塊還可對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析有效實(shí)現(xiàn)高校各單位用電的量化管理

2.2 數(shù)據(jù)傳輸與通訊 

系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)需要采用智能監(jiān)控儀表數(shù)據(jù)采集器據(jù)傳輸終端DTU 數(shù)據(jù)傳輸終端和能

源智能管理系統(tǒng)平臺(tái) 

用電監(jiān)控儀表方案安裝采用在企業(yè)進(jìn)線斷路器開關(guān)下端增設(shè)校園用電監(jiān)控儀表同時(shí)

建議重新安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)線 CT 以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)線 PT用于電流/電壓測(cè)量功能 

數(shù)據(jù)采集器用于通過(guò)具有的 RS485 通訊功能采集用電監(jiān)控儀表所有用電信息上傳到

校園能源管理中心數(shù)據(jù)采集器通過(guò)以太網(wǎng)通訊方式將數(shù)據(jù)上傳共享到能源智能管理系統(tǒng)平

臺(tái)便于實(shí)時(shí)掌握學(xué)校用電情況 

DTU 數(shù)據(jù)傳輸終端采用 GPRS 無(wú)線通訊將數(shù)據(jù)采集器中的信息分別上傳到校園能源管

理系統(tǒng)中心用于決策部門實(shí)時(shí)掌握校園電力能耗運(yùn)行情況

2.3 高校能源智能管理系統(tǒng)主要功能 

（1）基本檔案管理功能 

系統(tǒng)權(quán)限管理用戶可根據(jù)類別角色權(quán)限對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理維護(hù) 

建筑資料管理管理各分類建筑的基本信息比如建筑的功能用途建筑結(jié)構(gòu)特征

投入使用年限建筑面積使用人數(shù)供電分區(qū)等基本資料使能耗監(jiān)管中心對(duì)各建筑情況一目了然

（2）能耗監(jiān)測(cè)報(bào)警 

系統(tǒng)平臺(tái)可以在線監(jiān)測(cè)整個(gè)校園能耗動(dòng)態(tài)信息并將這些能耗數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)的設(shè)備相結(jié)

合現(xiàn)場(chǎng)管理人員可了解和掌握重點(diǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)能耗狀況單位能耗數(shù)據(jù)能耗變化趨勢(shì)和

實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)等信息[8]系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)各環(huán)節(jié)用能的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)將校園的用電信息

數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化方式上傳能耗監(jiān)測(cè)管理中心根據(jù)預(yù)設(shè)的能耗報(bào)警條件對(duì)用能超限區(qū)域

進(jìn)行報(bào)警也可以通過(guò)外掛開發(fā)程序包的方式開發(fā)獨(dú)立的實(shí)時(shí)能耗優(yōu)化控制系統(tǒng)科學(xué)制定

用能計(jì)劃實(shí)現(xiàn)能源分配最優(yōu)化[9]

（3）能耗統(tǒng)計(jì)分析

能耗統(tǒng)計(jì)分析是系統(tǒng)管理平臺(tái)最重要的功能系統(tǒng)可以利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用報(bào)表曲線

圖表等形式對(duì)不同的建筑類型區(qū)域等用能情況進(jìn)行對(duì)比分析例如系統(tǒng)可以通過(guò)可視化三

維成像技術(shù)充分展現(xiàn)各區(qū)域分類能源數(shù)據(jù)核算能源消費(fèi)總量滿足學(xué)校與相關(guān)部門對(duì)地區(qū)

能源統(tǒng)計(jì)能源總量對(duì)比輔助學(xué)校能源部門實(shí)現(xiàn)以控制能源消費(fèi)總量作為節(jié)能減排指標(biāo)提

供有效的決策依據(jù)同時(shí)也可以對(duì)整個(gè)學(xué)校在教學(xué)過(guò)程中所有用電數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)校用電設(shè)備和

電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)過(guò)程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警提示[10]還可

以通過(guò)縱向比較找出周月不同時(shí)段能源消耗過(guò)程中存在的浪費(fèi)和隱患通過(guò)向設(shè)計(jì)各種

統(tǒng)計(jì)報(bào)表建立校園能耗設(shè)備評(píng)估系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化校園的能源消耗提高學(xué)校能耗使用效率實(shí)

現(xiàn)節(jié)能減排

（4）能耗公示審計(jì)和績(jī)效評(píng)價(jià)

系統(tǒng)具有強(qiáng)大的歷史能耗數(shù)據(jù)追溯和分析功能在不同時(shí)段下生成各種能耗數(shù)據(jù)報(bào)表和

曲線如用電量設(shè)備單耗用多種方法對(duì)主要能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)和歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和

追溯并可對(duì)多種參量的變化趨勢(shì)進(jìn)行疊加對(duì)比分析從而發(fā)現(xiàn)能源消耗結(jié)構(gòu)和過(guò)程中

存在的深層次問(wèn)題對(duì)校園能源消耗結(jié)構(gòu)和方式的改進(jìn)優(yōu)化提出方案和建議此外還能

對(duì)各二級(jí)單位的能耗以及節(jié)能指標(biāo)落實(shí)情況的審計(jì)結(jié)果予以公示根據(jù)能源管理體系和各責(zé)

任單位的具體能源消耗情況進(jìn)行定量分析對(duì)整個(gè)學(xué)校及相關(guān)部門的能源利用效率消耗水

平能源經(jīng)使用經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行審計(jì)檢測(cè)診斷和績(jī)效評(píng)價(jià)

3 安科瑞電氣針對(duì)高校推出能效管理解決方案--AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺(tái)

3.1平臺(tái)概述

AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對(duì)校園能源統(tǒng)計(jì)后勤計(jì)費(fèi)管理校園運(yùn)維管理等提供高校的信息化管理平臺(tái)從源網(wǎng)荷儲(chǔ)充多個(gè)角度解析高校當(dāng)下及未來(lái)的用能問(wèn)題及用能需求在統(tǒng)一的需求下實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)信息互通等管理模式助力學(xué)校管理智能化數(shù)字化綜合化實(shí)現(xiàn)節(jié)能校園綠色校園低碳校園

3.2平臺(tái)組成

AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺(tái)采用開放的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由設(shè)備層傳輸層數(shù)據(jù)層應(yīng)用層組成AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺(tái)提供校園用能實(shí)時(shí)在線監(jiān)控能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析空調(diào)智能管理用能排名節(jié)能評(píng)估宿舍惡性負(fù)載監(jiān)管等功能

3.3平臺(tái)架構(gòu)

圖1 安科瑞能效管理方案架構(gòu)拓?fù)?/p>

4 高校綜合能效解決方案

4.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維

集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)綜合分析協(xié)同控制優(yōu)化運(yùn)行集中調(diào)控集中監(jiān)控數(shù)字化巡檢移動(dòng)運(yùn)維 班組重新優(yōu)化整合減少人力配置

4.2后勤計(jì)費(fèi)管理

采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)電水氣等能源綜合計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表費(fèi)率設(shè)置 賬單統(tǒng)計(jì)匯總等支持微信支付寶一卡通等充值支付方式可設(shè)置補(bǔ)貼方案通過(guò)能源付費(fèi)管理方式培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識(shí)

4.2.1宿舍用電管理

針對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能可進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別檢測(cè)違規(guī)電氣并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄

4.2.2商鋪水電收費(fèi)

針對(duì)校園超市商鋪食堂及其他針對(duì)個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理

4.2.3充電樁管理平臺(tái)

充電樁在源網(wǎng)荷儲(chǔ)充信息能源結(jié)構(gòu)中是必不可缺的充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必不可缺的一部分

4.2.4智能照明管理

通過(guò)對(duì)高校路燈的全局監(jiān)測(cè)提供對(duì)路燈靈活智能的管理實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路任一個(gè)路燈的定時(shí) 開關(guān)強(qiáng)制開關(guān)亮度調(diào)節(jié)以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能

4.3能源管理系統(tǒng)

針對(duì)校園水電氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析包含同比分析環(huán)比分分析損耗分析等了解用能總量和能源流向

按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類建筑耗電數(shù)據(jù)如辦公類建筑耗電教學(xué)類建筑耗電學(xué)生宿舍耗電等對(duì)數(shù)據(jù)分門別類的分析提供領(lǐng)導(dǎo)決策提高管理效能

構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫(kù)能自動(dòng)完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作自動(dòng)生成各種形式的報(bào)表圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告能夠監(jiān)測(cè)能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置控制策略達(dá)到節(jié)能目的

4.4智慧消防系統(tǒng)

智慧消防云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備智慧煙感探測(cè)器智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知識(shí)別定位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘和趨勢(shì)分析幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)網(wǎng)格化管理落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化值守智慧消防實(shí)現(xiàn)智慧消防自動(dòng)化智能化系統(tǒng)化需求從火災(zāi)預(yù)防到火情報(bào)警再到控制聯(lián)動(dòng)在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行用戶安保人員監(jiān)管單位都能夠通過(guò)平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下在幾秒時(shí)間內(nèi)相關(guān)報(bào)警和事件信息通過(guò)手機(jī)短信語(yǔ)音電話郵件提醒和APP推送等手段就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員

5.平臺(tái)部署硬件選型

5.1電力監(jiān)控與運(yùn)維平臺(tái)

5.2后勤計(jì)費(fèi)管理

5.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺(tái)

5.2.2充電樁管理平臺(tái)

5.2.3智能照明管理

5.3能源管理系統(tǒng)

5.4智慧消防系統(tǒng)

5.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

6結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合作者所在高校提出了高校電力能源智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建設(shè)想通過(guò)分析高校在電力能源管理方面存在的弊端有針對(duì)性的提出高校電力系統(tǒng)改造與智能管理系統(tǒng)建設(shè)的建議采用大數(shù)據(jù)分析管理的方式方法來(lái)保證電力能源的高效利用實(shí)現(xiàn)高校節(jié)能減排建設(shè)綠色校園的目標(biāo)

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