高校校園節能綜合管理系統的應用方案
摘 要高校構建電力能源智能管理系統可以實現對高校電力能源消耗的實時監測分析預警和輔助決策系統通過能效管理技術監測各個設備的用電情況并通過數據的取得整合匯總來實現能源的績效管理系統從全局出發整體調控電力設備安全穩定地運行實現了設備電力參數的實時采集并且通過標準的通訊接口和成熟的校園網絡將數據上傳到能源管理系統進而對電力設備實現全面而有效的監控
關鍵詞能耗監測能耗管理電力管理高校節能
0 引言
高校是集教學科研和生活于一體的大型園區人員高度密集建筑功能類型多能耗總量較大高校校園節能管理壓力大,高校節能技術和運行調控主要存在以下共性問題(1)缺乏合理可行的指標當前指標反映的是宏觀層面的總體能耗情況年度靜態評價方法無法實現高校用能事前預測事中判斷的動態評價(2)缺乏針對用能精細化管理的集校園能耗監測數據分析和節能管理三位一體的能耗監測系統現有管理方法僅依靠四大分項的計量系統立足于單棟建筑而非整個校園顆粒度過大無法實現不同用能空間和用能系統的技術對標(3)缺乏針對高校特征的適宜節能技術和智能調控策略因此需要建立針對校園用能精細化管理的節能評價指標體系能耗監測系統成套技術和高校節能適宜技術體系最后形成集準確評價能耗監測數據分析動態對標節能準確診斷適宜技術研發智能管控策略優化為一體的綜合節能技術并進行應用示范
1 校園總能耗+功能建筑分能耗的雙控指標體系
確定了高校用能特征體系包括指標類型主要用能種類不同類型高校的典型用能指標不同功能建筑類型的能耗水平分布不同類型高校的能耗分項比例以及不同功能建筑全年逐月用能特點建立了以不同功能建筑能耗為評價指標的評價方法完善了高校目前以總能耗為判定指標的能耗評價體系形成校園總能耗+功能建筑分能耗的雙控指標體系
2 校園能耗監測用能評價和節能診斷成套技術
引入企業服務總線(Enterprise Service Bus ESB)來構建能耗監測平臺保持各系統數據的分布現 狀將高校各個系統的數據通過協議包裝成服務注冊 到 ESB通過 ESB提供統一的數據服務通過統一的 數據接口為用戶提供多種服務實現數據在邏輯上的融 合該系統投資較小大大降低了數據搬遷難度數據 準確度高適合高校能耗監測平臺建設
3 動態定額測算和智能用能報警方法的用能精細化管理
引入適合實時計算的高精度支持向量機(Support Vector Machine, SVM)算法通過對歷史能耗時間序列氣象數據進行建模預測未來時刻的能源消耗預測值作為動態定額指標提高了能源定額管理的準確性實際操作中將與預測定額密切相關的歷史能耗數據氣象數據作為模型的輸入量以 SVM 算法創建預測模型采用了默認的 RBF 核函數SVM 預測的相對誤差可降至 1.89%有利于工程化實施
基于水電氣能耗數據機電系統運行數據重點區域監測數據和氣象環保數據形成了主要用能系統健康狀況和安全狀況的智能評估開發了具有自適應能力的用能報警系統實現了通過手機大屏手持終端等多種方式將報警信息實時發送給維護服務人員
4 適應高校用能特征的節能智慧調控體系
4.1 高校常用空調形式的一站式智慧服務平臺
實現了空調本體狀態以及各房間實時溫濕度的采集同時實現按照區域(如按房間樓層部門建筑)或時間(如按日月年)的電量獲取和分析展示建立了基于物聯網的根據氣象參數用戶用能時間行為模式和室內溫濕度需求的不同建筑功能的空調智能集控優化方案并提供健康狀態監測和故障早期預警完成全流程的數字化管理實現學校對空調用能的準確管控
4.2 學生公寓熱水系統及優化控制策略
建立分布式太陽能集熱器空氣源熱泵及燃氣鍋爐的集中系統及優化控制策略夏季增設太陽能集熱器與水箱之間的回路來充分加熱系統各水箱的蓄水以解決太陽能集熱水箱過熱但由于用水時間未到而造成的棄熱現象實現最大化利用太陽能冬季通過建立水溫水位比熱容等參數的耦合計算模型根據逐時熱量需求形成空氣源熱泵的啟停策略進行動態準確控制在滿足水位高度要求的前提下蓄水熱量不滿足需求時才開啟空氣源熱泵顯著減少了空氣源熱泵的開啟時間
4.3 基于室內溫度濕度光照度的遮陽百葉智能調控策略
結合光照特征外窗形狀和開啟方式完成對高校圖書館溫度濕度光照度和室內采光等環境參數的監控根據夏季方位角高度角對遮陽的影響以及建筑的光環境特征建立遮陽板調控角度和策略并實現監控系統自動控制調節
5 建立適宜校園園區場地特征和用能特征的新能源綜合技術體系
創新性建立光伏發電遮陽構件一體化 + 停車場一體化系統具備光伏發電遮陽新能源汽車充電停車場等綜合功能搭建了光伏發電在線監測平臺對發電量進行逐時計量和儲存基于校園園區處于海邊風力常年較大的特征選擇了有力矩偏移功能可以保護風機的風光互補系統選取高儲能電池和低功率光源以滿足連續照明能力和抗陰雨天氣能力
6 安科瑞電氣針對高校推出能效管理解決方案--AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺
6.1平臺概述
AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統計后勤計費管理校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺從源網荷儲充多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求在統一的需求下實現能源互補信息互通等管理模式助力學校管理智能化數字化綜合化實現節能校園綠色校園低碳校園
6.2平臺組成
AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網絡結構主要由設備層傳輸層數據層應用層組成AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實時在線監控能耗數據統計分析空調智能管理用能排名節能評估宿舍惡性負載監管等功能
6.3平臺架構
圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲
7 高校綜合能效解決方案
7.1校園電力監控與運行
集成設備所有數據綜合分析協同控制優化運行集中調控集中監控數字化巡檢移動運維 班組重新優化整合減少人力配置
7.2后勤計費管理
采用先進的網絡抄表付費管理技術實現電水氣等能源綜合計費實現遠程抄表費率設置 賬單統計匯總等支持微信支付寶一卡通等充值支付方式可設置補貼方案通過能源付費管理方式培養用能群體和部門的節能意識
7.2.1宿舍用電管理
針對學生宿舍用電進行管理控制可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能
可進行惡性負載識別檢測違規電氣并可獲取違規用電跳閘記錄
7.2.2商鋪水電收費
針對校園超市商鋪食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理
7.2.3充電樁管理平臺
充電樁在源網荷儲充信息能源結構中是必不可缺的充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必不可缺的一部分
7.2.4智能照明管理
通過對高校路燈的全局監測提供對路燈靈活智能的管理實現校園內任一線路任一個路燈的定時 開關強制開關亮度調節以及定時控制方案靈活設置確保路燈照明的智能控制和高效節能
7.3能源管理系統
針對校園水電氣等各類接入能源進行統計分析包含同比分析環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行采集和統計的各類建筑耗電數據如辦公類建筑耗電教學類建筑耗電學生宿舍耗電等對數據分門別類的分析提供領導決策提高管理效能
構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫能自動完成能耗數據的采集工作自動生成各種形式的報表圖表以及系統性的能耗審計報告能夠監測能耗設備的運行狀態設置控制策略達到節能目的
7.4智慧消防系統
智慧消防云平臺基于物聯網大數據云計算等現代信息技術將分散的火災自動報警設備電氣火災監控設備智慧煙感探測器智慧消防用水等設備連接形成網絡并對這些設備的狀態進行智能化感知識別定位實時動態采集消防信息通過云平臺進行數據分析挖掘和趨勢分析幫助實現科學預警火災網格化管理落實多元責任監管等目標實現了無人化值守智慧消防實現智慧消防自動化智能化系統化需求從火災預防到火情報警再到控制聯動在統一的系統大平臺內運行用戶安保人員監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況并能夠在出現細節隱患發生火情等緊急和非緊急情況下在幾秒時間內相關報警和事件信息通過手機短信語音電話郵件提醒和APP推送等手段就迅速能夠迅速通知到達相關人員
8.平臺部署硬件選型
8.1電力監控與運維平臺
8.2后勤計費管理
8.2.1宿舍/商業預付費平臺
8.2.2充電樁管理平臺
8.2.3智能照明管理
8.3能源管理系統
8.4智慧消防系統
8.4.1電氣火災監控系統
8.4.2消防設備電源監控系統
8.4.3防火門監控系統
8.4.4消防應急照明和疏散指示系統
9 結束語
本文結合作者所在高校提出了高校電力能源智能管理系統的構建設想通過分析高校在電力能源管理方面存在的弊端有針對性的提出高校電力系統改造與智能管理系統建設的建議采用大數據分析管理的方式方法來保證電力能源的高效利用實現高校節能減排建設綠色校園的目標
【參考文獻】
【1】 徐強.潘黎 高校校園節能綜合技術研究與應用[J].上海市建筑科學研究院有限公司,2019,
【2】 高校綜合能效解決方案2022.5版.
【3】 企業微電網設計與應用手冊2022.05版.