摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能主要對象，做好公共建筑節(jié)能工作，對帶動全社會節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，落實“轉方式、調結構"重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹中美信托金融大廈(總體)建筑綜合建筑，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的實時監(jiān)控。

　　關鍵詞：大型公共建筑;辦公樓;能耗監(jiān)測系統(tǒng);

　　1 引言

　　目前，統(tǒng)計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的28%，在我國每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑;而既有的建筑中，僅有4%采取了節(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費非常嚴重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行，節(jié)能降耗，計量先行。

　　建設智能電網(wǎng)用戶端能耗監(jiān)測系統(tǒng)有三個目標：

　　(1)電能監(jiān)測與節(jié)能優(yōu)化：對用電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)特別是耗能設備用電情況進行實時檢測計量、數(shù)據(jù)采集、匯總分析、縱橫比較等，發(fā)現(xiàn)電能使用不合理之處，通過人工干預或自動控制的方法進行改進，優(yōu)化用能設備，提高電能的使用效率。

　　(2)用戶端與電網(wǎng)公司管理系統(tǒng)的互動：在智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)公司為提高電力設施的負荷率要求用戶端某些設備能夠需求響應，其使用能夠盡量避開用電高峰而在用電低谷時使用，幫助電網(wǎng)削峰填谷。

　　(3)管理分布式能源設備的接入：用戶端儲能設備、電動汽車以及可再生能源設備接入電網(wǎng)可能對電網(wǎng)產(chǎn)生重大沖擊，這些設備也可能將電能輸送的電網(wǎng)，所以需要一個很好的能耗監(jiān)測系統(tǒng)進行管理。

　　2 項目概況

　　中美信托金融大廈(總體)建筑能源消耗主要能耗為用電，對其配電室和樓層配電箱用電進行計量管理。整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構由一個節(jié)能監(jiān)管中心、多個現(xiàn)場采集計量系統(tǒng)組成，計量系統(tǒng)之間通過局域網(wǎng)進行通訊。設置能源管理中心，將各用能節(jié)點安裝的能源計量數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳至數(shù)據(jù)中心，軟件可依據(jù)不同權限訪問中心服務器，實時查看能耗情況。系統(tǒng)管理平臺軟件采用C/S結構，可以實現(xiàn)完整的管理、操作功能，對客戶端的用戶，在通過多種授權驗證后，同樣提供查詢、數(shù)據(jù)分析結果展示、管理、監(jiān)控等功能。

　　用戶端能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能

　　(1) 主控制系統(tǒng)功能

　　主控制系統(tǒng)作為專家決策系統(tǒng)，是一個 SCADA 軟件，將各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，并根據(jù)各種不同的情況決定各個子系統(tǒng)的控制。

　　(2) 配電監(jiān)控子系統(tǒng)功能

　　它由多種獨立的功能模塊組成，包括保護設備定值在線管理、事件報警管理、錄波數(shù)據(jù)管理等。

　　配電監(jiān)控子系統(tǒng)采集和處理的基本數(shù)據(jù)：模擬量(遙測)包括功率、電流、電壓、變壓器溫度、系統(tǒng)頻率等。數(shù)字量(遙信)包括開關位置信號、事故信號、微機保護信號、以及設備工作狀態(tài)等。

　　(3) 智能表計子系統(tǒng)功能

　　智能表計子系統(tǒng)能夠海量數(shù)據(jù)的采集、交換、通信、存儲與共享;企業(yè)用能實時監(jiān)控、分析和報表系統(tǒng)，故障報警和快速定位;用戶端電網(wǎng)諧波檢測和分析;能耗監(jiān)測、分析、評估，能耗分項計算以及碳排放計算;根據(jù)電力公司的需量限制對實際用電負荷進行預警和控制。通過智能表計實現(xiàn)智能電網(wǎng)中“雙向"互功功能，智能儀表通過網(wǎng)絡通訊設備實時通訊，提供用戶的能源需求數(shù)據(jù)給智能電網(wǎng)，同時將智能電網(wǎng)的不同時間段的電能信息傳遞給用戶端，讓用戶直接選擇電能消費。

　　(4)設備監(jiān)控子系統(tǒng)功能

　　設備監(jiān)控子系統(tǒng)既是一個設備監(jiān)控子系統(tǒng)，又是一個可以自成體系、記錄各種能量變化并可實現(xiàn)互動控制的用戶能耗監(jiān)測系統(tǒng)。管理中心通過網(wǎng)絡連接多個分中心，每個分中心管理連接當?shù)氐倪@部分設備，通過能源管理控制器、電表、智能開關、繼電保護裝置和各種智能控制器實時采集主要耗能、儲能或生產(chǎn)能源設備的信息，對數(shù)據(jù)進行加工處理，根據(jù)能源控制中心下達給分中心的要求，調節(jié)每個設備的運行狀態(tài)，能源的消費和生產(chǎn)。

　　(5)智能家居子系統(tǒng)功能

　　智能家居是目前智能電網(wǎng)比較關注的領域之一。智能電表與智能家居有機結合才能更科學合理地控制家居內的家電設備，實現(xiàn)需求響應、削峰填谷、節(jié)能減排功能。

　　(6)儲能設備、分布式能源設備、汽車充電設備監(jiān)控技術

　　分別研究低壓側(380V/220V)儲能設備、分布式能源設備和汽車充電設備在上位機系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式和管理方法。

　　3 設備選型

　　※ 多功能網(wǎng)絡儀表

　　功能：有功電度、電流、電壓、有功功率、功率因素

　　精度等級：不低于0.5級;互感器精度：不低于0.5級

　　電氣接口：RS-485

　　通信協(xié)議：MODBUS-rtu

　　※ 數(shù)據(jù)采集的功能

　　1 提供計量裝置靜態(tài)信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關系進行設置;

　　2 能靈活設置各計量裝置通信協(xié)議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性;

　　3 能在線監(jiān)測系統(tǒng)內各計量裝置和傳輸設備的通信狀態(tài)，具故障報警提示功能;

　　4 能靈活設置系統(tǒng)內各采集設備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集周期。不宜大于15min。

　　4 系統(tǒng)架構

　　安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)監(jiān)測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構，如系統(tǒng)結構圖所示：中美信托金融大廈(總體)建筑能耗管理系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡通訊層。

　　系統(tǒng)結構圖

　　該建設項目中美信托金融大廈(總體)建筑安裝的385塊多功能電表，電表通訊協(xié)議為標準MODBUS-RTU協(xié)議，配置多臺智能網(wǎng)關采集電表數(shù)據(jù);第三方遠傳水表共112個,通訊協(xié)議，通訊協(xié)議為標準MODBUS-RTU協(xié)議。

　　5 系統(tǒng)軟件模塊

　　綜合能耗展示

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)登陸成功進入主頁面，主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當月分項用電餅圖和各種能源的消耗量。根據(jù)所選的建筑，對其建筑圖片進行加載，可以選擇時間查看建筑能耗情況，選擇建筑或時間后自動刷新，默認為當天。

　　支路能耗概況

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以根據(jù)分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當日和當月的用能峰值、當日用能、當月用能、當年用能以及昨天同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況;以柱狀圖顯示過去48小時、31天、12個月、3年的能耗情況;以曲線圖顯示15分鐘的負荷用能走勢(電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線)，并顯示當前值、15分鐘內的峰值。

　　支路用能

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，點擊‘加載數(shù)據(jù)’查看各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢，并可以將支路用能顯示合計，以圖表形式顯示。

　　分項能耗概況

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以按照分項進行能耗統(tǒng)計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖(藍色柱表示今日，綠色柱表示昨日);用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比;堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢;分項用能排名圖顯示被選中分項對應能耗值的支路。

　　分項用能

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。選擇需要查詢的支路，‘加載數(shù)據(jù)’查看分項中各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢。這里的支路都是通過基礎數(shù)據(jù)中分類分項的配置而來，默認查詢的是當月的能耗。

　　能耗數(shù)據(jù)同比環(huán)比分析

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可將各種類型(電、水、氣)和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據(jù)分析結果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標的修正。

　　圖表導出

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)可將分析的結果、繪制的圖、表導出到Excel中。

　　用戶管理

　　Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)用戶權限管理采用分級模式，為系統(tǒng)管理員、后勤管理人員、設備維護人員三級，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施。

　　為了使實時系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，整個系統(tǒng)提供可靠的安全保護措施，所有的系統(tǒng)操作員能夠根據(jù)權限大小賦予某特性，這些特性規(guī)定了各個操作員對系統(tǒng)及各種活動的適用范圍，如用戶名，口令字，操作權限及操作范圍等特性。

　　※ 配置選項

　　依照相關技術規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析;

　　配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數(shù)查詢功能;

　　配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息;

　　配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據(jù)項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能;

　　配置各部門用能對應的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項配置后將啟用部門能耗分析功能模塊;

　　配置建筑物中某用能區(qū)域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

　　6 前景展望

　　根據(jù)中美信托金融大廈(總體)建筑能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。

　　◆ 建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發(fā)現(xiàn)能耗黑幕，節(jié)能改造更有針對性，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

　　◆ 選擇節(jié)能設備(節(jié)能燈、變頻器、熱量回收裝置)。

　　◆ 再好的節(jié)能設備，管不住浪費也無法發(fā)揮節(jié)能效果，通過增加自動化節(jié)能設備，制定設備運行策略，減少人為干預，集中管控，使節(jié)能設備正在實現(xiàn)節(jié)能。

　　◆ 通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數(shù)據(jù)量化節(jié)能改造成果，展現(xiàn)節(jié)能效果。

　　7 結束語

　　大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能主要對象，做好中美信托金融大廈的節(jié)能工作，對帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重要意義。

作者介紹：黃飛蓉，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事光儲充等研發(fā)與應用；

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