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能耗監(jiān)測系統(tǒng)在阿里巴巴“淘寶城”二期項目的設(shè)計與應(yīng)用

 更新時間:2022-04-12 點擊量:489

安科瑞 耿敏花

摘要:

針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問題,利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計量控制技術(shù)等信息化技術(shù),實現(xiàn)能源資源分類分項準(zhǔn)確計量和能源資源運行監(jiān)管功能,清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀;實時監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù),識別負(fù)荷與無效能耗,從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式,實現(xiàn)建筑的節(jié)能。

關(guān)鍵詞: 辦公建筑;大型公共建筑;節(jié)能;能耗;綠色建筑。

0  引言

隨著社會的發(fā)展,能源的消耗量也在迅速增長,特別是建筑能耗的增長特別迅速,已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當(dāng)前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢,在若干年后社會的能源產(chǎn)出將無法滿足能源的需求,所以減小能源的消耗量是一個十分重要的且需要盡早解決的問題。在建筑能耗中,大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額,雖然其總能耗量遠(yuǎn)不如住宅建筑消耗量大,但是單位面積的能耗消耗量十分巨大,所以大型公共建筑的節(jié)能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況,為提出節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ),隨著中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟的發(fā)展,我國建筑能耗總量呈持續(xù)增長的態(tài)勢,并且增長速度有越來越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長,必然給中國能源供應(yīng)安全帶來很大的壓力,因此建筑節(jié)能勢在必行。 本文以阿里巴巴“淘寶城"二期項目為例,通過能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建、數(shù)據(jù)采集與分析等,介紹了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在大型共建中的應(yīng)用。

1  項目概述及建設(shè)目標(biāo)

阿里巴巴“淘寶城"項目位于余杭區(qū)五常街道,北靠文一西路,東臨常二路,西靠高教路,南依創(chuàng)新路,永勝港河道東西向貫穿整個場地。

項目建設(shè)用地面積約 330 畝。用地東西長約 920米,南北縱深 350 米。項目建設(shè)總用地面積約 260000 平方米,總建筑面積為 403314.16 平方米(含地下室 34296.26 平方米、架空層 19357.51 平方米)。

設(shè)計規(guī)模:本工程分兩期建設(shè),一期建設(shè)內(nèi)容為 T1~T5 樓、A1 樓以及 P1、P2 停車樓;二期建設(shè)內(nèi)容為 T6~T7 樓、C1 號樓以及 A2 號樓。 整個項目的配電設(shè)備采用現(xiàn)代化的智能網(wǎng)絡(luò)儀表,能夠采集全部電參量(電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能、開關(guān)量等)。

一期智能化電力管理系統(tǒng)工程已經(jīng)完成,本次針對二期除變電所范圍以外樓層建立智能化電力管理系統(tǒng)平臺,并考慮今后需將一期電力數(shù)據(jù)及二期變電所電力數(shù)據(jù)接入該系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫點約為 45000 點左右),以及充分考慮后期的擴容性。 

二期監(jiān)控范圍為 T6~T7 樓、C1 號樓以及 A2 號樓層、強、弱電井內(nèi)的電力儀表約為 350 臺,數(shù)據(jù)點約為 1 萬點。低壓電力儀表采集的電參量信息為:電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能及分合閘遙測信息等。

軟件的主要功能包含電力一次圖顯示、主要進(jìn)線的電流曲線、電能報表、能耗分析報表(插座、照明、空調(diào)、雙電源)、用電棒圖、用戶管理、實時歷史報警,WEB 客戶端瀏覽,OPC 通訊接口共享能源數(shù)據(jù)。其中能耗分析是重要部分,要求能夠滿足損耗計算,樓幢電能對比,電能分類對比,按任意時刻、日、月、年的時間對比,可根據(jù)客戶要求做相應(yīng)的修改。  

2  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計是以《國家機關(guān)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(shù)導(dǎo)則》、《浙江省國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ),建設(shè)符合用戶實際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng),系統(tǒng)完成了淘寶城二期能耗計量儀表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝,實現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)統(tǒng)計與展示的功能。整個系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等,通過能耗計量裝置的安裝,實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集;通過通訊管理機的安裝,實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸;通過能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù),形成可視化趨勢,確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因;通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運營管理模式,進(jìn)行節(jié)能降耗;通過節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對比,查看節(jié)能降耗實施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集 

能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ),是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,指依據(jù)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分,分項能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項。如電能又可以分為4類分項,插座照明用電,空調(diào)用電,特殊用電和動力用電,且每一個分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明,普通設(shè)備用電等??杉?xì)分為插座照明用電,應(yīng)急照明及走廊用電,室外照明用電三個子項??照{(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能,其也包括兩個子項,冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動力用電是為建筑內(nèi)提供動力服務(wù)使用的電能,包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電三個子項。這些分類分項數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計算和存儲,并定時與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本項目中,涉及到的能耗信息主要包括耗電量,按照分項計量系統(tǒng)的設(shè)計要求,本建筑中用電計量采用多功能電度表,在各樓層照明配電箱、空調(diào)配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表,實現(xiàn)電能的分項采集。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸 

數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心,并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,完成原始數(shù)據(jù)存儲的過程。在該過程中,數(shù)據(jù)采集器將定時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加,形成可擴展標(biāo)示語言(XML)格式的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理,一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng),現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式,實現(xiàn)計量采集裝的手拉手式的連接,然后接入采集器,每路485總線連接計量采集裝置的數(shù)量在20只左右;采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸,整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示:

2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設(shè)計 

能耗綜合主界面 

通過綜合能耗主界面可以反映醫(yī)院當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗,并計算得到單位面積能耗;界面下方顯示能耗的當(dāng)日逐時用能曲線;單擊每個分類能耗的上部區(qū)域,可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;可通過下拉框切換建筑物。 

分項用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計 

將電耗進(jìn)行逐時、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計。統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式,直觀反映各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。 

用電支路趨勢分析 

統(tǒng)計各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗,準(zhǔn)確定位用電消耗重要回路,制定節(jié)能績效考核制度,推動節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能重要設(shè)備建立運行記錄檔案,長期跟蹤記錄設(shè)備運行過程中的能效分析評估結(jié)果,結(jié)合設(shè)備維護保養(yǎng)記錄,為設(shè)備的運行維護提供依據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析 

將各種類型和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析,檢驗節(jié)能效果,根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核,以及節(jié)能目標(biāo)的修正。 

能耗數(shù)據(jù)分時統(tǒng)計 

將能源類型、負(fù)載類型、區(qū)域能耗按照時間區(qū)分,按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,準(zhǔn)確掌握能源具體消耗情況??蓪⒚刻煊媚馨磿r段設(shè)置峰、平、谷,統(tǒng)計各時段能耗,降低閑時能耗。 電能數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和預(yù)警 通過高精度智能儀表以技術(shù)手段實現(xiàn)自動化全實時、高密度的實時用能監(jiān)測,減少用能的“跑、冒、滴、漏"和計量誤差。實時監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù),對電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警,及時發(fā)現(xiàn)并改正運行中存在的用電異常,隨時處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值,超標(biāo)時醒目提醒并主動記錄。  

3  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的意義

大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是按照國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計的一個多層次,多功能,跨區(qū)域,可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng)。通過搭建這樣的能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測建筑的能耗使用情況,通過能耗數(shù)據(jù)的分類分項計算,數(shù)據(jù)的分時統(tǒng)計,公共展示平臺等,能促使大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平,為各企業(yè)、政府機關(guān)制定切實的政策和決策提供參考和有力的支持,并過能源綜合管理系統(tǒng)軟件對各電能計量點的用電量實施在線計量、動態(tài)監(jiān)測、集中管理、科學(xué)考核,通過末端監(jiān)控管理,綜合性地實現(xiàn)整體節(jié)能,為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造提供依據(jù)。



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