程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：根據(jù)高校建筑物電能采集點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)，利用電能能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行分項(xiàng)、組合及分析，建立相對(duì)準(zhǔn)確的參考模型，并設(shè)定合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高校建筑電能能耗評(píng)估，為制定出節(jié)能方案提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高校建筑；能耗監(jiān)測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)；能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

0引言

我國能源消耗主要來自工業(yè)、交通和建筑，其中建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展一方面帶動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，但同時(shí)建筑能耗呈現(xiàn)出急劇上升的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國現(xiàn)有建筑物能耗占全國總能耗的25%左右，其中建筑物消耗的電能約占電力總消耗的六分之一，因此做好建筑物電能能耗分析與研究，提高節(jié)能能效水平，將有效緩解我國電力能源供應(yīng)的緊張局面。

1高校建筑物電能能耗指標(biāo)的建立及分析

高校是社會(huì)構(gòu)成的一個(gè)重要組成部分同時(shí)也是社會(huì)資源能源消費(fèi)大戶。開展校園建筑能耗節(jié)能研究.將對(duì)我國建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有重要的示范意義和深遠(yuǎn)的教育意義。本文以吉林建筑大學(xué)為研究對(duì)象。通過分析和研究我校建筑物電能能耗的特點(diǎn)為提出合理化節(jié)能方案提供有效依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型高校的目標(biāo)。

電能能耗數(shù)據(jù)的計(jì)量。隨著我校辦學(xué)規(guī)模的大，截止目前共有在校生約16萬人，各類建筑物以及相關(guān)設(shè)備等配套設(shè)施不斷增加，校園建筑能耗出現(xiàn)了大幅度增長，我校園建筑明細(xì)如表2-1所示：

利用我校各個(gè)建筑內(nèi)部數(shù)據(jù)點(diǎn)位的采集器獲取相關(guān)數(shù)據(jù).對(duì)學(xué)校建筑物的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分項(xiàng)準(zhǔn)確計(jì)量，并加以統(tǒng)計(jì)分析，其中電能能耗占建筑能耗的比重大。

電能消耗的方式多、分類計(jì)量過程復(fù)雜。其中影響電能能耗大的是建筑內(nèi)部電路系統(tǒng)的復(fù)雜度、終端電器設(shè)備數(shù)量、規(guī)模及使用時(shí)間。因此，做好建筑物電能能耗采集，是建筑物電能能效評(píng)估和節(jié)能優(yōu)化首要環(huán)節(jié)。如圖2-1所示為我校建筑物電能能耗數(shù)據(jù)采集示意圖：

圖2-1吉林建筑大學(xué)建筑物電能能耗數(shù)據(jù)采集示意圖

2.電能能耗指標(biāo)的建立。依據(jù)校園建筑電能能耗數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)建筑進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)分為兩種：單位建筑面積和人均電能能耗。

單位建筑面積用電指標(biāo)。

單位建筑面積耗電量是建筑用電總量除以建筑面積得到的平均值即：單位建筑面積耗電量建筑用電總量/建筑總面積。

（2）人均耗電量指標(biāo)。對(duì)于人員流動(dòng)性比較小的建筑，在采用單位建筑面積用電量為依據(jù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的同時(shí).也可以用人數(shù)作為評(píng)價(jià)依據(jù)。人均耗電量是建筑用電總量除以使用人數(shù)得到的平均值，即人均耗電量-建筑用電總量/用電人數(shù)。

設(shè)定建筑電能能耗指標(biāo)既可以通過計(jì)算得到各種指標(biāo)后，經(jīng)過對(duì)比讓使用者充分了解建筑物的用電水平，也可以將其中部分指標(biāo)為能效評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。

3.電能能耗數(shù)據(jù)的分析。高校建筑電能能耗主要可分為四項(xiàng)：照明插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電和特殊用電。電能能耗數(shù)據(jù)采集應(yīng)嚴(yán)格遵循分類分項(xiàng)的計(jì)量規(guī)則。其中照明插座包括室內(nèi)照明、室外照明、公共照明、用電設(shè)備插座和公共顯示屏用電：動(dòng)力包括水泵熱力泵、電梯、通風(fēng)設(shè)備用電：空調(diào)包括制冷和采暖設(shè)備用電;特殊用電包括食堂餐廳的用電。

對(duì)電能能耗數(shù)據(jù)的分析主要包括對(duì)能耗分類分項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，搭建電能能耗分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)測(cè)模型。多元線性回歸是統(tǒng)計(jì)分析中的重要方法，按時(shí)間利用學(xué)校能耗監(jiān)測(cè)亞臺(tái)的數(shù)據(jù)采集功能獲得建筑電能能耗數(shù)據(jù)，證明篩選的能耗影響因素和電能能耗之間存在線性關(guān)系，建立多元線性回歸的預(yù)測(cè)模型，用來模擬和預(yù)測(cè)建筑電能能耗水平。模型函數(shù)形式為：

，其中EUI設(shè)為建筑物的月耗電量，x均為自變量，

的系數(shù)，x1為室內(nèi)外溫度差，x2為平均照明用電時(shí)長，x3為人均照明用度，x4為每月平均使用人數(shù)，x5為其它設(shè)備使用功率，誤差用

表示。

為了達(dá)到節(jié)能的目的，找到多元線性回歸模型中找出對(duì)電能能耗影響較大的因素，例如對(duì)高校辦公樓進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)分析，x代表室內(nèi)外溫度差，若系數(shù)

的數(shù)值明顯大于其他系數(shù)則表明為了維持室溫空調(diào)系統(tǒng)所耗費(fèi)的電能，占該辦公樓電力能耗的比重大，是關(guān)鍵的節(jié)能影響因素。

2高校建筑物電能能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改進(jìn)方案

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，我校電能能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

系統(tǒng)要具備很高的可靠性，數(shù)據(jù)采集器需要有存儲(chǔ)功能。

系統(tǒng)需要能夠保證穩(wěn)定傳輸速度，避免傳輸阻塞以以應(yīng)對(duì)大量數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)置要合理，避免采集點(diǎn)與局域網(wǎng)距離的問題，導(dǎo)致因網(wǎng)終故障造成系統(tǒng)不能正常獲取數(shù)據(jù)。

在上述需求之下，如何保證電能能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常有效運(yùn)行，為后續(xù)節(jié)能工作提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，顯得尤為重要。近年來無線傳輸技術(shù)發(fā)展非常成熟，各種智能感知設(shè)備廣泛應(yīng)用在冬個(gè)領(lǐng)域。改變傳統(tǒng)的電能能耗采集方式。改變以往的復(fù)雜布線利用智能采集終端。使數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用無線連接。可以使電能能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性更高、實(shí)用性更強(qiáng)、可擴(kuò)展性更好目前方案正在論證中，其中保證電能能耗數(shù)據(jù)采集器與傳感器的可靠傳輸、尤其是網(wǎng)關(guān)的功能方面還要完善，從而才能實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)從無線網(wǎng)絡(luò)到互聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換傳輸。

3安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

3.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對(duì)用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

3.3.2用能概況

對(duì)建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、總能耗同環(huán)比對(duì)比。

3.3.3用能統(tǒng)計(jì)

對(duì)建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對(duì)分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

3.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對(duì)單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

3.3.5同比分析

對(duì)建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

3.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑選定時(shí)段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

3.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對(duì)選擇支路分類能源在選定時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對(duì)比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

3.3.8設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

3.3.9用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對(duì)選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢(shì)，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。

4系統(tǒng)硬件配置

	采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。
智能網(wǎng)關(guān)	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計(jì)算機(jī)平臺(tái)，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺(tái)系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺(tái)系統(tǒng)。
高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜	APM810

	具有全電量測(cè)量，電能統(tǒng)計(jì)，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時(shí)，只需在背部插入對(duì)應(yīng)模塊即可。
APM520		三相全電量測(cè)量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費(fèi)率，越限告警，SOE，4-20mA輸出。
低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜	AEM96

	三相全電量測(cè)量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費(fèi)率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表		計(jì)量流經(jīng)給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術(shù)，通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語

利用高等院校的科研優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用電能能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分項(xiàng)、組合并加以分析，建立參考模型來反應(yīng)電能能耗情況.利用合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)高校建筑電能能耗評(píng)估，為制定出節(jié)能方案提供有力依據(jù)，為建設(shè)節(jié)約型校園提供了有力支撐。未來節(jié)約型校園的不建設(shè)發(fā)展中，對(duì)于各類校園建筑物用電分析還應(yīng)細(xì)化，用電數(shù)據(jù)的采集分項(xiàng)還需更加細(xì)致。根據(jù)校園建筑電能能耗特點(diǎn)有針對(duì)性地建立更加詳細(xì)的分類模型。提高分析效率。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭琦.節(jié)約型高校建筑物電能能耗的分析與研究[J].技術(shù)探討與推廣，2019(30)：84.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

審核編輯 黃宇