智能樓宇能源管理系統(tǒng)解決方案

1、智能樓宇能源管理系統(tǒng)一、前言隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展， 大型公共建筑耗能的問題日益突出， 對建筑執(zhí)行能耗量化管 理以及效果評估， 來控制降低建筑運(yùn)營過程中所消耗的能量， 最終降低建筑的運(yùn)營成本， 提 高能源使用效率，已經(jīng)成為社會最為關(guān)注的問題。此能源系統(tǒng)作為智能樓宇管控一體化的能源綜合監(jiān)控信息化平臺， 采用先進(jìn)的在線監(jiān)測 技術(shù)、云計(jì)算、 物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)供能設(shè)備與耗能設(shè)備的直接對話， 傳感器和執(zhí)行器、 監(jiān)測和檢測間環(huán)環(huán)相扣，從而實(shí)現(xiàn)智能樓宇的數(shù)字化管理。 整個(gè)能源管理系統(tǒng)將從以下幾個(gè)方面著手，最終實(shí)現(xiàn)建筑管理輔助決策系統(tǒng)。(1 )實(shí)現(xiàn)對樓宇自控、門禁、智能空調(diào)、ups、電梯、變配電、照明、

2、消防等子系統(tǒng)的大融合，通過匯總后由控制中心統(tǒng)一調(diào)度。( 2)減少能源消耗，采用實(shí)時(shí)能源監(jiān)控、分戶分項(xiàng)能源統(tǒng)計(jì)分析、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。通過重 點(diǎn)能耗設(shè)備監(jiān)控、 能耗費(fèi)率分析等多種手段， 使管理者能夠準(zhǔn)確掌握能源成本比重和發(fā)展趨 勢，制訂有的放矢的節(jié)能策略。與蓄能裝置、無功補(bǔ)償裝置聯(lián)動(dòng)，達(dá)到移峰填谷、提高功率 因數(shù)的目的。(3) 監(jiān)控辦公、居住環(huán)境舒適信息：主要包括環(huán)境的溫度、濕度、空氣質(zhì)量指標(biāo)等。二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)智能樓宇能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分層分布式結(jié)構(gòu) , 系統(tǒng)自上而下共分四層： 現(xiàn)場設(shè)備層： 指分布于高低壓配電柜中的測控保護(hù)裝置、儀表、以及樓宇自控、門禁、智能 空調(diào)、ups、電梯、變配電、消防等

3、子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信層： 使用通信網(wǎng)關(guān)可以將各個(gè)子系統(tǒng)所使用的非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的協(xié) 議, 將監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳輸至智能樓宇能源管理平臺，并下發(fā)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。監(jiān)控層： 具有良好的人機(jī)交互界面， 軟件負(fù)責(zé)和國內(nèi)外各種樓宇控制廠家的檢測、 控制設(shè)備 構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)完美的過程可視化， 并且可與“第三方”的軟、 硬件系統(tǒng)來 進(jìn)行集成。 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫提供豐富的企業(yè)級信息系統(tǒng)客戶端應(yīng)用和工具， 大容量支持企業(yè) 級應(yīng)用，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲。能源管理層： 為現(xiàn)場操作人員及管理人員提供充足的信息 ( 包含樓宇供用能信息 , 電能質(zhì)量 信息

4、 , 各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及用能信息等 )制定能量優(yōu)化策略 , 優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行 , 通過聯(lián)動(dòng)控制 實(shí)現(xiàn)能源管理 , 提高經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。T 1I i IJ機(jī)育ta垢配電炭嶄圖1智能樓宇能源管理系統(tǒng)框架、系統(tǒng)功能模塊組成3.1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集管理以樓宇管理過程中所涉及的各種控制，監(jiān)測，計(jì)量，檢測等為基礎(chǔ)，支持 opc、dde、odbc等相關(guān)接口，全面采集各種數(shù)據(jù)采集器和人工錄入設(shè)備。現(xiàn)場采集內(nèi)容覆蓋樓宇自控、門禁、智能空調(diào)、ups、電梯、變配電、消防等系統(tǒng)。其中主要關(guān)注核心系統(tǒng)運(yùn)行狀況、主要能耗管網(wǎng)狀態(tài)、環(huán)境介質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測等數(shù)據(jù)。將全樓宇的智能控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)采集進(jìn)入系統(tǒng)，供數(shù)據(jù)監(jiān)視、存儲、報(bào)警、

5、分析、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)平衡 等使用。主要功能包括：整合現(xiàn)場各種控制系統(tǒng)。整合建筑物內(nèi)各個(gè)耗能、產(chǎn)能、用能的信息孤島及子系統(tǒng)。將孤立的散點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，整合進(jìn)大型建筑節(jié)能集控智能平臺。與有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)集成。3.2控制調(diào)度中心該系統(tǒng)采用了云計(jì)算技術(shù)，可以提供利用同一平臺管理全球建筑機(jī)電設(shè)備的無限容量 的架構(gòu)，能夠在同一平臺下融合和兼容目前主流自控廠家的產(chǎn)品。可以兼容的協(xié)議不僅包括所有公開的 bacnet、Ion works、m-bus、iec60870-5-101/102/103/104、dlt-645、cdt、modbus等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，還可以與樓宇自控系統(tǒng)主流品牌控制系統(tǒng)私有協(xié)議進(jìn)行兼容。技術(shù)人員遠(yuǎn)

6、程即 可了解現(xiàn)場參數(shù)， 觀察現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)； 實(shí)現(xiàn)樓宇全過程的“可視化”管理。 該平臺基 于云架構(gòu)技術(shù)，還可為專家和技術(shù)人員提供遠(yuǎn)程指導(dǎo)功能。需要整合、 集控的子系統(tǒng)有樓宇自控系統(tǒng)、變配電調(diào)度系統(tǒng)、 智能照明系統(tǒng)、 無功補(bǔ)償 裝置、自發(fā)電裝置、蓄能裝置、饋電線路控制系統(tǒng)、門禁、消防監(jiān)測系統(tǒng)、智能中央空調(diào)控 制系統(tǒng)等。3.3 報(bào)警管理系統(tǒng)平臺利用多個(gè)報(bào)警模型，負(fù)責(zé)過程，設(shè)備，質(zhì)量，安全指標(biāo)，能源限額的超限進(jìn)行 多種方式的報(bào)警。包括模擬量報(bào)警，事件報(bào)警，重大變化連續(xù)重復(fù)報(bào)警，硬件設(shè)備報(bào)警等。 支持一個(gè)完全分布式的報(bào)警系統(tǒng)， 報(bào)警及事件的傳送， 報(bào)警確認(rèn)處理以及報(bào)警記錄存檔。 用 戶可以自定義各

7、種報(bào)警，報(bào)警信息可以通過不同方式傳送至用戶。主要功能包括：1）設(shè)備報(bào)警 重要能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)異常報(bào)警。2）環(huán)境質(zhì)量報(bào)警 空氣質(zhì)量，溫度，濕度等異常報(bào)警。3）電源故障報(bào)警設(shè)備電源故障， ups 斷電報(bào)警。4）網(wǎng)絡(luò)通訊報(bào)警 設(shè)備通訊及網(wǎng)絡(luò)故障等異常報(bào)警。5）報(bào)警級別設(shè)定 基于事件的報(bào)警，報(bào)警分組管理，報(bào)警優(yōu)先級管理。6）報(bào)警和事件輸出方式 報(bào)警窗口、聲、光、電、短信、文件、打印等方式。3.4 設(shè)備管理能源管理系統(tǒng)的對象覆蓋樓宇的各種大型能源設(shè)施，通過對能源設(shè)備的運(yùn)行、異常、 故障和事故狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視和記錄。 通過技改和加強(qiáng)維護(hù)， 指導(dǎo)維護(hù)保養(yǎng)工作， 提高能源設(shè)備 效率，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備閉環(huán)管理。主要功

8、能包括：運(yùn)行記錄、啟停記錄的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查詢。缺陷、故障記錄維護(hù)，查詢。維修工單，試驗(yàn)工單，保養(yǎng)計(jì)劃等設(shè)備維護(hù)管理。設(shè)備基礎(chǔ)信息管理 （型號，廠家，電壓等級等信息 ） 。 維修成本，運(yùn)行成本分析和報(bào)表。圖2樓宇能源管理之設(shè)備管理模塊3.5計(jì)劃與實(shí)績管理根據(jù)能源分配計(jì)劃、檢修計(jì)劃、歷史能耗數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)、能源消耗預(yù)測、供能狀況 等可自動(dòng)計(jì)算能源消耗計(jì)劃和外購計(jì)劃，制定詳細(xì)的建筑能源管理指標(biāo)體系，指導(dǎo)相關(guān)部門按照供需計(jì)劃組織配電、配熱。采集、提取和整理各種樓宇子系統(tǒng)實(shí)際能源消耗量和能源介質(zhì)放散量等數(shù)據(jù)，獲取能源分析所需的實(shí)績數(shù)據(jù)， 為所有部門編制各類其他報(bào)表提供基準(zhǔn)。通過計(jì)劃與實(shí)績數(shù)據(jù)的分析

9、比較，對樓宇所有能源數(shù)據(jù)進(jìn)行有效跟蹤，幫助管理者理清近期潛在影響因素，快速制定實(shí)行的決策，增進(jìn)應(yīng)變能力。能源實(shí)績有日、月、季、年能源實(shí)績表 （包括電，熱，水等不同分析切入點(diǎn) ）；能源計(jì) 劃有日、月、季、年能源供需計(jì)劃表 （包括電，熱，水等不同分析切入點(diǎn) ）。計(jì)劃與實(shí)績比 較有同比環(huán)比比較分析，其中包括柱狀，曲線，餅圖。3.6平衡優(yōu)化管理能源供應(yīng)和能源消耗直接存在距離，調(diào)整復(fù)雜，系統(tǒng)在大量歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對能源 的生產(chǎn)，存儲，混合，輸送和使用各環(huán)節(jié)集中管理與控制，為大型建筑群建立一套與能源管理系統(tǒng)集成的能源分布網(wǎng)絡(luò)和平衡優(yōu)化模型。通過綜合平衡和燃料轉(zhuǎn)換使用的系統(tǒng)方法，計(jì)算評價(jià)大型建筑能源利用水平

10、的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)能源供需動(dòng)態(tài)與靜態(tài)平衡，得出各種能源介質(zhì)的優(yōu)化分配方案，使大型建筑能源的合理利用達(dá)到一個(gè)新的高度。主要功能包括：（1 ）能耗報(bào)告能耗采集的是電表的總有功功率，主要是幫助用戶掌握能源消耗情況，找出能源消耗異常值。包括能耗值的逐時(shí)、逐日、逐月、逐年報(bào)告；單位面積能耗為能耗評價(jià)提供數(shù)據(jù)支持；管理值 （即目標(biāo)值）參考幫助分析實(shí)際能耗值與能耗目標(biāo)值的差異；功率因子參考提供能耗值（電能）與用能品質(zhì)間的比對；溫度、濕度參考幫助分析能耗資料與環(huán)境數(shù) 據(jù)的相關(guān)性。（2）能耗排名 不同時(shí)間范圍內(nèi)的能耗值排序，以升序或降序顯示，幫助用戶找出能耗最低 和最高的設(shè)備單位。（3）能耗比較比較相同時(shí)間范

11、圍內(nèi)不同單位的能耗值，或比較相同單位在不同時(shí)間范圍內(nèi) 的能耗值。（4）日平均報(bào)告率任何一天每15分鐘平均能耗（電能）需求的報(bào)告，幫助用戶了解能源 消耗模式并找出超出預(yù)期的峰值需求，為與電力公司簽訂合同時(shí)提供參考。（5）偏差分析 任何一天不同時(shí)段能耗值與管理值（即目標(biāo)值）的偏差計(jì)算，能耗值超過管 理值的時(shí)段偏差值用紅色表示，表明能源消耗的增加傾向。（6）回歸分析回歸分析-對每位能耗類型為電類的成員內(nèi)的有功功率、無功功率、瞬間 功率、功率因數(shù)進(jìn)行線性回歸分析，展現(xiàn)各成員參數(shù)之間的線性關(guān)系。（7）用電分析根據(jù)所選費(fèi)率以及實(shí)際用電狀況，分時(shí)間段（離峰、半尖峰、尖峰）顯示用 電趨勢以及用電報(bào)表。（8）系

12、統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化 發(fā)揮集中管控的平臺優(yōu)勢，對空調(diào)風(fēng)機(jī)、熱交換器、空氣循環(huán)系統(tǒng)及末端系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)， 避免因憋壓、壓力失衡造成的不必要能耗增加，根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或冷熱源輸出功率。3.7配電及能源優(yōu)化策略配電及能源優(yōu)化系統(tǒng)從電力專業(yè)的深度對電能消耗進(jìn)行數(shù)字化和集成化的管理、控制和優(yōu)化。系統(tǒng)能夠與無功補(bǔ)償裝置聯(lián)動(dòng)來提高功率因數(shù)，通過與自發(fā)電裝置 （如太陽能發(fā)電裝置或其他類型發(fā)電裝置）、蓄能裝置的聯(lián)動(dòng)與交互，完成饋電線路控制，實(shí)現(xiàn)移峰填谷。本系統(tǒng)提供了用戶可自主編程的控制策略生成工具，用戶可根據(jù)具體需求自主編程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化策略。圖3樓宇配電及能源優(yōu)化策略控制策略的編制基于建筑用電結(jié)構(gòu)、季節(jié)、環(huán)境等

13、因素。實(shí)現(xiàn)移峰填谷、提高功率因數(shù)，減 少能源支出。1） 降低用電消耗，提高設(shè)備效率延長設(shè)備使用壽命。2）通過對歷史用電情況的分析，優(yōu)化各子系統(tǒng)運(yùn)行策略，確保用電設(shè)備的正常高效運(yùn)行。3）對全樓宇用電負(fù)荷，電能質(zhì)量及電價(jià)架構(gòu)進(jìn)行綜合分析，制定新能源并網(wǎng)策略及系統(tǒng)充 放電策略，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。聯(lián)動(dòng)控制提供互動(dòng)模式，用戶自行定制用電策略，并實(shí)時(shí)分析。模擬用電策略，預(yù)測用電信息，為 用戶制定用電策略提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)空間環(huán)境參數(shù)及當(dāng)前用電負(fù)荷情況，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行策略。根據(jù)能量優(yōu)化控制策略實(shí)現(xiàn)對各個(gè)子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，并通過運(yùn)行結(jié)果說明能量優(yōu)化控制策略的效果。3.8報(bào)表分析和經(jīng)濟(jì)性分析管理通過

14、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，樓層能耗對比，重點(diǎn)耗能設(shè)備分析等多種分析方式，報(bào)表分析可以幫助物業(yè)管理人員計(jì)算特定房間或人均能耗，實(shí)現(xiàn)自主能源審計(jì)管理。報(bào)表可以自動(dòng)生成，按實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)打印，供調(diào)度和運(yùn)行管理人員使用。 其中有能源調(diào)度日報(bào)表、 能源供需計(jì)劃報(bào)表、能源實(shí)績報(bào)表、能源平衡報(bào)表、能源質(zhì)量管理報(bào)表、能源成本報(bào)表、能源 單耗報(bào)表、能源綜合報(bào)表、能源設(shè)備狀態(tài)報(bào)表、能源故障信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表、能源設(shè)備備件報(bào)表、 能源配送消耗報(bào)表等?？刂齐娞︴崆衟 v移峰禺眷、握高功率因散l-!U teryersU* Ulbie<t5 W lervifs01 C rr-圖 4 樓宇能源報(bào)表分析3.9 能源對標(biāo)管理利用建筑物規(guī)范的能源管理體系，通過與競爭對手或是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者比較，建立完善持 續(xù)改進(jìn)的流程。主要功能包括：1）結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)，對主要設(shè)備的單耗指標(biāo)、單位能耗等指標(biāo)進(jìn)行線上監(jiān)測。2）國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。3）對國家規(guī)定的節(jié)能目標(biāo)設(shè)置警戒線，對未達(dá)目標(biāo)的指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)警示。3.10 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是大型建筑群開展能源工作的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，是大型建筑能源管理信息 化建設(shè)的前提