電氣設備自動化的節(jié)能技術(shù)研究與應用

IV1緒論研究背景與意義1.1.1研究背景新中國成立后特別是改革開放以來，我國經(jīng)濟社會發(fā)展取得了舉世矚目的巨大成就，但是，我們在資源和環(huán)境方面也付出了巨大代價。經(jīng)濟增長方式粗放，資源消耗高，浪費大，污染重。黨中央、國務院提出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式以來，各地方、各部門做出了很大努力，也取得了一定成效，但由于種種原因，問題并沒有從根本上得到解決。如今，由于我國城市化進入快速發(fā)展階段，能源消耗量也在迅速增加，導致我國已經(jīng)變成了僅排美國之后的第二大能源消耗國家。這樣，伴隨而來的能源問題逐漸突出：能源結(jié)構(gòu)落后，能源利用效率低下，嚴重阻礙了我國實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的進程。隨著全球經(jīng)濟發(fā)展速度的提升，對能源的消耗也在逐漸的增加。其中，電力消耗是能源消耗的一個重要組成，對目前社會節(jié)能的發(fā)展有著深遠的影響，也成為了推動社會發(fā)展的決定性力量。在建筑物的施工過程中，節(jié)能工程成為了工程建設的重要組成部分。在我國，建筑物節(jié)能設計才剛剛起步，開發(fā)商的節(jié)能意識還很薄弱。近幾年才開始對建筑物節(jié)能率的管理工作進行嚴格控制。通過對設備電氣、辦公、通信等方面的節(jié)能管理，進而實現(xiàn)對建筑物的管理控制?！肮?jié)能也是生產(chǎn)力”。在滿足日益增長的能源需求的基礎上，如何最大限度的節(jié)約能源，達到能源利用最優(yōu)，就顯得尤為重要。這也是我國乃至當今世界普遍關心的主要問題之一。所以，運用科學技術(shù)對有限的能源高效整合并且進行最優(yōu)調(diào)配，解決能源缺乏的現(xiàn)狀，當前是我國的基本國策。據(jù)統(tǒng)計，全球能源耗用與日趨增的同時，電能消耗量也在隨之攀升，其中單照明便占全球全年總用電量20%之高。顯然，節(jié)約電能，降低電能的使用量是整個節(jié)能工程必不可少的一部分。照明節(jié)能是一項長期性的高回報投資，這一項投資相對于其他投資回報更快，及其風險更低，而且照明節(jié)能更是一件利國利民的大事。1.1.2研究意義建筑中的電氣設計是建筑設計中的一個重要組成部分，因此，電氣的節(jié)能越來越重要，對其節(jié)能方法和措施的研究刻不容緩。目前，設計院對建筑的電氣設計進行了深入的研究，一套合理、環(huán)保、節(jié)能的電氣設計方案，不僅要滿足各類用電設備的安全可靠運行，更要是一種高效、節(jié)能的方式。在科技迅猛發(fā)展的今天，現(xiàn)代的電氣設計是集電能、控制、設備、網(wǎng)絡、通信等于一體的設計，鑒于我國的建筑節(jié)能的嚴峻形勢，同時為了進行科學的設計，我國對電氣節(jié)能相繼出臺了多部法律文件和指導規(guī)范，用以推動并規(guī)范電氣節(jié)能在我國的順利發(fā)展，例如《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《中華人民共和國電力法》、《產(chǎn)品電耗定額和管理導則》（GB/T5623）與《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導則》（GB/T3485）等法規(guī)。對電氣節(jié)能技術(shù)應用研究的開展，是建筑行業(yè)節(jié)能降耗工程的必然發(fā)展方向，也是國家能源戰(zhàn)略的重要舉措，具有重大的實際價值和戰(zhàn)略意義。民用電氣的節(jié)能設計一般是指在充分保證用戶用電安全和滿足建筑物的正常功能不受影響的前提下，實時監(jiān)控照明、變壓器、電動機、電梯、空調(diào)等用電設備，對其采取優(yōu)化管理的方式，提高用電效率，用以減少整體項目的投資和運行成本，并同時達到節(jié)能的目的。民用電氣照明節(jié)能設計是指根據(jù)建筑的功能，類型的不同，在保證不降低工作面的視覺要求，不降低照明質(zhì)量的前提下，對建筑進行配套電氣照明的節(jié)能設計。做到科學管理和節(jié)約二次能源——電能，從而有效地緩和電力供需，大大降低建筑結(jié)構(gòu)的能耗，做到延緩環(huán)境污染，能源緊張的要求。現(xiàn)在，我國成千上萬的建筑物和企業(yè)急需成熟的技術(shù)，進行節(jié)能的建設和改造，這是降低成本，提高核心競爭力的關鍵因素。所以，我們從事電氣設計的工作人員，在電氣設計階段應該認真思考節(jié)能措施，做好照明節(jié)能工作，推廣并發(fā)展照明節(jié)能技術(shù)是我們的責任。總之，做好前期設計，建筑的照明節(jié)能工程才會起到事半功倍的效果。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀從1979年開始，美國能源信息機構(gòu)（EnergyInformationAdministration,EIA）為了掌握國家商用建筑物的能源特性信息，對國內(nèi)的建筑物的能源消耗和支出進行了詳細的統(tǒng)計，涉及到建筑物的人員、分類、所屬關系、照明、燃料、太陽輻射狀況、年總能耗、維護成本等，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立了建筑能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。1995年，美國綠色建筑委員會（U.SGreenBuildingCouncil,USGBC）建立了一套用于評估可持續(xù)性綠色建筑的國家標準（(LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign,LEED），其涉及了以下六個方面：材料與資源27%、能源與環(huán)境27%、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和革新設計20%、可持續(xù)的場地設計18%、有效利用水資源8%。作為靠進口石油作為主要能源來源的日本，其建筑能耗占總能耗的大約27%，其節(jié)能技術(shù)的發(fā)展及相應法規(guī)的完善得益于1974年和1979年的兩次石油危機。日本的住宅建筑以戶為單位，商業(yè)建筑以實際建筑面積來制定節(jié)能措施。通過研究發(fā)現(xiàn)，影響住宅能耗的兩個關鍵因素是氣候和家電價格。其家電的數(shù)量與其價格有直接關系，氣候和民族文化將直接影響到日本人民的生活方式，也是影響建筑能耗的關鍵因素。住宅建筑的燃料也隨著經(jīng)濟的發(fā)展從一次能源向現(xiàn)代燃料轉(zhuǎn)變。Papakostasa等學者在希臘研究發(fā)現(xiàn)，家庭人口的組成、家電使用情況、生活習慣等決定了家用能耗的特點。Filippin等學者對比研究了希臘的公共住宅和非公共住宅的能耗特點，發(fā)現(xiàn)公共住宅用戶的能源消費季節(jié)性更強。2000年10月，由加拿大自然資源部（NaturalResourcesCanada）發(fā)起和組織，19個國家積極參與，建立了綠色建筑挑戰(zhàn)（GreenBuildingChallenge,GB（2000），建立了一套性能指標，用以專業(yè)評價建筑的環(huán)境性能GBC2000的評價標準有環(huán)境負荷、室內(nèi)空氣質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展指標、資源消耗、運行管理、可維護性、經(jīng)濟型和術(shù)語表共計8個部分。其評價操作系統(tǒng)稱為GBTooI,采用定性和定量結(jié)合的評分制。英國建筑研究綠色建筑評估體系（BuildingResearchEstablishmentEnvironmentalAssessmentMethod,BREEAM），涵蓋管理、能源、原材料、運輸、水、健康和舒適、土地使用、地區(qū)生態(tài)和污染等九大方面，這套評估體系的最大特點是它不僅僅可以從設計建造、管理運營和建筑性能方面對建筑物做出評價，還可以有很多細化的得分點，更加客觀和直接。西班牙作為一個傳統(tǒng)的能源匾乏國家，每年需要進口的能源占其能源需求的85%左右，而近些年來，能源價格不斷上漲，加之中東地區(qū)主要能源出口國的政局始終不穩(wěn)定，使得西班牙對能源安全問題十分敏感。因此，對老住宅建筑的電氣系統(tǒng)進行改造工作就顯得格外重要，另外，西班牙還在積極推廣A級節(jié)能家電。此節(jié)能計劃如若能夠得以實現(xiàn)，則相當于可以減少1200萬噸石油的進口，并減排溫室氣體3250萬噸。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的建筑節(jié)能工作與發(fā)達國家相比起步較晚，直到1986年，才由建設部頒布了第一部旨在推動建筑節(jié)能工作的行業(yè)法規(guī):《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，節(jié)能率要求3001995年12月，建設部又頒布了第二個節(jié)能標準《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住部分)》(JGJ26-95)，節(jié)能率要求500}01993年又出臺了一部規(guī)范旅游旅館建筑節(jié)能設計的《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設計標準》(GB50189-93)01998年1月1日起實施的《中華人民共和國節(jié)約能源法》，是指導全國節(jié)能的大法，也是中國建筑節(jié)能土作的立法依據(jù)，對建筑節(jié)能工作具有重大的指導意義。建設部、科技部及國家發(fā)展和改革委員會于2006年下半年發(fā)布了((“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意見》，其中的電機系統(tǒng)節(jié)能工程雖然將重點放在以工業(yè)用大容量電機為主，但仍可從一個側(cè)面看出電氣節(jié)能的重要性。與此同時，為指導全國建筑設計單位進行建筑節(jié)能設計，由建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司牽頭，委托中國建筑標準設計研究院負責組織編制的《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施一建筑節(jié)能專篇》(包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)動力、電氣五個分冊)，基本涵蓋了目前可用于建筑工程的全部節(jié)能技術(shù)，其中電氣節(jié)能專篇的內(nèi)容與其他相關專業(yè)互相對應與銜接，充分體現(xiàn)出電氣節(jié)能是建筑節(jié)能不可或缺的組成部分。我國目前，在快速發(fā)展經(jīng)濟建設的同時，也更加注重改善人民的生活質(zhì)量。要想提高生活質(zhì)量，不可避免的就要動用儲備資源，就造成了我過目前能源消耗量巨大的現(xiàn)狀。如何在既保證經(jīng)濟快速增長的前提下，又節(jié)能環(huán)保，成為了這幾年中國，乃至整個世界研究的課題。經(jīng)過社會各界人士的共同努力，大力推動建筑物設備節(jié)能的發(fā)展成為節(jié)能趨勢。特別是我國在生活節(jié)能方面的提高是顯而易見的。建筑物設備節(jié)能需要從多個方面展開工作。例如：排水工程、空調(diào)系統(tǒng)、變配電工程以及照明工程等。這些方面在建筑物的整體節(jié)能中發(fā)揮出非常關鍵的作用，能夠?qū)ㄖ锕δ艿捏w現(xiàn)產(chǎn)生重大的影響，是建筑物最為重要的組成部分。對于建筑物中設備電氣自動化方面的研究，是目前相關領域研究的重點內(nèi)容之一。很多企業(yè)通過建設智能化的控制網(wǎng)絡對建筑物內(nèi)所有電氣設備進行控制，充分利用控制平臺的作用實現(xiàn)對電氣設備的節(jié)能調(diào)控。該系統(tǒng)的重點是：采集周圍環(huán)境的溫度、濕度、負載以及燈光等方面的因素，對大量電氣設備的運行參數(shù)（如電壓、功率、轉(zhuǎn)速以及溫度等）進行監(jiān)控，結(jié)合建筑物當前能耗的需求，對建筑物水、電等子系統(tǒng)進行控制、調(diào)節(jié)，使得建筑物可以在最佳運行狀態(tài)下保持節(jié)能的需求：建筑設備自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢：（1）低碳、節(jié)能、環(huán)保使用電氣自動化控制設備，可以在既定的應用程序控制下實現(xiàn)對電氣設備的運行控制，例如：在非辦公時間全部停止運行或部分停止不必要的電氣設備運行；在工作時間內(nèi)，對沒有人員辦公的區(qū)域關閉其所有的用電設備，這樣就能達到節(jié)能環(huán)保的目的。（2）有效降低系統(tǒng)管理費用采用自動化的控制方式，可以直接減少人力管理的成本，并可以實現(xiàn)遠程控制和自動控制相結(jié)合的工作方式，大大降低人員的勞動強度，并可以及時跟蹤環(huán)境變化信息，實現(xiàn)實時調(diào)整設備運行狀態(tài)的效果，在提高工作效率的同時減少資金的投入。（3）延長了設備的使用壽命通過對電氣設備進行自動化控制，可以最大限度地對設備進行保護，可以按照設備自身性能調(diào)節(jié)其運行狀態(tài)，避免電氣設備被過度的使用，這樣可以極大的提高設備的使用周期和使用效率。（4）保證了建筑物的功能性和整體的可控性由于采用智能化控制系統(tǒng)，使得建筑物的運行可以最大限度地發(fā)揮其設計效果，實時有效的控制建筑內(nèi)部的溫度、濕度等。提高了整個建筑物的舒適性，減少了人力控制延時拖沓的可能性。而且通過對所有設備的有效管理，使得各種設備之間可以互相配合，從而保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。建筑設備自動化系統(tǒng)的劣勢：（1）由于電氣自動化控制技術(shù)的大量使用，使得該系統(tǒng)的復雜程度越來越高，復雜程度的提高就會造成控制誤報率的增加，如何簡化控制流程、提高準確度，成為了研究的重點。（2）建筑物電氣自動化控制系統(tǒng)的投資也是一個新的問題，其造價居高不下成為制約其發(fā)展的主要問題。后期維護費用和能耗之間的比例是否能夠達到建筑商和使用方的要求，既要達到建筑物節(jié)能的效果，又要考慮節(jié)能成本與投入成本的性價比，也是目前值得研究的問題。通過目前國家對建筑物節(jié)能的重視和不斷深入的研究，針對建筑物電氣自動化節(jié)能方面的成果也是層出不窮。在相關產(chǎn)品的認證和管理方面也逐漸接近世界領先水平，取得了巨大的社會效益。所以說，建筑物節(jié)能技術(shù)必將會成為建筑行業(yè)新的標準，將會影響建筑行業(yè)的發(fā)展方向。1.3研究內(nèi)容本文在對電氣系統(tǒng)各環(huán)節(jié)進行能耗分析后，將系統(tǒng)中的電力變壓器、電力電纜、電動機、燈具等四個主要能耗環(huán)節(jié)作為研究重點，研究目的在于使電氣充分滿足、完善建筑物功能要求的前提下，盡可能減少能源消耗，提高能源利用率。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源緊缺問題也更加突出，如何節(jié)約能源和提高能源利用率將關系到我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。隨著我國建筑業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，建筑能源浪費越來越大，但對建筑而言，無論是用電設備還是照明系統(tǒng)，都存在著巨大的節(jié)能潛力。因此研究電氣節(jié)能具有重要的意義。山東科技大學碩士學位論文2電氣自動化節(jié)能技術(shù)相關理論概述2電氣自動化節(jié)能技術(shù)相關理論概述2.1電氣自動化節(jié)能技術(shù)涵義2.1.1電氣系統(tǒng)基本組成隨著社會發(fā)展水平的不斷提高，人類在逐漸的突破自然的限制，建筑物的層數(shù)不斷的增高。隨著人們對于建筑物本身要求的增多，建筑物內(nèi)部各項設施的要求也隨之增高。特別是對建筑物內(nèi)的電氣設備而言，目前在高層建筑中，其電氣體系主要包括以下幾部分：圖2-1高層建筑電氣系統(tǒng)基本構(gòu)成由圖2-1我們可以發(fā)現(xiàn)：高層建筑的電氣控制系統(tǒng)是相當復雜的，如何能使各個系統(tǒng)安全、智能、有序、節(jié)能的運行，是我們研究的重點所在。2.1.2電氣系統(tǒng)能耗具體影響因素2013年，我國住房和城鄉(xiāng)建設部頒布了《建筑設計防火規(guī)范》，在這個規(guī)范中對什么是高層建筑做出了明確的說明：居民住宅樓房高于27米的，或者公共建筑物高于24米的，都被視為高層建筑。由此可見，未來高層樓宇建筑將成為主要建筑類型。高層樓宇在為人們帶來方便的同時，也給各種電氣設備系統(tǒng)的運行提出了較高的要求。為了配合高層樓宇內(nèi)各種電氣設備的順利運行，需要一個強大的控制系統(tǒng)作為協(xié)調(diào)機制中樞。隨著科學技術(shù)水平的不斷提高，在高層建筑物內(nèi)實現(xiàn)對復雜電氣設備的控制己不再具有任何的挑戰(zhàn)，特別是對建筑物內(nèi)電氣節(jié)能方面的研究已十分成熟。進入二十一世紀以后，能源匱乏問題越來越突出，而城市高層樓宇的能源消耗卻日益加劇，因此要從多個方面對進行建筑電氣節(jié)能控制。高層樓宇能源消耗，主要集中在各類電機設備運行過程中產(chǎn)生。因此，高層樓宇的建筑電氣節(jié)能要根據(jù)不同電機設備的運行情況進行調(diào)整。利用自動化控制技術(shù)既要滿足建筑物日常需求，也要符合不浪費能源的要求。如今，對電氣設備節(jié)能的研究主要集中在對設備數(shù)據(jù)的處理以及對設備的控制上。電能是辦公綜合體消耗的主要能源，常用的高層樓宇建筑物電氣控制系統(tǒng)主要通過對全樓宇的照明、低壓配電系統(tǒng)、空調(diào)、辦公設備等對象的監(jiān)控，達到節(jié)能效果。2.1.3電氣系統(tǒng)節(jié)能控制管理實施目的（1）建筑電氣設備研究的重點在經(jīng)過大量的研究調(diào)查以后，對系統(tǒng)運行復雜性、執(zhí)行任務的準確性和節(jié)能的經(jīng)濟性等多方面綜合考慮，要想建筑物設備節(jié)能達到明顯效果，勢必要通過將先進的控制裝置部署在建筑物的電氣設備上，對大型空調(diào)、照明、電梯等電能主要消耗設備進行綜合控制，既達到減少電能損失的目的，同時又實現(xiàn)對設備的自動化管理。為了提高整個建筑物的節(jié)能綜合效率，需要通過智能優(yōu)化方法合理配置電能的控制，并選擇合適的電機設備，從系統(tǒng)運行狀態(tài)入手不斷調(diào)整設備的電能利用率。一方面要兼顧設備設計功耗下的使用效果，另一方面還要針對電氣設備中各機電系統(tǒng)的相互配合效率，通過充分調(diào)動整個建筑物的綜合運行配合功能，實現(xiàn)建筑物電氣控制的智能化發(fā)展，在保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定、準確的同時，提高系統(tǒng)的運行效率。（2）對建筑物電氣進行節(jié)能控制的目的采用創(chuàng)新的設計理念，實現(xiàn)對建筑物內(nèi)的全部電氣設備的綜合管理和控制。實現(xiàn)基于節(jié)能目標的設備運行效率優(yōu)化方法，實現(xiàn)對各種耗電設備的高效節(jié)能控制。1)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能不管建筑物是做何種用途，空調(diào)系統(tǒng)的耗電都是建筑物的主要設備，所占的比例都在40%——60%，空調(diào)系統(tǒng)的運行幾乎是全天候的，為的是保證高層樓宇內(nèi)部的舒適性。2)照明系統(tǒng)節(jié)能照明系統(tǒng)的節(jié)能對于整個建筑物節(jié)能工作的重要性。通常建筑節(jié)能控制也是在照明系統(tǒng)方面的研究較多，這主要與照明系統(tǒng)的靈活控制性有關，同時，城市峰谷電價的差異性、環(huán)境變化對照明的影響等等問題，都為照明節(jié)能帶來了新的課題。例如：根據(jù)用戶動態(tài)需求自動調(diào)節(jié)照明功率等。對大型建筑物節(jié)能也提供了很多更具有靈活性和多樣性的解決方案。3)電梯，供水和排水系統(tǒng)電梯、供水和排水系統(tǒng)的運行都需要電機為其提供動力支持。所以電梯、給排水系統(tǒng)的能耗都是來自于電動機工作時的電能損失，控制模式單一且容易實現(xiàn)。只要使得電動機維持在平衡的輸入和輸出狀態(tài)即可。只有找出使系統(tǒng)達到最優(yōu)的運行條件的參數(shù)，就能降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能。（3）建筑電氣節(jié)能控制的長期目標電氣節(jié)能控制是長期的，并存在于整個高層建筑的使用周期的。而且電氣節(jié)能控制會在不同的建筑中都有體現(xiàn)。同時也會涉及到不同的參與者，比如說設計者、建設者、房主、物業(yè)管理等。1)經(jīng)濟目標和普通建筑相比，高層建筑對建筑成本的需求有所提高。為了體現(xiàn)出高層建筑物功能的全面性，就要設置相應的設備，設備多了，能耗自然就大。能耗的增加不但使開發(fā)商投資增加，還使得購買者望而卻步。特別是在能源極度短缺的今天，極大的限制了高層建筑的發(fā)展。所以，只有當高層建筑真正實現(xiàn)了電氣設備的節(jié)能，使得高層建筑的運行成本維持在較低的水平，才能使高層建筑物的功能發(fā)揮出來，真正的提高人們的生活舒適性和工作效率。同時也能為國家節(jié)約能源。2)技術(shù)目標高層建筑電氣節(jié)能技術(shù)會涉及到很多的專業(yè)，比如說計算機專業(yè)、數(shù)學專業(yè)、材料專業(yè)、化工專業(yè)、建筑專業(yè)等。對高層建筑電氣設備節(jié)能技術(shù)的研究，不但能夠推動本行業(yè)的發(fā)展，同時對其它行業(yè)也能產(chǎn)生很強的帶動的作用，總之，是有利于社會的進步和發(fā)展的。2.1.4電氣系統(tǒng)節(jié)能研究實施步驟過程通過對高層建筑電氣系統(tǒng)的基本構(gòu)成和建筑電氣系統(tǒng)能耗組成的詳細分析之后，明確了高層建筑電氣節(jié)能監(jiān)控管理的目標體系后下面將會對建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能研究實施步驟進行詳細的闡述：圖2-2建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能研究實施步驟通過對圖2-2的觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)：在整個電氣節(jié)能系統(tǒng)中，最基本的組成部分是功能不同的機電設備，例如：排污系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)等。利用節(jié)能控制函數(shù)進行運算，制作控制模型，并采樣分析，利用計算建立控制模型，得出一套明確的控制方式，設計圖紙，再通過現(xiàn)場運行調(diào)試，最終對整個電氣節(jié)能系統(tǒng)實現(xiàn)有效的管理控制。2.2電氣自動化節(jié)能技術(shù)的原理及特點電氣設備節(jié)能的基本原理是利用傳感器來搜集不同類型的電氣設備的運行狀態(tài)，同時將這些數(shù)據(jù)反饋給計算機，計算機將傳感器所得到的相關數(shù)據(jù)進行運算分析，反饋到控制中心，再由控制中心對被控制的設備進行參數(shù)調(diào)節(jié)，從而影響設備的運行狀態(tài)，再通過一系列的命令調(diào)節(jié)裝置，使電氣設備在規(guī)定的要求下運行并達到預定的效果。通過對目前建筑設備自動化的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的系統(tǒng)基本都是采用相同的控制結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由三部分組成，即總控制器、執(zhí)行器以及網(wǎng)絡傳輸通道。在網(wǎng)絡通道方面，一般采用兩級網(wǎng)或四級控制裝置對整個建筑物的控制結(jié)構(gòu)進行全面部署，以下，對于兩級網(wǎng)與四級控制裝置工作原理進行詳細分析。（1）兩級網(wǎng)在兩級網(wǎng)中，通常使用建筑物內(nèi)局域網(wǎng)作為初級網(wǎng)絡，在此基礎之上添加工業(yè)總線控制網(wǎng)絡作為二級網(wǎng)絡，但是在一般情況下，二級網(wǎng)絡的網(wǎng)速最高只能達到25kbit/s，這相較于現(xiàn)代人對網(wǎng)絡的需求網(wǎng)速緩慢。（2）四級控制裝置在整個四級控制體系中，總控制器作為控制裝置的第一級，是整個四級控制裝置運行的基礎。它是由一系列計算機系統(tǒng)所構(gòu)成，包括各類數(shù)據(jù)線、I/O接口、打印機以及顯示終端所組成。位于第二級的是在一級網(wǎng)絡的基礎之上增加的多種主控制器，這一級網(wǎng)絡的主要作用是協(xié)調(diào)一級主控制電腦與三級現(xiàn)場控制器之間的通訊和控制功能，為信號的傳輸提供渠道。在第三級中，將采集過來的數(shù)據(jù)進行分析，選擇，得出有效控制現(xiàn)場設備的方法。為了進一步對現(xiàn)場控制設備進行智能控制，提高實時控制的效率，需要在各級網(wǎng)絡中設立各種智能控制接口，并在此基礎之上處理采集、處理、控制等方面的信息，通過有線或無線通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)主控制器與上位機的通訊，然后對所收集的信號分析處理，進面對各種控制器進行控制。采用大量通用型的中間設備可以盡可能的保持設備之間的獨立性，并在維護該同設備時實現(xiàn)最小范圍的設備替換，保證當網(wǎng)絡出現(xiàn)問題時可以及時的解決問題。在第四級中，是在建筑物內(nèi)搜集數(shù)據(jù)的傳感器以及負責執(zhí)行命令的執(zhí)行器，它們通過通信設備對現(xiàn)場進行控制，在現(xiàn)在建筑施工的要求中大量采取了無線通訊的方式。通過以上四層架構(gòu)的部署，可以最大限度地保證各層次的獨立性，利用總線的控制功能，將中央處理器與現(xiàn)場控制器的之間的協(xié)調(diào)進行統(tǒng)一，并對終端設備進行局部控制，在沒有控制住自己發(fā)出命令的情況下，及時地采集錯誤信息，并將信息快速的反饋到中央處理器計算機中，形成現(xiàn)場控制器與終端控制器獨立工作又相互配合的工作方式。從上述四級控制裝置的組成和控制原理可以看出，其主要功能如下：（1）實現(xiàn)電氣設備啟動和停止的自動化管理。這種功能主要是采集到終端的實時信息，通過I/O模塊設備及時的將各種設備的運行狀態(tài)反饋到計算機屏幕或者是其他監(jiān)控終端上。（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢測、分析和記錄的自動化管理。該功能主要是從時間連續(xù)角度對設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，例如對配電設備的電壓電流等因素進行統(tǒng)計，繪制相關的變化曲線，并可以根據(jù)設定的報警閡值及時向工作人員提醒設備的運行狀態(tài)。（3）實現(xiàn)對突發(fā)狀況的監(jiān)視和處理的自動化管理。此功能主要實現(xiàn)了對終端設備在高負荷運轉(zhuǎn)情況下或意外情況下的快速響應處理，最大限度的保證系統(tǒng)設備運行安全。（4）實現(xiàn)電氣設備對外界條件的自我調(diào)節(jié)，使得設備維持在最優(yōu)狀態(tài)。這種功能是在日常運轉(zhuǎn)情況下使用最多的功能，它是根據(jù)預先設定的智能控制方法，結(jié)合實時監(jiān)控的設備參數(shù)，動態(tài)的調(diào)整運行終端的各種運行狀態(tài)，從而達到整個建筑物內(nèi)的最佳運行狀態(tài)，但是需要提前設置設備最優(yōu)狀態(tài)的參數(shù)。（5）實現(xiàn)對所有電氣設備的規(guī)范化管理。這種功能是整個建筑物電氣設備自動化控制系統(tǒng)的最強大功能，他不僅考慮到單個系統(tǒng)或單個設備的運行狀態(tài)，還要統(tǒng)一到考慮整個建筑物內(nèi)所有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作問題，例如配電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)是否可以為了達到建筑物運行最佳效果而協(xié)調(diào)工作，當發(fā)生火災時，能否及時的打開排水系統(tǒng)并斷開供電系統(tǒng)，打開所有可以控制的大門供人員疏散使用等等一系列的功能，這就要求能夠從宏觀上實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理控制。（6）能源與設備管理。該功能主要面向?qū)υO備的日常維護，例如對水、電、燃氣等方面的計費，利用自動化管理的方法實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收集與報送，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的管理部門或者是物業(yè)部門，及時地形成報表供決策者參考。2.3電氣自動化節(jié)能技術(shù)的措施（1）優(yōu)化設計電氣系統(tǒng)在進行電氣設計時，設計人員要首先深入一線現(xiàn)場，要了解工程的進展情況，應對每個分項工程進行詳細的電氣負荷計算，并進行相應的節(jié)能措施。根據(jù)負荷的特點以及建筑物的結(jié)構(gòu)特征等因素對設計進行全面的經(jīng)濟技術(shù)分析，制定負荷實際情況的設計方案。設計人員及時了解、掌握各種節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，在技術(shù)經(jīng)濟都滿足的前提下，盡可能多的采用社會效益高的相關節(jié)能措施。有關的政府部門也應通過相關領域的學會等研究單位行使部分設計圖紙的審查權(quán)利，增強對建筑節(jié)能設計的審查，使其嚴格按照國家的有關節(jié)能標準實施。各電氣分項應根據(jù)實際情況制定合適的節(jié)能辦法。在供配電系統(tǒng)設計中應充分考慮負荷容量、負荷特點及分布情況、供電距離等因素，而且要使系統(tǒng)保證供電可靠性的前提下盡量合理簡單，在設計的時候一般將變配電所設計在負荷的中心或靠近中心處，這樣可以縮短配電距離，以減少線損。這個方面應至少考慮線損和有色金屬消耗等方面，設計出一次性投資較低、能耗較不和直接經(jīng)濟效益最大的方案。同時，減少變壓器的輕載運行，提高變壓器的效率，合理選擇其型號和數(shù)量，滿足負荷發(fā)生季節(jié)性變化時靈活切換，減少不必要的能耗。（2）選擇合適的配電電壓等級根據(jù)節(jié)能原則，相同條件下電壓等級越高，損耗越低，因此當用電量確定時，應根據(jù)相關準則選用較高的配電電壓等級，并使電源處于負荷中心位置。一般情況下，當變壓器容量在50kVA及以下或用電設備的總?cè)萘吭?00kW及以下時，可采用380/220V供電，如有特殊要求，也可用10kV供電；當用電設備容量較大時應采用l0kV電源供電；還應根據(jù)當?shù)氐膶嶋H供電條件來選擇單臺大容量用電設備的供電電壓，同時也應該考慮電動機啟動時對變壓器的影響；對于低壓普通照明負荷，當負荷為低壓普通照明時，如果流過線路的電流超過40A的時候，宜采用380/220V供電，反之宜采用220V單相供電。（3）選擇合適的電源位置為了使供電過程中盡可能的減少線路損耗，應當將電源設置在系統(tǒng)的負荷中心處，此時產(chǎn)生的輸電線路損耗最小，亦能達到節(jié)能的效果。低壓的供電半徑為250米，取室內(nèi)配電線路為50米，低壓供電半徑為200米，是指變電所的供電半徑。電流在線路中傳輸時會產(chǎn)生電能損耗，其大小一般與線路單位長度電阻、線路電流和輸電線路長度有關，其表達式為：（2-1）（2-2）其中，P為輸線路損耗；R為輸電網(wǎng)線路電阻；R。為輸電網(wǎng)線路單位長度電阻；L輸電網(wǎng)輸電線路長度；I為輸電網(wǎng)輸電電流；由上式可知，隨著供電半徑的增大，輸電線路的增長，輸電網(wǎng)線路損耗就越大，因此為了減少線路損耗，達到節(jié)能目的，要盡量減少線路的長度和供電半徑，所以建筑物的電源易于放在負荷的中心，一次較小供電半徑和輸電網(wǎng)線路長度。電氣中一般設計有配電中心或可以通過負荷指示圖、負荷功率矩等計算方法近似得到。（1）負荷指示圖在電氣系統(tǒng)中，負荷指示圖是指將電力負荷按照一定的比例用負荷圓的方式標注在建筑的平面圖上，若負荷均勻的分布在建筑內(nèi)，則負荷圓的圓心即為負荷中心，當負荷分布不均勻時，負荷中心應該在負荷集中的一側(cè)[[2210建筑中的負荷指示圖可以直觀地大致確定建筑內(nèi)的負荷中心，但還必須結(jié)合其他條件，綜合分析比較，最后確定電源的位置。（2）由負荷功率矩法確定負荷中心設有負P1、P2、P3（都為有功計算負荷），他們在直角坐標系中的坐標分別為、、，現(xiàn)假設總負荷的負荷中心位于坐標處，依照力學中求重心的力矩方程可得由此可以計算出負荷中心的位置，即電源安裝的位置。（4）提高功率因數(shù)功率因數(shù)是有功功率與視在功率之比，其直接表征電源利用的效率。（2.9）功率因素越大，說明視在功率中的有功功率越大。但是由于非線性負荷的投入，大量的電感性設備的無功功率很大。根據(jù)《民用電氣設計規(guī)范JGJ16-2008》明確規(guī)定：可以通過減少線路感抗、避免變壓器空載運行、盡量減少線路輕載運行、選擇合適的變壓器的方法來提高系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，如果通過提高自然功率因數(shù)的方法還是達不到要求時，應進行人為無功補償，實際應用中可采用在感性負載上并聯(lián)電容器、樞紐變電站裝設同步調(diào)相機、遠距離輸電末端的大用戶裝設無功靜止補償器等措施改善功率因數(shù)。（5）減少三相不平衡三相不平衡是指在電力系統(tǒng)正常運行時，由于元件的三相參數(shù)不對稱，導致三相電流或電壓幅值不一致，幅值差超過規(guī)定要求。具體數(shù)值用三相不平衡度來衡量，其值為三相系統(tǒng)中電壓、電流負序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的均方根比值。為了保證電能質(zhì)量和降低損耗，需控制三相不平衡度。由于線路的不平衡、三相負荷不對稱以及不對稱故障等，會造成三相不平衡。發(fā)生三相不平衡時，零線電流不為零，線損增加，感應電動機的效率降低，用電設備的安全運行的受到影響。隨著人民生活智能化水平的提高，電氣設備與用電量均大大增加，三相不平衡程度增加，所以為了保證電能質(zhì)量，應采取以下措施減少三相不平衡：（1）分散三相不對稱負荷到不同的供電點；（2）將不對稱負荷根據(jù)交叉換相等合理分配到各相；（3）增加三相不對稱負荷接入點的短路容量；（4）裝設無功補償裝置，在補償系統(tǒng)無功的同時，調(diào)整不平衡電流。山東科技大學碩士學位論文3電氣設備自動化節(jié)能案例分析3電氣設備自動化節(jié)能案例分析3.1電力負荷的削峰填谷3.1.1室內(nèi)溫度設定策略電力市場在不斷的發(fā)展，電力需求響應已經(jīng)被引入，許多城市也開始響應電力需求。需求響應具體有負荷響應和價格響應。負荷響應是指當系統(tǒng)處于峰值負荷或系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)時，用戶需求的減少，包括直接負荷控制來減少或完全中斷負荷。價格響應是指電力市場的批發(fā)價格，這些變化會傳遞給用戶，用戶根據(jù)電價的變化（包括實時電價、隨時間變化的電價以及需求報價或回購）調(diào)整自己的需求。其中，分時電價被廣泛使用。在分時電價政策下，一天的時間分為峰段、平段和谷段等三部分。峰段是指一天之中用電的高峰時段，它一般包括兩部分，第一部分是從8：00到13：00，第二部分是從17：00到22：00，一共10個小時；谷段是指一天之中用電的低谷時段，一般從凌晨0：00到8：00，一共8個小時；除此之外，其它時段為平段，一共6個小時。當然，這三個部分在不同地區(qū)的劃分是不同的。這里提出的分類標準只是其中之一。針對峰、平、谷三部分，電價也分為三種類型：峰段電價、平段電價和谷段電價等。在電價系統(tǒng)實施的早期，峰段價格通常比平段價格高出百分之五十，而谷段價格要比平段價格低上百分之五十，所以峰谷電價比例為3：1?，F(xiàn)如今，許多城市都己調(diào)整了分時電價制度，將峰谷電價比由原來的3：1調(diào)整到了4：1。在使用峰谷電價后，峰段的電力花費要比其他時段高，所以人們都非常希望能夠降低峰段電力花費，就是將峰段的暖通空調(diào)系統(tǒng)總功率降低。在前文第四章中，所描述的暖通空調(diào)模型，一定的冷負荷必然會對應一個最小空調(diào)系統(tǒng)總功率，因此，要降低峰段的暖通空調(diào)系統(tǒng)總功率，必須降低該時刻的建筑冷負荷，即削峰。在傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制中，室內(nèi)設定的溫度通常為恒定值，就是讓室內(nèi)舒適度保持在允許的范圍內(nèi)。當室內(nèi)穩(wěn)定設定值恒定時，建筑的冷負荷也存在一定的曲線，這本身就是對削峰要求的不滿足。所以說想要實現(xiàn)削峰，就要將室內(nèi)溫度設定值的曲線進行調(diào)整，將全天的冷符合曲線進行調(diào)整，所以在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，削峰填谷就是將峰段的空調(diào)符合進行削減，以此將空調(diào)負荷移動到電價低谷階段。因為建筑墻體等熱物質(zhì)存在蓄冷的能力，所以預冷是實現(xiàn)削峰填谷的一個有效措施，也就是在電價低谷時段。降低建筑室內(nèi)溫度設定值，使舒適度維持在允許范圍的下限，此時建筑熱物質(zhì)進行充分蓄冷。當峰段來臨時，加強室內(nèi)溫度的設定值，以此提高這個時段的建筑冷負荷。也就是表明，因建筑熱物質(zhì)在開始釋放冷量，所以依舊能夠讓舒適度維持在允許的范圍之中。盡管會增加電價低谷時段的電力負荷，但是也降低了峰段電力負荷，當峰谷電價滿足于一定條件時，就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)支目的。仿真采用的是傳統(tǒng)的溫度設定方式，從7：00-19：00室內(nèi)溫度設定值為23.9℃，其它時間均為32.2℃。該設定方式的特征就只是在建筑中有人緣負荷時，才開啟空調(diào)，其他時間并不開啟，所以空調(diào)開啟時，室內(nèi)溫度設定值恒定，這種溫度設定被稱為傳統(tǒng)的設定方式。若是根據(jù)預冷的控制方式，就會開啟空調(diào)系統(tǒng)，預冷的時間可長可短。由于本文研究的建筑中沒有專門的蓄冷物質(zhì)，只靠墻體熱物質(zhì)進行蓄冷，則預冷時間不宜過長，本文采用的預冷時間為3小時，即空調(diào)系統(tǒng)從4：00開啟，具體控制方式為：從4：00-8：00室內(nèi)設定溫度為19℃，8：00-13：00為24.5℃，13：00-17：00為23.9℃，7：00-19：00為24.5℃，其它時間為32.2℃，我們稱這種溫度設定方式為預冷設定方式，這就是電力需求響應下的室內(nèi)溫度設定策略。兩種室內(nèi)溫度設定方式的比較如圖3.1所示。圖3.1兩種室內(nèi)溫度設定方式比較圖3.1.2逐時冷負荷計算在傳統(tǒng)設定方式下，建筑的冷負荷仿真結(jié)果如表3.3所示，為方便起見，將此表在下面列出，如表3.1所示。該表中只列出了7：00-19：00的冷負荷，其它時段的冷負荷仿真結(jié)果為0。表3.1傳統(tǒng)設定方式冷負荷時刻冷負荷（kW）時刻冷負荷（kW）時刻冷負荷（kW）7：00208.708：00225.569：00258.8810：00318.3011：00337.8512：00338.8813：00341.1414：00357.7015：00369.6516：00368.5817：00356.0018：00242.35在預冷設定方式下，利用EnerygPlus對建筑進行仿真，仿真結(jié)果如表3.2所示。表3.2預冷設定方式冷負荷時刻冷負荷（kW）時刻冷負荷（kW）時刻冷負荷（kW）4：00168.495：00262.856：00230.557：00215.988：00148.029：00177.0210：00241.6111：00275.9312：00285.9513：00331.0714：00335.9915：00350.3416：00351.4817：00303.5318：00230.88由于在預冷設定方式下，空調(diào)系統(tǒng)從4：00開啟，至19：00關閉，因此表中只列出了4：00-19：00的冷負荷，其它時段的冷負荷仿真結(jié)果為0。為了便于比較，下面將表3.1和表3.2中的數(shù)據(jù)在同一個圖形中用折線圖進行表示，如圖3.2所示。圖3.2傳統(tǒng)設定方式和預冷設定方式冷負荷比較圖由圖3.2可以看出，在4：00-7：00，預冷設定方式的冷負荷要明顯高于傳統(tǒng)設定方式，這是因為在預冷設定方式中，空調(diào)系統(tǒng)中4：00提前開啟，而傳統(tǒng)設定方式中直到7：00才開啟空調(diào)系統(tǒng)。在8：00-13：00，預冷設定方式的冷負荷也要明顯低于傳統(tǒng)設定方式，造成這個的主要原因是，在8：00之前，室內(nèi)熱物質(zhì)已進行充分蓄冷，而從8：00開始，室內(nèi)熱物質(zhì)開始釋放冷量，而且此時室內(nèi)溫度設定值較高，因此相對于傳統(tǒng)設定方式，此時的冷負荷要相對較低。在13：00-17：00，兩種設定方式的設定值相同，由于預冷的作用，預冷設定方式的冷負荷要低一些。在17：00和18：00，由于預冷設定方式中溫度設定值要高一些，因此其冷負荷要相對較低。采取預冷設定方式后，室內(nèi)的舒適度必然會受到影響，為了比較兩種設定方式的舒適度，把兩種設定方式下的室內(nèi)PMV值放到同一個圖形中進行比較，如圖3.3所示。由圖3.3可以看出，在預冷設定方式下，由于熱物質(zhì)蓄冷的作用，在8：00和9：00PMV值有所降低，10：00-13：00和17：00的PMV（PMV（PredictedMeanVote），預測平均評價，就是指以人體熱平衡基本方式與心理生理學主觀熱感受的等級為出發(fā)點，所以將人體熱舒適度的感官因素進行全面指評。值要略高于傳統(tǒng)設定方式，但仍在允許的范圍之內(nèi)。圖3.3傳統(tǒng)設定方式和預冷設定方式舒適度比較圖綜上所述，在電力需求響應的前提下，通過修改室內(nèi)溫度設定曲線，可以在保證舒適度的前提下，能夠?qū)⑴照{(diào)的冷負荷曲線進行改變，以此實現(xiàn)削峰填谷的目標。3.2基于電力需求響應的暖通空調(diào)節(jié)支優(yōu)化策略在前章節(jié)中，我們將傳統(tǒng)的設置方法與預冷設置方法進行了比較，得到了兩種設置模式下的全天實時冷負荷。在這個理念上，本部分的主要任務是根據(jù)第四章的內(nèi)容進行的，提出基于電力需求響應的暖通空調(diào)調(diào)節(jié)優(yōu)化策略。基于電力需求響應的暖通空調(diào)調(diào)節(jié)優(yōu)化策略可分為兩部分：第一部分為電力需求響應下的室內(nèi)溫度設置策略（如5.2所述），第二部分為電力需求響應下的暖通空調(diào)設備設定值優(yōu)化策略。按照第4章的暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化模型，可以根據(jù)冷負荷計算出空調(diào)設備的最優(yōu)設定值。表3.2中顯示了全天的逐時冷負荷，因此利用暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化模型可計算出全天的設備最優(yōu)設定點。為了模型求解的需要，首先列出全天的室外天氣參數(shù)，如表3.3所示。由于暖通空調(diào)的從4：00開啟，至19：00關閉，因此表中只列出了4：00-19：00的數(shù)據(jù)。表3.3全天室外天氣參數(shù)表時刻室外干球溫度（℃）室外濕球溫度（℃）室外相對濕度（%）4：0020.016.7815：0020.016.7816：0020.617.8847：0021.118.3848：0022.818.9799：0024.418.36910：0024.417.26411：0025.017.26212：0024.416.76213：0025.616.75814：0025.615.65415：0025.615.05216：0025.014.45217：0023.914.45618：0022.814.459在表3.3所示數(shù)據(jù)的基礎上，通過對暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化模型進行求解，可得到暖通空調(diào)設備全天的最優(yōu)設定點，結(jié)合室內(nèi)溫度設定策略，便形成了暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)支優(yōu)化策略，如表3.4所示。表3.4暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)支優(yōu)化策略時刻室內(nèi)設定溫度（℃）送風量（kg/s）送風溫度（℃）冷凍水流量（kg/s）表冷器進出水溫差（℃）制冷機出水溫度（℃）冷卻塔出水溫度（℃）4：001915.178：005.728.002.3827.295：001923.668：0011.236.143.0322.756：001920.758：008.487.192.4824.377：001919.448：0010.396.222.7424.228：0024.58.888：005.207.961.2227.189：0024.510.628：007.057.211.4225.7110：0024.520.7912.9914.554.697.6422.3511：0024.522.6412.4316.784.616.8822.8912：0024.523.3212.4017.384.566.8422.6413：0023.926.6211.5921.734.266.0822.3414：0023.926.8911.5322.094.256.0022.4415：0023.927.7411.4023.324.185.5822.1616：0023.927.6811.3323.074.205.7921.7417：0024.524.9912.4719.124.347.0820.9918：0024.523.0114.5615.404.169.9719.733.3節(jié)支效果分析3.3.1空調(diào)花費模型就電力需求響應的前提下，用戶的第一目標就是節(jié)支，本章節(jié)前面也提出了電力需求響應的暖通空調(diào)節(jié)支優(yōu)化方針，該部分主要來驗證該優(yōu)化策略是否能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)支的效果。想驗證是否存在節(jié)支，首先就是要建立暖通空調(diào)的花費模型?？照{(diào)花費就是以電耗與電價進行計算的，所以空調(diào)電耗能夠以空調(diào)功率進行計算。根據(jù)第四章，暖通空調(diào)系統(tǒng)的總功率可由式（5-1）表示。（5-1）本文對冷負荷的仿真都是以一個小時為標準，通過第四章的暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化模型計算出的暖通空調(diào)總功率也是以一個小時為標準，所以每個小時的暖通空調(diào)功率都是不同的。根據(jù)公式（5-2）可計算每個小時的暖通空調(diào)電耗，然后進行累加求和，這樣可得到全天的暖通空調(diào)總電耗，計算公式如式（5-3）所示。（5-2）式中，Wtotal—全天暖通空調(diào)總電耗，kW.HP——第1時刻的暖通空調(diào)功率，kW。利用公式（(5-3），我們可以求出全天的暖通空調(diào)總電耗Wtotal，如果全天使用均一電價，則全天的暖通空調(diào)花費可按式（5-4）進行計算，如下所示。（5-3）式中：Ctotal——全天暖通空調(diào)總花費，元；S——電價，元/Kw.h在電力需求響應的前提下，各個時刻的電價并不完全相同，因此公式（5-4）不再適用。想要清楚的知道全天暖通空調(diào)的總電耗是多少，首先就是要求的各個時刻的暖通空調(diào)電耗，之后再進行累計求和。假定第i時刻的電價為S;那么全天的空調(diào)系統(tǒng)花費可以根據(jù)（如5-5）進行計算，詳情如下：（5-4）式中，Pi——第i時刻的暖通空調(diào)功率KwSi——第i時刻的電價，元\Kw.h因此，在仿真全天暖通空調(diào)冷負荷的基礎上，通過第四章中暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化模型就能夠計算出暖通空調(diào)功率P1—p24。在已知全天電價的前提下，利用式（5-4）或式（5-5）便可求得全天暖通空調(diào)系統(tǒng)的總花費Ctotal。3.3.2空調(diào)花費比較表3.4列出了暖通空調(diào)節(jié)支優(yōu)化策略，該優(yōu)化策略不但對室內(nèi)溫度設定值進行了優(yōu)化，而且對各空調(diào)設備的運行工作點也進行了優(yōu)化。為了有效的比較這個策略節(jié)支的效果，其部分把傳統(tǒng)策略、節(jié)能優(yōu)化策略、節(jié)支優(yōu)化策略等進行比較，而比較內(nèi)容就是以空調(diào)功率與空調(diào)花費兩個方面。與節(jié)支優(yōu)化策略不同的是，傳統(tǒng)策略中部分設定點全天采用同一值，如表3.5所示，節(jié)能優(yōu)化策略是指未對室內(nèi)溫度設定點進行優(yōu)化（即全天室內(nèi)設定溫度為23.9℃），而只對空調(diào)設備的設定點進行優(yōu)化。表3.5暖通空調(diào)傳統(tǒng)控制策略室內(nèi)設定溫度（℃）送風溫度（℃）制冷機出水溫度（℃）23.915.008.00假設平段電價為1，谷段為0.5，峰段為1.5，此時峰谷電價比為3：1，比較結(jié)果如表3.6所示，用折線圖表示如圖3.4所示。表3.6空調(diào)花費比較時刻傳統(tǒng)策略節(jié)能策略節(jié)支優(yōu)化策略總功率（kW）花費（元）總功率（kW）花費（元）總功率（kW）花費（元）4：00000079.7039.855：000000100.6350.3156：00000094.3547.1757：0091.3145.65588.7344.36597.4848.748：0096.44144.6694.60141.974.87112.3059：00104.02156.03102.27153.40583.50125.2510：00118.04177.06114.33171.49596.39144.58511：00124.51186.765119.86179.79103.84155.7612：00123.50185.25118.73178.095114.84172.2613：00125.00125120.22118.73117.58117.5814：00128.37128.37122.55120.22116.83116.8315：00131.35131.35122.77122.55119.44119.4416：00129.46129.46118..23124.65118.23118.2317：00124.60186.9118.38122.77104.86157.2918：0093.60140.492.38138.5789.14133.71總和1390.21736.91339.821675.9051511.681659.32圖3.4空調(diào)花費比較圖假設峰谷電價比為4：1，即峰段電價調(diào)整為2，則比較結(jié)果如表3.7所示，用折線圖表示如圖3.5所示。表3.7空調(diào)花費比較（2）時刻傳統(tǒng)策略節(jié)能策略節(jié)支優(yōu)化策略總功率（kW）花費（元）總功率（kW）花費（元）總功率（kW）花費（元）4：00000079.7039.855：000000100.6350.3156：00000094.3547.1757：0091.3191.3188.7344.36597.4848.748：0096.4496.4494.60189.274.871679：00104.02104.02102.27204.5483.5074.7410：00118.04124.51114.33228.6696.39192.7811：00124.51123.50119.86239.72103.84207.6812：00123.50125.00118.73237.46114.84229.6813：00125.00128.37120.22120.22117.58117.5814：00128.37128.37122.55122.55116.83116.8315：00131.35131.35122.77124.65119.44119.4416：00129.46129.46118..23122.77118.23118.2317：00124.60249.2118.38237.46104.86209.7218：0093.60187.292.38184.7689.14178.28總和1390.22129.2551339.822056.3551511.681993.04圖3.5空調(diào)花費比較圖（2）3.3.3結(jié)果分析針對醫(yī)院空調(diào)總功率來講，這三種策略之間的關系是：節(jié)能優(yōu)化策略<傳統(tǒng)策略<節(jié)支優(yōu)化策略。因節(jié)能優(yōu)化策略對空調(diào)設備進行優(yōu)化，所以該總功率要比傳統(tǒng)策略小，而節(jié)支優(yōu)化策略又將空調(diào)開啟的時間延長，并且利用熱物質(zhì)蓄冷必然會造成能量的損耗，因此其空調(diào)總功率最高。對于空調(diào)花費上，三種策略間的關系為：支優(yōu)化策略<節(jié)能優(yōu)化策略<傳統(tǒng)策略。正是因節(jié)能優(yōu)化策略的優(yōu)化作用，將每個時刻的空調(diào)功率都比傳統(tǒng)策略低，所以該技能優(yōu)化策略的空調(diào)總花費都是要比傳統(tǒng)策略低。在電力需求響應的條件下，盡管節(jié)支優(yōu)化策略的總功率最高，不過其總花費卻相對最低，這還是由節(jié)支優(yōu)化策略的削峰填谷造成的。相對于其它兩種策略，谷段的電力負荷雖然不再為0，但是峰段的電力負荷卻得到了大幅度降低，由于峰谷電價比為3：1或4：1，峰段的花費減少量完全能夠抵消谷段的花費增加量，也就是說，在節(jié)支優(yōu)化策略下，暖通空調(diào)系統(tǒng)的總花費最低。在數(shù)據(jù)表上得出，當峰谷電價比例為3：1時，節(jié)能優(yōu)化策略的節(jié)支效果是3.51個百分比，節(jié)支優(yōu)化策略的節(jié)支效果是4.47個百分比。當峰谷電價比例為4：1時，節(jié)能優(yōu)化策略的節(jié)支效果是3.42個百分比，節(jié)支優(yōu)化策略的節(jié)支效果是6.40個百分比。這意味著相比其他兩種策略而言，節(jié)支優(yōu)化策略的節(jié)支效果的最好的，而且還會隨著峰谷電價比的升高，節(jié)支效果也會隨之升高。山東科技大學碩士學位論文4結(jié)論4結(jié)論通過對建筑物節(jié)能相關技術(shù)的不斷探索，針對建筑物電氣自動化節(jié)能方面的成果也是層出不窮，結(jié)合當前各行各業(yè)大力倡導節(jié)能減排發(fā)展的背景下，運用于建筑節(jié)能方面的成果也越來越多，我國在這方面的成果也是近幾年開始不斷涌現(xiàn)。通過政府對建筑工程施工驗收、新型材料的投資與研發(fā)等方面的指導參與，通過對建筑進行能源節(jié)約和促進經(jīng)濟發(fā)展方面取得了可喜的成績，大大改善了建筑行業(yè)的發(fā)展前景，在相關產(chǎn)品認證和管理方面也接近世界領先水平，取得了巨大的社會效益。本文在國內(nèi)外研究的基礎上，通過對電氣節(jié)能措施和具體節(jié)能技術(shù)方案的研究，最后以駐馬店市婦女兒童醫(yī)院的節(jié)能分析為實例進行驗證分析，得出以下結(jié)論：（1）電氣節(jié)能設計時，在滿足照明要求的基礎上，必須選擇合適的配電電壓等級，選擇合適的電源位置，采用相應的技術(shù)盡量提高功率因數(shù)，減少三相不平衡，以此減少不必要的電能損耗，達到節(jié)能的目的。（2）通過對變壓器節(jié)能技術(shù)的研究得出：通過合理的選擇變壓器型號、合理優(yōu)化變壓器的經(jīng)濟運行方式、變壓器間負載進行經(jīng)濟分配都能夠有效的減少變壓器損耗，節(jié)約電能。（3）通過對線路節(jié)能技術(shù)方案的研究得出：通過合理的選擇電纜的截面、減少電纜長度、就地無功補償可以有效的減少電能損耗，達到節(jié)能目的。（4）通過對照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)方案的研究得出：通過合理的配光、選擇高效率節(jié)能燈具及附件、合理選擇鎮(zhèn)流器都可以節(jié)約照明電能。山東科技大學碩士學位論文參考文獻參考文獻[1]孟晨晨.電氣工程自動化信息技術(shù)及其節(jié)能設計探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（02）：73+241.[2]譚偉.電氣自動化的節(jié)能設計技術(shù)的研究[J].江西建材，2017（17）：206+209.[3]張澤宇.大禹渡一級泵站電氣設備優(yōu)化選型及監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)研究[D].太原理工大學，2014.[4]陳一凡.N公司辦公中心設備電氣自動化系統(tǒng)節(jié)能控制設計[D].吉林大學，2014.[5]周成.綠色建筑理念下的建筑自動化技術(shù)應用設計[D].青島理工大學，2015.[6]邱爽.樓宇智能化