浅析能耗监测系统东方万国企业中心的应用.docx
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浅析能耗监测系统东方万国企业中心的应用
浅析能耗监测系统东方万国企业中心的应用
王伟
（安科瑞电气股份有限公司）
摘要：
大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。
公共建筑是节能大户和节能重点，做好公共建筑节能工作，对促进和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。
本文介绍东方万国企业综合建筑，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。
系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-5000型建筑能耗监测系统实现变电所配电回路用电的实时监控。
关键词：
大型公共建筑；办公楼；能耗监测系统；
1 引言
目前，我国已经是世界上的第二大能源生产国和消费国，统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的28%，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有4%采取了节能措施。
大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪费非常严重，具有巨大的节能空间，建筑节能的推广已经势在必行，节能降耗，计量先行。
相关地方规范要求“建筑能耗监测系统应作为新建建筑设备设施系统的组成部分，列入建设规划；东方万国企业属于大型公共建筑办公楼，上海能耗监测设计依据主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能监测工程技术规范。
2客户需求
公司每年在用电方面的投入成本比较大，主要对用电质量和用电明细均不明确，对用电管理人员造成了很多困惑，根据其实际情况提出以下需求：
1、由于工厂对断电时间限制比较严格，本次改造主要针对35KV变电所主变和直变回路，0.4KV回路数比较多，后续再陆续改造。
2、主变和直变的电流越限时无法实时被管理人员得知，安全用电存在隐患，系统需能实现短信告警功能。
3、35KV出线回路均是指针电度表，靠人工定期抄表，无法统计每时每刻的具体用电量。
4、没有监测35KV每个出线回路的功率因数，当进线回路功率因数比较低时，无法进行排查，往往会接到供电局的罚单，新增表计需具有功率因数测量功能。
5该工厂工人为3个班组，人工抄表无法精确到具体每个班组的用电量，无法真正实现内部绩效考核。
6、需实时监测主变和直变的实时电流、电压、功率及能耗波动情况。
7、能够查看具体某个回路或几个回路每天的用电量，并可进行对比，形成饼图、棒图的形式。
8、每个主变和直变均可查看当日能耗、昨日能耗及同期能耗值。
9、可人工设置时间段，进行峰、平、谷能耗统计。
10、系统可实现同比、环比分析功能。
11、系统可远程访问，使管理人员随时可查看工程系统用电回路工作状态。
3 设计依据
建筑能耗监测系统依照住房和城乡建设部制定的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》设计和开发，设计依据充分、标准完善。
a.住房和城乡建设部技术要求
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》
a.各省市建筑用能监测工程技术方案
DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》
DBJ/T13-158-2012《福建省公共建筑能耗监测系统技术规范》
a.能耗计量装置国家及行业标准
DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约
DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约
CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件
GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范
4 项目概况
东方万国企业中心项目占地面积：
总用地约95530平方米，位于上海市浦东新区新金桥路1599号。
本工程共包括标准厂房8幢、综合办公楼2幢和10KV 开关站2幢，另有部分配套展示用房，建筑面积为49352.07平方米，总建筑面积284340.98平方米。
该建设项目含建筑单体E1#、E2#（二类高层办公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（标准厂房为丙类高层厂房）；E1#（为多层丙类厂房）；E2#（地下车库及区内配套服务用房为一类停车库）。
玻璃幕墙面积为66500m2。
其中A1#、A2#标准厂房及E1#、E2#办公楼建筑总层为12层，建筑高度为50m，层高为3.9m；B2#、C1#、C2#标准厂房建筑总层为11层，建筑高度为49.65m，层高为4.1m；B1#、B3#、D#标准厂房建筑总层为10层，建筑高度为49.90m，层高为4.1m；E3#标准厂房建筑总层为2层，建筑高度为10.35m。
该项目的用表情况如下：
型号 地点
A1#
A2#
B1#
B2#
B3#
C1#
C2#
D#
E1#
E2#
配套
地下
ACR330ELH
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
ARC-12/J
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
PZ72L-E4
41
42
46
44
44
43
45
46
48
47
46
98
M5-X
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
0
0
5 设备选型
a.多功能网络仪表
功能：
有功电度、电流、电压、有功功率、功率因素
精度等级：
变电所馈线不低于0.5级；互感器精度：
不低于0.5级
电气接口：
RS-485
通信协议：
MODBUS、DL/T645
安装位置：
变电所所有回路。
安装方式：
嵌入式
a.数据采集的功能
1 提供计量装置静态信息人工录入功能能按各计量装置、各分类、分项能耗的关系进行设置；
2 能灵活设置各计量装置通信协议、通信通道以及计量装置名称、配置位置等基本属性；
3 能在线监测系统内各计量装置和传输设备的通信状态，具故障报警提示功能；
4 能灵活设置系统内各采集设备数据数据采集周期。
不宜大于15min。
6系统架构
安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以工作站主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。
该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图1所示：
东方万国企业中心项目能耗系统站控管理层及网络通讯层。
现场总共有12个配电房，在每个配电房内都配有通讯采集箱，通讯采集箱内设有环网交换机及通讯管理机，进行数据交换。
系统结构图1
该建设项目含建筑单体E1#、E2#（二类高层办公建筑）;A1#、A2#、B1#、B2#、B3#、C1#、C2#、D#（标准厂房为丙类高层厂房）；E1#（为多层丙类厂房）；E2#（地下车库及区内配套服务用房为一类停车库）。
如系统结构图2所示：
为东方万国企业中心项目能耗管理系统现场一台采集箱下端现场设备层（详见通讯管理机1下端设备）。
配电房内的电力仪表直接以总线连接的方式连接至该配电房内通讯管理机1上，水泵房、冷冻机房3和冷冻机房4内的水表、能量表、煤气表均通过总线的方式连接至通讯管理机1上，进行数据整合上传；其中每根总线上仪表连接的数量<=32台，以保障数据传输的稳定性与实时性；然后通过光纤环网的方式上传至E1#楼一层监控中心。
系统结构图2
7 系统软件模块
a.综合能耗主界面
反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；
建筑物中的能耗分类虽然较多，但是能通过表计计量的主要有电、水、气、可再生能源，界面下方显示这四类能耗的当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；
可通过下拉框切换建筑物，建筑物图片可根据项目要求替换；
a.分类能耗主界面
反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；
反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；
反映某分项能耗的当月用能饼图；
反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；
a.分类能耗支路用能统计报表
可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；
通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；
统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；
统计数据可导出至Excel；
a.分类能耗支路分时段用能统计
可对各支路分时段（尖、峰、平、谷）用能进行统计；
通过在基础数据中设置各分时段（尖、峰、平、谷）用能单价，可统计分时段用能的金额；
此项功能需配合使用带有复费率功能的电力仪表；
统计数据可导出至Excel；
a.分类能耗支路非工作日用能
统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置
统计数据可导出至Excel；
a.分类能耗支路同比分析
统计各支路当年每月用能及去年同期用能；
a.分类能耗支路用能集抄
查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值；
时间精度到分钟；
a.分类能耗支路分时段用能趋势分析
可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因素、谐波等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；
数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（最大值、最小值）；
数据可导出至Excel;
a.分类能耗支路用能集抄
将当前支路与其下级支路的用能值进行对比，计算出差值和相差百分比；
当两者相差百分比超出特定值时以醒目颜色提示；
此项功能主要是为了保证能耗计量体系的完整、数据的核对；
a.部门用能绩效考核
在系统中设置每个部门的用能计划值，并与实际值进行比较
a.分项、区域、部门用能界面
a.配置选项
依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：
建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；
配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；
配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；
配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；
配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；
配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块
8前景展望
根据东方万国企业中心能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，统一分析。
a.建立建筑能耗计量体系，把脉建筑能耗，发现能耗黑幕，节能改造更有针对性，同时通过计量收费、绩效考核等管理措施巩固节能改造成果。
b.选择节能设备（节能灯、变频器、热量回收装置）。
c.再好的节能设备，管不住浪费也无法发挥节能效果，通过增加自动化节能设备，制定设备运行策略，减少人为干预，集中管控，使节能设备正在实现节能。
d.通过能耗监测系统提供的同环比分析数据量化节能改造成果，最大程度的展现节能效果。
9结束语
大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。
公共建筑是节能大户和节能重点，做好东方万国企业的节能工作，对促进和带动节能工作，实现节能减排目标具有重要意义。
参考文献：
[1].住房和城乡建设部技术要求
[2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》
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