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淺析節(jié)約型高校建筑物電能能耗
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獲取的數(shù)據(jù)，利用電能能耗監(jiān)測平臺對其進行分項、組合及分析，建立相對準確的參考模型，并設(shè)定合理的評價指標，以實現(xiàn)對高校建筑電能能耗評估，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；物聯(lián)網(wǎng)；能耗監(jiān)測管理系統(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)展一方面帶動了國民經(jīng)濟的快速增長，但同時建筑能耗呈現(xiàn)出急劇上升的趨勢。據(jù)統(tǒng)計我國現(xiàn)有建筑物能耗占國內(nèi)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的建立及分析
高校是社會構(gòu)成的一個重要組成部分同時也是社會資源能源消費大戶。開展校園建筑能耗節(jié)能研究.將對我國建設(shè)節(jié)約型社會具有重要的示范意義和深遠的教育意義。本文以吉林建筑大學(xué)為研究對象。通過分析和研究我校建筑物電能能耗的特點為提出合理化節(jié)能方案提供有效依據(jù)，從而實現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型高校的目標。
- 電能能耗數(shù)據(jù)的計量。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，我校園建筑明細如表2-1所示：
利用我校各個建筑內(nèi)部數(shù)據(jù)點位的采集器獲取相關(guān)數(shù)據(jù).對學(xué)校建筑物的能耗數(shù)據(jù)進行分類、分項準確計量，并加以統(tǒng)計分析，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)模及使用時間。因此，做好建筑物電能能耗采集，是建筑物電能能效評估和節(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.電能能耗指標的建立。依據(jù)校園建筑電能能耗數(shù)據(jù)對各個建筑進行對比評價，評價指標分為兩種：單位建筑面積和人均電能能耗。
- 單位建筑面積用電指標。
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。對于人員流動性比較小的建筑，在采用單位建筑面積用電量為依據(jù)作為評價指標的同時.也可以用人數(shù)作為評價依據(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既可以通過計算得到各種指標后，經(jīng)過對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為能效評估提供數(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：照明插座用電、動力用電、空調(diào)用電和特殊用電。電能能耗數(shù)據(jù)采集應(yīng)嚴格遵循分類分項的計量規(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：動力包括水泵熱力泵、電梯、通風設(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。
對電能能耗數(shù)據(jù)的分析主要包括對能耗分類分項的統(tǒng)計計算，搭建電能能耗分項計量監(jiān)測模型。多元線性回歸是統(tǒng)計分析中的重要方法，按時間利用學(xué)校能耗監(jiān)測亞臺的數(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)測模型，用來模擬和預(yù)測建筑電能能耗水平。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。
為了達到節(jié)能的目的，找到多元線性回歸模型中找出對電能能耗影響較大的因素，例如對高校辦公樓進行模擬數(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)測系統(tǒng)的改進方案
為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性，我校電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點：
- 系統(tǒng)要具備很高的可靠性，數(shù)據(jù)采集器需要有存儲功能。
- 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)對大量數(shù)據(jù)傳輸。
- 數(shù)據(jù)采集點設(shè)置要合理，避免采集點與局域網(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)測系統(tǒng)正常有效運行，為后續(xù)節(jié)能工作提供更準確的依據(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)測系統(tǒng)采用無線連接?？梢允闺娔苣芎谋O(jiān)測系統(tǒng)可靠性更高、實用性更強、可擴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)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，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，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。
3.2應(yīng)用場所
適用于公共建筑、集團公司、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)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。
3.3系統(tǒng)功能
3.3.1系統(tǒng)概況
平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
3.3.2用能概況
對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。
3.3.3用能統(tǒng)計
對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。
3.3.4復(fù)費率統(tǒng)計
復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。
3.3.5同比分析
對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(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、餅圖等形式對選擇支路分類能源在選定時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。
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)備的運行。
3.3.9用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復(fù)費率用能分析，報告可編輯。
4系統(tǒng)硬件配置
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應(yīng)用場景 |
型號 |
圖 片 |
保護功能 |
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建筑能耗管理系統(tǒng) |
Acrel-5000web |
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采用泛在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通訊、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)計分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 |
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智能網(wǎng)關(guān) |
ANet-1E2S1 |
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采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設(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)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。 |
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高壓重要回路或低壓進線柜 |
APM810 |
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具有全電量測量，電能統(tǒng)計，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于對電網(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，當客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時，只需在背部插入對應(yīng)模塊即可。 |
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APM520 |
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三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限告警，SOE，4-20mA輸出。 |
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低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜 |
AEM96 |
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三相多功能電能表，均集成三相電力參數(shù)測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能，并具備告警輸出，可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。 |
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動力柜 |
ACR120EL |
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測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
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DTSD1352 |
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DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 |
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AEW100 |
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三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
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照明箱 |
DTSD1352 |
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DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 |
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DDSD1352 |
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DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網(wǎng)絡(luò)的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。 |
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DDS1352 |
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單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規(guī)格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸：1P |
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ADW300/4G |
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計量低壓網(wǎng)絡(luò)的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理?？伸`活安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量，統(tǒng)計和分析。 |
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ARCM300T-Z-4G |
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三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
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給水管道 |
水表 |
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計量流經(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，應(yīng)用電能能耗監(jiān)測平臺對能耗數(shù)據(jù)進行分項、組合并加以分析，建立參考模型來反應(yīng)電能能耗情況.利用合理的評價指標實現(xiàn)對高校建筑電能能耗評估，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，對于各類校園建筑物用電分析還應(yīng)細化，用電數(shù)據(jù)的采集分項還需更加細致。根據(jù)校園建筑電能能耗特點有針對性地建立更加詳細的分類模型。提高分析效率。
參考文獻
[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)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.
