能耗数据监测（精选9篇）
能耗数据监测 篇1
0 引言
随着我国电力行业的快速发展, 配电网建设也得到了较快发展, 自动化程度不断提高, 各种智能电力设备被广泛应用, 特别是多功能电力仪表已逐渐取代传统的指针式电流表与电压表, 各种智能电力设备的通信协议也基本通用化和标准化, 为配电所电力数据的采集与自动化管理提供了条件。但作为配电网最末端的10 kV用户配电所, 因设备产权、成本和管理等诸多因素, 虽然已具备数据采集与监测的条件, 但并未得到重视。随着国家对节能减排的高度重视, 用户端的用电监控与节能管理日益重要, 在此背景下, 本文以某一具体用户配电所为例, 基于Modbus协议将其智能电力仪表组成通信网络, 建立了一套配电所用电能耗数据采集与监测系统。
1 系统的总体框架
系统由高低压电力仪表、通信转换控制器与工控机3部分组成。电力仪表与工控机之间的通信协议采用Modbus协议, 通信的物理链路层为RS485, 工控机配备有RS232接口, 通过RS232/RS485通信转换器与仪表进行通信, 具体如图1所示。电力仪表采用北京爱博精电科技有限公司生产的Acuvim多功能电力仪表, 该仪表在配电所高压进线、低压总进线与每条低压出线回路都有安装。上位机采用研华工控机, 主要负责配电所运行数据的采集、处理、存储、分析与监测。
2 配电所设备概况
2.1 配电所电气设备
该配电所用户为一家研究机构, 电压等级为10 kV, 单台变压器供电 (容量为1 250 kVA) , 2010年建成投入使用。高压柜为KYN柜, 分进线柜与计量柜, 共2面柜;低压柜为MLS抽屉柜, 共8面柜, 其中低压总进线与电容补偿柜各1面, 用电负荷出线柜共6面, 低压出线回路共32条。主要供1栋综合办公楼和2栋研究实验楼用电, 其中实验楼的恒温中央空调与办公楼夏季普通空调用电量较大。
2.2 多功能电力仪表
配电所在高低压柜每条回路中都安装了多功能电力仪表, 对高压进线与低压每条出线用电回路进行电能计量, 仪表均统一采用北京爱博精电科技有限公司生产的Acuvim系列仪表, 该仪表具有强大的数据采集和处理能力, 能测量回路的电流、电压 (相电压与线电压) 、功率 (有功功率、无功功率、视在功率) 、电度 (有功电度、无功电度) 、功率因数、频率和电能质量 (电压与电流1～31次谐波含量、总谐波含量) 等几十种电力参数。该仪表的测量精度满足一般计量要求, 电压、电流的测量精度为0.2级, 电能与功率的精度为0.5级。现场仪表在低压侧的电压测量采用三相四线星型接线法 (3LN) , 电流测量采用三组电流互感器分别测量每相电流的接线法 (3CT) 。高压侧电压测量采用三相三线开口三角型接线法 (2LL) , 电流测量采用2组电流互感器 (2CT) 接线法, 另外一相的电流与电压根据三相电流及电压的向量和为0的原理计算出来。
3 通信组网与数据采集
3.1 系统通信组网
配电所在建成之初, 各高低压柜所配备的仪表本身具备组网通信功能, 但因设计时并未设计电力数据采集系统, 且当时大部分用户对用电数据采集不够重视, 导致建设过程只是将高低压柜与仪表安装到位, 并未对仪表的数据采集做进一步的完善。这几年政府大力推广公共机构建筑能耗数据采集系统的建设, 根据配电所现有硬件设备条件, 考虑用电单位为事业单位, 因此在该单位建设配电所能耗数据采集与监测系统。
仪表的数据通信采用RS485, 遵循Modbus通信协议, 工控机自带RS232通信接口, 通过RS232/RS485转换器与仪表进行通信。在通信网络中, 电力仪表作为从机, 工控机作为主机, 各从机之间不能通信。与RS232相比, RS485通信具有传输距离长、抗干扰性强与传输速率高等特点, 广泛应用于各种智能化仪表通信中, 几乎成了行业标准。其通信接线方式有线型、星型和环型, 其中环型接线法是将多台通信仪表连成闭合的环状, 从一点连接到主机, 该接法无需安装反射电阻, 适应于从机分布相对集中、通信可靠性要求高的场合。本次组网因仪表较为集中, 为提高可靠性, 可采用环型接线法, 通信环网采用单点接地, 通信线材选用2×1.0 mm2铜芯屏蔽双绞线。该网络上共有仪表34台, 其通信组网如图2所示。
3.2 Modbus协议
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言, 已成为一种通用工业标准。通过此协议, 控制器之间、控制器经由网络与其他设备之间可进行通信。Modbus协议是主从站通信协议, 物理层采用RS485或RS232。数据通信采用Master/Slave方式, Master (主机) 端发出数据请求消息, Slave (从机) 端接收到正确信息后就可以发送数据到Master端以响应请求;在Modbus网络上通信时, 网络中各从机地址必须唯一, 一个网络也只能有一个主机, 主机与从机的通信按地址来识别。
3.3 仪表Modbus通信协议
Modbus通信分为ASCll与RTU 2种模式, 本设计采用RTU模式。本次使用的电力仪表数据寄存器中地址0100H～0112H为系统存储区, 存储有仪表工作相关的系统参数, 包括通信参数、接线方式、I/O设定等, 地址0130H～0150H中存储了仪表的基本测量参数, 地址0156H～0165H中存储了电度量参数。以读取频率F (0130H) 与电压V1 (0131H) 、V2 (0132H) 、V3 (0133H) 为例, 仪表地址为1, 通信帧格式如表1所示, 功能码03H表示读取寄存器数据。
3.4 CRC校验
CRC校验又称循环冗余校验, 是通信中差错控制的主要手段, 它对传输的信息序列按特定的多项式做一次除法操作, 将进行除法操作的余数附加在传输信息的后面。在接收端, 也进行同样的除法操作过程。如果接收端除法过程的结果不是0, 就表明发生了错误。CRC错误检查方法能够检测出大约99.95%的错误。表1中的45H和FAH即为CRC校验码。
4 监控系统设计
4.1 监控系统的硬件
为保证用电能耗24 h不间断地采集与监测, 监控中心选用工业生产上常用的工控机, 它适合在工业环境中可靠连续地运行, 相比一般个人计算机具有更好的稳定性与可靠性。本次选用研华工控机, 其自带RS232通信接口, 通过RS232/RS485转换器能够与仪表直接通信。
4.2 监控系统开发工具
监控系统软件开发使用Delphi 7与MS SQL2005。Delphi是快速应用程序开发工具, 具有简单易用的窗口程序设计、强大的数据库支持、高效的编译运行速度、与Windows编程紧密结合、强大而成熟的组件技术等特点, 且成熟稳定, 适合开发用电监控系统。用电数据存储采用MS SQL2005, 它是一个关系数据库管理系统, 为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能, 可满足用电监控数据量大的需求。系统与仪表的通信采用第三方组件, 因Delphi本身不带有RS232通信组件, 本次采用第三方组件MSComm, 该控件提供了一系列标准通信命令的接口, 允许建立串口连接, 能够连接到其他通信设备, 用其可以创建全双工、事件驱动、高效实用的通信程序。
4.3 监控系统主界面
监控系统主界面模拟配电一次接线图, 实时反映整个配电网的运行情况, 通过颜色与进度条直观地反映开关状态、出线回路电流大小、母线电压、频率等, 如图3所示。
电量查询界面可查询指定日期内每条回路的时、日、月与年的用电量, 方便用户对比分析不同用电回路的用电量, 用柱状图显示, 如图4所示。
5 结语
本文介绍的配电所能耗数据采集与监测系统, 能够满足一般用户的用电能耗监测需求。实际运用表明, 该系统运行良好, 达到了低成本、可重复使用的目的, 同时也为用户今后制定具体的节能方案提供了有力的数据支持和依据。
摘要：针对目前各地建筑节能监管体系建设的需要, 基于Modbus协议将配电所中电力仪表与工控机组成通信网络, 建立了一套配电所用电能耗数据采集与监测系统。实践证明, 该系统运行效果良好。
关键词：监控系统,Modbus协议,RS485,CRC校验
参考文献
[1]郑荣进, 王劭伯, 郭谋发.基于Delphi的变配电所监控软件设计[J].电气应用, 2006 (3)
[2]Acuvim系列多功能电力仪表使用手册[Z]
能耗数据监测 篇2
关键词：能耗；节能减排；能耗在线监测系统
0引言
我国工业经济发展迅速，“十一五”期间取得了显著效果。同时也面对了一个不容忽视的难题——节能减排。《“十二五”规划》指出我国工业经济能源力争节约6.7亿标准煤，为此，国家采取了“调结构，促转型”政策，与此同时，国家发展改革委员会连同国务院其他部门加强了能耗在线监测系统在工业发展中各个领域的使用，采取新手段来缓解节能减排的难关。
1系统介绍
过去能耗监测，采用人工定期上报能耗报表，弊端百出，在线监测反映实际能耗相比人工更加的客观，能针对不同类别能耗进行单独分析，它采用了互联网络技术，传感器检测技术，通信技术，数据库，语言编程技术。现场级：对现场各种物理信号进行检测。车间级：收集各监测点的数据。中央控制室级：汇总各车间的数据，并以此对装置进行控制。工程师管理工作站级：管理数据。以上各级通过网络通信技术连接成一个整体。
2能耗组成及能耗在线监测系统的应用
用电类：对锅炉、空调、制冷、电梯、泵、风机等耗电设备的用电信息进行采集，包括：用电量采集，电压、电流、功率的数据采集等。配电类：对高压开关设备、变压器、有功功率、无功功率、电能质量、等数据进行采集。用水类：自来水和蒸气。用气类：煤气、天然气。
3系统框架
3.1能源消费者管理系统
该系统主要针对重点用能企业，对该企业的煤、电、油、气等能源和耗能工质进行采集和录入，收集信息并储存，作为汇总分析和上报数据的基础资料。
3.2能源利用状况信息报送系统
通过该系统，企业可直接将本的能源利用情况，报送到市节能监察中心，经初审后上传至省节能监察中心总队审核，最后上报到国家相关部门。
3.3单位能耗水平识别评价系统
通过该系统，企业可对自己的用能情况进行现状分析、未来预测、评价，发现不足，进而为以后的工作制定切实有效的措施。
3.4决策服务和专家咨询服务系统
主要为企业在用能节能过程中提供相关的服务，对重点能耗企业的用能进行科学的咨询指导，帮助重点用能企业作出科学的决策。
3.5能耗监测、能源安全预警系统
该系统的工作流程为：获取能源使用情况—数据分析—预测—对比前期值和限定值。对能耗超标情况进行预警。
3.6节能监察信息发布、法律法规知识培训系统
该系统用以发布最新的法律、法规标准等资料，处理日常节能管理相关的文件。
4结语
通过耗能在线监测系统的成功应用，充分说明了在提高工厂用电用能管理水平上确实发挥了显著的成效，智能化的手段实现了用能信息的收集、分析、预测、评价，有利于解决工业发展面临的节能难题。
参考文献
能耗数据监测 篇3
铝型材生产企业属能源成本占总运营成本比例较高的行业,并通常被列为各级政府重点能源消耗监控单位。为了保证熔铸生产稳定、经济地运行,对铝型材生产能耗进行实时监测以及能耗异常检测,是实现制造自动化和清洁生产的发展趋势[1,2]。此外,以机组、车间为单位对生产节能情况进行评估,可以有效地减少能源泄露、待机时间过长、参数不恰当等能耗异常现象[3,4,5]。
但目前大多数特种工业铝型材生产企仍停留在无数据—粗放式的能源管理阶段,只有总的能耗数据(月账单、年账单),对工艺及设施的能耗数据不了解。少数企业有基础的能耗数据,有安排员工进行人工抄表,并对抄表数据进行汇总、制表,有简单的抄表和电力监测系统,缺乏对海量数据进行统计、整理和分析。因此,面向生产过程的系统性有效的全面能源监控并将能耗数据进行反馈,动态指导生产调度等决策过程,也已成为铝型材生产企业数字化升级的重要需求之一。樊龙等提出一种基于MODBUS的智能电表数据采集传输系统,提高了数据采集传输的实时性和可靠性[6]。杨文人对基于能耗预测模型的能源管理系统进行了研究,建立了基于BP神经网络的能耗异常监测模型,并成功应用于轮胎硫化工序[7]。
此外目前采用的节能评估手段是采用未采用节能措施的单位产品的能耗与采用节能措施后的单位产品的能耗进行对比。然而这一方法存在严重的滞后性,随着生产时间的不同、机组工作人员的不同、生产产品的不同,这种评估方法会产生较大的误差。文献[7]利用BP神经网络根据当前生产参数进行能耗预测,与实际能耗值进行比较的节能评估方法,可以有效地避免数据的滞后性。
为此,该文提出一种铝型材熔铸实时能耗监测及能耗预测方法及系统,不仅可以实时地监测熔铸生产中的能耗数据,并可以根据能耗预测发现熔铸生产中的能耗异常现象。
2 系统结构组成
系统分为实时能耗监测及能耗预测两部分,实时能耗监测部分由硬件部分和数据采集部分组成,能耗预测部分由训练回归型支持向量机模块,预测能耗区间模块和评估节能效果模块三部分组成。
实时能耗数据采集部分如图1所示:硬件部分由数字仪表、采集服务器、网关机和监控服务器组成。底层数字仪表与交换机通过RS-485接口相连,使用ZIGBEE通讯协议进行数据通信,采集服务器与交换机相连,使用TCP/IP协议进行数据通信,各个交换机通过局域网与监控服务器相连。
数字仪表包括智能电表和智能天然气表,智能电表安装于熔铸机用电线路上,用于采集用电量、电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数,该参数又分为A、B、C三相和汇总;智能天然气表:安装于辅助加热炉供热管道上,主要采集用量、温度、压力、流量等4个参数;
采集服务器:安装于车间,连接智能电表、智能天然气表和交换机之间,主要用于在网络设备中传输数据,实现数据双向透明传输;
网关机负责从各个设备控制系统采集数据,送到监控服务器中;同时充当管理网络与控制网络之间的网关。采集器与监控服务器之间的网络出现问题时,数据会先保存在网关机上,当故障网络恢复正常时,保存在网关机上的数据会自动上传到实时数据库服务器上,保证所采集数据的完整性。
监控服务器:用于接收和记录交换机传输的负载能耗数据以及运行回归型支持向量机方法;以回归型支持向量机算法计算单位产品能耗的预测值Xp;
软件部分有数据采集模块和服务器控制模块,数据采集模块运行于采集服务器,其工作内容是从监控服务器收到配置参数后,生成标准的数据命令帧,并发送给智能数字仪表,收到智能数字仪表返还的应答数据帧后,将数据帧中的内容打包为TCP/IP所用的数据包,通过网络接口转发到交换机网关中。节能评估模块运行于监控服务器,采用微软公司开发的软件开发平台VC++6.0进行开发,使用封装的Mscomm控件进行串口传输,并将硬件采集到的数据传输到上位机界面中实时显示以及存储到SQL数据库中。
3熔铸生产能耗预测
基于回归型支持向量机的熔铸异常能耗预测由三个模块组成:训练模型模块、预测能耗区间模块、评估节能效果模块。
训练模型模块用于训练基于回归型支持向量机的节能评估模型,如图2所示。以某铝型材制造企业熔铸车间为例,原始的能耗时间序列数据,包括日、月和年等不同时间维度的能耗数据已经由能耗监测系统预先存储于监控服务器的SQL数据库中。从监控服务器的SQL数据库中读取某一熔铸机组于2013.42013.8每生产1吨铝棒的耗电量和燃气量作为训练数据,输入数据x有熔铸质量、环境温度、熔铸温度、熔铸时间、操作工人工龄等,使用MATLAB训练基于回归型支持向量机的回归函数) ;根据回归函数计算该熔铸机组于2013.9所每熔铸1吨铝棒的耗电量和燃气量为373.74度/吨、36.68立方米/吨。
预测能耗区间模块,其特征在于使用统计分析方法计算单位产品能耗的置信区间。设单位生产铝棒的预测耗电量为X1, X2,…Xn服从样本分布( μ , σ2),和S2分别表示预测耗电量的样本均值和样本方差,则随机变量,对于给定的置信度,则预测耗电量的均值μ的置信区间为以某铝型材制造企业熔铸车间为例,2013.7月中5天的耗电量分别为345.24度/吨、343.82度/吨、354.05度/吨、346.44度/吨、353.26度/吨,则置信度为0.99的耗电量置信ˉ区间为:,则预测耗电量的置信区间为[348.56-9.77, 348.56+9.77]。
评估节能效果模块,其特征在于根据每熔铸1吨铝型材的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt,根据公式-计算所述单位产品的节能效果η。
4 系统测试及讨论
以某铝型材制造企业熔铸车间为例,从数据库中选取其2011.12012.9每生产1吨铝棒的耗电量为训练数据,结合软件MATLAB,训练基于回归型支持向量机的节能评估模型,数据如表1所示
根据训练好的回归型支持向量机模型去获取单位铝型材耗电量预测值。如图3所示,该企业2012年9月-2012年12月中每月的每生产1吨铝棒的耗电量的预测值分别为1100千瓦时、1083千瓦时、1055千瓦时和1092千瓦时。
最后根据每生产1吨铝棒的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt,根据公式计算所述单位产品的节能效果η。图4所示是置信度为99%的某熔铸机组日节能能效图,图中可以看出多个能耗异常情况。
5 结论及未来工作
本文针对铝型材熔铸过程能源使用较多,传统人工采集能耗数据频率低,采集速度慢等问题,提出了一种包括智能电表、智能天然气表、采集服务器、交换机以及监控服务器,智能电表和智能天然气表等构成的熔铸能耗监测和能耗预测系统,负载通过RS-485总线与采集服务器相连接,采集服务器将RS485串口转换为TCP/IP网络接口,实现RS-485串口到TCP/IP网络接口的数据双向透明传输,监控服务器实时监测负载能耗数据并记录不同负载的能耗数据,并用历史能耗数据以回归型支持向量机方法计算单位铝棒能耗的正常检测区间,还可以根据预测能耗数据与实际记录能耗数据进行比较,对熔铸生产进行节能评估。实验证明该系统不仅可以实时地采集车间内熔铸机组的能耗数据,还可以通过对历史能耗数据的分析,检测生产中的能源泄露、待机时间过长、生产参数不恰当等能耗异常现象。
摘要：针对铝型材生产过程中能耗较大,传统人工采集能耗数据频率低,采集速度慢等问题,该文提出一种铝型材熔铸炉生产实时能耗监测及能耗预测系统。该系统一方面使用基于zigbee协议的无线传输通讯方式将生产现场电表、燃气表与交换机相连接,并通过网络接口数据发送至服务器,实现对生产能耗数据的实时监测;另一方面采用回归型支持向量机对历史生产数据进行学习,得到预测能耗模型,用于对当前生产能耗数据预测,及时发现生产中的能源损失、生产参数不当等异常现象。
能耗数据监测 篇4
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
住房和城乡建设部
二〇〇八年六月
前言
为指导各地国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设，住房和城乡建设部组织有关专家，以我国现行相关标准为依据，在总结吸收国内已有能耗监测系统建设成果和经验基础上，结合我国国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收和运行管理要求，研究制定了本导则。
本导则包括总则、术语、基本规定、技术方案评审、建设过程监管、项目验收、系统运行监管等部分。
本导则由住房和城乡建设部负责管理，由主编单位负责具体技术内容的解释。
本导则主编单位：
住房和城乡建设部信息中心 联系人：杨柳忠 电话：010-58935970
本导则参编单位：
中国建筑科学研究院 深圳市建筑科学研究院 清华大学建筑节能研究中心 天津大学建筑节能中心
目录 总则.......................................................1 2 术语.......................................................1 3 基本规定...................................................2 4 技术方案评审...............................................3 5 建设过程监管...............................................4 6 项目验收...................................................4 7 系统运行监管...............................................6 总则
1.1 编制目的
为指导国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统的建设、验收、运行的管理工作，特制定本规范。1.2 适用范围
凡使用国家财政拨款建设的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统项目的建设、验收和运行的管理工作，都适用本规范。各省（自治区、直辖市）和城市除了遵守本管理规范和相关技术导则，还可以制定所辖区域的能耗监测系统管理规范和技术导则的实施细则。1.3 本规范编制依据
《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理的实施意见》（建设部、财政部：建科[2007]245号）
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设实施方案》 《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》（中华人民共和国国家发展和改革委员会令 第55号）1.4 与本规范相关的其他标准规范
本规范参照了国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统以下技术导则：
《分项能耗数据采集技术导则》 《楼宇计量装置技术导则》 《分项能耗数据传输技术导则》 《数据中心建设技术导则》 术语
2.1 国家机关办公建筑和大型公共建筑 国家机关办公建筑是指从事国家管理和行使国家权力的机关的办公建筑，包括国家各级党委、政府、人大、政协、法院、检察院等机关的办公建筑；大型公共建筑是指除国家机关办公建筑之外的单体建筑面积2万平方米以上的公共建筑。2.2 能耗监测系统
能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。2.3 数据中心
数据中心采集并存储其管理区域内监测建筑的能耗数据，并对本区域内的能耗数据进行处理、分析、展示和发布。数据中心一般设在部级、省（自治区、直辖市）级和监测建筑较多的城市，除部级外的数据中心需要将各种分类汇总数据逐级上传到部级数据中心。2.4 数据中转站
为了减轻数据中心的服务器负载，优化网络传输效率，设立数据中转站。数据中转站采集并缓存其管理区域内监测建筑的能耗数据，并全部转发给上一级数据中心。数据中转站不负责数据的加工和处理，也可不永久性存储数据。基本规定
3.1 住房和城乡建设部负责全国国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系建设的建设、运营及管理。
3.2 住房和城乡建设部科技司负责对全国国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统（以下简称能耗监测系统）建设的整体组织实施工作。3.3 住房和城乡建设部信息中心是能耗监测系统建设的具体组织实施单位，在住房和城乡建设部科技司的领导下，负责该系统中央级平台建设、相关导则编制和日常管理工作。
3.4 各省、自治区建设行政主管部门负责省（自治区）本级能耗监测系统的立项申报、方案设计、建设组织、运行维护和数据上传工作，负责本行政区内各城市能耗监测系统建设组织实施工作，负责各城市技术方案、系统建设、项目验收、运行核查等工作的监督管理。3.5 各城市建设行政主管部门负责本市能耗监测系统的立项申报、方案设计、建设组织、运行维护和数据上传工作。3.6 能耗监测系统的管理工作按进度划分为：
技术方案评审； 建设过程监管； 项目验收； 系统运行监管。技术方案评审
4.1 各级能耗监测系统的建设单位应组织相关人员编写系统建设技术方案，技术方案需经过评审。4.2 项目技术方案应包含以下内容：
（1）项目概述；（2）项目建设单位概况；（3）需求分析；（4）总体建设方案；（5）本期项目设计方案；（6）项目建设与运行管理；（7）人员配置与培训；（8）项目实施进度；（9）初步设计概算。4.3 技术方案采用分级评审制度。
省、自治区、直辖市的技术方案由住房和城乡建设部组织评审。省会级城市、计划单列市的技术方案由住房和城乡建设部组织评审。其他城市的技术方案由各省、自治区建设行政主管部门组织评审。4.4 技术方案中项目设计方案应符合国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统相关技术导则的要求。4.5 技术方案评审采用专家评审方法。4.6 技术方案通过评审后方可以进行系统建设。建设过程监管
5.1 能耗监测系统的城市级主管部门应择优选择能耗监测系统建设的技术支撑单位、现场服务单位和监测仪表安装施工单位。
5.2 能耗监测系统建设过程实行动态监管。城市级建设主管部门通过住房和城乡建设部能耗监测项目管理网络工作平台按季度上报建设进展情况。
5.3 住房和城乡建设部定期发布全国各省（自治区、直辖市）能耗监测系统建设情况通报。
5.4 各省、自治区、直辖市建设行政主管部门定期发布本辖区能耗监测系统建设情况通报。项目验收
6.1 验收阶段划分
能耗监测系统验收根据工程进度分为楼宇分项计量工程验收、能耗监测系统初步验收和能耗监测系统正式验收三部分。6.2 验收组织单位
住房和城乡建设部是部级能耗监测系统的验收组织单位，各省建设行政主管部门是省级能耗监测系统的验收组织单位，各城市建设行政主管部门是市级能耗监测系统和监测楼宇的验收组织单位。6.3 楼宇分项计量工程验收 6.3.1 验收条件
（1）完成楼宇分项计量装置安装；
（2）计量装置在真实条件下运行1周以上。对于有明显用能周期变化的计量装置，可独立验收；
（3）设计、施工资料齐全。6.3.2 验收机构
楼宇分项计量工程验收由城市建设行政主管部门、设计单位、业主、监理单位、施工单位联合进行。6.3.3 验收内容
楼宇分项计量工程验收以《分项能耗数据采集技术导则》、《楼宇计量装置技术导则》、《分项能耗数据传输技术导则》相关技术要求为标准，着重验收计量装置安装的合理性、数据传输的稳定性和楼宇能耗数据采集与分项计算的准确性。6.4 能耗监测系统初步验收 6.4.1 验收条件
（1）完成至少5个楼宇分项计量工程验收；
（2）完成数据中心（或数据中转站）机房建设，服务器和存储设备安装和软件部署；
（3）完成能耗监测系统软件的第三方检测；
（4）能够正常接收楼宇能耗计量装置上传的数据并进行分项计算；（5）能够按时、按质向上一级数据中心上传数据；（6）设计、施工、检测资料齐全。6.4.2 验收机构 能耗监测系统初步验收由建设行政主管部门、集成单位、开发单位、监理单位联合进行。6.4.3 验收内容
能耗监测系统初步验收以能耗监测系统相关技术导则要求为标准，着重验收数据中心（数据中转站）和系统软件在数据接收、转换、存储、上传、访问服务等方面的能力。6.5 能耗监测系统正式验收 6.5.1 验收条件
完成全部楼宇分项计量工程验收 完成能耗监测系统初步验收
设计、施工、检测、初步验收等文档资料齐全 6.5.2 验收机构
能耗监测系统总验收采用专家评估（鉴定或评审）验收方式。6.5.3 验收内容
能耗监测系统总验收的目的在于检验系统总体目标是否完全达成，着重验收系统功能设置的正确性、完整性，能耗监测管理办法和保障措施，系统数据上报的及时性、完整性和稳定性。系统运行监管
7.1 能耗监测系统的运行实行过程动态监管。城市级运行主管部门通过住房和城乡建设部能耗监测项目管理网络工作平台按月上报系统运行动态信息。
7.2 住房和城乡建设部定期发布全国各省（自治区、直辖市）能耗监测系统运行动态信息通报。
公共建筑能耗监测与节能分析 篇5
建筑能耗随着建筑总量的增多及人们舒适度要求的提高不断上升, 建筑能耗约占社会总能耗的23%, 其中电力消耗约占总电耗的22%。建筑能耗包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电, 这些能耗伴随着建筑的使用而发生。对建筑能耗进行实时监测, 可以对建筑各分项能耗的使用情况更加了解, 并从中发现建筑用能问题, 找出节能措施。
1 建筑概况
国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类分项计量装置, 通过远程传输等手段及时采集能耗数据, 本文针对其中6幢建筑进行分析, 主要包括两种建筑类型:文化教育建筑和机关办公建筑。
文化教育建筑:行政办公楼 (大学6层行政楼, 主要为办公室和会议室, 暑假不工作, 使用2台空气源热泵, 并在部分办公室使用分体式空调) ;图书馆 (大学8层图书馆, 使用2台空气源热泵, 在假期不开馆) ;综合楼 (大学6层实验楼, 使用VRV机组, 无节假日) 。
机关办公建筑:A大厦 (33层办公建筑, 使用7台空气源热泵, 15台VRV机组) ;B大厦 (4层机关办公建筑, 使用VRV机组) ;C大厦 (23层办公楼, 使用冷水机组加锅炉) 。
2 能耗分析
根据上传的7月1周 (7.18至7.24) 的数据, 结合物业管理部门提供的资料进能耗分析, 从中发现存在能耗问题并提出节能建议[1]。
2.1 周能耗分析
7月份学校行政办公楼和图书馆由于学校放假而不使用, 其建筑能耗很小, 尤其是空调用电, 基本没有使用, 其它各项能耗也较小。单位建筑面积能耗最大的是B大厦, 一周的单位面积建筑能耗达到1.45k W·h/m2, 除行政办公楼和图书馆外的4幢建筑空调用电量占建筑总能耗的比例都较高, 平均比例达到49%。其次为照明插座用电, 为29%, 特殊用电占17%, 动力用电最少, 只占5% (C大厦特殊用电和B大厦动力用电没有进行监测) , 见图1、图2。
2.2 逐日能耗分析
由于空调用电和照明插座用电量较大, 可能存在的节能空间也较大, 对这一周 (7.18至7.24) 的空调用电和照明插座用电进行逐日分析 (见图3、图4) 。
2.2.1 空调用电
行政办公楼和图书馆由于学校放假而基本不使用空调, 单位面积空调用电量约为0, 综合楼为某大学实验楼, 不管是工作日还是周末都有老师或者学生使用, 周一至周日空调都在使用, 并随着室外温度的升高有逐日增大的趋势;而A大厦、B大厦和C大厦为机关办公建筑, 单位面积空调用电工作日明显高于非工作日, 但A大厦周日为例外, 这天的单位面积空调能耗比周六大很多, 可能是周日有部分工作人员需要加班所致, 但也有可能是空调在不需使用的情况被开启。由此可以看出空调用电的主要影响因素为室外温度与工作时间, 并从图3可以看出文化教育建筑的单位面积空调用电低于机关办公建筑[2]。
2.2.2 照明插座用电
综合楼的照明用电从周一至周日都比较稳定, 此楼为实验楼, 老师和学生几乎每天都会使用实验室, 使得实验室的照明用电与是否工作日无关。其它5幢建筑单位面积照明插座用电在工作日明显高于非工作日, 学校行政办公楼和图书馆在暑假时由于工作人员放假单位面积照明插座用电量很小, 为其它建筑的一半, 但图书馆周三的单位面积照明用电突然增大, 是因为暑假期间每周三会有工作人员到图书馆值班;A大厦、B大厦和C大厦的单位面积空调用电在工作日较大且稳定, 在非工作日减少, 但A大厦周日的照明用电相比于周六有所增长, 这可能是周日有部分工作人员需要加班所致, 但也有可能是因某些工作人员不正确使用照明插座设备而使照明用电增加[3]。
2.3 典型日逐时空调能耗分析
图5列出了各幢建筑在7月某个周一的单位面积空调逐时能耗, 其中行政办公楼和图书馆在7月放暑假, 没有使用空调, 空调用电接近于0, 为了达到节能的目的, 这两幢楼的热泵机组、循环水泵和新风机组最好全都切断电源, 避免待机用电, 在有部分工作人员来校加班时可使用分体式空调, 防止大面积地出现无人区域还用空调的情况。综合楼的空调用电集中在8:00~21:00, 这段时间做实验的老师和学生较多, 但在其它时间空调仍有1×10-3k W·h/ (m2·h) 的用电量, 这段时间的用电不应该如此大, 可能空调没有全部关闭或待机。B大厦和C大厦空调符合上班时间用电量大, 下班后用电量减小的规律, 且在中午休息时间略有下降, C大厦的空调时间较短于B大厦, 空调关闭期间不用电, 而B大厦在18:00下班后仍有用电, 可能有员工需要加班。A大厦空调用电反常, 出现白天用电较少, 而晚上用电明显增加, 违反了一般建筑用电规律, 可能是传输数据过程中出现问题。
图6、图7列出了各幢建筑在7月某个周末的单位面积空调逐时能耗, 各幢建筑的空调用电量都比较小, 行政办公楼、图书馆和C大厦的单位面积逐时空调能耗基本不耗电, 符合节假日空调用电规律。综合楼周末的空调用电与工作日接近, 这是由于综合楼为学校实验楼, 每天都有老师和学生使用。B大厦在周末空调用电量明显减少, 但在8:00~18:00用电量仍比其它时间稍大, 可能是有部分工作人员需要加班所致。A大厦在周六空调用电量较少, 但仍有约2×10-3k W·h/ (m2·h) 的用电, 是待机用电的结果, 周日20:00前正常, 之后突然增加, 增加至23.067×10-3k W·h/ (m2·h) , 在非工作时间的这段时间内用电量如此大是不符合一般建筑用电规律的[4]。
3 结语
经过分析, 空调用电和照明用电为建筑能耗的主要部分, 占到建筑总能耗的78%, 在这两项上节能潜力很大。影响公共建筑能耗的因素很多, 能耗实时监测通过具体数据找出影响建筑能耗的主要因素并对其分析优化, 达到建筑节能目的。节能建议如下:
a) 行政办公楼、图书馆等建造较早的建筑, 对外围护结构进行改造, 提高其保温隔热的作用:对外墙进行节能改造;对屋顶进行保温隔热节能改造;采用节能门窗;安装外遮阳设施;
b) 暖通空调节能建议:当室外温度不是太高时, 尽量选择开窗开门进行自然通风;设置的空调温度不宜过低, 应当在26℃以上, 并适当开启新风机组;夏季白天应尽量关闭走廊上的窗户, 同时尽量控制房间开窗时间和开窗面积, 减小新风负荷;循环水泵实行变频控制, 风机的电机也可加装变频器, 通过变频改变风机转速, 从而改变风量, 调节室内温度状态;
c) 随手关灯, 下班关空调, 下班关电脑等办公设备;
d) 饮用水热水器、生活热水制备等用能环节加强行为管理, 防止由此造成的能源过度使用;
e) 尽可能地利用可再生能源。
参考文献
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[R].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2]祝书丰, 永聪, 刘芳.深圳市大型公共建筑能耗监测系统运行维护及检测数据案例分析[J].暖通空调, 2010 (8) :5-9.
[3]李一力, 张辉, 陈超.不同类型大型公建电能消耗的特性比较[J].建筑电气, 2010 (1) :32-38.
体育场能耗监测平台浅析 篇6
从2008年起,我国先后在北京、天津、上海、重庆、深圳等试点城市进行了国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统的建设,之后各地方也陆续建立起机关办公建筑及大型公共建筑的能耗监测平台。根据各地区各类型能耗管理平台积累的各种类型公共建筑的能耗运行数据,我国也正在制定相应的建筑能耗标准。
国内现有能耗监测平台监测的建筑基本为政府办公、商业办公、商业综合体、酒店、高校等建筑,针对大型体育场馆所进行的能耗监测并不多见。
本文针对北京某大型体育场馆能源监测系统进行调研,了解项目已有能源相关监测系统的现状及可提供的开放的数据接口,今后建设能源管理监测系统时可最大程度利用已有系统资源,减少能源管理平台建设的投资。并通过对现有用电数据进行统计分析,找到体育场馆用能的特点,为进一步的节能改造提供指导方向。
2 项目概况
实施能耗监测的体育场位于北京,建筑面积为37052平方米,约有40000个座位,承担过2008北京奥运会足球、现代五项等比赛任务。北京奥运会后该场馆不仅作为运动员的训练场地,还对外承接国内外体育比赛和大型活动,并全面向社会开放。体育场在2010年做过改造,将体育场二层平台上的看台下空间及三层赞助商大厅改造出6000多平方米的办公面积。现在体育场集办公、训练场地、大型文体活动场地功能于一身。
3 体育场现有能源系统状况
3.1 用电系统
体育场设有南、北两个变电站,共设置若干变压器,其中南变电室内设置3#、4#、6#变压器,北变电站内设1#、2#、5#变压器。变压器均为10kV进线,6条进线引自中心区变电站。
体育场南、北变电站设有电力参数监测系统,各变压器总出线及发电机回路均设有三相多功能电力变送器,其余馈线回路均设有单相电流变送器,其中三相多功能电力变送器共计12块,单相电流变送器共计172块,对上述回路的电力参数进行采集监测。电力参数监测系统服务器设在南变电站,北变电站电力数据通过接口服务器通讯至南变电站。
3.2 水系统
体育场设有总水表两块,位于室外,无远传功能。体育场设有中水水表一块,位于室外,无远传功能。
3.3 冷量
空调冷冻水引自中心能源站,经现场勘察,能源站侧输送至体育场的冷冻水管路上未装设流量计、温度计。目前冷量是按面积进行收费。经现场勘察,体育场集水器、分水器处空间狭小,未安装流量计。
3.4 热量
采暖热水引自国家奥林匹克体育中心能源站,经现场勘察,能源站侧输送至体育场的热水管路上未设流量计、温度计或热表。目前热量是按面积进行收费。体育场集水器、分水器处空间狭小,未安装流量计。
3.5 建筑设备监控系统
体育场内设有建筑设备监控系统,设有监控上位机,现场控制器采用Honeywell Exce150系列控制器,监控上位机软件为EBI系统。监控对象包括新风机组、空调机组、送排风机、水泵。新风及空调机组共计11台。监控系统自2008年投入使用,目前工作正常。
3.6 各类用能系统现状总结
综上所述,原有能源相关系统中电力系统、建筑设备监控系统基础较好,设有电力参数监测系统及建筑设备监控系统;现有系统中未对冷量、热量、用水量进行计量。
能源管理系统可在现有各系统搭建的基础上,自动集成变配电系统、建筑设备监控系统的数据,对于冷量、热量、水量等现场不适宜安装远传仪表的参数采用手动录入的方式将数据采集至能源管理系统,由能源管理系统对体育场的所有能源用量情况进行自动的分析汇总,并对超过指标的参数进行报警提示。
4 现有系统可提供的数据接口
4.1 变配电系统数据接口
变配电监测系统对体育中心所有场馆和设施的变配电系统进行集中的监测和管理,在体育场南配电室设有监测上位机子站,可查看体育场南北配电室的运行参数。
该变配电监测系统可提供两种类型的数据接口,便于将来与能源管理平台直接进行数据的交换:
(1) Modbus TCP通讯接口方式
底层的电力变送器通过Modbus协议将数据传输至通讯管理机,通讯管理机通过Modbus TCP的方式将数据转发至变配电监控系统上位机,可通过变配电监测软件经过一定的配置将电力参数以Modbus TCP的方式转发至能源管理平台。
(2)开放数据库接口方式
现有变配电系统数据通过SQL Server数据库进行数据存储,可通过查询、调阅数据库数据的方式将变配电系统的数据采集至能源管理平台。
4.2 建筑设备监控系统数据接口
(1)原有系统概况
建筑设备监控计算机采用Honeywell EBI系统,现场控制器采用Honeywell Exce150系列控制器,控制器采用C-bus进行通讯。控制系统共有2条控制总线,1#控制总线上共有8台控制器,2#控制总线上共有8台控制器。现有建筑设备监控网络如图1所示。
(2)建筑设备监控系统数据接口方式
控制网络采用Honey well的C-Bus通讯协议,可采用网关设备将C-Bus通讯线上的控制器数据采集至能耗管理平台,每条C-BUS总线上连接1台网关设备,建筑设备监控系统与将来的能源管理系统网络图如图2所示。
5 用电能耗数据分析
体育场变配电系统自2008年投入使用后数据开始进行自动记录,但由于变配电系统曾经做过升级改造,目前数据库中只保存部分数据。因此主要针对2014年1月8日以后的用电数据进行分析统计。
5.1 建筑总能耗
根据收集统计2014年1月8日至6月8日的电力参数运行数据,根据各月总用电量折算年用电指标为23.17kWh/m2/年,整体能耗较低。各月电耗及碳排放量详见表1,建筑总能耗趋势图如图3所示。
5.2 建筑各分项能耗
将体育场的总用电分为照明、动力、空调、特殊及备用几大类,各类用电能耗比例最多的两类为照明和特殊用电,所占比例分别为60%及17%,用电能耗比例最少的为空调用电量,所占比例为0.56%。各分项用电量及用电比例详见表2,各分项所占比例饼状图如图4所示。
照明用电分项中包含办公照明、应急照明、场地照明、景观照明、赛时照明等回路;动力用电分项中包含电梯、生活水泵、湖水泵等回路;特殊用电分项中包含交通指挥、安检、移动机房、贵宾等回路;空调用电分项包含空调机组用电回路。各分项用电趋势图见图5～9。
从各分项用电趋势图中可以看出,动力用电较为平稳,照明用电随假期及季节有些变化;空调用电主要为夏季集中空调机组使用,因此6月份空调用电较之前明显上升,空调机组开启时间为9:00～17:00;特殊用电、备用用电波动较大。
5.3 用电环比
2014年1月8日至6月8日各月各分项用电量环比如图10所示。
5.4 工作日与节假日用电能耗比对
通过能耗运行数据趋势图可以清楚看出工作日与休息日用电能耗的差异,取2014年5月18～24日一周的用电数据作为典型周的能耗数据,如图11所示。
一周内每天的用电量见表3,根据统计的数据可知周末的日用电量为工作日用电量的84%。
5.4.2工作日与春节假期用电能耗比较
2014年1月30日至2月6日为法定春节假期,1月28日至2月16日的用电能耗趋势图如图12所示,该段时间的日用电量见表4,春节假期日均耗电量为平常工作日耗电量的66%。
5.5 日均运行曲线
将5月份日运行数据进行统计平均,得出的5月份日均运行趋势图如图13所示。
由图13看出每天有两个用电高峰时段,一个为上班时间8:00～18:00,另一时段为19:00～22:00。通过分析运行数据可知,第二个用电高峰主要为照明用电,照明电耗日均趋势图如图14所示,其中照明负荷中的场地照明与景观照明在第二个用电高峰起主导作用,如图15～16所示。
5.6 各负荷持续时间曲线
对2014年5月份总电耗在各负荷下持续的时间进行统计,得出的各负荷持续时间的对应曲线如图17所示,由曲线可知,49kW持续的时间最长,共计742小时,246kW持续的时间最短,共计1个小时。
6 小结
被调查的体育场为典型的大型体育场馆,重大赛事后可利用的区域被改造为办公区域,体育场地平常用于运动员的训练场地,并向社会重大文体活动提供场地。该体育场的使用情况反应了国内众多体育场馆的运行现状,具有一定的代表性。
根据调查的体育场的用电能耗可知体育场馆的用电特点如下:
按体育场面积折算的每平方米年耗电量数值较低;
(1)照明用电量所占比例最高,其中照明用电包含办公照明、办公插座、室外照明、景观照明、赛时照明、场地照明、事故照明等支路;
(2)照明用电有两个峰值时段,一个为上班时段8:00～18:00,一个时段为19:00～22:00,第二个用电高峰时段中场地照明及景观照明的耗电量较大;
(3)周末的用电量为平时工作日用电量的84%左右,春节期间的用电量为工作日用电量的66%左右。
上海轨道交通能耗监测管理系统 篇7
上海城市轨道交通已建立了由站、线、网三级架构组成的能耗监测管理系统, 各级系统之间通过专用通信网络进行数据传输。能耗监测管理系统可实现对轨道交通各线路、车站的能源消耗状况的检测, 并生成各种能耗报表、能耗数据曲线、饼图、柱状图等, 通过Web发布给相关管理和运营人员, 实现了能耗数据的共享。各站级、线路级能耗监测管理系统逐级将智能表计的监测数据汇总至网络级能耗监测管理系统之中, 并通过相应的分析处理软件实现对轨道交通全网络能耗状况的管理, 为上海城市轨道交通用电设备的节能管理工作提供了依据。
轨道交通能耗监测管理系统的建设对深化企业管理, 降低运营能耗具有重要意义。
为了更好地落实国家节能减排的战略政策, 上海申通地铁集团有限公司开展了轨道交通能源利用综合管理平台开发研究, 随后在上海城市轨道交通部分线路中建立了由站、线、网三级架构组成的能耗监测管理系统。各站级、线路级能耗监测管理系统逐级将智能表计的监测数据汇总至网络级能耗监测管理系统之中, 并通过相应的分析处理软件实现对轨道交通全网络能耗状况的管理, 为上海城市轨道交通用电设备的节能管理工作提供了依据。
1项目概况
上海城市轨道交通已经步入网络化建设和运营时期, 网络运营总里程超过425 公里, 车站数量以及客流量也随之增长, 轨道交通的社会效益日益凸显。另一方面, 作为一个用电大户, 上海轨道交通积极响应国务院关于节能减排的号召, 在保障安全运营的前提下, 加强能源消费的监测与管理, 落实各项有效的节能措施, 进一步提高能源利用效率。
借鉴轨道交通系统设计、建设和运营管理经验, 并结合运营线路节能的现状和需求, 建立上海城市轨道交通能耗监测管理系统, 实时采集能耗数据、自动计算各种能耗指标并通过网络分享能源信息化的成果, 对深化企业日常节能管理, 维护轨道交通的正常运营, 最终实现降低城市轨道交通运营线路能耗的目标起到了重要作用。
2节能减排原理
上海轨道交通能耗监测管理系统在硬件方面采用站、线、网三级架构, 对关键设备进行冗余设置。在软件方面, 采用浏览器和服务器架构:系统采用ORACLE数据库存储各类能耗数据, 使用Java、Java Scrpt、Delphi等工具开发了客户端页面并实现了对能耗数据的查询、对比、计算等功能。
3技术内容
3.1技术主要内容及实施方案
1) 架构
目前, 上海轨道交通已经在1、2、3、4、5、6、8、9 号线中建立了由站、线、网三级架构组建的能耗监测管理系统, 7、10、11 号线等其它线路的能耗监测管理系统也正在逐步建设与接入中。站级系统主要设置于各车站、车辆基地的变电所内, 实时采集用电回路的能耗数据;线路级系统设置于各线路的控制中心内, 是整个能耗监测管理系统进行数据交换的重要节点;网络级系统设置于上海轨道交通能源管理中心内, 对全网络能耗数据进行采集、存储、计算等处理。
系统的基本架构如图1所示。
此外, 通过对城市轨道交通能源供应方式及消费结构的研究, 项目还制定了智能表计合理化配置要求, 明确了城市轨道交通中需要安装智能表计的用电回路, 从而使智能表计的配置实现最优化。
主要安装位置如图2所示。
项目研究并制定了《上海城市轨道交通能耗监测管理系统建设指导意见》, 提出了轨道交通能耗监测管理系统的设置原则、功能需求、设备参数、接口要求、性能指标等要求, 用以指导新线能耗监测管理系统的建设。
目前, 上海城市轨道交通已建立了由站、线、网三级架构组成的能耗监测管理系统, 各级系统之间通过专用通信网络进行数据传输。
站级系统:一般设置于各车站、车辆基地内, 对本站范围内的能耗数据进行监测管理, 核心设备为站级能耗监测管理单元, 主要功能为定时采集智能表计的能耗数据, 并进行存储以防止通信中断造成的数据丢失, 最终转发至线路级系统, 同时也为其它系统或设备的接入预留了相应的接口。主要组成如图3所示。
线路级系统:一般设置于线路的控制中心内, 对本线路的能耗数据进行监测管理, 核心设备为通信服务器及数据库服务器 (数据库采用ORACLE数据库) , 其主要功能为定时采集站级系统的能耗数据, 并进行存储以防止通信中断造成的数据丢失, 最终转发至网络级系统。同时也为其它系统或设备的接入预留了相应的接口。主要组成如图4所示。
网络级系统:设置于轨道交通能源管理中心内, 对全网络的能耗数据进行监测管理, 核心设备为通信服务器、数据库服务器并冗余设置, 以提高系统的可靠性, 此外还设置了WEB服务器。其主要功能为定时采集与存储线路级系统上传的能耗数据, 对能耗数据进行处理后通过WEB服务器对外发布实时能耗数据。主要组成如图5所示。
2) 功能
上海轨道交通能耗监测管理系统基于BS架构 (即浏览器和服务器架构) 进行开发, 用户可以通过浏览器访问系统调用其所需要的数据。系统还结合日常节能管理工作中的需求, 开发了相应的应用软件, 基本实现了能源管理信息化的目标, 主要功能如下:
(1) 自动采集、存储各类能耗数据, 并具备历史数据查询功能。采集与存储的数据类型包括:三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量等。数据分辨率为5 分钟, 对于电流、功率等重要数据可以召唤秒级数据, 设计存储周期5 年以上。该功能的实现在提高整个能耗统计工作效率以及准确性的同时, 有效减少派遣专人到现场抄取能源数据的工作量。也为轨道交通运营积累了宝贵的历史数据, 方便技术人员随时调用相关数据, 为能耗异常甚至设备故障的分析工作提供了强有力的数据支持。
(2) 提供不同用电回路之间的比较分析;对牵引/降压变电所变压器进行负荷统计;对车站/车辆基地日用电量变化进行计算等众多数据处理功能。
(3) 支持预定义报表、自定义报表的功能, 可根据用户的需求, 可自动生成网络、线路、车站的年、月、日报表, 并与相关单位共享各类能耗数据。
(4) 能耗数据与运营信息、设备档案相结合, 形成各种能耗指标, 如表1 所示。这些能耗指标将对挖掘城市轨道交通的节能潜力将起到重要的参考作用。
(5) 为系统管理员提供日常维护工具用于编辑公式、信息点定义等日常维护工作, 避免直接对数据库进行操作。
3.2技术创新点
目前, 由于国内轨道交通处于大发展的初期, 大部分城市的轨道交通还没有形成网络, 能源消耗不突出, 节能问题还没有提上议事日程, 各个运营企业都只是派专人到现场进行初级的能源数据抄取, 并逐级统计。因此, 国内还没有这方面的研究, 该系统在国内轨道交通行业属于首创。
其次, 该监测系统能够实现自动化能源数据获取, 对能源供应、分配和消耗进行监测, 以便运营管理层能够实时掌握能源消耗状况, 了解轨道交通能耗结构, 计算和分析各种设备的能耗水准, 监控轨道交通各个运营环节的能耗异常情况, 评估各项节能设备和措施的相关影响, 为实现能源自动化调控和优化进一步节能方案扎下坚实的数据基础, 方便实现能耗数据的收集、统计和能源经济指标量化等工作。
同时, 考虑到能源数据对于集团领导层节能降耗工作决策的重要意义, 此套轨道交通能耗监测管理系统可通过Web方式发布到企业内部局域网系统, 同时也可实现与其他应用系统 (如车站BAS) 紧密结合, 协调完成各项工作。
4推广应用条件
该项目中所提及的能耗监测系统适用于轨道交通既有运营线路及新建线路的能耗监测设计或改造。
本研究成果不仅适用于上海已运营的轨道交通线路, 也可推广应用到在建的上海及其它城市轨道交通线路中。能耗监测管理系统的成功开发, 面向集团高层领导和公司相关人员, 提供的服务功能和上海轨道交通整个路网的能源使用状况信息通过WEB方式进行发布, 将为提高轨道交通的运营管理水平, 实现能耗的降低, 发挥出重要的作用。
5效益分析
5.1节能效益
项目应用前后的节能减排量分析, 包括:节能减排量的测量方法与计算方法, 以及节能减排潜力分析。
能耗监测管理系统的建立基本实现了上海轨道交通能源管理信息化, 为日常节能工作的有序开展提供了数据支持与保障, 如:能耗指标的制定、节能技术应用效果的验证等:
工作人员可以依据能耗监测管理系统的历史数据, 制定各年度各线路的能耗指标, 并通过能耗监测管理系统的电量报表定期对指标完成情况进行考核, 以确保国家、上海市节能减排工作的相关要求得到有效落实。
通过能耗监测管理系统加强日常节能管理, 上海轨道交通1、2、3、4、5、6、8、9号线各年度的能耗指标基本呈逐年下降的趋势, 如表2、表3 所示。能耗监测管理系统的运用, 通过加强管理, 若按可实现节能减排效果1%计算, 2012 年上海城市轨道交通总能耗为14.31 亿度电, 能耗监测管理系统仅2012 年就为上海城市轨道交通节省能耗1 431万度, 折合标煤4 293 吨 (按每度电折合标煤300 g计算) , 按每度电0.86 元计算, 年节省电费1 231万元。
(1) 工作人员可以通过能耗监测管理系统验证节能技术应用效果, 避免盲目加装节能装置, 或使用节能型设备代替既有设备。
(2) 以上海轨道交通4 号线上海体育场站为例, 该车站在2011年期间进行了照明节能改造, 通过能耗监测管理系统可以发现2012年1月相比2011年1 月该车站的负荷电流有明显下降, 节能效果较显著。
5.2经济效益
项目应用的投资额度、投入产出比、投资回收期, 以及项目应用前后的经济效益分析。
能耗监测管理系统是实现轨道交通能源管理信息化的必要工具:
(1) 通过能耗监测管理系统, 管理人员可以实时监测各用电回路的状况, 及时发现能耗异常, 通过对比分析等功能查明原因并提出相应的整改措施, 最终达到降低能耗、节省电费的目的。
(2) 通过把能耗数据进一步深度处理并与运营信息相结合, 就可以把能耗数据转化为公司的财务和经济指标信息, 为节能工作的有效开展提供充足的数据支持。
5.3社会效益
项目应用后将对环境保护产生深远的影响;对当前交通运输绿色循环低碳的推动作用;对提高从业人员意识和行业服务水平的作用等。
(1) 随着上海城市轨道交通网络规模的不断扩大, 总运营能耗量呈快速增长态势, 建立有效的能耗监测管理系统对轨道交通牵引、动力照明系统的实时能耗数据进行采集、存储、分析, 体现出能耗管理信息化的重要性、必要性和迫切性。
(2) 能耗监测管理系统的建设可实现轨道交通能耗管理信息化, 提高了整个能耗统计工作的效率、准确性及实时性。
(3) 能耗监测管理系统实现对轨道交通各线路、车站能耗状况的监测, 并生成各种能耗报表、能耗数据曲线、饼图、柱状图等, 并通过Web发布给相关管理和运营人员, 实现了能耗数据的共享。
(4) 能耗监测管理系统为轨道交通运营管理制定相关节能政策提供充足的基础依据。在获得当前各线路、车站、系统能耗数据的基础上, 进一步分析、比较、评估, 制定针对性的节能措施, 避免盲目地使用节能设备或是加装节能装置。
(5) 通过能耗监测管理系统, 管理人员可以实时监测各用电回路的状况, 及时发现能耗异常情况, 通过对比分析、负荷分析等功能查明原因并提出相应的整改措施, 最终达到降低能耗, 节省运营费用的目的。
(6) 轨道交通能耗监测管理系统, 是实现轨道交通能源节约科学化管理的必备工具, 是提高轨道交通整体信息化水平和综合管理、决策效率的关键。
6项目推广存在的问题及推广建议
根据上海城市轨道交通能耗监测管理系统的应用研究成果, 建议在既有运营线路及新建线路加快推广应用, 可取得巨大的经济效益和社会效益。
专家点评上海轨道交通能耗监测管理系统
1.项目先进性和技术成熟度评价
能耗监测管理系统的建设可实现轨道交通能耗管理信息化, 提高了整个能耗统计工作的效率、准确性及实时性, 国内领先, 有成功用例。
2. 项目节能减排效果的评价
能耗监测管理系统的节能减排效果约可以达到1%左右, 2012 年上海城市轨道交通总能耗为14.31 亿度电, 能耗监测管理系统仅2012 年就为上海城市轨道交通节省能耗1431 万度电, 节能减排效果明显。
3. 项目经济效益评价
节省能耗1431 万度电折合标煤4293 吨 (按每度电折合标煤300g计算) , 按每度电0.86 元计算, 年节省电费1231万元, 经济效益明显。
4. 项目推广应用条件
无线传感网技术的能耗监测应用 篇8
WSN在建筑能耗监测中的适用性
建筑能耗监测平台的组网总体结构图如图1所示, 在系统的数据采集端采用WSN技术进行组网。整个WSN网络由若干个终端采集器以及一个汇聚采集器构成。通常将WSN的终端采集器称为采集节点, 将汇聚采集器成为汇聚节点。采集节点负责数据的采集和传送, 以及根据汇聚节点的控制命令设置相应的工作模式等;汇聚节点是网络的中心, 起到协调器和网关节点的作用, 汇聚节点负责整个区域网络的维护与数据的汇集, 再将数据通过Internet/GSM/CDMA上传到上级数据中心或中转站。系统最大特点就是基于WSN技术进行信息采集, 利用WSN节点与电表等与用能设备连接, 通过无线自组网方式自动采集分散在各处的电、水、气、冷热量等实时数据, 使用户随时监测现场耗能设备的运行数据, 为今后实施节能反馈控制系统的研发提供基础, 以达到优化能源供应、提高能源管理水平、提高能源利用效益、减少能源损耗、节约能源成本的目的。
基于WSN技术的建筑能耗监测系统属于WSN与节能的交叉领域, 以WSN和计算机信息处理为技术核心, 建设先进、功能强大的信息采集处理平台。该系统适用于各种既有和新建建筑, 系统组网方便, 不占空间, 无需综合布线施工, 项目实施快速方便。
在各种无线传感网技术中, Zig Bee的自组网能力以及高容量特性使其非常适合建筑能耗监测系统的应用, 在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中, 有明显的优势, 是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输的技术。
除了组网方便、安全、可靠, Zig Bee还有低传输速率、低功耗、高容量、低成本等特点。Zig Bee非常适合有大量终端设备的网络, 如能耗监测、楼宇自动化等场合。
自组网过程
对某个能耗监测区域而言, WSN网络包含一个Zig Bee汇聚节点和若干Zig Bee采集节点。汇聚节点在通信状态下, 每隔一段时间发送一次时标帧, 在汇聚节点通信范围内的采集节点在侦听状态下侦听到汇聚节点发送的时标帧, 确定汇聚节点为目标父节点, 并在下面的接入状态向目标父节点发送接入请求之后组成一个WSN网络。已经接入网络的节点通过转发时标帧, 向周围节点表明自己的存在, 其他未入网的节点在侦听状态下, 发现已经入网的节点并作为自身的目标父节点, 然后在接入状态下通过这些最先加入网络的节点作为中继加入网络。依次类推, 若干的Zig Bee采集节点和一个Zig Bee汇聚节点构成了WSN网络。为了延长网络生存时间, 降低节点功耗, 所有节点都会定时进入休眠阶段, 关闭射频收发器, 保持超低功耗工作, 最大限度地节省节点能量, 在定时器到期后节点被唤醒恢复正常工作状态并开启射频收发器。WSN网络中的所有节点定时在通信阶段和休眠阶段交替工作, 以保证网络的生存时间要求和通信要求。各WSN网络数据再通过无线网由将采集数据推送到数据中心进行分析处理。
WSN实施优势
内网组网灵活, 可随时增加或减少传感节点;
无需综合布线, 减少工程量与布线成本、提高安装速度;
与多种通信主干网融合, 方便用户实现远程监控;
WSN端机体积小、功耗低, 价格低;
根据WSN协议自动组成通讯内部网络;
系统易于维护, 任意节点的故障不会影响系统工作;
具有本地数据存储功能, 确保数据完整性;
减少建立建筑能耗及环境监测系统所带来的施工量以及综合布线对环境的影响, 减少投资和工期, 特别适用于既有建筑和设施。
设备改造方式
如果用户已有电表、水表等, 且带有485口, 则可直接接入采集器, 如已有仪表不支持485口, 则需要改造和更换设备。每户的总表最后统一为带485口的多功能表, 外接带无线传感模块的采集器, 可以每15分钟上送一次电量、电压、电流、功率因素等数据。数据采集频率可根据具体需要灵活设置, 数据采集频率可在15分钟/次到1小时/次之间调整。
设备改造的原则:在一定投资成本和不改动已有配电线路的前提下, 以最大程度地获得能耗公示需求数据为目标, 在既有配电支路上无拆换、无干扰方式安装。
WSN与通信网的融合应用
在节点分散且数量众多、需要低速率传输的组网要求下, 运用Zig Bee技术应是最佳解决之道。
校园能耗监测与管理平台建设实践 篇9
一、校园能耗监测与管理平台建设的目的
校园能耗监测管理平台建设目的是:倡导崇尚节能降耗理念, 树立师生绿色、环保与低碳意识, 实现育人的社会责任;降低高校办学成本, 提高办学效益, 杜绝“跑、冒、滴、漏”现象的发生, 实现能源消耗动态实时监测, 将精益管理落到实处;建立有效的能耗评价体系与动态预警管理机制, 落实能耗目标责任制, 提高高校能耗综合管理水平。
二、校园能耗监测与管理平台的系统架构
天津科技大学校园能耗监测管理平台本着“分布采集、集中管理、分类/分项考核”的设计理念, 实现“互联网、物联网、传感网”三网合一。建立接口、延伸数字化校园的OA、学生工作、公寓管理、校舍管理、地下管网管理等相关子系统。经多系统协调, 实现节能降耗目标最大化。基于校园网络, 通过对管理对象安装具备通讯功能的数字式能源计量设备, 先将各校区内建筑能源消耗数据汇集到中转站, 再上传到能源监测数据中心, 然后借助管理平台软件对能耗数据进行整理、统计和分析, 并对能源动态趋势变化进行预测评估, 为校园能源消耗评价与预警管理提供信息支持。实时能耗监测平台具体由数据的分项计量与监测系统、数据传输与存储系统、报表体系和数据处理与分析系统等模块构成。
1. 数据的分项计量与监测系统
该系统是由计量表具、数据采集及转换装置、数据传输网络组成。主要是对科大校园能耗的实际用量进行自动采集、实时计量。为了确保能耗数据能够进行计算机或人工识别和处理, 保证数据有效的管理和高效率的查询服务, 实现数据的整理、存储及交换的一致性, 有必要制定统一的编码规则, 以区分建筑类别 (教学建筑、科研建筑、图书馆等) 、能耗类别 (水、电等) 、能耗项目 (照明、动力等) 等信息, 并按照编码规则对能耗数据进行编码。
2. 数据传输与存储系统
该系统是由网关设备、科大校园网络、数据转换、数据中心组成。主要实现对不同采集点计量的数据, 通过计量设备与数据网关的对接, 借助科大校园网络, 将科大校园能耗数据传输到数据中心, 实现资源共享, 为确保数据的真实性、有效性和准确性, 应对数据进行校验与防护, 为用户进行进一步的能耗分析做准备。
3. 报表体系
该系统主要由数据库组成。主要是对能耗数据进行统计, 包括分类、分项统计;耗能责任单位统计;日常统计等。为了便于查询与分析, 将统计之后的信息按照能耗类别形成统一的报表。
4. 数据处理与分析系统
该系统是由数据库、操作系统、平台软件、统计软件组成。主要根据用户需要, 将统计软件的处理功能嵌入到平台软件中, 除了实现对科大校园能耗数据行分类分项分部门分用途统计之外, 还可以预测能源消耗趋势, 并定期进行异常分析和能耗指标的考核与分析, 以评价其节能的能力与潜力。
5. 指标管理与预警系统
该系统是由数据库和平台软件组成。主要是根据系统调研和相关节能规定, 确定不同能耗责任单位、不同能耗项目的能耗标准, 并通过“数据处理与分析”子系统的运行, 对能耗数据按照月、季、年;峰、平、谷值的变化规律, 对数据进行离散趋势分析、对数据未来的变化进行预测, 建立预警机制, 并以此为依据, 为下一步校园节能措施的制定提供决策支撑。
三、校园能耗数据采集对象与分类方法
1. 建筑分类
建筑分类参照已经公布的大型公共建筑分类方法, 结合天津科技大学校园特点进行修订。即在大型公共建筑的关于建筑分类的“学校建筑”编码后增设子项编码, 以对应科大校园建筑的不同使用功能和用途。子项编码分为以下13类。
2. 建筑基本信息数据
根据建筑规模、建筑功能、建筑用能特点将建筑信息划分为基本项和附加项。
(1) 基本项。基本项为建筑规模和建筑功能等基本情况信息, 13类建筑对象的基本项均包括建筑名称、建设年代、建筑层数、建筑功能、建筑总面积、空调面积、能源经济指标 (电价、水价、气价、热价等) 。
(2) 附加项。附加项为区分建筑用能特点情况的建筑信息, 13类建筑对象的附加项分别包括:
a行政办公建筑:办公人员人数、建筑等级 (如智能化等级。如:AAA级) 。
b图书馆建筑:藏书量, 阅览室面积 (或座位数)
c教学楼建筑:建筑等级、容纳学生人数
d科研楼建筑:学科类别
e综合楼建筑:建筑等级
f场馆类建筑:座位数 (礼堂) 、场地规格 (体育馆)
g食堂餐厅:就餐人数、餐厅类型 (学生餐厅/教工餐厅/商业餐厅)
h学生集中浴室:洗浴人次
i学生宿舍:入住人数
j大型或特殊科研实验室:学科类别、试验属性
k医院:医院等级、床位数
l交流中心 (包括招待所、宾馆) :客房数
m其他:
3. 能耗数据分类
(1) 分类能耗。为统一统计分类标识, 《高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则》参照大型公共建筑相关导则的规定, 并增加可再生能源类别共分为13类。其中可再生能源利用中涉及与其它能源使用的重叠, 难以单独统计, 主要用于可再生能源利用率的统计。供热、供冷量统计适用于城市集中热力网或区域集中供热供冷系统。
分类能耗分类为:电、水、燃气 (天然气或煤气) 、集中供热量、集中供冷量、煤、液化石油气、人工煤气、汽油、煤油、柴油、可再生能源、其它。
(2) 分类建筑能耗。在学校建筑分类下按在科大校园中的用途细分为13类, 分类统计各类建筑能耗 (包括分类能源消耗和一次能源换算值) 。
(3) 分项能耗。科大校园建筑分类能耗中电耗比例大, 是校园建筑节能监管的重点, 因此导则对建筑用能设备的分项能耗主要针对电耗部分, 按用电系统分类将电量分为以下4项实施分项电耗数据采集。 (1) 照明插座用电; (2) 空调用电; (3) 动力用电; (4) 特殊用电。
特殊区域用电是指不属于建筑物常规功能的用电设备的用电, 特殊用电的特点是能耗密度高、占总电耗比重大的用电设施及设备。特殊用电设施一般包括信息中心、厨房餐厅、游泳池、实验室或其它特殊用电设施, 特殊用电设备指科大校园内大型高耗电科研专用设备。
4. 校园能耗监测等级
根据天津科技大学的实际情况, 能耗监测主要分为四个等级:
(1) 校级监测:主要分为河西、泰达两个校区的能耗监测系统, 授权人员:分管校领导、后勤分管领导以及其他授权工作人员。
(2) 二级单位监测:对各学院、公寓、经营单位级用能情况进行监测;授权人员:分管校领导、学院分管领导、后勤分管领导以及其他授权工作人员。
(3) 主要功能建筑监测:主要功能建筑的监测, 比如教学楼、实验室、办公楼及图书馆等。授权人员:后勤和总务分管领导、管理人员以及其他授权领导或专家。
(4) 重点用能设备监测:根据《民用建筑能耗数据采集标准》, 对各重点用能设备进行监测。授权人员:后勤分管领导、物业管理人员以及其他授权工作人员。
四、校园能耗监测与管理平台建设的步骤
1. 能耗数据采集点设计
首先摸清科大校园建筑的分布情况, 走访各能耗责任单位耗能使用情况, 重点调查能源消耗、资金分布与使用、人员数量等, 并在此基础上, 对科大校园能耗数据采集点进行设计。
2. 监测平台的设计与设备购置
在整理、汇总、分析调研数据的基础上, 以“节能降耗”、“节本降耗”为目的, 以建设“节约型校园”为要求, 规划设计科大校园能耗监测管理平台。并依照设计要求购置计量表具、传输设备、网关设备等。具体要求如下:
(1) 计量表具。计量表具为能源消费、水资源消费的计量装置, 包括电能表 (单功能、多功能电表) 、水表等。其中, 电能表的精确度等级应不低于1.0级。多功能电表应符合《多功能电能表通信规约》中的有关规定。水表的精确度不低于B级。
(2) 传输设备。计量装置与网关设备之间应采用符合相关有线或无线的物理接口和通信协议。
(3) 网关设备。网关设备承担能耗数据的采集及转换任务, 将来自计量表具的数据进行数据转换并接入科大校园网、传输至数据中心。网关设备应使用基于IP协议的有线或者无线方式接入网络。数据网关应支持根据数据中心命令启动数据采集和时刻启动数据此埃及两种命令数据收集模式。
3. 工程安装
(1) 设备安装。按照规划设计方案, 对科大校园能耗数据采集点进行设备安装与调试, 以满足平台的数据要求。
(2) 平台软件安装。平台软件是科大校园能耗监测系统的核心, 充分反映了科大校园能源管理的需求。
4. 监测软件验收调试
一方面, 对监测软件进行运行调试, 以检验软件功能实施的有效性, 并发现设计中的漏洞与不足, 并不断完善;另一方面, 进行监测软件、硬件对接调试, 以检验数据传输与转换的有效性。
5. 能耗监测平台系统验收
按照学校的工作部署, 2008年5月, 学校成立了能耗监测管理平台建设项目工作小组, 由学校后勤集团、网络中心、财务处、审计处等部门联合, 并与天津市维恳索芙特科技发展有限公司进行合作, 就系统的整体设计、自动化控制构成、管理平台的功能等方面进行了全面的研发工作, 2009年完成了对泰达校区“经营单位、6个学院、十栋学生公寓及重点部位 (设备) ”进行能耗跟踪监测, 先期安装了水电表329块, 实现了监测点的监测数据实时上传, 2010年, 在完善原有工作的基础上, 进行了河西校区的建设, 最终实现了对我校能耗监测管理平台的应用。
五、校园能耗监测与管理平台建设的效果
通过2008年5月-2011年12月的建设工作, 目前已经基本建成了覆盖河西、泰达两个校区的校园能耗动态监测与管理平台, 并实现了以下功能:
1. 建筑信息管理
录入和管理各栋建筑的基本信息, 提供人工录入历史能耗数据的功能, 也可以把没有安装楼宇数据采集处理系统的建筑纳入监测范围。
2. 能耗数据监测
收集各栋建筑的能耗数据并作实时监测。落实能耗目标管理责任制, 设定每一块水、电表监控数据直接落实到责任者, 并随时掌握责任范围内水电消耗的各种数据, 包括责任者的管理目标以及实时数据偏离情况。
3. 能耗统计分析
对历史能耗数据进行统计, 得出不同能耗类别的用能统计结果, 多方面反映建筑用能情况、能耗排名及用能趋势。
4. 能耗情况对比
即不同建筑、不同片区的用能情况对比。通过对能耗的用途、归属分类, 提供水电用户的能耗指标横向比较, 历史数据的纵向比较。
5. 能耗情况显示和报表输出
统计建筑或片区能耗的时用量、日用量和年用量, 以曲线图、柱状图等不同方式显示, 支持报表输出。实施超前预测, 通过对人数、建筑面积、大型设备等多因素荷载增减, 预测能耗变化曲线, 及时修订节能目标, 高级管理者实现随时掌握全校能耗情况以及责任者的工作状况。
配合校园能耗监测管理平台建设, 学校还实施了一系列技术及管理节能措施, 取得了很好的效果。
从上表可以看出, 以2007年为基数基数, 伴随着校园能耗监测管理平台建设与技术、管理节能措施的实施, 校园人均电耗呈现不断下降的趋势, 人均水耗也呈波动下降的趋势。
摘要：天津科技大学根据学校规模扩大而引发的水、电等能耗急剧攀升, 资源浪费严重的现状, 以建设节约型高校为目标, 以现代信息管理手段为支撑, 以建设分项计量与监测、数据传输与储存、数据处理与分析、招标管理与预警等系统为主要内容的校园能耗监测与管理平台, 取得了人均电耗、水耗不断下降的良好效果。实证表明, 此平台建设不仅为高校能源管理提供了可行的路径, 也为建设资源节约型、环境友好型社会做出了有益探索。
关键词：校园能耗,监测与管理,平台建设
参考文献
[1]闫学元.关于天津科技大学泰达校区管理体制机制建设问题的调研报告[J].中国轻工教育, 2009
[2]孟庆新.天津科技大学能耗管理平台建设[J].建设科技, 2010