基于云平臺管控的校園能效管理解決方案探討

摘要 為響應國家建設綠色校園的號召，切實(shí)提高高校能源利用水平，促進(jìn)學(xué)校能源資源合理配置。針對高校校園能耗大的問(wèn)題，本文以某校園建設智能化綜合能效管理平臺的過(guò)程為例，詳細介紹了平臺建設體系、技術(shù)、功能及物理架構，以及能源數據采集、能效管理、能源運行監控等多方面功能，該系統的使用有效提高了高校能源使用效率，促進(jìn)建設綠色校園，響應建設“兩型社會(huì )"、綠色校園的國家政策號召。

關(guān)鍵詞 能效管理 節能減排 高校 云平臺

 

       能源是發(fā)展國民經(jīng)濟、改善人民生活的重要物質(zhì)基礎。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展，建筑能耗在社會(huì )總能耗中的占比穩步上升，能源壓力對經(jīng)濟發(fā)展的制約作用日益明顯，因此降低建筑能耗刻不容緩。高校作為大型公共機構建筑的重要組成部分之一，建筑量大、能耗較高，且存在嚴重的能源浪費現象。為響應國家的政策號召，通過(guò)建立科學(xué)的校園能源管理系統建設節約型校園，達到節能減排的目的，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)，能在一定程度上緩解我國目前面臨的能源壓力，幫助實(shí)現經(jīng)濟的可持續發(fā)展。高校是我國培養人才和促進(jìn)我國科學(xué)進(jìn)步的主要的陣地，是一個(gè)培育人才的搖籃、科研工作的創(chuàng )新基地，在我國高校深入開(kāi)展節約型校園建設，傳播勤儉節約的優(yōu)良傳統，由學(xué)校為學(xué)生樹(shù)立節約的榜樣，營(yíng)造節約能源、環(huán)保綠色的校園文化氛圍。因此，建設一套校園綜合能源監控管理平臺，實(shí)現校園能源的統一管理和集中控制，實(shí)現能源的可靠、穩定、清潔、高效供應，減少高校建筑能耗顯得十分重要。

 

       以某大學(xué)為例，學(xué)校秉持“綠色、節能、可持續發(fā)展"的理念，校園內先后建成了一批具有標志性、示范性的綠色節能項目。如校園內歷史保護 標志性建筑大禮堂，采用利用地道風(fēng)道的新風(fēng)預冷（熱）空調通風(fēng)系統、座椅送風(fēng)系統、建筑節能材料和 圍護結構的保溫隔熱等節能系統和措施；新建的衷和 樓則采用中庭復合通風(fēng)、冰蓄冷空調、變頻供水、地下停車(chē)庫自然采光等節能系統和措施。 太陽(yáng)能光伏技術(shù)、地源熱泵、低輻射節能型外窗、建筑遮陽(yáng)、屋頂綠化、光導管、節能照明、輻射式空調末端系統也分別被應用于文遠樓、旭日樓、游泳館、環(huán)境樓、教學(xué)樓、圖書(shū)館等建筑單體。學(xué)生浴室在改建過(guò)程中采用太陽(yáng)能供熱水、電蓄熱鍋爐、中水處理和回用、洗浴廢水熱回收 利用、IC卡使用系統等一系列有效的節能設備。

       從水電系統來(lái)講，學(xué)?，F有一套能源管理系統，并安裝了遠程抄表裝置。遠程抄表有專(zhuān)人進(jìn)行維護，不僅對電力系統數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，且保留數據記錄。 對于網(wǎng)絡(luò )故障等問(wèn)題引起的短暫性無(wú)法計量的現象，能源管理中心會(huì )及時(shí)予以解決。 供水系統方面，學(xué)?，F有供水模式為市政供水，部分建筑采用了中水回收 系統。學(xué)校已經(jīng)建立各校區用水計量裝置遠程監控及抄表系統，對各建筑、各部門(mén)的用水消耗數據進(jìn)行采集，采集頻率為每天1次，采集時(shí)間為每天零點(diǎn)。

       從空調系統來(lái)講，學(xué)校各個(gè)建筑的空調系統的運行及維護由后勤部門(mén)負責，運行人員通常只做簡(jiǎn)單啟停 操作，具體運行控制由設備自帶的控制器實(shí)現。 這樣 的操作方式雖然便于操作和管理，但并不能保證處于良好的運行狀態(tài)。大禮堂、行政樓采用多聯(lián)機及風(fēng)冷熱泵機組，其控制自成系統，能效管理系統可采集實(shí)時(shí)運行 情況，通過(guò)集中控制、室內空氣調節、分區管理優(yōu)化，實(shí)現在保證空調控制系統效果的前提下，節省空調運行能耗。 教學(xué)樓、辦公樓大部分采用分體式空調，所有的控制操作通過(guò)遙控器完成，學(xué)生和教職工根據需要自行控制。 使用者往往會(huì )將溫度設定值設得過(guò)低或過(guò)高，使空調長(cháng)期處于超溫運行狀態(tài)，造成電力浪費。 此外，空調一直處于帶電狀態(tài)，即使不使用，也會(huì )因待機 消耗電量。

       從照明系統來(lái)講，學(xué)校的大多數建筑照明系統均為人工控制，并未采用聲控、光控等先進(jìn)技術(shù)。因而常常出現白天光線(xiàn)明亮的走廊、使用內遮陽(yáng)的辦公室，仍開(kāi) 燈耗電的現象，造成了大量的照明系統電耗浪費。

       采用安科瑞電氣“電子遠傳水表"，結合校園能效管理平臺，對各場(chǎng)景用水量、水壓等數據進(jìn)行監測，分區管理。

 

       隨著(zhù)能源轉型加速和電力改革不斷深入，為滿(mǎn)足校園能源管理、節能工作及節約型校園建設的新需求，安科瑞憑借在能源管理領(lǐng)域內多年積累，采用凡在物聯(lián)、云計算、大數據、移動(dòng)數據和電力參數傳感技術(shù)，開(kāi)發(fā)了AcrelEMS-EDU教育行業(yè)能效管理綜合解決方案，提供校園用能實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控、能耗數據統計分析、折標對比、實(shí)績(jì)分析、用能排名、節能評估等功能。

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

       安科瑞教育行業(yè)能效管理方案由設備層、傳輸層、數據層、服務(wù)層組成。

       設備層（水電表、空調控制器等末端設備）通過(guò)RS485專(zhuān)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)（Lora）通訊組網(wǎng)。

       傳輸層（邊緣計算網(wǎng)關(guān)）可通過(guò)RS485專(zhuān)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊采集末端設備數據，并以以太網(wǎng)或4G、NB等方式通過(guò)校園網(wǎng)將數據傳送至數據層。

       數據層（一般部署在校園服務(wù)器中）處理傳輸層上傳數據，并為服務(wù)層業(yè)務(wù)做服務(wù)，可與校園一卡通系統和其他相關(guān)系統做數據對接。

       服務(wù)層（一般部署在校園服務(wù)器中）提供數據查看、預付費管理、惡性負載管理、作息時(shí)間管理、分布式光伏監測等功能。

 

圖2 AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺駕駛艙展示圖

       首頁(yè)/綜合數據:綜合展示校園能源用能概況，包括異常報警情況（數據異常/設備異常）、水、電等能源用能情況、校園3D模型定制、并可加入校園用能數據動(dòng)態(tài)展示。

圖3 AcrelEMS-EDU校園3D模型圖

       用電綜合監控：對校園35KV-10KV-0.4KV各級用能進(jìn)行監測和分析；對進(jìn)線(xiàn)電能質(zhì)量及關(guān)鍵實(shí)驗室電能質(zhì)量進(jìn)行監測分析；對變配電室內的環(huán)境進(jìn)行監測和報警；能夠對變壓器進(jìn)行監控，保證用電安全和穩定。

       用水綜合監控：對覆蓋校區所有建筑的總進(jìn)水量進(jìn)行一級計量；對單棟建筑進(jìn)水量進(jìn)行二級計量。個(gè)別實(shí)驗樓進(jìn)行三級計量監測。通過(guò)一級、二級、三級水表計量數據實(shí)時(shí)分析水平衡情況，存在異常水情時(shí)能夠立即發(fā)出警情。

       商業(yè)/宿舍預付費：對校園內的各類(lèi)商鋪用水、用電進(jìn)行預付費管理。對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行定時(shí)用電控制、違規電器使用監測和預付費管理。

       分布式光伏監測：提供光伏電站運行監視，逆變器運行監視，電站發(fā)電統計，逆變器發(fā)電統計，光伏電站配電監測，逆變器曲線(xiàn)分析等功能。

       空調節能監管：實(shí)現對中央空調的用能監測和分體式空調的用電監測及控制。

       路燈/照明智能監管：實(shí)現對室內照明和室外路燈照明的用電監測和照明控制，可按照預先設定的邏輯進(jìn)行自動(dòng)管理或遠程群控管理。

       校園能耗分析：能夠實(shí)現能耗監管、能耗查詢(xún)、能耗報警、能耗公示、能耗審計等功能，能夠幫助學(xué)校清晰、直接的了解到用能情況，并輔助學(xué)校做好審計公示工作。

       校園用能分析報告：能夠對整體用能、整體監管和計量設備工作狀態(tài)、同比數據、環(huán)比數據等進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析，幫助校方了解到校園綜合能效情況。

       綜合手機端：相關(guān)人員可通過(guò)手機客戶(hù)端的方式隨時(shí)登陸能源管控系統，實(shí)現對校內各類(lèi)能源系統進(jìn)行計量、監測、控制、狀態(tài)反饋、報警等功能，對校園水電等能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監管。

 

       綠色校園建設中，傳統能耗采集管理方式存在即時(shí)性差、采集繁瑣、自動(dòng)化程度低等等缺陷，遠遠無(wú)法滿(mǎn)足當前節能減排管理需求。而AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺等市場(chǎng)上已有的學(xué)校能耗監測平臺完善了能源計量數據的采集、統計、分析體系，實(shí)現了宿舍商鋪用電預付費管理、路燈空調等公用設備管控、用水綜合監管等功能，對校園節能減排具體重要現實(shí)意義。因此建立功能完善、計量準確、可靠效率高的高校綜合能效管理平臺是改變高校用能粗放式管理、實(shí)現校園節能減排大目標的迫切需求。

同時(shí)學(xué)校作為新技術(shù)、新理念傳播的重要基地，將節約理念通過(guò)這樣的管理方式貫穿于校園建設、學(xué)生教育，使節能成為習慣，讓節儉成為美德，也具有著(zhù)深遠的教育意義。