摘要 為響應(yīng)國家建設(shè)綠色校園的號召，切實提高高校能源利用水平，促使學(xué)校能源資源合理配置。針對高校校園能耗大的問題，本文以某校園建設(shè)智能化綜合能效管理平臺的過程為例，詳細介紹了平臺建設(shè)體系、技術(shù)、功能及物理架構(gòu)，以及能源數(shù)據(jù)采集、能效管理、能源運行監(jiān)控等多方面功能，該系統(tǒng)的使用合理提高了高校能源使用效率，促使建設(shè)綠色校園，響應(yīng)建設(shè)“兩型社會”、綠色校園的國家政策號召。
引言
能源是發(fā)展國民經(jīng)濟、改良人民生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，建筑能耗在社會總能耗中的占比穩(wěn)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(gòu)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(xiàn)象。為響應(yīng)國家的政策號召，通過建立科學(xué)的校園能源管理系統(tǒng)建設(shè)節(jié)約型校園，達到節(jié)能減排的目的，落實科學(xué)發(fā)展觀，能在一定程度上減緩我國目前面臨的能源壓力，幫助實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。高校是我國培養(yǎng)人才和促使我國科學(xué)進步的主要的陣地，是一個培育人才的搖籃、科研工作的創(chuàng)新基地，在我國高校深入開展節(jié)約型校園建設(shè)，傳播勤儉節(jié)約的優(yōu)良傳統(tǒng)，由學(xué)校為學(xué)生樹立節(jié)約的榜樣，營造節(jié)約能源、環(huán)保綠色的校園文化氛圍。因此，建設(shè)一套校園綜合能源監(jiān)控管理平臺，實現(xiàn)校園能源的統(tǒng)一管理和集中控制，實現(xiàn)能源的可靠、穩(wěn)定、清潔、合理供應(yīng)，減少高校建筑能耗顯得十分重要。
案例分析
以某大學(xué)為例，學(xué)校秉持“綠色、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展”的理念，校園內(nèi)先后建成了一批具有標志性、示范性的綠色節(jié)能項目。如校園內(nèi)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(yù)冷(熱)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、座椅送風(fēng)系統(tǒng)、建筑節(jié)能材料和 圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱等節(jié)能系統(tǒng)和措施;新建的衷和 樓則采用中庭復(fù)合通風(fēng)、冰蓄冷空調(diào)、變頻供水、地下停車庫自然采光等節(jié)能系統(tǒng)和措施。 太陽能光伏技術(shù)、地源熱泵、低輻射節(jié)能型外窗、建筑遮陽、屋頂綠化、光導(dǎo)管、節(jié)能照明、輻射式空調(diào)末端系統(tǒng)也分別被應(yīng)用于文遠樓、旭日樓、游泳館、環(huán)境樓、教學(xué)樓、圖書館等建筑單體。學(xué)生浴室在改建過程中采用太陽能供熱水、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(tǒng)等一系列合理的節(jié)能設(shè)備。
從水電系統(tǒng)來講，學(xué)校現(xiàn)有一套能源管理系統(tǒng)，并安裝了遠程抄表裝置。遠程抄表有專人進行維護，不僅對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，且保留數(shù)據(jù)記錄。 對于網(wǎng)絡(luò)故障等問題引起的短暫性無法計量的現(xiàn)象，能源管理中心會及時予以解決。 供水系統(tǒng)方面，學(xué)校現(xiàn)有供水模式為市政供水，部分建筑采用了中水回收 系統(tǒng)。學(xué)校已經(jīng)建立各校區(qū)用水計量裝置遠程監(jiān)控及抄表系統(tǒng)，對各建筑、各部門的用水消耗數(shù)據(jù)進行采集，采集頻率為每天1次，采集時間為每天零點。
從空調(diào)系統(tǒng)來講，學(xué)校各個建筑的空調(diào)系統(tǒng)的運行及維護由后勤部門負責(zé)，運行人員通常只做簡單啟停 操作，具體運行控制由設(shè)備自帶的控制器實現(xiàn)。 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(tǒng)，能效管理系統(tǒng)可采集實時運行 情況，通過集中控制、室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)、分區(qū)管理優(yōu)化，實現(xiàn)在保證空調(diào)控制系統(tǒng)效果的前提下，節(jié)省空調(diào)運行能耗。 教學(xué)樓、辦公樓大部分采用分體式空調(diào)，所有的控制操作通過遙控器完成，學(xué)生和教職工根據(jù)需要自行控制。 使用者往往會將溫度設(shè)定值設(shè)得過低或過高，使空調(diào)長期處于超溫運行狀態(tài)，造成電力浪費。 此外，空調(diào)一直處于帶電狀態(tài)，即使不使用，也會因待機 消耗電量。
從照明系統(tǒng)來講，學(xué)校的大多數(shù)建筑照明系統(tǒng)均為人工控制，并未采用聲控、光控等先進技術(shù)。因而常常出現(xiàn)白天光線明亮的走廊、使用內(nèi)遮陽的辦公室，仍開 燈耗電的現(xiàn)象，造成了大量的照明系統(tǒng)電耗浪費。
采用安科瑞電氣“電子遠傳水表”，結(jié)合校園能效管理平臺，對各場景用水量、水壓等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，分區(qū)管理。應(yīng)對大學(xué)建設(shè)提出的新的需求。
平臺介紹
隨著能源轉(zhuǎn)型加速和電力改革不斷深入，為滿足校園能源管理、節(jié)能工作及節(jié)約型校園建設(shè)的新需求，安科瑞憑借在能源管理領(lǐng)域內(nèi)多年積累，采用凡在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動數(shù)據(jù)和電力參數(shù)傳感技術(shù)，開發(fā)了AcrelEMS-EDU教育行業(yè)能效管理綜合解決方案，提供校園用能實時在線監(jiān)控、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、折標對比、實績分析、用能排名、節(jié)能評估等功能。
2.1系統(tǒng)架構(gòu)
圖1 安科瑞能效管理方案架構(gòu)拓撲
安科瑞教育行業(yè)能效管理方案由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層組成。
設(shè)備層(水電表、空調(diào)控制器等末端設(shè)備)通過RS485專線或無線(Lora)通訊組網(wǎng)。
傳輸層(邊緣計算網(wǎng)關(guān))可通過RS485專線或無線通訊采集末端設(shè)備數(shù)據(jù)，并以以太網(wǎng)或4G、NB等方式通過校園網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)層。
數(shù)據(jù)層(一般部署在校園服務(wù)器中)處理傳輸層上傳數(shù)據(jù)，并為服務(wù)層業(yè)務(wù)做服務(wù)，可與校園一卡通系統(tǒng)和其他相關(guān)系統(tǒng)做數(shù)據(jù)對接。
服務(wù)層(一般部署在校園服務(wù)器中)提供數(shù)據(jù)查看、預(yù)付費管理、惡性負載管理、作息時間管理、分布式光伏監(jiān)測等功能。
2.2平臺功能
圖2 AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺駕駛艙展示圖
首頁/綜合數(shù)據(jù):綜合展示校園能源用能概況，包括異常報警情況(數(shù)據(jù)異常/設(shè)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(shù)據(jù)動態(tài)展示。
圖3 AcrelEMS-EDU校園3D模型圖
用電綜合監(jiān)控：對校園35KV-10KV-0.4KV各級用能進行監(jiān)測和分析;對進線電能質(zhì)量及關(guān)鍵實驗室電能質(zhì)量進行監(jiān)測分析;對變配電室內(nèi)的環(huán)境進行監(jiān)測和報警;能夠?qū)ψ儔浩鬟M行監(jiān)控，保證用電安全和穩(wěn)定。
用水綜合監(jiān)控：對覆蓋校區(qū)所有建筑的總進水量進行計量;對單棟建筑進水量進行二級計量。個別實驗樓進行三級計量監(jiān)測。通過一、二、三級水表計量數(shù)據(jù)實時分析水平衡情況，存在異常水情時能夠立即發(fā)出警情。
商業(yè)/宿舍預(yù)付費：對校園內(nèi)的各類商鋪用水、用電進行預(yù)付費管理。對學(xué)生宿舍用電進行定時用電控制、違規(guī)電器使用監(jiān)測和預(yù)付費管理。
分布式光伏監(jiān)測：提供光伏電站運行監(jiān)視，逆變器運行監(jiān)視，電站發(fā)電統(tǒng)計，逆變器發(fā)電統(tǒng)計，光伏電站配電監(jiān)測，逆變器曲線分析等功能。
空調(diào)節(jié)能監(jiān)管：實現(xiàn)對空調(diào)的用能監(jiān)測和分體式空調(diào)的用電監(jiān)測及控制。
路燈/照明智能監(jiān)管：實現(xiàn)對室內(nèi)照明和室外路燈照明的用電監(jiān)測和照明控制，可按照預(yù)先設(shè)定的邏輯進行自動管理或遠程群控管理。
校園能耗分析：能夠?qū)崿F(xiàn)能耗監(jiān)管、能耗查詢、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?qū)φw用能、整體監(jiān)管和計量設(shè)備工作狀態(tài)、同比數(shù)據(jù)、環(huán)比數(shù)據(jù)等進行分析，幫助校方了解到校園綜合能效情況。
綜合手機端：相關(guān)人員可通過手機客戶端的方式隨時登陸能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)對校內(nèi)各類能源系統(tǒng)進行計量、監(jiān)測、控制、狀態(tài)反饋、報警等功能，對校園水電等能耗進行實時監(jiān)管。
2.3典型硬件
討論及思考
綠色校園建設(shè)中，傳統(tǒng)能耗采集管理方式存在即時性差、采集繁瑣、自動化程度低等等缺陷，遠遠無法滿足當前節(jié)能減排管理需求。而AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺等市場上已有的學(xué)校能耗監(jiān)測平臺完善了能源計量數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析體系，實現(xiàn)了宿舍商鋪用電預(yù)付費管理、路燈空調(diào)等公用設(shè)備管控、用水綜合監(jiān)管等功能，對校園節(jié)能減排具體重要現(xiàn)實意義。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、實現(xiàn)校園節(jié)能減排大目標的迫切需求。
同時學(xué)校作為新技術(shù)、新理念傳播的重要基地，將節(jié)約理念通過這樣的管理方式貫穿于校園建設(shè)、學(xué)生教育，使節(jié)能成為習(xí)慣，讓節(jié)儉成為美德，也具有著深遠的教育意義。
