EMS2000能耗管理系统在绿色建筑中的应用

乔海南, 姜晓辉, 赵明辉

(杭州佳和电气股份有限公司, 浙江 杭州 310053)

EMS2000能耗管理系统在绿色建筑中的应用

乔海南, 姜晓辉, 赵明辉

(杭州佳和电气股份有限公司, 浙江 杭州 310053)

基于项目实例,介绍了EMS2000能耗管理系统的设计。从建筑整体能耗分析、建筑配电系统信息监控、建筑用电负荷分析等方面分析了软件的分项计量节能管理系统功能。指出EMS2000能耗管理系统能准确找到大型公共建筑中的能耗浪费和节能潜力,并评判管理或技术措施的实际节能效果,对于节能监管具有重要意义。

EMS2000能耗管理系统; 建筑节能; 变配电系统; 用电负荷

0 引 言

随着我国经济的发展,建筑高耗能的问题日益突出。因此,做好公共建筑的节能工作,对实现建筑节能规划目标具有重要意义。为贯彻落实国发[2007]15号《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》、建质[2007]1号《关于加强大型公共建筑工程建设管理的若干意见》等文件,应全面推进公共建筑节能管理工作。

分项计量的概念基于节能减排的国家大政方针,该系统在建筑分项能耗获取技术、能耗数据传输技术、能耗数据库与软件、能耗数据挖掘与分析技术等四个领域形成关键技术,并已在公共建筑中得到应用,实现了对分项电耗数据稳定持续的获取、传输、存储和分析。

通过对分项计量获得的用电数据深入挖掘,编写数据分析软件,校验数据可靠性和正确性,提出横向对比、纵向层层深入剖析的分析方法,在实际工程案例中能准确找到大型公共建筑中的能耗浪费和节能潜力,评判管理或技术措施的实际节能效果。

1 项目概况

某建设场地位于海滨公园北侧景观湖东侧。景观湖北侧为一组两层的建筑,现有建筑与拟建新建筑共同打造成一组绿色低碳科普建筑。

拟建项目包含三个既有建筑,三个建筑分别为:茶室一,2层,建筑面积为252 m2;茶室二,2层(局部一层,设有屋顶露台),建筑面积为348 m2;管理房,2层,建筑面积为252 m2。三个建筑之间2F设有连廊相通,建筑形态为矩形、平屋顶,茶室一与管理房南侧为蓝色隐框镜面玻璃幕墙,其他三个方向为涂料饰面,北侧设有普通铝合金窗。茶室二北侧及西侧山墙为涂料饰面,其余均为蓝色隐框镜面玻璃幕墙。

2 变配电系统

为满足零碳建筑的绿色要求,屋顶设置的20 kW分布式太阳能光伏发电系统和室外设置的10 kW并网式风能发电系统作为该工程供电电源,供电电压为0.4 kV。由市电力网相关公共变电所或公园400 kVA专用变压器为该工程提供一路0.4 kV线路,作为光伏和风电发电系统上网回路和该工程备用供电电源。

并网方式初步按两种方案考虑:

(1) 该建筑为一个独立项目运行,工程计算负荷仅为17 kW,可单独向市电申请0.4 kV供电,其可在能源发电系统具备0.4 kV全部上网的并网条件。推荐采用该并网形式。

(2) 采用该建筑单体由公园的400 kVA专用变压器供电,其发电系统采用自发自用、余量上网、就地平衡的形式,在海滨公园400 kVA专用变压器供电范围内平衡。

3 负荷计算

负荷计算如表1所示。

表1 负荷计算

由表1可见,该工程设备安装容量为33 kW,有功负荷为17 kW,无功补偿容量为7 kvar,视在功率为19 kVA。

4 系统设计

EMS 2000能耗管理系统拓扑图如图1所示。

图1 EMS 2000能耗管理系统拓扑图

系统终端设备主要由用户表计(电表、水表等)、通信管理机、网络交换机、路由器、数据中心服务器等组成。

由于该建筑内能耗主体为电能,故电能表计的选取和安装时能耗系统终端装置选择的主要内容,对表计要求能够测量电流、电压、电能,并具有Modbus通信接口,其中太阳能发电及风力发电并网计量表计要求能够对电能进行双向计量。

电量计量表计安装位置如下:

(1) -1F配电间。配电间为该建筑用电总进线及分配的场所,包含市电供电进线、光伏发电并网、风力发电并网、建筑用电配电柜、无功补偿控制柜等。所有进出线回路均需按要求安装电力仪表。

(2) 楼层配电箱。将-1F配电间分配的电能按照分项分户的原则进行分配。为能准确对建筑用电进行分项分户计量,尽可能对每条出线进行电量计量,推荐使用导轨式直接接入仪表。

在建筑的总进水表和主要分支安装具有网络通信功能的计量水表。

通信管理机、网络交换机、路由器、数据中心服务器等通信及系统后台设备全部置于-1F机房中。

通信管理机至各终端仪表通过屏蔽双绞线连接。

5 软件系统功能

软件的界面系统采用B/S架构,用户可以通过IE、Firefox等浏览器软件访问浏览数据。通过访问网站,用户可以随时监测建筑能耗数据。不同用户可以通过使用不同权限的账号,访问不同的建筑区域、业态类型和能耗数据。

软件系统功能包括能耗分析、能耗对比、指标与参数、配电监控、报表打印和节能诊断六个子模块。

5.1 登录与权限管理

用户通过浏览器访问Web服务器,输入正确的用户名和密码后,系统会根据用户的权限导航至相应的功能页面,并显示该用户权限内的数据。

目前,物业能源管理系统的用户分类和权限如表2所示。

通过系统后台预设的用户名与权限对应关系,不同用户拥有不同的查阅权限。

表2 物业能源管理系统的用户分类和权限

数据权限系统可在后台进行配置和调整,针对不同用户还可以设定不同的设备系统权限和业态权限等。

5.2 分项计量节能管理系统功能

(1) 建筑整体能耗分析。对整个建筑及各个低压配电支路进行远程监测,监测数据的运行趋势,实时数据保存和实际配电系统各个支路负荷使用升降状态。

建筑整体能耗分析界面如图2所示。

图2 建筑整体能耗分析界面

(2) 建筑配电信息监控。用电支路采用模拟配电屏的软件界面体现,可以在软件上直接操作选取所需支路,并可以查看实际配电支路的工作状态、开关状态和电表的实时数据。通过缩略图选择需要的支路,放大图可以对支路进行点击放大操作,可以进入每个支路查看对应的各项运行参数。

建筑配电信息监控界面如图3所示。

(3) 建筑用电负荷分析。建筑用电负荷分析,可以很好地为管理者提供及时的数据依据,以了解实时的用电负荷趋势,对建筑物业集中管理提供了很大的方便。

图3 建筑配电信息监控界面

建筑用电负荷分析界面如图4所示。

图4 建筑用电负荷分析界面

(4) 建筑重要大型设备运行状态管理。通过终端仪表的测量和合理的拆分算法得出相关设备的用能情况,并通过曲线、棒图、饼图等形式进行对比分析,结合不同时间的分析对比来发现用电漏洞和用电设备故障,降低用电风险,减少能源消耗,为管理者提供方便可靠的设备管理信息和设备故障报警信息,提高管理人员的工作效率,并能为建筑节能优化提供可靠的数据依据。

建筑重要大型设备运行状态管理界面如图5所示。

图5 建筑重要大型设备运行状态管理界面

(5) 建筑用电报表和能耗财务分析。系统报表生成功能和建筑用电财务分析功能,主要体现为系统可以支持各种配电用电统计和收费报表,并能支持各种电价和地方性政策用电值的输入;针对地方性特点对建筑用电情况进行财务分析,给管理者提供结合分项能耗对比特点的配电管理数据。

建筑用电报表和能耗财务分析界面如图6所示。

图6 建筑用电报表和能耗财务分析界面

(6) 建筑分项能耗数据深度分析和节能诊断,主要功能是某设备集日常巡检的节能诊断报告。该系统依照日度、周度、月度、年度的不同步长分别检测昼夜变化、工作非工作日问题、季节变化问题等,为日常设备管理工作和系统性节能改造工作提供建议。该系统还可提供系统级节能诊断。系统性诊断往往计算步长更长,发现的问题也更严重。

建筑分项能耗数据深度分析与节能诊断界面如图7所示。

图7 建筑分项能耗数据深度分析与节能诊断界面

(7) 用能分户分析。结合整个项目的实际情况,对使用单位进行合理分户,如按照楼层分户,对出租商铺进行单独计量、单独管理。并能够各个用电单位的用电设备进行分析比较,通过综合分析不同用户的能耗比,促使管理者加强制度化管理。

6 结 语

根据EMS2000能耗管理系统节能分析报告规范化管理后,每年可节能8%～10%。但如果发现重大能耗漏洞,就大幅降低建筑能耗。另外,建筑内各主要设备由于得到了全方位监控和专业的维护指导,使用寿命将达到理想效果。

[1] 王坐中.建筑能耗监测系统的应用分析[J].现代建筑电气,2014,5(2):59-62.

[2] 刘明灿,郑航林,黄聿.基于电网的节能服务管理平台技术[J].现代建筑电气,2014,5(8):1-4.

[3] 吴小东,汤晓栋,奚培锋.基于电力需求侧管理的建筑智能能源管理系统[J].现代建筑电气,2014,5(3):59-63.

Application of EMS2000 Energy Consumption Management System in Green Building

QIAO Hainan, JIANG Xiaohui, ZHAO Minghui

(Hangzhou GAEA Electric Co., Ltd., Hangzhou 310053, China)

Based on the example project,this paper introduced the design of EMS2000 energy consumption management system.The functions of sub-metering saving-energy management system were analyzed from aspects of building overall energy consumption analysis,power distribution system information monitoring,power load analysis,and so on.It is pointed out that the EMS2000 energy consumption management system can accurately find the wasting energy and energy-saving potential in large public buildings,and judge the actural energy-saving effects of management or technical measures,which has a great significance for energy conservation supervision.

EMS2000 energy consumption management system; building energy-saving; power transforming and distributing system; power load

乔海南(1985—),男,从事电力自动化方面的研究。

TU 201.5

B

1674-8417(2015)02-0041-05

2014-11-25

姜晓辉(1984—),男,从事仪器仪表数字图像识别方面的研究。

赵明辉(1983—),男,从事电力能效管理方面的研究。