民用机场的能源管理系统设计

张 凤 鸣(南京天溯自动化控制系统有限公司, 江苏 南京 210019)

民用机场的能源管理系统设计

张 凤 鸣
(南京天溯自动化控制系统有限公司, 江苏 南京 210019)

以目前机场采用的传统节能措施为对象,结合民用机场的能耗,分析了机场实行节能改造的优劣势和建立机场能源与设备管理数字化运维平台的必要性。指出建立符合机场自身特点的能源管理体系,对挖掘机场节能潜力具有重要意义。

绿色机场; 节能; 能源管理; 能耗监测

0 引 言

自2008年住房和城乡建设部颁布建科[2008]114号文《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》以来,教育行业、通信行业、医疗行业等陆续开展了能源监管体系的建设。近几年,根据民航局“十二五规划”纲要以及《民航节能减排专项资金项目指南》,国内多家机场也发布《绿色机场建设方案》、《节能减排工作指导方案》等节能相关的指导文件,将机场节能工作推向了一个新的高度。

自“十二五“以来,民航机场发展迅速,民航十二五规划中,改扩建机场超过100个,为满足日益增长的客流、货运量,机场区域越来越大,但随之而来的是能源消耗成几何级增长。

在这个社会背景下,机场的能源管理也提上日程。如何降低运营成本,在保持优质服务水平的基础上减少能源消耗,将“耗能大户”变为“节能大户”,树立良好的社会形象,为社会节能减排做贡献,也成为机场运营管理的关注焦点之一。

1 机场常见节能措施

机场能耗分为电能、天然气、燃油、用水等。机场作为旅客服务的节点,用于航站楼照明、暖通空调移机各种设备运行的能耗大,其中主要是电能的消耗。

传统机场常见的节能技改措施如下:

(1) 上调航站楼旅客公共区域平均温度。通过调节楼宇空调风机的运行状态,将楼内公共区域的平均温度由原来的24.5 ℃调整到26.5 ℃。

(2) 调节航站楼内空调机房新风阀。当室外环境温度变化较大时,及时调整风机房内的新风阀,降低空调风机能耗。

(3) 关闭装饰用途的照明和采取“半开”照明灯光控制。通过智能照明控制系统中的“半开”和“全开”的场景命令,开启采光不足区域灯光,关闭照明良好区域灯光,并在阴雨天气“半开启”航站楼内灯光。

(4) 空调水系统变频节能控制。对于中央空调机组的冷冻泵、冷却泵以及冷却风机实施变频改造,根据冷却水、冷却水出/入口的温度改变水泵、冷却风机转速,从而自动调节水流量,节约能源。

目前,大多数的机场已经完成了节能改造,但对于机场的能源消耗没有一个清晰、高效、透明的系统支撑,无法便捷、快速地掌握目前机场的用能状况,无法对机场各类用能设备的运行状态和用能负荷的变化情况进行集中、自动和实时的监控,缺乏能源供应系统的运行监控和调度,导致无法实时监管用能情况、设备运行状况以及能源输送的监管,也不容易做到从宏观的角度去制定能源使用计划。

2 部分机场建设的常规建筑能源管理系统

对于机场,节能技改和建立能源管理系统,两者相辅相成,节能技改是整个能源管理体系中的一个环节,一种执行的手段,要做到极致,仍需要建立能源管理系统,实行能源的系统化、精细化管理。

目前有部分机场已经开始逐步建立以节能为目标的常规建筑能源管理系统。建筑能源管理系统如图1所示。

图1 建筑能源管理系统

以节能为目标的建筑能源管理系统实现了能源的闭环跟踪,实现了能源的系统化、精细化管理,满足大多数行业对能源管理的要求,但对于机场能源管理来说,仍然有以下方面需要改进:

(1) 机场能源管理最重要的是保障用能安全。机场一级负荷较多,保证用能安全是机场能源保障最为关心的问题。对于电力监控单元、给排水单元、中央空调单元、锅炉监控单元等保障用能安全的实时监控应该全部包含在机场能源管理系统中。

(2) 机场大型用能设备较多,机场的能源管理系统需要考虑变压器、冷冻机组、锅炉等大型设备的管理。

(3) 机场的能源消耗与机场的客流量、航班起降次数、气温、每日航班开始结束时间等参数有很大关系。因此,机场能源管理系统需考虑上述因素与能源之间的关联性。

(4) 机场驻场单位、商铺等较多,机场能源管理系统需考虑到能源转供收费问题。

3 机场能源与设备管理数字化运维系统

常规的建筑能源管理系统并不完全适用于机场行业。机场能源管理系统有其特殊需求,机场的能源管理应当包括横向与纵向两个方向,横向包括从能源供应、能源输送、能源消耗、能源计费整个流程中对能源进行全过程管控,纵向包括怎样保证机场用能安全、能源系统化精细化管理、与能源相关的多系统实时监控、联动以及对于大型用能设备的管控等。机场能源与设备管理数字化平台如图2所示。

因此,机场的能源与设备数字化运维平台,应当是集能源供应、能源输送、能源消耗、能源审计、节能策略、运维策略、设备管理于一体的闭环式数字化运维平台,实现能源与设备全生命周期管理；达到节省人力、节省能源、统一管理,实现了机场能源与设备的整体运维的目标。

机场的能源与设备数字化运维平台网络结构如图3所示。

机场能源与设备综合管理系统网络结构分为三层:

(1) 中心监控层。中心监控层实现能源与设备管理系统中所有设备的状态监视、故障报警、能耗监测、计量计费、分类分项计量、设备台账管理等功能,另外具备其他第三方系统接入功能,系统采用B/S架构,用户通过浏览器方便实时查看系统中设备与能耗状况,并可通过液晶拼接屏实时展示能耗状况。

(2) 子模块接入层。子模块接入层将与机场电力监控、锅炉监控、中央空调监控、智能照明监控、电梯监控等与能源相关子模块通过标准接口接入能源与设备管理系统中,便于统一管理、统一调度以及各子模块之间的联动。

图2 机场能源与设备管理数字化平台

图3 机场能源与设备综合管理系统网络拓扑图

(3) 现场设备层。现场设备层内数据采集器负责实现对末端水、电、燃气、冷热量等数据的实时的采集、测量等功能,接收中心信息层的指令、向现场设备层设备发布指令、收集并处理从基础设备采集到的各类信息,并将数据通过有线、短距离无线、GPRS、OA网络等方式将现场设备数据实时传输至能源与设备综合管理平台。

机场的能源与设备数字化运维平台软件架构如图4所示。 机场能源与设备管理数字化运维平台,在数据库中建立通用数据模型,通过核心策略分析层进行策略分析、策略优化,制定与机场能源管理相符合的管理策略,通过多种人机交互界面,确保机场运维人员操作的便利性,实现了机场能源与设备的系统化、精细化管理。

图4 软件架构

4 机场能源与设备管理数字化运维平台典型设计

4.1 能耗预测神经网络算法

神经网络模型结构如图5所示。

图5 神经网络模型结构

神经网络算法是一种运算模型,由大量的节点(或神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重；在运维平台中,通过多种神经元系数,如同时期能耗数据、同期温度、修正系数、权重等对负荷进行预测分析。

4.2 部分典型功能

(1) 用能安全单元。包括对电力综合监控功能,满足机场大区域、多变电站无人值守、保证用能安全的需求；对用水、给水管网实时监测,解决机场供水管网复杂、区域大、管线长等问题。

(2) 机场能源管理单元。包括对机场能耗概括、能耗分析、能耗对比、能耗排名及机场客流量、温度、航班起降架次等与能源相关因素关联性分析的功能,满足了对于机场能源的系统化、精细化管理的需求。

(3) 转供收费功能。机场转供收费单元包括对机场驻场单位的计量计费功能以及对机场航站楼商铺的预付费功能,是一个预付费与后付费相结合的收费单元,同时具备与银联系统、自助缴费对接的功能。

(4) 设备管理功能。设备管理单元包括对机场重大用能设备的维护、保养、建立设备台账,对机场重要设备建立电子化档案,进行电子化管理,实现重大设备的全生命周期管理,以便于机场运维人员做到早发现、早预防,确保设备运行安全。

5 机场不同能源管理方案的对比及案例介绍

机场不同能源管理措施对比如图6所示。

由图6可以看出,不同的能源管理措施有不同的节能效果,机场能源管理人员应选择适合的能源管理系统。

华东某机场结合自身特点,建设的能源与设备管理数字化运维平台集综合监控单元(包含电力监控、给水监控、锅炉监控、中央空调监控、智能照明监控)、能源管理单元、转供收费单元、设备管理单元等功能于一体,根据机场对于能源管理的需求结合客流量、航班起降次数、气温、每日航班开始结束时间等参数,在保证机场用能安全的前提下,实现了对机场能源的系统化、精细化管理,同时实现多系统集中监控,节约了能源,提高了工作效率,满足机场能源管理的需求。

图6 不同能源管理措施对比

6 结 语

以能源管理为目的,梳理机场能流图,建立符合机场自身特点的能源管理体系,对机场能源及设备实行精细化、系统化管理,对能源及设备管控实现了闭环式管理,对机场各部门、各区域能耗进行综合管理,为机场挖掘节能减排潜力提供基础支撑,并按照我国企业能源审计相关政策、规范、标准等开展能源审计工作。利用能源信息化手段提升机场的节能能力,并建立节能减排考核指标体系,形成有目标、有措施、有考核的闭环管理机制是机场节能的关键所在。

[1] 徐军库.绿色机场建设与智能建筑[J].智能建筑与城市信息,2008(6):18-22.

[2] 邓清平,王广宏.能源管理信息系统中信息技术的应用[J].节能与环保,2007(12):36-38.

[3] 涂逢祥.建筑节能技术[M].北京:中国计划出版社,1996.

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Energy Management System Design of Civil Airport

ZHANG Fengming

(Nanjing Tiansu Automation Control System Co., Ltd., Nanjing 210019, China)

With the traditional energy saving measures in use at the airport as object,combined with the energy consumption of civil airports,the advantages and disadvantages of the airport energy conservation transformation and the necessity of the airport energy and equipment digital operational management platform were analyzed.It was pointed out that building airport energy management system in accordance with the airport’s characteristics is of great significance for exploiting airport energy saving potentialities.

green airport; energy saving; energy management; energy consumption monitoring

张凤鸣(1978—),男,工程师,从事机场电力监控、能源管理方面的研究。

TU 201.5

B

1674-8417(2015)04-0010-05

2015-03-13