Spectrum Power 5建筑能耗管理系统及应用分析

顾　宏

[西门子(中国)有限公司上海分公司, 上海　200082]



Spectrum Power 5建筑能耗管理系统及应用分析

顾宏

[西门子(中国)有限公司上海分公司, 上海200082]

介绍了Spectrum Power 5建筑能耗管理系统的构成、特点,分析了其在建筑领域的应用方案。 提出Spectrum Power 5建筑能耗管理系统采用一体化设计和功能模块化设计,提供了全面的节能技术平台,通过各类图形和表格对能耗进行分析,实时监控供配电系统及电梯、通风等设备的运行状态,实现对设备全生命周期的管理,达到在减少能耗的情况下使设备得以充分应用。

建筑能耗管理系统; 能耗分析; 实时监测; 节能

0　引　言

目前,大部分大型公共建筑缺乏标准的能耗管理平台,不能获取建筑内各用电设备的能耗数据,对能耗数据的采集大多仍停留在传统的人工抄表及统计方式下,缺乏对数据的统计分析,所以无法对电能的使用进行有效控制,很难进行综合节能[1]。

本文介绍了Spectrum Power 5建筑能耗管理系统,通过对空调、供暖、照明和生活热水等设备进行监测和控制,调节使用时间、使用频率、开启数量、送风温度、送风量、出水量或用水频率等,在减少能耗的情况下提高各种设备的能效比。

1　Spectrum Power 5建筑能耗管理系统

建筑能耗管理系统就是对建筑的通风系统、空调系统、采暖系统、冷冻水系统、供热系统、给排水系统、照明系统、电力系统、电梯系统等能源使用情况,实行集中监视、管理和分散控制的管理与控制系统,是实现建筑能耗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]。

Spectrum Power 5建筑能耗管理系统采用面向服务的体系结构(Service Oriented Architecture,SOA),采用一体化设计和功能模块化设计,提供全面的节能技术平台,涵盖监测、评估和实现节能所需的全部功能,包括三大单元板块:

(2) 能耗优化单元,包括配电系统管理监控、照明亮化监控、空调新风监控、供水管网监控、供热管网监控、新能源管控等。

(3) 其他附加增值单元,包括电能质量检测、环境质量监测、三维仿真展示等。

1.1系统构成

Spectrum Power 5建筑能耗管理系统结构如图1所示。

(1)设备层,处于系统最底层,为智能通信设备。照明、空调、动力与特殊用电通过RS-485总线方式连接,燃气消耗、集中供冷/热及光伏等可再生能源因现场设备与中央控制室距离较远,故采用GPRS方式连接,形成星形网络结构;RS-485总线、GPRS通过数据转换设备与以太网连接,实现了低速通信网络与高速通信网络的连接与协议转换,完成数据交互。设备层通过多条RS-485总线与GPRS混合方式构造系统,同时结合数据通信转换设备实现传输协议转换与数据传输,因此设备层具有极强的通信协议兼容适应能力,可以实现绝大多数通信设备的系统集成。

图1　Spectrum Power 5建筑能耗管理系统结构

(2) 网络传输层,实现网络协议转换与数据交互,系统通信层支持RS-485通信、GPRS通信和TCP/IP通信,通常包含数据采集器、环网交换机、光纤收发器等通信设备。网络传输层可以实现单网总线式配置,也可以实现双网总线式、双环网式结构。

(3) 中央控制层,由能耗管理软件组成,执行设备的数据采集、状态监视和控制管理等,并将现场运行的重要数据通过表格和图示化等方法直观地反映给管理者。

1.2系统软件架构

陈云指出：“我们国家，在目前第一位的领导人是小平同志。”[2]P360这里，我们主要论述邓小平是怎样领导全党成功开创中国特色社会主义业绩的。

Spectrum Power 5建筑能耗管理系统软件的架构如图2所示。

图2　Spectrum Power 5建筑能耗管理系统软件架构

(1) 数据采集,兼容符合行业规范的各类通信协议,采集周期灵活设置。

(2) 数据处理,根据用能回路信息和能耗模型对采集的原始数据进行拆分、汇总,经计算后得到分类分项能耗数据。

(3) 数据上传,使用符合各地标准的XML格式对数据进行打包,数据包经过AES加密后上传至能耗监测数据中心。

(4) 数据展示,实时监测各能耗计量装置的运行参数、通信状态;各分类分项能耗和单位面积能耗汇总,并以坐标曲线、柱状图、饼图、报表等形式显示、查询和打印。

(5) 信息维护,建筑物基本信息、设备信息、编码配置、用能支路及能耗计量装置等配置信息。

1.3系统特点

该系统采用开放的工业标准架构体系,是开放的、模块化的、分布式的系统,模块化的架构和开放性的特点使系统软件和硬件扩展十分容易,并且不影响现有的功能,用户可以利用各种平台实现想要得到的功能。Spectrum Power 5可以在自动化的所有层级提供支持,涵盖从监视到控制,再到能源计划和能源采购,因此可以更有效地发掘节能机会,优化能源效率。

Spectrum Power 5特点和优点如表1所示。

表1Spectrum Power 5特点和优点

功能特点优点采用Oracle数据库 应用最广泛的商业数据库,最大可采集25万个数据点位;开放式的系统架构可以方便地集成第三方产品;为用户提供了硬件平台的独立性和软件的可移植性 数据大量性,共享性、可靠性、稳定性强,速度提升,管理更方便;兼容性强,减轻了客户的投入成本;最大限度地减少客户对特定供应商的产品依赖建模按照IEC61970标准 数据库模型标准化,后期移植或更新系统停电时间最少、工作量最小;可以实现数据库不同厂家间直接导入;保证图形与数据库的一致性,维护简易 未来扩展方便,兼容性强,维护方便特有的模块化结构 可以任意加入各种功能模块;每个模块就是一个小系统,可以各自或互相实现不同的目标和功能 功能最全,实现客户的各种要求仿真模式(仿真模块) 允许客户模拟网络中的各种条件,并且观察由此引发的后果;进行预设定值的比较,如是否过负荷,是否越线等;操作人员可以在此系统上进行培训操作与演练 提高操作人员的预判能力、分析和决策能力及对事故预处理能力;极大地提高了系统的可靠性;提高操作人员素质,从而提升了整体效率管网漏损监测模块 可实现分区漏损监测;通过地图方式展示监测情况 可以方便迅速地找到泄漏或故障点,及时进行改进,并采取措施新能源接入模块 各类新能源可以更好地监控管理 未来新能源可以随时方便地接入,提高新能源使用效率告警列表直接调出故障装置与设备画面 一旦产生告警信息,首先会触发告警灯闪烁,并且告警音响提示;操作员打开告警信息画面时可以直接调出出现故障的设备及其画面 在出现故障或跳闸状况下,操作人员可以快速响应,及时排除故障;提高操作人员效率负荷(水电气)预测和控制 随时提供负荷(水、电、气)的各种状态量和数字 及时了解负荷用量,更好地进行调整

Spectrum Power 5系统应用于建筑能耗管理的特点:

(1) 能耗统计分析。通过各类图形和表格展示总能耗、分类能耗、分项能耗,进行能耗趋势分析,对能源流向和平衡进行分析及展示,通过BIM模型展示能耗使用情况 。

(2) 供配电系统监测。对供配电系统进行模拟,实时准确地显示实时供电各回路的各种运行状态与各项电能数据,对供配电系统的运行状态实时监控、故障检测、报警。

(3) 电梯、通风等设备实时监测。并对监测结果进行统计分析,制定相应措施实现经济运行。

(4) 设备全生命周期管理。对设备的保养制定计划,并提前通知;对设备维修进行记录并跟踪;实时设备告警提示,并实现短信、邮件通知。

2　案例应用

湖南师范大学为了实现用能设备实时监测,降低建筑能耗,节省费用,达到建设数字化校园等目的,选用Spectrum Power 5建筑能耗管理系统。

Spectrum Power 5建筑能耗管理系统应用示意如图3所示。

图3　Spectrum Power 5能耗管理系统应用示意

Spectrum Power 5能耗管理应用平台在该项目上可以实现能耗实时监测、能耗分析评估、能耗公示上报、三维地图信息展示、预付费管理、给水管网监测、教室照明、空调控制等功能。

Spectrum Power 5能耗管理系统应用的特点:

(1) 管网漏损监测模块,可实现分区漏损监测,通过地图方式展示监测情况,并进行分析。

(2) 教室/办公室/宿舍的照明、空调控制,不仅可以实现监测,更可以实时展示房间空调、照明的运行情况,根据控制策略对设备进行控制。

(3) 进行能耗公示及定额、标杆管理,将各部门的能耗定额分解到月,并按月考核能耗使用情况;可将实际用能情况与国内外、行业、企业内部标杆进行对比。

(4) 网络预付费管理系统模块,支持准实时算费,并通过短信通知催费,对恶意欠费用户可进行远程通断电操作。

(5) 分类分项统计分析,根据不同能源类型,从总能耗、人均能耗、单位面积能耗对能耗进行分析 。

该项目分两期完成,共投入200万元,电表475块,水表213块,采用分区管理模式监测管网漏损后发现有多个漏点,仅节约用水量一项,2015年比2014年环比节约用水量99.8万t,约268万元。另外,其他通过监控电力损耗也达到了同比节能10%的目标。

3　结　语

介绍了Spectrum Power 5建筑能耗管理系统,分析了其在建筑领域的应用方案。指出Spectrum Power 5建筑能耗管理系统前期投入成本低,后期可方便地扩展,从而满足客户远期规划要求;充分考虑到将来新技术的接入和使用,系统软件和硬件扩展;在功能性、可靠性、低成本性等方面表现突出,可为能耗评估提供数据支撑,是一种可以融入各种设备进行监控管理的系统。

[1]住房和城乡建设部标准定额研究所.中国民用建筑能耗总量控制策略—民用建筑节能顶层设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[2]国网能源研究院.2013中国节能节电分析报告[M].北京:中国电力出版社,2013.

[3]LARK W G.智能电网 促进节能与需求响应[M].肖先勇,汪颖,胡灿,译.北京:中国电力出版社,2011.

Spectrum Power 5 Building Energy Consumption Management System and its Application Analysis

GU Hong

[Shanghai Branch of Siemens(China) Co., Ltd., Shanghai 200082, China]

This paper introduced the components and characteristics of Spectrum Power 5 building energy consumption management system,and analyzed its application scheme in building field.It is pointed out that Spectrum Power 5 building energy consumption management system can adopt the integrated design and function modular design,and provide the comprehensive energy-saving technology platform,which analyzes the energy consumptions through all kinds of graphics and tables,and real-timely monitors the operating states of power supply and distribution system,and elevator and ventilation equipments.It can realize the whole life cycle management of equipments,in order to have a good utilization of equipment while reducing energy consumption.

building energy consumption management system; energy consumption analysis; real-time monitoring; energy saving

顾宏(1969—),男,工程师,从事供配电、能源自动化设备等方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)07-0062-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.07.016

2016-07-12