摘要：結合深圳南方科技大學能效系統(tǒng)工程設計實例,，針對校園中電耗,、熱量消耗、冷量消耗及水資源消耗數據的采集,、傳輸,、分析管理系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)中的水,、電,、氣在高校中的能耗分布，并闡述了節(jié)能應用方案,，可為其他節(jié)能減排項目的設計提供參考,。

關鍵詞：能源管理系統(tǒng)；水電量,；網絡結構,；解決方案

0 引言

隨著社會進步和經濟發(fā)展，能消耗高速增長,，傳統(tǒng)粗放型管理模式已無法滿足當今社會的進步,，節(jié)能降耗面臨嚴峻的考驗。我國的能源消耗已達到20% ,超過美國,，能效減排壓力迫在眉睫,。我國高校的建設質量標準不斷提高和高校建設速度的高速發(fā)展，導致高校建筑能耗成倍增長,，其各項指標遠高于普通商業(yè)建筑,。

本文主要針對校園中電耗、燃料消耗,、熱量消耗,、冷量消耗及水資源消耗數據的釆集、傳輸,、分析管理系統(tǒng)展開介紹,。隨著社會對節(jié)能降耗認識的不斷深化,綠色環(huán)保高校已經成為高校建設和發(fā)展的新理念。

1 高校系統(tǒng)應用

1.1系統(tǒng)概述

大學高校中的Acrel5000能源智能管理系統(tǒng)（energy management system, EMS）是計算機輔助系統(tǒng),，用來監(jiān)視,、控制以及優(yōu)化能源的轉換、使用與回收,，提高能源利用效率,。1985年，能源管理系統(tǒng)已應用于寶鋼鋼鐵總廠,，其后,，在鋼鐵,、石油化工,、電力等行業(yè)中都有應用,，但在造紙行業(yè)尚未形成完善的針對能源管理與節(jié)能減排的管控系統(tǒng)。

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)應用智能化集成系統(tǒng)技術,，對校園內的電能消耗,、水資源消耗（包括冷水和熱水）等能源信息予以采集、顯示,、分析,、處理、維護及優(yōu)化管理,，園綜合能耗信息的集中管理,。系統(tǒng)通過資源整合形成具有實時性、全局性和綜合性的能源利用狀況及效率信息,，向用戶提供校園能源利用狀況報告,并輔助能源管理人員制定適合的能源運行,、管理策略，實現(xiàn)“管理節(jié)能"和“綠色用能",，某大學成為國內綠色校園,。其系統(tǒng)平臺示意圖如圖1所示。

圖1某大學建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)平臺示意圖

該案例在圖書館信息中心設計一個系統(tǒng)后臺,系統(tǒng)服務器設置在圖書館網絡匯聚中心,，系統(tǒng)工作站設置在圖書館消防監(jiān)控中心,。校園內按照各區(qū)域能源消耗的種類及用途，設置了電量釆集點1227個（其中不包含中低壓配電系統(tǒng)的電參數采集點）,，低壓配電系統(tǒng)釆集釆集點650個,，冷水用量采集點1221個，熱水用量釆集點1214個,。前端能耗釆集裝置通過RS485總線與設置在各區(qū)域的通信管理機連接,，將各區(qū)域的能耗數據匯集在通信管理機中。各區(qū)域的通信管理機通過校園控制網與系統(tǒng)服務器通信,實現(xiàn)系統(tǒng)后臺對校園內各類分項能耗的分布采集,、集中管理,、資源和信息共享。

該系統(tǒng)采用三層架構,三層結構部署,分別為數據接口層,、數據整合層和數據應用匯總層,。數據接口層設備主要包括多功能電力監(jiān)控儀、三相智能數顯儀表,、多功能電能表,、遠傳水表（冷、熱） 等,，如圖2所示,。

圖2系統(tǒng)架構圖

1.2 能耗分項計量

按照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑分項能耗數據采集技術導則》和《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》的要求,，并根據某大學的實際情況，能源計量的類型包括電量和水量(包含冷熱水),、燃氣量,、冷量。

1.2.1 分區(qū)域

某大學區(qū)域共分為八大區(qū)域,，分別為公共教學樓,、風雨操場及食堂、檢測中心,、科研樓,、行政樓、信息中心及圖書館,、教師公寓,、學生書院及院士樓、校醫(yī)院,。

1.2.2 能耗類型

每個區(qū)域有電量和水量(包含冷,、熱水)、燃氣量,、空調冷量,。其中電量在總能消耗中很大，電量消耗的類型也分照明用電,、空調用電,、動力用電、特殊用電等,。

校園建筑分類能耗中電耗比例大,，是校園建筑節(jié)能監(jiān)管的重要部分，因此建筑用能設備的分項能耗主要針對電耗部分,，按用電系統(tǒng)分類將電量分為以下4項實施分項電耗數據采集,。

（1）照明插座用電。

（2）空調用電,。

（3）動力用電,。

（4）特殊用電。

特殊區(qū)域用電是不屬于建筑物常規(guī)功能的用電設備的用電,，特殊用電的特點是能耗密度高,、占總電耗比重大的用電設施及設備。特殊用電設施一般包括信息中心,、廚房餐廳,、游泳池、實驗室或其他特殊用電設施。

1.3 能耗系統(tǒng)特點

能耗系統(tǒng)是由相關部門根據學?；驒C關節(jié)能管理工作的需要,，按統(tǒng)一規(guī)定的方式自底層至上級 提供相關能耗統(tǒng)計資料的統(tǒng)籌工作。能耗監(jiān)測軟件是校園節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)的核心,，能充分反映校園能源管理需求,，符合國家相關建筑節(jié)能統(tǒng)計、審計及監(jiān)管技術要求,。平臺構筑也符合校園節(jié)能監(jiān)管內容及要求的數據庫,；具備能耗數據實時監(jiān)測,、圖表顯示,、自動統(tǒng)計、節(jié)能分析,、數據存儲,、報表管理、指標比對,、數據上傳等功能,。流程如下:能耗歷史采集、能耗預算分析,、節(jié)能目標設定,、能耗評估。

系統(tǒng)具有以下特點：

（1）實用性,。系統(tǒng)支持基于Internet的遠程瀏覽,不同部門可在校內不同的地點同時査看所需信息,、運行狀態(tài)監(jiān)視、趨勢分析等,，并提供相應數據報表,，方便管理。

（2）高度集成,。系統(tǒng)通信管理機可以接入支持Modbus, BACnet等通信協(xié)議的各類計量表,。系統(tǒng)網絡構架設計，可使用標準OPC或ODBC接口與第三方系統(tǒng)無縫對接,，無需額外網關和數據轉換帶來的實時性損失,減少網絡設備的重復敷設和降低維保成本,。

（3）可靠性。系統(tǒng)基于互聯(lián)網技術,、B/S軟件架構,，并釆用企業(yè)級關系型數據庫進行數據管理,具有很強的可靠性。

（4）安全性,。系統(tǒng)釆用與工作主機儲存方式進行雙機熱備,，使數據安全可靠。

（5）遠程管理維護。系統(tǒng)基于以太網進行數據傳輸,，將大大減少系統(tǒng)實施難度,，并且系統(tǒng)的維護和擴展非常方便；可提供遠程能源托管和數據維護服務,。

（6）能耗評估,。客戶確定投入和實施節(jié)能計劃的決策依據,。通過綜合能耗仿真軟件包的應用研究和二次開發(fā),提供準確的設計和運行能耗數據,為客戶節(jié)能降耗提供依據,。

2 能源管理系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)架構介紹

大學高校中的Acrel5000能源智能管理系統(tǒng)以計算機、通訊設備,、測控單元為基本工具,，根據現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式,，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺,，它可以和檢測設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性,、網絡化,、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層,、分級,、分布式智能一體建立如下層次結構：

圖 3 安科瑞Acrel-5000能源管理系統(tǒng)架構示意圖

2.2 系統(tǒng)功能介紹

圖4 安科瑞Acrel-5000能源管理系統(tǒng)用能統(tǒng)計示意圖

2.2.1支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內逐日、逐周,、逐月,、逐季、逐年用能,。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢,，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，并可以將支路用能顯示合計,，以圖表形式顯示,。

2.2.2分項能耗統(tǒng)計

系統(tǒng)可以按照分項進行能耗統(tǒng)計與顯示。其中,，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖,；用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢,；分項用能排名圖顯示被選中分項對應能耗值很高的支路,。

2.2.3分項用能報表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內逐日、逐周,、逐月,、逐季,、逐年用能?？刹榭捶猪椫懈髦酚媚苴厔?，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，統(tǒng)計數據可導出至Excel,。

2.2.4能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析,，檢驗節(jié)能效果，根據分析結果執(zhí)行節(jié)能績效考核,，以及節(jié)能目標的修正,。統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能。

2.2.5用能數據檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計某段時間內各回路與下級支路的用能差值,，超過一定百分比后醒目顯示,，確保計量體系的完整性、準確性,。

照明箱DTSD1352三相電參量U,、I、P,、Q、S,、PF,、F測量，分相正向有功電能統(tǒng)計,，總正反向有功電能統(tǒng)計,，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊,；電流規(guī)格：經互感器接入3*1（6）A,，直接接入3*10（80）A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級

動力柜ACR220ELLCD顯示,、全電參量測量（U,、I、P,、Q,、S、PF,、F）,；四象限電能計量RS485/Modbus可選復費率電能統(tǒng)計；4DI+2DO

高壓重要回路

或低壓進線柜APM810三相（I,、U,、kW、kvar、kWh,、kvarh,、Hz、cosΦ）,，零序電流In,，四象限電能，實時及需量,，本月和上月峰值,，電流、電壓不平衡度,，負載電流柱狀圖顯示,，66種警示類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄,，2-63次諧波,，2DI+2DO，RS485/Modbus,，LCD顯示

給水管道水表計量流經給管道用水的體積總量,，適用于單向流水，采集電子直讀技術,，通過RS485總線直接輸出表盤數據

3 結束語

保證高校節(jié)能目標設定的科學性和受 控性,從預算環(huán)節(jié)就將節(jié)能目標納入高校管理流 程,并進行動態(tài)管理模式,，對節(jié)能減排目標以年、 季度,、月為周期進行分析,、調整、控制和評估