政府机关能耗监控管理系统技术方案

2019-01-29 17:38:00
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原创
561
摘要:目前公共机构建筑的能源管理工作已在全国各地如火如荼的全面展开,并取得丰硕的成果,通过用能的精细化管理和可行的技术管理手段,已经成为建筑进行高效能耗监测管理的共识。能源管理系统通过对用能的各个环节进行实时监测,能耗数据实时采集,为能耗的定额管理、能耗动态趋势分析、能效的分析诊断,节能潜力的挖掘、节能效益的评价等方面提供翔实的数据支撑;同时能源管理系统通过对建筑内能耗设备的自动化调节,提高能源的利用效率、摈弃不合理的用能方式,在确保建筑舒适度的前提下,实现建筑的有效节能,降低建筑的能源消耗。


目      录

一    前言    3
二    设计思路    4
三    项目概况    4
四    设计依据    5
五    需求分析    6
5.1 功能需求    6
5.1.1 能源计量、监测    6
5.1.2 为全区机关 办公建筑 能源管理系统建设提供示范    6
5.2 技术需求    6
5.3 管理需求    7
六    BEMCS 能源管理系统    7
6.1 系统介绍    7
6.1.1系统设计优势    9
6.2 系统特点    10
6.2.1 真正面向业务特点的系统    10
6.2.2统一的 能源数据仓库    10
6.2.3完善地数据分析技术    11
6.2.4自由数据钻取技术    11
6.2.5丰富的管理分析模块    12
6.2.6基于数据层的数据安全技术    12
6.2.7实现用一个页面管理    12
6.2.8可实现与其它系统的数据兼容    13
6.2.9可实现数据上传    13
6.3 系统架构    13
6.4    系统功能    14
6.4.1 能耗 数据采集    14
6.4.2 能耗管理    14
6.4.3 设备管理    15
6.4.4 系统控制    17
6.4.5能耗综合查询    17
6.4.6 能耗数据补录    18
6.4.7 能源审计    18
6.4.8 决策支持    18
七    市公安局相思湖新址办公区能源管理解决方案    19
7.1    分类分项计量    20
7.1.1    用 电能耗采集    20
7.1.2    用水能耗采集    22
7.2能源综合 计量管理系统的组成    22
7.3能控系统之配置    23
八  建筑重点能耗分析    24
8.1  空调系统    24
8.2  照明系统    25
8.3  电梯系统    27
九 产品介绍    27
9.1上位机管理软件 EMSP1.1    27
9.2 M-BUS接口转换器RPT    27
9.3 区域管理器FMU    28
9.4 信号中继器RPT    28
9.5 电子式单相电能表DDS1661    29
9.6 电子式三相电能表DTS1661    29
十  软件介绍    30
10.1 能源管理界面    32
10.2 系统控制界面    37
十一 效益    38
11.1 经济效益分析    38
11.2 环境效益分析    38
11.3 社会效益分析    38







一前言
随着社会的发展,大型建筑都在在逐年增加,其能耗也在不断增大,据不完全统计,建筑消耗的能源占整个 能源消耗的40%; 增加了40%的大气排放量;建筑耗电量占整个耗电量的68%,占整个用水量的12%,占88%的饮用水量;产生的城市垃圾占总量的40%;开发使用了大量的土地。(如下图所示)

随着我国经济社会的发展和环境资源压力越来越大, 节能减排形势严峻。在大力推进建筑领域 节能工作中,国家机关办公建筑和大型 公共建筑 高耗能的问题日益突出。据统计,我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%,但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%,每平方米年耗电量是普通居民住宅的10~20倍,是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5~2倍。做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的 节能管理工作,不仅直接关系到“十二五”末单位GDP能耗降低17%的 节能战略目标的实现,而且对整个节能减排工作具有强有力的示范作用。
近年来,国内各城市都在大力发展 智慧城市建设。国家发改委、工信部等8部门还联合印发了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》,主要目标中明确提出了基础设施的智能化建设。要求基本建成宽带、融合、安全、泛在的下一代信息基础设施,大幅提升电力、燃气、交通、水务、物流等公用基础设施的智能化水平,运行管理实现精准化、协同化、一体化。所以进行机关办公建筑和 大型公共建筑能耗监测管理系统的建设也是势在必行。
为贯彻落实《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)精神,根据《关于加强国家机关办公建筑和大型公共 建筑节能管理工作的实施意见》(建科[2007]245号),加强国家机关办公建筑和大型公共建筑监管体系建设、利用现代化的技术手段,大力推进国家机关办公建筑和大型公共建筑能源管理平台的建设,实现对重点建筑进行能耗动态监测,是加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理,建立和完善 能效测评、用能标准、 能耗统计能耗监测审计、能效公示、用能定额、节能服务等各项制度的重要基础性工作。
目前公共机构建筑的能源管理工作已在全国各地如火如荼的全面展开,并取得丰硕的成果,通过用能的精细化管理和可行的技术管理手段,已经成为建筑进行高效能耗监测管理的共识。能源管理系统通过对用能的各个环节进行实时监测,能耗数据实时采集,为能耗的定额管理、能耗动态趋势分析、能效的分析诊断,节能潜力的挖掘、节能效益的评价等方面提供翔实的数据支撑;同时能源管理系统通过对建筑内能耗设备的自动化调节,提高能源的利用效率、摈弃不合理的用能方式,在确保建筑舒适度的前提下,实现建筑的有效节能,降低建筑的能源消耗。
二设计思路
根据我们多年从事能源工程集成技术的经验,本着技术的理性应用,系统的务实设计的思路从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、技术支持及维修能力等方面综合评估、选型,确保系统运行的可靠性和稳定性,达到最大最优的效果。
方案采用如下的设计思路,从本方案提出设计、开发、实施、调整、维护试运行,直到系统的最后运行,可以帮助管理者实时的反映建筑整体能源运行的现状及趋势,从日常耗能的环节本身发现能源问题,通过对区域内不同建筑物及建筑内不同功能区域的耗能特点的分析,建立“数据采集 - 集中数据 –系统控制 - 数据分析处理 - 提供各类对比考核方法 – 帮助完成整个管理流程”的能源管理流程。成为一个逐渐提升能源利用的综合性能源管理系统。
三项目概况
本次项目主要是针对XX市公安局相思湖新址办公区进行能源管理。其中包括新址办公大楼一栋;特警办公楼一栋、训练馆一栋、宿舍楼一栋;门楼左右两边办公楼各一栋。
四设计依据
《国家机关办公建筑和大型公共建筑 能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共 建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项计量设计安装技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统 数据中心建设与维护技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
民用建筑电气设计规范》SJ/T16-90
《电子设备雷击保护守则》GB7450-87
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB50312-2000
《建筑设计防火规范》 GBJ116-88
《电力系统中传输电能脉冲计数量配套标准》IEC60870-5-102
《电能计量装置技术管理规程》DL/T448-2000
《电测量仪表装置设计技术规程》SDJ9-87
《数字处理计算机硬件测试》ISARP55.1
《仪表和控制系统功能表示法》SAMA PMS21.1
《计算机软件单元测试》GB/T15532-1995
《电力系统中传输电能脉冲计量配套标准》IEC-870-5-102
《继电保护信息接口标准》IEC-870-5-103
《电子设备雷击导则》GB7450-1997
《微型数字电子计算机通用技术条件》GB9813
《计算机场地技术要求》GB2887-1992
《不间断电源设备》GB7260
《电工电子产品基本环境试验规程》GB2423
《电测量及电能计量装置设计技术规程》SDJ9-1999
《电子测量仪器质量检测规则》GB/T6593-1996
《交流采样远动终端技术条件》DL/T630-1997
五需求分析
5.1 功能需求
5.1.1 能源计量、监测
1)对整个市公安局办公区进行用电、用水计量监测,对建筑进行用油、用气等能耗数据进行统计。
2)为细化能源管理,对建筑按照明、动力、空调和特殊用电进行用电计量并采集数据。
3)实时监测各用电回路的能源数据,为配电网络优化提供依据。
4)按建筑入住单位和按区域进行用电用水能耗监测、计量,便于进行用能定额管理和考核。
5)对每个楼层用电进行监测与控制,最大程度减少待机能耗等能源浪费现象。
6)对能耗数据采集与存储,数据统计与分析,数据发布与上传。
7)对整个建筑、各楼层用能实时计量监测,并进行自动排序,便于管理部门进行节能评比和考核。
8)建立独立的能耗监测数据机房,放置能耗监测监控系统及投影仪等,便于对公安局整个能耗监测体系数据的收集、分析。
5.1.2 为机关办公建筑能源管理系统建设提供示范
通过建设具有监测、计量、控制和用能安全报警于一体的能源管理系统,切实加强机关办公建筑的能源管理工作,进一步挖掘机关办公建筑的节能潜力,着力机关办公建筑的节能减排,实现“十二五”节能减排目标。同时通过能源管理系统的建设,为XX区政府办公建筑能源管理系统的建设起到示范和指导作用。
5.2 技术需求
1)能源管理系统建设充分利用市公安局的网络资源,充分考虑和其他系统的融合对接。
2)为实现能耗的分类、分项、分户计量和综合节能控制功能,能源管理系统须具备可靠、稳定、实时的技术特点。
3)能源管理系统的建设需从现场数据采集、现场控制网络、数据传输等方面关键技术综合考虑,以满足节能监管平台的建设需求。
4)为保证能源管理系统的持续建设和发展,系统设计须充分考虑系统的可扩展性、灵活性、兼容性。
 5.3 管理需求
1)利用系统完整、准确的数据自动生成 能源统计帐表,以统计数据支撑各级部门及单位的能耗分析、用能定额管理、收费管理。
2)利用完善的计量系统,获得整个单位的能耗数据,从而实现对各个楼层、各 用能设备进行能耗趋势分析,建立有效的节能监管体系。
3)利用系统有效的能源节能监控手段,实时掌控设备能耗状况,实现最大程度节能。
4)加强信息系统支撑,并对能源数据采集、存储、统计分析,实现能耗数据的共享。
5)把能源监管系统作为能源管理的强有力工具,为市公安局相思湖新址办公区进一步 节能改造和建设提供科学研究计划的依据。
六BEMCS能源管理系统
BEMCS能源管理系统是柏诚公司针对建筑能源管理开发出来的一套专业能源管理系统,BEMCS管理系统一直遵循的理念是:
监测促进管理 ——通过对系统各主要设备运行数据测量、分析向管理者提供实时数据、图表等,为管理者对系统进行合理管理提供可靠依据。
控制实现节能——根据各设备运行的特点及工况,采用先进、合理的控制策略对设备进行直接控制。
6.1 系统介绍
按功能模块,BEMCS系统主要由以下几大部分组成:
BEMCS-SOFTWARE能源管理系统平台
BEMCS2.0中央空调控制系统
BEMCS2.0中央空调计量系统
BEMCS-LL照明及插座控制系统
BEMCS-LL照明计量系统
BEMCS-DP配电监测系统

系统设计符合XX市公安局相思湖新址办公区能源消耗环节的分类和分项要求,动态展现市公安局的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势等分析结果。系统具备将市公安局能耗数据的汇总、统计、对比、分析和直观展现功能,得出其能源的消耗排名、消耗费用、变化趋势等分析结果,通过多角度直观的图表展现给管理部门,同时根据这些分析结果帮助制定考核、管理制度,辅助领导决策。同时系统还具备能耗数据上传数据信息中心、上级管理机构的 节能中心的功能。如下图所示:

6.1.1系统设计优势
BEMCS能源管理系统将分析展现的结果通过Internet或是Intranet进行WEB访问。满足建筑的能源消耗的分析和决策的支持。

- 多级管理的模式
BEMCS能源管理系统为用户不同人员提供了不同的能源管理平台,采用多级管理技术,完全满足当前主流的三级能源管理模式,即操作级能源管理、管理级能源管理、决策级能源管理。
操作级能源管理实现能源介质系统的实时监控和基本统计分析功能
管理级能源管理实现高级能源监管功能
决策级能源管理实现高级能源监管功能和决策支持功能
- 能源数据来源与传输
BEMCS能源数据采用实时采集和手动导入方式,通过自动化测量计量设备采集数据、Excel导入非标准数据,具备数据发布、数据上传等数据管理功能,可实现多个用户的能耗数据向节能信息中心的数据发布,实现能耗数据的统一汇总和管理。
- 强大的汇总分析能力
系统支持多种分析形式,采用分析指标和分析条件交叉矩阵,对各类能源数据进行分类、属性定义,可轻松的实现各类的对比分析。
6.2 系统特点
BEMCS能源管理系统通过对建筑物内各类能耗参数的收集、分析,运用科学、合理的控制策略,通过利用楼宇控制系统实现动作,其是基于自动化控制基础上一套计算机智能化的管理软件平台。其核心就是“计量、控制、分析、管理”八字方针,坚持“节能第一、需求至上、切合实际”的理念,坚持做到精确计量、准确控制、实时分析、统一管理。它具备以下技术特点:
6.2.1 真正面向业务特点的系统
BEMCS能源监管平台专为面向用户开发设计,全面考虑对能源数据、项目管理、业务特点等的支持,该设计思路贯穿于开发设计的整个过程,是系统设计的核心 除开发设计过程考虑用户数据的支持外,针对项目的具体部署、数据处理分析和界面展现的各个环节,为项目的能源数据赋予更多含义
6.2.2统一的能源数据仓库
以能源管理和业务特点为基点,经过全面采集、整理、存贮和加工各类能源信息和业务数据,构筑库表统一、编码统一、维护统一的数据库。
在此基础上,为使各级领导、相关部门能够通过统一的界面快捷方便地查询系统中的数据、对各种数据进行灵活、直观地综合分析、深入挖掘数据深层的价值,建设一个以能源数据和业务特点为核心的数据仓库平台,为领导业务决策提供必要和有力的支持。


6.2.3完善地数据分析技术
融入当今主流的数据分析技术,结合能源管理行业的需求和特点,形成的具有自主数据库视图业务视图从业务角度理解数据从业务角度访问数据统一业务逻辑简化操作步聚共享劳动成果BEMCS 能源管理系统

6.2.4自由数据钻取技术
BEMCS采用自由数据钻取技术,即多路径分析,实现对同一问题从不同角度进行全面的分析。
通过在能源管理系统中全面使用自由数据钻取技术,改变了简单钻取对问题的条块分隔模式。自由钻取把系统中直接相关和间接相关的信息都串在一起,形成一张分析网。在这张网上,用户可以从任何一个节点出发,按照自己的思路对信息从各种角度进行深入的分析。
6.2.5丰富的管理分析模块
按照建筑行业的内部管理运行模式分为公共区域、用能区域,按照各用能环节的详细分解出办公用电、动力用电、空调用电等环节,按照建筑行业的物业管理模式分解考核指标等等,主要由以下的十个功能模块完成数据的管理和分析。

6.2.6基于数据层的数据安全技术
设有统一的、灵活和严格的安全管理机制,在支持传统用户权限管理模式的同时,引入数据安全和文件安全技术,为实现能源数据和业务数据在数据层面的安全提供可能,使得能源数据和业务数据更加安全。
数据安全技术提供了数据库和业务两条路径的数据安全设置,使得操作更方便、数据更安全;文件安全技术可直接实现对分析成果文件和展现文件等的多种安全控制,如可见性、可访问性、可编辑性,以及打印、导出、复制和移动等多种功能控制。
6.2.7实现用一个页面管理
采用B/S结构模式,通过Web浏览器展现,方便管理者对各种分析结果、展现报表和数据的访问,并实现远程和异地管理。系统支持个性化的门户管理,可为不同管理人员定制不同的展现门户。
系统设有专门的Web门户展现和管理平台,支持基本的Web开发功能和嵌入任意的Web页,并集成了网络报表、智能图表和仪表盘、自由查询、快速索引和自动报告等专业化的展现方法。
BEMCS还提供了丰富的展现模板和图元库,包括柱状图、曲线、饼图、环状图、条形图、面积图、层叠图、堆积图和立体图,以及极坐标、散点图、雷达图、财务分析图、股票分析图等。
6.2.8可实现与其它系统的数据兼容
BEMCS能源监管平台除从能源监测系统获取数据外,也提供了与其它业务和管理系统进行数据交换的接口,实现与各大系统间的数据共享。除此之外,系统也支持手抄能源数据的手动录入功能。
6.2.9可实现数据上传
BEMCS能源监管平台具备了数据上传功能,通过直接配置计量仪表进行采集或从其他系统集成数据,经过USB数据接口上传数据;数据中心接收并存储其管理区域内监测建筑和数据中转站上传的数据,并对其管理区域内的能耗数据进行处理、分析、展示和发布。
6.3 系统架构
系统采用分层分布式结构,方便用户的管理和维护工作。系统采用专用的 能源监控和管理软件。服务器+工作站模式便于工程部门进行日常维护管理,并且支持局域网或Internet 访问。
按照管理模式可划分为操作层、管理层、决策层三层能耗展示。
操作层:包含电力仪表、液体流量计、热(冷)量表计等终端采集仪表,以及空调控制器、照明控制器、网络通讯等设备,实现现场设备运行、各类能耗的数据自动采集、控制、通讯网络搭建。
    管理层:包含工作站、服务器、各类操作系统软件、数据库以及能源管理系统软件。能耗数据通过建筑物内部局域网,存储在数据库中以标准表结构提供给能源管理系统软件。管理层可以通过能耗综合查询、能源预警及计划、重点能耗设备诊断、能耗数据补录、分类分项的对比、对标分析等功能,使节能管理更加标准化、精细化和量化。
    决策层:在管理模式的最高级别,通过WEB方式访问能源管理系统,BEMCS能源管理系统提供给决策层以下功能,如建筑物能耗概况、能耗预警及计划、决策支持、能源审计等等,做为对建筑物的能源消耗进行决策的依据。
6.4    系统功能
系统具备实时监控功能和多种的数据分析功能,通过对数据的多维属性定义和分析,反映能源管理系统各子系统(包括电能子系统、用水子系统、空调子系统、重点设备子系统)中的能耗数据。
为用户提供交互式的、面向对象的、方便灵活的、易于掌握的、多样化的组态工具,多种的编程手段和实用函数,可以灵活方便扩展组态软件的功能。用户能很方便的对图形、曲线、报表、报文进行在线生成、修改。
6.4.1 能耗数据采集
系统对水、电和设备的电能消耗进行实时自动采集计量、保存和归类,代替繁重的人工记录。对其他系统具有开放性,纳入其他系统的能耗数据。经过分析计算能耗数据可以以各种形式(表格、坐标曲线、饼图、柱状图等)加以直观地展示。
6.4.2 能耗管理
系统按照能耗类型的不同分别进行管理,对其分类分项计量的数据进行统计计算,对实时数据、历史数据进行横向纵向分析对比,并且可以根据底层设备的自动化程度实现远方控制。
A.电能管理+配电监控
对高低压配电室的配电回路进行电能质量监测及配电监控,对二、三级回路进行电力测量,建设监测网络。对用电量进行统计对比,实时监控配电系统。进行模拟电费的计算,优化设备的运行方式,降低维护成本,减少电能消耗成本,提高电气系统运行管理效率。对配电系统运行进行全过程和全方位管理。

B.水能管理
对市政供给的水进行系统计量分析,按规范要求对各系统机房用水、设备补水及其他需要计量的用水点等亦应设置表单独计量;对排水系统、消防系统可以另行计量。水能计量部位均采用远传水表或超声波流量计,纳入能源控制中心检测范畴。

C.燃气管理
对机关办公建筑一般都设置食堂、车队等相关服务设施,对单位车用油、食堂用气进行计量,可实现对用油、用气的监管。鉴于其采购、使用的特殊性,方案建议采用手工录入的方式进行统计,以确保能源管理系统数据的完整。
6.4.3 设备管理
对它们进行重点能耗监测,依据实际运行参数和耗电系数、单位面积电负荷等计算出单位时间的用电负荷,得到设备的负荷变化特征,作为设备诊断和运行效率分析的依据,发现节能空间,从管理方式上实现节能的可能性。

    A.空调分析
对冷热源,温度、流量进行监测,结合环境温度综合分析,直观展示环境温度曲线、体现空调系统效率,帮助加强空调系统的运行管理,出具节能诊断,改善并促进空调系统优化运行。

B.照明
系统对照明系统进行分项计量,根据《导则》照明分为室内照明、室内公共照明、室外景观照明、应急照明四项。在工作时间段、非工作时间段、景观时间段、应急时间段等多种不同的照明启动时间内,分析计算出各项所占比例、单位面积照明电耗等。帮助查找管理漏洞,发现节能空间。
同时在现有照明系统上加装节能控制设备,对于纯照明负载为例,
直接节能:可达 30%以上。
间接节能:智能调控装置高稳定的最佳照明电压,能够延长电光源寿命 2~4 倍,减少照明运行、维护成本 30%~50%。
可实现对灯具的智能化集中调控管理。
C.电梯
系统对建筑内部的电梯实际运行所消耗的电能、运行参数的监测,多角度的分析在建筑内的特定工作时间段(一天的客流高峰期 tm、一周内的客流高峰期 twm等)内所耗的电能,相同功能区域内同种类电梯所耗电能,单位面积电梯电耗、每台电梯运行累计时间、次数等。通过对电梯的设备管理,可以帮助发现节能空间,制定更为优化的电梯运行策略,节约电梯运行成本。
同时可在系统中进行电梯基本信息的管理,如电梯的厂家、层站、载重、速度等有关技术参数,电梯故障信息,维保人员姓名、呼机号码、电话等维护信息。
D.水泵
系统对于建筑内部(以中央空调系统冷冻站、冷水泵和冷却水泵、生活冷热水泵为主)的各类水泵进行耗电量的计量监测、工作效率的综合计算。分别对工作时间内配合水泵在变频运行的同时,根据系统分析的结果在适当的工况点调整运行水泵的数量,使水泵始终保证在高效率区域运行。
同时可在系统中进行水泵基本信息的管理,如水泵的类型、厂家、功率、转速、流量、扬程等有关技术参数信息。
6.4.4 系统控制
系统具备实时监控功能,针对建筑物内的空调系统、通风系统、照明系统、办公插座等进行优化控制,其中包括中央空调机房监控,中央空调末端监控,送排风机监控、给排水系统监控、照明系统、办公插座监控等。BEMCS能源管理系统能够结合能耗分析结果通过控制策略完成对各系统的最优控制。
6.4.5能耗综合查询
对能耗进行统计和分析。按时、日、月、年不同时段,或不同区域,或不同的能源类别,或不同类型的耗能设备对能耗数据进行统计。分析 能耗总量、单位面积能耗量及人均耗能量,标准煤转换,以及历史趋势,同期对比能源数据等之后,自动生成实时曲线、历史曲线、预测曲线、实时报表、历史报表、日/月报表等资料,为节能管理提供依据,为技术节能提供数据分析,并预测能耗趋势。
6.4.6 能耗数据补录
对一些暂时未实现自动化采集的设备,且这些设备无法通过已接入自动化采集设备换算出来的,要求人工补录,以保证数据的完整性和统计数据的准确性。同时对建筑面积、功能区域划分、人员情况、运转时间等客观数据实现录入或导入。
6.4.7 能源审计
系统主要按照以下 3 种类评价指标对于建筑物的能耗情况进行分析,根据项目的实际情况进行半年或一年期的审计工作。
单位服务量能耗指标:如每平米照明能耗,或人均生活热水能耗,人均用电,每平米用电;
反映系统效率的无量纲指标:如冷水机组COP,冷冻水泵输送系数WTFCH,空调风机输送系数ATF等;
反映使用者节能意识和管理水平的不同时段动态指标:如“非工作时段能耗比”,如照明、办公电器等分项能耗的夜间/工作时段比,周末/工作日比等;还包括空调系统的 COP 或输送系数全年变化特征等。
通过这些指标对建筑物进行能源审计,帮助发现节能空间并为节能工作提供整改建议。
6.4.8 决策支持
提供故障查询、专家节能诊断和节能方案。系统借助能源预测分析算法,结合建筑物的能耗结构、业务特点,对能源消耗作出预测,以曲线方式直观展现。为管理者和决策者提供了能源决策、能源分配和能源平衡的支持。
系统配备了专家建议数据库,可根据用户能耗情况和能耗指标,自动生成专家建议报告,综合反映用户的节能意识和管理水平。
七市公安局相思湖新址办公区能源管理解决方案
下面我们将对XX市公安局相思湖新址办公区项目来介绍柏诚BEMCS能源管理系统:
本次项目主要是针对XX市公安局相思湖新址办公区进行能源管理。其中包括新址办公大楼一栋;特警办公楼一栋、训练馆一栋、宿舍楼一栋;门楼左右两边办公楼各一栋。
由于该单位涉及到的建筑较多,我司针对市公安局相思湖新址办公区的具体情况,提出了充分根据贵单位建筑的现有情况来进行能源管理,同时利用 互联网将各办公楼的能耗数据上传到市公安局的能源管理平台,方便更高一级的能源管理和决策。以下为方案的架构图:

以下为该方案的系统框架图:




7.1    分类分项计量
数据是能源管理分析的基础,对于每一类建筑,需要采集的数据指标分为建筑基本情况数据和能耗数据采集指标两大类。能源管理系统的分析基础来自于建筑内的各种能耗数据的采集,依据建筑物的不同功能区域和系统设计,针对能源管理系统的分析需要进行选择性的数据采集,采集依据下表中的分类标准。能耗数据采集指标包括各分类能耗和分项能耗的逐时、逐日、逐月和逐年数据,以及各类相关能耗指标。
7.1.1    用电能耗采集
可分为配电室总采集部分和区域用电采集部分,通过 2 部分的电能流向可以发现电能损耗。根据《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设分项能耗数据采集技术导则》要求,在二级区域计量处采用分项计量,以相思湖新址办公区为例,如下图:



A.一级总计量配电室进出线(变配电监测)
市公安局设置有一次进线为12kV进线。
采集对象:变配电室一次进线5个变电器。
采集信号类型:模拟量:I--电流、U--电压、P--有功功率、Q--无功功率、PF--功率因数、E--电度量。
状态量:断路器状态、故障信号等。
采集方法:通过变配电监控系统数据交换,或者通过通讯网关直接采集数据。
     B.二级区域用电计量
采集对象:建筑内部所有功能区域和动力机房的配电柜/箱、进户配电箱。
采集信号类型:E--电度量,单相负载采单相电度量、三相负载采三相电度量。
采集分项类型(如上图所示):照明、插座、空调用电、一般动力设备用电、其它用电。
采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者通过通讯网关直接采集数据。
具体采集内容由项目情况所定,如下面图表示意:


7.1.2    用水能耗采集
可分为这市政供水供水入口,还有绿化用水,食堂用水、卫生间用水、茶水间用水、消防用水、空调用水等计量分析。

7.2能源综合计量管理系统的组成
综合能源计量系统是指由主站通过M-BUS网络将水表、电表、等多个计量仪表的记录值的信息集中抄读后,对数据进行分析处理,并根据不同的需求生成各种报表和单据的系统。
综合能源计量系统由上位机(PC/LMS)、区域管理器(FMU)、信号采集器(SSU)等主要设备以及中继器(RPT)、接口转换器(RTM)等辅助设备组成。如下图所示:

1、系统采用二线制,两根线既做网络线,又做电源线,无极性要求,布线方便,工程简单,只需将网络表安装在管道或线路上,将每个表的两根网络线与其它表分别并接即可,工程及施工费用低。
2、网络表的前端仪表和采集器一体化,出厂前以完成信号线的连接和参数的设置。其配套和质量在工厂得以保证,大大降低了施工现场的安装和调试的工作量,减少了不良施工对整个系统带来的影响。
3、设计简单,系统网络采用任意拓扑结构,系统中只有一种网络线,无论每户一表或多表都只需引出一股网络线。
4、调试简单、周期短,只需调试通讯部分,调通即可抄录数据,开通周期短,开通率高,对安装调试维护人员的要求较低,适合大规模推广。
7.3能控系统之配置


相思湖新址办公区
序号    产品名称    型号    品牌    数量
1    工作站            1
2    打印机            1
3    投影仪            1
3    建筑能控系统软件2.0               BEMCS2.0    Basic    1
4    系统OPC服务软件    EMSP-SER-OPC-SWA    Basic    1
5    子系统OPC客户端软件    EMSP-SER-OPC-CLI    Basic    1
6    M-BUS中继器    RPT-04-64    Basic    2
7    区域管理器    FMU-09    Basic    8
8    单相电表(DDS)    DDS1661    Basic    882
9    三相四线电表(DTS)    DTS1661    Basic    127
10    电流互感器            381
11    超声波冷水表    UWM-1-200    Basic    2
12    电箱    定制    中国    161
13    一体化控箱    定制    中国    7
14    线材    RVSP 4*1.0    批    1
15    线材    RVSP 2*1.0    批    1
16    线管        批    1
17    辅材        批    1
18    数据机房        间    1
20    总报价(元)            1,706,093.18


八  建筑重点能耗分析
8.1  空调系统
针对空调系统的供水、回水管路进行监测温度、压力以及流量值进行监测,对于空调的冷却水温度、运行设备数量、运行效率、制冷量、和日耗电量、单位面积电负荷等指标进行数据分析,帮助空调系统的运行管理进行加强、改善、促进并且出具节能诊断。例如下图:

8.2  照明系统
A.依据用电环节的不同,详细分解出办公用电、动力用电、空调用电等,用以做到分项计量、综合对比分析的目的。依据内部管理运行模式分为公共区域、用能区域,用以定义不同区域的用电量并进行分析对比。


B.依据统计分析重点能耗回路、设备的运行参数,进行设备在不同时间横向比较、同一时间多设备的纵向对比,发现节能空间,从管理方式上实现节能的可能性。
例如下图用电横向纵向对比:
















8.3  电梯系统
系统对建筑内部的电梯实际运行所消耗的电能、运行参数的监测,多角度的分析在建筑内的特定工作时间段(一天内商场内的客流高峰期 tm、一周内的客流高峰期 twm等)内所耗的电能,相同功能区域内同种类电梯(扶梯和直梯)所耗电能,单位面积电梯电耗、每台电梯运行累计时间、次数等。通过对电梯的设备管理,可以帮助发现节能空间,制定更为优化的电梯运行策略,节约电梯运行成本。
同时可在系统中进行电梯基本信息的管理,如电梯的厂家、层站、载重、速度等有关技术参数,电梯故障信息,维保人员姓名、呼机号码、电话等维护信息。
九 产品介绍
9.1上位机管理软件EMSP1.1
适用于政府及集团企业级别用户,实现管理城市或区域级别的多个建筑物能耗的管理软件,具有能耗对比, 碳排放,能耗分析,能源计量,报表管理等功能,支持对数据访问的角色控制;提供完整的二次开发规范;支持在线动态配置和修改现场监测逻辑;支持在线图形化逻辑编制和即时生效。

9.2 M-BUS接口转换器RPT
M-BUS转换接口是指将RS-232串行口转换成M-BUS网络接口的设备。
网络之间采用光电隔离技术,具有过载指示功能。可以带32个FMU或RPT。

技术参数
环境大气压力:86kPa~106kPa
工作环境湿度:0% ~85% RH无凝结
工作环境温度:5℃~55℃
贮存环境温度:-10℃~70℃
通讯波特率:2400bps
M-BUS 通信网段最大长度:1200米
M-BUS通信网段最大负载数量:64
额定电压:AC220V±10%/50Hz
防护等级:IP50

9.3 区域管理器FMU
FMU-09区域管理器,是BSH2000建筑能耗计量管理系统的现场管理单元。通过M-BUS网络与管理中心、前端仪表互连,与LMS7软件配套使用,
监控和记录前端仪表的状态,并对前前端仪表及控制单元实施控制,具有
强大的数据处理及通讯能力。支持唯一编码,带32个网络仪表(冷热量表)或采集器,允许断电数据保存时间≥6个月。
M-BUS通信网段点对点最大长度:1200米。

技术参数
环境大气压力:86kPa~106kPa
工作环境湿度:0%~85% RH无凝结
工作环境温度:5℃~55℃
贮存环境温度:-25℃~70℃
M-BUS通信网段点对点最大长度:1200米
通讯波特率:M-BUS输出2400bps
M-BUS输入4800bps
额定电压:AC220V±10%/50Hz
防护等级:IP50
容量:管理160台网络仪表

9.4 信号中继器RPT
M-BUS中继器是指将M-BUS网络的信号进行放大和整形的设备。因地制宜灵活布线,根据实际情况, RPT具有很强的互连功能,用于延伸M-BUS工业总线,开辟支线,变换网络的拓扑结构。网络的连接通过中继器的连接,既起了网络的连接,又为前端仪表提供了网络电压。
支持网络中继,过载指示,采用光电隔离技术。带32个网络仪表。

技术参数
环境大气压力:86~106kPa
工作环境湿度:0~85% RH无凝结
工作环境温度:5℃~55℃
贮存环境温度:-10℃~70℃
通讯波特率:2400bps
M-BUS通信网段最大长度:1200米
额定电压:AC 220V±10%/50Hz
M-BUS总线电压:DC33V
输出电流:100mA
防护等级:IP50
M-BUS通信网段最大负载数量:32个网络仪表

9.5 电子式单相电能表DDS1661

电子式单相电能表,用于计量定额频率50Hz的交流单相有功电能,并带RS485通讯接口。该产品采用先进的微电子技术进行电能计量,其性能指标符合GB/T17215-2002标准。具有高精度、高可靠性、高过载、低功耗、体积小、重量轻可以作为远程集抄计量终端特点。

特性
能源系统联网功能
单相交流有功电能的双向计量
可通过RS485接口双向传输数据
可以远程控制内部继电器通断(可选)
RS485耦合隔离

9.6 电子式三相电能表DTS1661
三相电子式有功电能表是柏诚公司推出具有RS485通讯接口功能的新型产品,其采用了国外先进的专用双向电能计量数字电路芯片SMT制造工艺。其特点是双向功率测量及计数、防窃电、高精度、高可知性、高过载、功耗低、重量轻、低成本,通讯接口光隔离。

特性
能源系统联网功能
双向有功电能计量,长期工作不需要调较
三相电源供电,一相或两相断电,计量准确性不受影响
具有缺项指示功能(可选)
宽电压、电流、工作温度范围
带隔离的RS485接口,可实现远程通讯功能



十  软件介绍
系统支持 Windows主流操作系统,和多种商业数据库软件,如 MSSQL 等,可根据不同行业选配不同操作系统和数据库软件。软件功能可根据用户需求进行定制。
BEMCS 能源管理系统通过一个页面管理掌握整个区域的能源消耗情况,通过对能源消耗的精细化管理,实现了对能源消耗系统的实时监控、日常能源消耗管理、能耗分析、重点设备管理等功能,通过系统的分析结果进行能源公示,帮助制定考核、能耗管理制度,提高了能源管理的数字化和智能化。
系统软件以功能模块展示:

序号    软件功能模块    功能块实现内容
1    管理首页    整体反映企业的能耗总览,单位面积的能耗排名等关键性指标
2    用户管理    管理方式:帐号管理、权限管理、交接班管理等:(根据人员级别设置不同权限:如值班操作员、工程师、主管、总经理等)
安全性:可设置多层管理权限口令,实现对系统安全提供有力的保障。
系统日志:对系统状态和人员操作做详细记录。
3    能源分析管理    系统提供能源消耗按逐日、月、季、年统计、管理和分析功能,并以曲线、棒图、饼图等方式进行显示。主要有:
1、各能源总耗占建筑总能耗对比分析
2、同一运行设备不同时间段的能耗对比分析
3、同一时间段不同运行设备的能耗对比分析
4、两台设备的能源消耗对比
5、建筑单点能耗按月、季、年时间段的峰谷值对比
6、建筑总能耗年趋势曲线、棒图(按月统计)
7、其它
4    报表管理    1、单点能耗设备年用量分析月报表
2、分时、分区、日、月、季度和年度能耗消耗报表;
3、设备运行参数和最值统计报表;
4、分组统计报表;
5、日常的生产管理报表;
6、其它
5    通讯状况    在能源管理系统网络结构上体现监测点设备的运行情况和通讯状况;当发现异常及故障时及时显示和打印报警信息,并在运行工况图上用不同颜色区分显示。(监测点设备包括电能计量仪表、测水流量计、煤称重计等现场设备)
6    能耗主题分析    通过建立不同的能耗主题分析模型,实现能源数据多角度和多层次的分析。同时点击进入可查看相关的实时数据
7    实时数据    以表格、曲线方式展现各能源总消耗的实时数据以及每个单点能耗设备的运行实时参数。
8    历史数据    1 查询各能源总消耗的历史数据、曲线;
2 查询单点能耗设备的历史数据、曲线;
3 查询全厂总能耗的历史数据、曲线;
4 其它
9    用能事件与报警    1 用户可以设置能源消耗限定值,当超出设定值时,出发报警;报警等级分为A、B、C三等级
2 对能源系统比较敏感的参数进行越限设定,当超出此值时,出发报警;
3 对能耗设备状态变化时出发报警。
4 用户可以根据历史运行数据,实践记录和报警信息对设备进行维护。
5 其他
10    WEB发布    通过WEB发布,将定制化的能源数据发布到互联网。企业领导、物业管理人员子啊一定权限下,能够查看企业能源消耗情况。
11    决策与执行    电能子系统决策与执行
供水子系统决策与执行
10.1 能源管理界面

1)能耗报告(Energy Profile)
各能源管理组逐时、逐日、逐月、逐年能耗值报告,帮助用户掌握自己的能源消耗情况,找出能源消耗异常值。单位面积能耗(EUI)等多种相关能耗指标报告为能耗统计、能源审计提供数据支持。温度、湿度参考功能帮助分析能耗数据与环境数据的相关性。


2)能耗排名(Energy Ranking)
不同时间范围下能源管理组的能耗值排序,帮助找出能效最低和最高的设备单位。

3)能耗比较(Energy Comparison)
不同时间范围内能源管理组能耗值的比较。

4)日平均报告(Average Daily Profile)
任何一天每15分钟平均能耗需求的报告。帮助用户了解自己的能耗模式并找出超出预期的峰值需求,为与电力公司签订合同时提供参考。

5)偏差分析(Deviation Report)
任何一天不同时段能耗值与管理设定值的偏差表示。红色偏差值表示实际能耗值超出了能耗使用计划值,指出能源消耗的增加倾向。

6)最大值/最小值分析(Max/Min Value Analysis)
不同时间范围内能耗值的最大值/最小值分析。可以分析各系统和设备能源消耗与时间的相关关系。
7)一次能源折算(Primary Energy Profile)


将建筑物能耗值折算为热量(MJ)、标准煤以及原油、原煤等一次能源消耗量和相对的CO2释放量。


8)成本报告(Cost Profile)
各能源管理组逐日、逐月、逐年能耗费用报告。根据能量表的数据和费率结构计算能耗费用,帮助管理能源成本。用户可以设定能耗成本基准,根据与实际成本偏差去设定预算,有助于减少能源采购中的风险。

9)成本排名(Cost Ranking)
不同时间范围下能源管理组的成本值排序。帮助找出 能源消费最低和最高的设备单位。


10)统计报表(Statistical Report)
分类和分项能耗数据的年/月/日统计报表。让用户对能源消耗情况一目了然,并能帮助用户合理分配 能源使用结构。




10.2 系统控制界面
1)欢迎登录界面


2)系统对象监控
针对建筑物内各类型的被控对象进行实时监控


十一 效益
11.1 经济效益分析
从宏观的角度来看,通过建筑节能监管体系建设,能够优化建筑物用能系统的运行管理。通过智能管控和实施技术节能改造措施,即从管理节能和技术节能两方面达到 节能降耗的目的。
建筑节能监管体系建设完成,随着各种节能改造措施的逐步实施,节能降耗效果会逐步扩大。初步预计,静态投资回收期在4年左右。
监管体系建成后可发现能耗数据的不正常,通过加强对系统操作人员的培训或对已有自动控制系统的稍加改造和更新就可以提高系统的用能效率。
11.2 环境效益分析
在节约能耗监测的同时可保护环境,大量减少温室气体、大气污染物的排放,从而很好的贯彻落实中央政府关于“节能减排”的战略部署。
根据专家统计:每节约 1度(千瓦时)电,就相应节约了0.4千克标准煤,同时减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)。
    通过建设能耗监测管理平台,如XX市政府办公建筑一年节电20万度,运用上述的换算关系计算, 节能环保贡献如下:每年可为国家节约80吨标准煤;减少54.4吨粉尘排放;减少199.4吨二氧化碳排放;减少6吨二氧化硫排放。
11.3 社会效益分析
我国能耗监测资源总量虽然比较丰富,但我国人口众多,人均能耗监测资源拥有量在世界上处于较低水平,从世界整体水平看存在着明显的差距。国家把资源节约作为基本国策,以建设资源节约型和环境友好型社会为目标,促进经济发展与人口、资源、环境相协调,是我国发展道路是必然的战略选择。
市级机关能耗监测管理系统做为市“智慧能耗监测”“智慧城市”建设的一个有机组成部分,市级机关能耗监测管理系统,通过把信息技术和能耗监测技术的深度融合,可以提高市机关能耗监测的利用效率,减少对环境的影响;通过市级能耗监测管理系统可以实现对能耗监测故障的快速反应,从而及时发现问题,减少经济损失;通过市级机关能耗监测管理系统可实现对用电安全监测和优化运行,确保能耗监测供给环节的安全运行,减少系统的运维成本。


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