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1、配电监控及分项计量节能管理系统方案设计及分析周玉娟李凯随着我国经济的发展和能源的日益紧张，大型公共建筑高耗能的问题日益突出。大型公共建筑能耗密度大，是我国建筑节能的重点。因此，大型公共建筑能耗实时统计分析管理系统的成功开发，对研究大型公共建筑能耗特点、进行用电监管、开展节能工作具有重要意义。分项计量的概念基于节能减排的国家大政方针，2007年11月举行了清华大学江忆院士主导开发的“大型公共建筑能耗实时统计分析管理系统”项目验收暨技术评审会，由中国制冷学会副理事长吴元炜教授领衔，建筑节能及电气设计领域的多位专家组成的鉴定委员会一致同意通过技术评审，认为“大型公共建筑能耗分项计量与实时分析监测系统
2、达到了国际领先水平，建议国家和北京市主管部门尽快推广该技术成果，继续加大对该系统的技术研发投入，对本技术成果的推广应用进行支持。”一、项目概况某某中心项目占地281OOm。塔楼地上部分88层，地下部分3层，裙楼为4层。总建筑面积约为343971m，其中地上建筑面积为259981m，地下建筑面积约为83990m。建筑高度达438m，是一个集商业、办公、酒店、服务式公寓于一体的建筑综合体。其中办公区建筑面积为72559m，酒店式公寓区建筑面积约为84025m，酒店区建筑面积约为62802m。酒店式公寓在本项目的32层(建筑标高149米)一62层(建筑标高2778m)，总建筑面积约为9万m，变电所设
3、在47层(建筑标高213_5m)，内设6台1250kV变压器。酒店(包括会所、观光层)在本项目的63层(建筑标高2822m)一88层(建筑标高3977m)，总建筑面积约为55万m，变电所设在63层(建筑标高2135m)，内设4台125OkV变压器。二、分项计量节能管理的必要性分析不论是五年规划中对节能减排的解释纲要，还是智能电网功能阐述，都不约而同地提到了数据采集与分析，优化运行管理以达到投入最少、产出明显的节能目标。而这尤其体现在建筑能耗方面，因其改造简单、见效快速，已在全国省部级机关办公建筑里多处应用。如浙江省省直多栋办公大楼在2008年就开始了逐步改造，目前节能效果明显。上海2010年改
4、造168栋各式公用建筑；北京2011年拟改造15O栋各式公用建筑江苏省省直机关十一家单位办公建筑近期已完成分项计量改造的前期工作。疏忽对建筑日常运行及管理是公共建筑能源浪费的重要的原因之一，根据相关管理机构的抽样调查显示，近70的公共建筑仅采用部分节能措施，而采用系统节能管理的公共建筑几乎是凤毛麟角。根据有关专家通过调研及科研的提示，一般公共建筑有效用能系统管理机制建立将对建筑能耗下降控制占60以上，因此，能源使用的有序管理和进行监管和控制已被人们所充分重视。公共建筑节能工程智能化技术要求，应符合国家关于实施以降低直接用能、提高能源使用效率的综合控制及自然能源有效地利用，着力提升智能化技术的科
5、技节能功效。应适应各类建筑应用业务的特征，达到建筑功能的使用环境要求，实现对各类机电设施运行规范化管理。智能化节能工程建设的要求，应满足各类建筑具有高效业务环境的设施保障，全面地推行为实现“提高能效及降低能耗”目标，有效地对建筑内的各类能量系统运行信息的“智能监控”和实施“节能”管理的技术措施。三、用能系统节能可能性分析建筑用能系统包括电、气和油等，其中一般建筑的主要用能是电能，因此，能否有效降低建筑用电是建筑节能的关键。鉴于目前多数大型建筑和用电大户的粗放型用能现状，多数电力用户对自身内部各系统用电状况没有清晰了解，大量电能的使用处于无序、无监视、无控制状态，使系统节能成为可能。本方案通过安
6、装建筑分项计量系统，旨在为电力用户提供各用电系统、用电设备的用电状况，同时经过系统性分析，寻找用电漏洞和用电设备故障，降低用电风险，减少能源消耗。1昼夜分析，直接产生经济效益。2长期监测找到能耗漏洞。3横向对比确定可能产生节能的建筑。通过深入分析该建筑的制冷子系统的分时用能情况，可以发现用电设备的问题或者进行用电控制策略的调整，起到降低系统能耗，提高系统效率。4通过分析冷冻水输配系统找寻能耗缺陷。有时系统中的冷冻泵进行过节能改造，安装了变频设备，冷冻泵效率很高，但变频后由于冷却液循环增快，反而造成制冷系统其他设备如压缩机、风机系统等能耗的增加。5通过能耗公示激励行为节能。通过单位公示各部门的耗
7、能情况，对部门进行激励，以增强部门的节能意识，降低能耗。6反映节能意识和管理水平的指标。综合分析能耗比，测试各个建筑的管理者的节能意识和管理水平，促使管理者加强制度化管理。7评价节能改造效果。节能是一种整体系统化工程，一个设备或用电系统的节能改造可能会造成其他设备或用电系统能耗的增高，所以并不一定能够整体降耗。四、本方案主要工作1在变电所高、低压侧合理配置综合保护监控设备、无功功率自动控制装置等智能监控设备并进行实时监控。2在变(配)电所内的出线支路安装双接口的多功能网络电力仪表，同时分别为配电监控和分项计量节能管理系统提供数据。采用双接口的仪表设计有以下优点：(1)提高系统可靠性。配电监控系
8、统和分项计量节能系统各自独立地从底层设备取数据，两个系统可以完全独立运行，互不影响：(2)节省设备投资和降低系统复杂性。分项计量电能数据一方面来自于变(配)电所配电出线的计量数据，还有来自于各楼层和电气设备的计量数据。采用双接口的仪表可以减少设备数量，降低系统复杂性：(3)兼顾配电监控和节能分析系统的特点。配电监控由于实时性要求高，故采用的通讯速率较高(通讯波特率大于9600bps)，而分项计量节能管理系统实时性要求较低，故采用的通讯速率较低(通讯波特率大于1200bps)。3根据分项计量能耗拆分需要，在变(配)电所外管道井和各楼层配电盘上安装多功能表进行准确的电度计量和电气量测量，形成原始的
9、电能数据记录。4在建筑物内按需敷设通讯总线，建立数据传输通道。5在监控中心建立配电系统监控后台系统，包括双监控主机、数据库服务器、UPS、打印机、工程师站等，实现配电系统的实时监控。6建立能量管理中心，收集多功能表采集的各项数据，建立数据库，按照照明、暖通空调、动力用电、特殊用电和承租户用电进行电能拆分，并预留网关。五、本方案预期实现目标1为业主强化管理、提高电气安全性提供系统保障。供配电系统非正常运行(例如长期过流、三相严重不平衡、漏电或谐波过大等)，极易造成直接安全事故如人身伤害、设备损坏，也可能造成火灾等严重灾害。本系统通过对配电系统的各种运行数据进行实时、连续的监测，及时发现配电系统中
10、的各种隐患，给出声、光告警，避免事故的发生。2为管理部门提供配电系统各项指标报表数据(时报表、日报表、月报表)故障记录历史曲线对配电系统电能质量进行实时监测，对配电系统功率因数进行实时监测和调节。3为实现节能减排提供系统性方案。对大楼内的电能计量数据进行实时采集和节能分析，实现能耗的综合管理(能耗超标预警、能耗费用管理、用电设备能耗分析、单位面积综合能耗计算、节能检查等)。通过对大楼内的电能耗数据进行能耗拆分，得到建筑分项能耗数据，通过计算机自动分析挖掘节能潜力，达到建筑物节能增效的目的。4为电气类资产的可靠、长效使用提供帮助。通过对运行设备的连续实时监测，统计设备运行时间，为设备保养、检修提
11、供量化数据。六、经济及节能减排效益分析根据节能分析报告规范化管理后，每年可节能8一10，当年可收回投资。如发现重大能耗漏洞可以大幅降低建筑能耗。另外建筑内各主要设备由于得到了全方位监控，有专业的维护指导，使用寿命将达到理想效果。注：节能效果估算年用电量：12500kVAX095(功率因数)X50(负载率)X12(小时)X365(天)一2300万度；年节电量：208-260万度可节省电费：16642O8万元相当于年节省标准煤：8321040lIE相当干年减少二氧化碳排放：20737625922DE换算#bCO，排量：计算方法1千B-t电=O997kgC0，换算为标煤：计算方法1千瓦时电=O4kg标准煤，换算为单位价值：计算方法1千瓦时电=08元人民币(作者单位：周玉娟，江苏城市职业学院建筑工程系；李凯，金宸建筑设计有限公司)
