空调楼宇高效利用的新视角

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1、楼宇空调高效利用楼宇空调高效利用的新视角的新视角 姚裕德姚裕德 北京慧和仕科技有限责任公司 2013年11月 成都 中国 目目 录录 引言 能源危机、能源革命、楼宇空调设备能效 1 2 3 楼宇空调设备系统助力电网整体能效提升 楼宇空调设备系统能效提升 1-1 对能源行业演变的理解对能源行业演变的理解 能源革命的动因能源革命的动因： 传统的能源资源有限；环境危机已刻不容缓；人类文明 对能 源的需求却与日俱增 能源革命的途径能源革命的途径: 即寻找新能源、清洁应用传统化石能源、提高系统能效 这次能源革命这次能源革命 的的主要途径主要途径 提高系统能提高系统能 效效 清洁应用清洁应用 传统能源传统

2、能源 寻找新能源寻找新能源 能源危机仍然存在，只是被能源危机仍然存在，只是被金融金融=经济危机经济危机所掩盖；所掩盖； 而能源危机导致了能源革命而能源危机导致了能源革命 理解客户对能源的需求是建立商业模式的关键理解客户对能源的需求是建立商业模式的关键 革命动因革命动因 传统的能源资源有限 环境危机已刻不容缓 人类文明对能源的需 求却与日俱增 能源服务能源服务 是系统能是系统能 效得以提效得以提 高的商业高的商业 化载体化载体 能源资源能源资源 能源服务能源服务 能源技术与商业模式创新能源技术与商业模式创新 生产生产/ /转化、物流转化、物流/ /储运、工程等储运、工程等 能源行业的特征是“资源

3、为王”，能源行业演变的结果是其产业链有了微能源行业的特征是“资源为王”，能源行业演变的结果是其产业链有了微 笑曲线。这一转变为企业带来了新的选择机会笑曲线。这一转变为企业带来了新的选择机会 微笑曲线左侧的制高点将不仅仅是资源，技术也将成为另一个竞争的制高微笑曲线左侧的制高点将不仅仅是资源，技术也将成为另一个竞争的制高 点；微笑曲线右侧的制高点将是面向客户需求的能源服务点；微笑曲线右侧的制高点将是面向客户需求的能源服务 微笑曲线以中间的重资产专业公司为支点，其特点主要表现在：低成本、 规模化、专业化等几个方面 政府是转型的关键政府是转型的关键 方向与边界条件 重建交易规则 行为改变 能力建设 1

4、-2 能源行业的结构演变能源行业的结构演变 1 1- -3 3 终端客户需求的演变终端客户需求的演变 基于对本次能源革命内涵的理解，不难推论出客户对能源的需求将从购买 单一产品转变为关注“降低能耗、提高系统能效”的解决方案。 这种行业的演变类似于这种行业的演变类似于IT IT行业的演变，其主要特征是从产品的供应转换为服务行业的演变，其主要特征是从产品的供应转换为服务 。如同当年。如同当年IT IT行业的泡沫破裂加速了其演变过程，能源危机同样也将加速能源行业的泡沫破裂加速了其演变过程，能源危机同样也将加速能源 行业的演变。行业的演变。 提供高能效、低能耗的能源应用解决 方案 快速实施能源应用解决

5、方案 安全可靠经济的能源供给 能源产品 能源服务能源服务 满足客户需要的解决满足客户需要的解决方案方案 安全可靠经济的产品 需求需求 供应供应 作为能源的终端，向作为能源的终端，向 客户提供的将不仅仅客户提供的将不仅仅 是单一产品，还有服是单一产品，还有服 务务 终端能源服务终端能源服务 （能效领域（能效领域） - 设备的能效设备的能效 - 终端系统能效终端系统能效 - 产业链互动产业链互动 1-4 空调设备高效利用的三个空调设备高效利用的三个层面层面 空调设备能效提升 楼宇系统能效提升 电网整体能效提升 设备厂家关注 技术是难点 楼宇、企业关注 与技术相结合的管理是难点 经济效益显著 行业、

6、社会关注 商业模式创新是难点 社会效益显著 执行的难易度和速度 整 体 能 效 提 升 效 果 楼宇空调设备高效利用有三个层面：空调设备本身的性能提升；空调系统的高效利用带动楼宇能效提升；通过对楼宇群整体的能效提升推动电网整体的能效提升。 目目 录录 引言 能源危机、能源革命、楼宇空调设备能效 1 2 3 楼宇空调设备系统助力电网整体能效提升 楼宇空调设备系统能效提升 2-1 楼宇空调能效提升空间大楼宇空调能效提升空间大 建筑能耗在城市能耗中占比高达30%40%，这其中的主要耗能又是由商业楼宇产生，商业楼宇中60%的能耗是由中央空调（HVAC）系统产生。 空调 照明 电梯 动力 其他 楼宇 空

7、调 负荷 资源 潜力 大 到 2020 年，我国建筑能耗可减少 3.5 亿吨标准煤， 空调高峰负荷可减少约 8000 万千瓦（约相当于 4.5 个三峡电站的满负荷出力， 减少电力投资 6000 亿元） 空调运行效率尚有提升空间 楼宇空调系统运行管理参差不齐 楼宇空调负荷资源化利用模式亟待创新 楼宇负荷占比 1 2 3 楼宇 空调 运行 及管 理中 存在 问题 2-1 楼宇空调能效提升空间大楼宇空调能效提升空间大 供暖工况下，室内计算温度每降低1，能耗减 少5%10 供冷工况下，室内计算温度每升高1，能耗减 少810 冷冻水出水温度升高，可提高冷水机组的运行 效率，冷冻水平均温度每升高1，冷水机

8、组的 运行效率提高3 室内无过冷过热现象，由此可减少空调负荷 15%30% 夏季室内空调温度设置不低于26 冬季室内空调温度设置不高于20 数据表明，城市楼宇空调能效提升空间大，可消减负荷量大。采取如调节室内温 度设置、提高冷冻水出水温度等措施加强楼宇空调系统运行管理，可大幅提升楼 宇空调能效，并降低楼宇负荷。 2-2 空调设备能效提升空调设备能效提升 制冷方式多样 智能控制技术 联动控制技术 无极调速技术 温度控制技术 大小泵配套组合 变频调速技术 联动控制技术 温度控制技术 流量控制技术 变频调速技术 联动控制技术 档位调节技术 中央空调系统图 目前，针对楼宇空调设备本身的能效提升已得到目

9、前，针对楼宇空调设备本身的能效提升已得到 广泛重视，并大范围应用，取得了良好的效果。广泛重视，并大范围应用，取得了良好的效果。 能效的提升要从 系 统 角 度 出 发 楼 宇 电 网 设 备 能 效 提 升 系统 能效 提升 除关注空调设备本身的能效提升，更多应关注空调设 备对楼宇系统能效的提升作用以及作为电网负荷终端 的楼宇群与电网互动所产生的电网整体能效的提升。 2-3 楼宇空调系统能效提升楼宇空调系统能效提升 与其他系统与其他系统 相互影响相互影响 系统本身系统本身 复杂复杂 受周围环受周围环 境影响境影响 设备繁多 控制变量多 非线性运行 照明系统 用电设备 通风系统 室外环境 围护结

10、构 用能习惯 综合考虑综合考虑环境因素环境因素和和其他系统其他系统对空调系统的影响，对楼宇空调系统采用对空调系统的影响，对楼宇空调系统采用环境环境监测监测、多系统联动控制多系统联动控制等技术手段，对楼宇采用完善等技术手段，对楼宇采用完善能源管理体系能源管理体系、规范用能人规范用能人员行为员行为等管理措施，实现楼宇空调系统的等管理措施，实现楼宇空调系统的整体能效提升整体能效提升。 解决思路解决思路 过多关注对空 调系统本身的 研究，而空调 设备受周边因 素影响，以及 与环境的互动 性研究不够， 没有形成系统 的概念，实现 系统研究。 缺乏系统性 楼宇空调系统 2-4 楼宇系统能效提升楼宇系统能效

11、提升 促进促进 以空调设备高效利用为切入点，楼宇智能用电为以空调设备高效利用为切入点，楼宇智能用电为核心核心，融合采集、存储、运，融合采集、存储、运算、分析、可视化等技术，综合考虑算、分析、可视化等技术，综合考虑外界影响因素外界影响因素，对楼宇内的设备进行，对楼宇内的设备进行集中集中控控制调节，使楼宇制调节，使楼宇整体能效整体能效得到得到提升提升。 用电数据 采集 环境参数 采集 用能分析 用电设备 控制 用电可视化 环境因素 外部 因素 人为 因素 使用习惯 楼宇智能用电系统楼宇智能用电系统 外界影响因素外界影响因素 楼宇整体能效提升楼宇整体能效提升 中央空调全年有80 的时间是在25-75

12、% 的负荷下运行，其他 负荷区段内的时间只 占全年总运行时间的 20，系统能效提升 存在着很大空间。 大多数的中央空调 系统的设计制冷负 荷是按照系统最大 冷负荷进行计算的， 同时还要留出部分 裕量 2-5 楼宇楼宇空调系统所面临的问题空调系统所面临的问题 100% 75% 25% 0% 10% 80% 10% 负荷区段负荷区段 运行时运行时 间占比间占比 “大马拉小车”现象严重 过度投资 增大输电压力 用 户 电 网 社会资源 的浪费 结果 设计裕量偏大 2-6 智能用电实现楼宇整系统能效提升智能用电实现楼宇整系统能效提升 设 备 层 面 系 统 层 面 照明 电机 锅炉 空压机 电梯 空调

13、 汽轮机 配电 照明系统 新风系统 锅炉系统 汽水系统 配电系统 压缩空气 输送系统 烟风系统 工艺流程改进 系统间运行优化 与电网的互动 充分利用环境资源 降低配电损耗 高效的设备 设备节能改造 设备的运行优化 设备模型 系统模型 算法库 策略库 运行参数 环境参数 时间参数 边界条件 楼 宇 终 端 负 荷 智能用电 能效提升 在楼宇内建立智能用电管理系统，通过运行策略、模型算法、边界条件、传感数 据、系统参数等进行综合优化，实现用能的智能化管理，实现楼宇系统能效提升 目目 录录 引言 能源危机、能源革命、楼宇空调设备能效 1 2 3 楼宇空调设备系统助力电网整体能效提升 楼宇空调设备系统

14、能效提升 用户侧 发电侧 3-1 空调负荷参与电网调峰空调负荷参与电网调峰 尖峰负荷 kW t 增加调峰机组 传统意义上的需求侧管理 单 向 模 式 在智能现网的背景下，用户与电网实现有效的资源互动，空调负荷参 与电网调峰，是负荷资源的拓展、互动模式的创新，将有效缓解电网 高峰负荷，助力电网整体能效提升。 发电设备平均利用小时数下降，发电企业亏损 多集中于对工业用户的限电措施，对国民经济发展造成影响 互动 模式 3-2 电网整体能效提升电网整体能效提升 终端楼宇群 电网侧 中央空调主机 风机系统 循环系统 末端系统 电网指令 分时电价、尖峰电价 有序用电、负荷控制 可靠削峰、调峰 需求响应 用

15、户响应 可降负荷、可调控容量 控制优化用电方式 将每个楼宇作为电网的一个负荷终端，通过楼宇空调设备参与需求响应等方式实现对 楼宇负荷资源化管理。通过需求响应平台将楼宇空调系统能效提升效果进行整合，聚 集楼宇间资源，通过策略组合优化，进行楼宇间负荷资源的最优协调管理，参与电网 削峰，提升电网整体能效，确保电网安全。 目前节能改造、能效管理出台了许多的政策，但存在的问题是政策间协同较弱，系统 性不强； 3-3 需求响应关注重点需求响应关注重点- -政策支持政策支持 节能技术改造财政奖励资金管理办法 合同能源管理项目财政奖励资金管理暂行办法 电力需求侧管理城市综合试点工作中央财政奖励资金管理暂行办法 现 行 政 策 例如：某些地区推出的“分时电价”时段的调整政策，执行时引导用户用电时间段自动调整，但政策导向性不明确，可能会造成一些不希望看得到的非传统高峰时段出现负荷后高峰。 原负荷曲线 能源效率提升后负荷曲线 高峰负荷管理优化后的曲线 实施需求响应实施需求响应 后的曲线后的曲线 需求侧管理包括节能、节电、削峰填谷、需求响应，每个领域对负荷的影响特征都不一样 中国没有直接针对需求响应的政策；在政策制定的过程中，重视原有的节能、能效、 需求侧管理政策的系统性问题，明确政策的导向，制定有针对性的政策。 电网公司 楼宇系统及设备 3-5 需求响应助力电网能效提升需求