1 概述
能源管理系統(tǒng)是以幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)的同時(shí)，合理計(jì)劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的信息化管控系統(tǒng)。
通過(guò)能源計(jì)劃，能源監(jiān)控，能源統(tǒng)計(jì)，能源消費(fèi)分析，重點(diǎn)能耗設(shè)備管理，能源計(jì)量設(shè)備管理等多種手段，使企業(yè)管理者對(duì)企業(yè)的能源成本比重，發(fā)展趨勢(shì)有準(zhǔn)確的掌握，并將企業(yè)的能源消費(fèi)計(jì)劃任務(wù)分解到各個(gè)生產(chǎn)部門車間，使節(jié)能工作責(zé)任明確，促進(jìn)企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。------能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測(cè)的解決方案
能源管理系統(tǒng)的基本管理職能：
●能源系統(tǒng)主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視
●能源系統(tǒng)主設(shè)備的集中控制、操作、調(diào)整和參數(shù)的設(shè)定
●實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的綜合平衡、合理分配、優(yōu)化調(diào)度。
●異常、故障和事故處理。
●基礎(chǔ)能源管理。
●能源運(yùn)行潮流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)短時(shí)歸檔、數(shù)據(jù)庫(kù)歸檔和即時(shí)查詢。
在我國(guó)的能源消耗中，工業(yè)與大型公建是我國(guó)能源消耗的大戶，能源消耗量占國(guó)內(nèi)能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業(yè)企業(yè)的工藝流程，裝置情況、產(chǎn)品類型、能源管理水平對(duì)能源消耗都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。建設(shè)一個(gè)全廠級(jí)的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)可以完成對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行在線的采集、計(jì)算、分析及處理從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源物料平衡、調(diào)度與優(yōu)化、能源設(shè)備運(yùn)行與管理等方面發(fā)揮著重要的作用。--能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測(cè)的解決方案
能源管理系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱EMS)是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，因此在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中，把能源管理作為MES系統(tǒng)中的一個(gè)基本應(yīng)用構(gòu)件，作為大型企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分，安科瑞(Acrel)公司的Acrel-5000產(chǎn)品以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為核心可以從數(shù)據(jù)采集、聯(lián)網(wǎng)、能源數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析、查詢等提供一個(gè)EMS的整體解決方案，達(dá)到公司調(diào)度管理人員在能源管控中心實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行直接控制和調(diào)整，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。--能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測(cè)的解決方案
2 系統(tǒng)軟件
Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1)站控管理層
站控管理層針對(duì)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。
監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行
系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。
打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等。
模擬屏：系統(tǒng)通過(guò)通訊方式與智能模擬屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，形象顯示整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況。
UPS：保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電，在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí)，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。
2)網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。
通訊管理機(jī)：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通訊管理中心。它具備了數(shù)據(jù)采集與處理、通訊控制器、前置機(jī)等功能。
以太網(wǎng)設(shè)備：包括工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)。
通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無(wú)線通訊等。
3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的建筑能耗數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x表?yè)?dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測(cè)的能耗數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心。
3 能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能
3.1能源管理功能
3.1.1數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)
數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒(méi)有大量的數(shù)據(jù)就無(wú)法進(jìn)行的分析，沒(méi)有的分析就無(wú)法得到正確的能源管理措施。數(shù)據(jù)可通過(guò)建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BAS系統(tǒng))采集。
數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括：建筑物環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、各設(shè)備能耗數(shù)據(jù)等。獲取的參數(shù)越多、運(yùn)行的周期越長(zhǎng)，越容易得到準(zhǔn)確的結(jié)論。但若參數(shù)過(guò)多，又會(huì)造成建設(shè)成本的大量增加，因此可根據(jù)各建筑物的具體情況把數(shù)據(jù)分為：系統(tǒng)運(yùn)行所的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)(可選數(shù)據(jù))，在管理效果和建設(shè)成本間取得平衡。
3.1.2建筑物參照模型和能耗計(jì)算
按照世界能源委員1979年提出的“節(jié)能”定義：采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會(huì)可接受的一切措施，來(lái)提高能源資源的利用效率。即盡可能地減少能源消耗量，生產(chǎn)出與原來(lái)同樣數(shù)量、同樣質(zhì)量的產(chǎn)品;或者是以原來(lái)同樣數(shù)量的能源消耗量，生產(chǎn)出比原來(lái)數(shù)量更多或數(shù)量相等質(zhì)量更好的產(chǎn)品。以此延伸開(kāi)來(lái)，建筑物的節(jié)能可以定義為：在基本不影響建筑物功能和舒適性的前提下，盡量減少能耗。所以，判斷一個(gè)建筑物節(jié)能與否，節(jié)能多少需要有個(gè)參照物，通過(guò)和參照物比較才能得出結(jié)論。對(duì)于改造的建筑，通常可以用同一氣候條件下的歷史能耗數(shù)據(jù)作為參照。而新建建筑則相對(duì)比較復(fù)雜，日前在實(shí)際工程中常見(jiàn)下列幾種方式：
類比法：以類型、規(guī)模、功能相仿的建筑的能耗作為參照。主要適用于連鎖酒店、連鎖超市、連鎖商場(chǎng)等建筑條件相仿，管理模式相同的同一集團(tuán)或管理公司旗下的建筑物。
測(cè)試法：在建筑物正常運(yùn)行后，分別在各氣候條件下測(cè)試采取能耗管理措施和未采取措施的日能耗數(shù)量。通常可以在夏、冬兩季各選擇數(shù)天，采取隔日測(cè)試法，即天，測(cè)試采取能源管理措施日能耗量;**天，關(guān)閉能源管理軟件測(cè)試日能耗量;以此類推。這種方式缺陷是測(cè)試的時(shí)間跨度偏長(zhǎng)。
計(jì)算法：通過(guò)為建筑建立模型，設(shè)定參數(shù)，模擬計(jì)算出該建筑物的能耗。這種方式優(yōu)點(diǎn)很明顯，通過(guò)模型能對(duì)建筑物的各設(shè)備能耗**計(jì)算，為能耗管理提供方向性指導(dǎo)。但采用不同的軟件計(jì)算出的能耗值有差距，目前對(duì)計(jì)算出的能耗值的準(zhǔn)確性和性均存在爭(zhēng)議，計(jì)算結(jié)果能否作為節(jié)能合同內(nèi)的節(jié)能率計(jì)算依據(jù)是主要的分歧點(diǎn)。
3.1.3能耗數(shù)據(jù)分析
通過(guò)對(duì)建筑的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，結(jié)合模型建筑物能耗對(duì)比，確定建筑物能耗對(duì)比，確定建筑物的能耗狀況和設(shè)備能耗效率，從而提供建筑物能源管理優(yōu)化措施。能耗數(shù)據(jù)分析模塊是能耗管理軟件的精髓所在，目前市場(chǎng)上各家軟件的算法不盡相同，其效果還需市場(chǎng)驗(yàn)證。然而，以模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)的發(fā)展將極大推動(dòng)能源管理水平。
3.1.4能源控制和管理
建筑物的節(jié)能措施主要通過(guò)建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BAS系統(tǒng))來(lái)執(zhí)行。能源管理平臺(tái)和BAS系統(tǒng)的**結(jié)合，是能源控制和管理措施實(shí)現(xiàn)的保障。目前，能源管理和BAS還分屬不同智能化系統(tǒng)，兩系統(tǒng)的相互融合應(yīng)該是智能化系統(tǒng)發(fā)展的方向。
3.1.5能源管理報(bào)表
用表格和圖片的形式體現(xiàn)建筑物的能源使用情況、設(shè)備能耗、設(shè)備運(yùn)行效率、能耗歷史曲線等，以適應(yīng)不同人群的需求。系統(tǒng)一般應(yīng)能提供WEB服務(wù)，獲得授權(quán)許可的遠(yuǎn)程用戶能通過(guò)瀏覽器了解建筑物的能源使用狀況。
3.2能耗分析軟件功能
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動(dòng)采集方式。通過(guò)人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和其它不能通過(guò)自動(dòng)方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過(guò)自動(dòng)采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。
3.2.1大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的手工信息錄入界面，可對(duì)各棟監(jiān)控建筑的基本信息進(jìn)行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數(shù)據(jù)的功能。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)建立也完全依據(jù)114號(hào)文，根據(jù)建筑的使用功能和用能特點(diǎn)，將國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分為如下8類：
1、辦公建筑 2、商場(chǎng)建筑
3、賓館飯店建筑 4、文化教育建筑
5、醫(yī)療衛(wèi)生建筑 6、體育建筑
7、綜合建筑 8、其它建筑
3.2.2能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)采集站定時(shí)采集各監(jiān)控點(diǎn)的儀表參數(shù)并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可于當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)查詢能耗監(jiān)測(cè)情況。
3.2.3建筑分類能耗分析
系統(tǒng)在完成數(shù)據(jù)處理與上傳的同時(shí)，將建筑能耗進(jìn)行分類分析，該部分功能符合114號(hào)文的定義，即將建筑能耗分類為如下六類：
1、耗電量
2、耗水量
3、耗氣量(天然氣量或者煤氣量)
4、集中供熱耗熱量
5、集中供冷耗冷量
6、其他能源應(yīng)用量(如集中熱水供應(yīng)量、煤、油、可再生能源等)
3.2.4電量分項(xiàng)能耗分析
照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設(shè)備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電。
空調(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
動(dòng)力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電。
特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
建筑總能耗為建筑各分類能耗(除水耗量外)所折算的標(biāo)準(zhǔn)煤量之和。
總用電量=∑各變壓器總表直接計(jì)量值
分類能耗量=∑各分類能耗計(jì)量表的直接計(jì)量值
分項(xiàng)用電量=∑各分項(xiàng)用電計(jì)量表的直接計(jì)量值
單位建筑面積用電量=總用電量/總建筑面積
單位空調(diào)面積用電量=總用電量/總空調(diào)面積
3.2.5用能情況的同、環(huán)比分析
統(tǒng)計(jì)建筑或片區(qū)能耗的時(shí)用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報(bào)表輸出。
3.2.6建筑節(jié)能輔助診斷
系統(tǒng)可提取各能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同、環(huán)對(duì)比分析，確立**值并對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的能耗情況進(jìn)行能耗水平判定，對(duì)能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報(bào)告。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著國(guó)家發(fā)展節(jié)能減排工作力度的加大，Acrel-5000建筑能耗管理系統(tǒng)利用現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與通訊技術(shù)，基于完善的能耗監(jiān)測(cè)管理手段，采用分散控制器和交流采樣技術(shù)，憑借功能強(qiáng)大的大流量高可靠性通訊網(wǎng)絡(luò)，為工業(yè)民用建筑、生產(chǎn)企業(yè)和大型基礎(chǔ)設(shè)施等的能源設(shè)施的全時(shí)動(dòng)態(tài)的能源管理控制提供**專業(yè)的解決方案,達(dá)到對(duì)用戶能耗設(shè)施能耗細(xì)節(jié)和能耗過(guò)程的完全掌握。
參考文獻(xiàn)：
[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2010.08版.
[2]南京長(zhǎng)江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).
作者簡(jiǎn)介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)
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