Acrel-5000能源管理系統(tǒng)在金陵金橋工業(yè)園區(qū)的應用

徐霜     

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能，做好公共建筑節(jié)能工作，對和帶動全社會節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，落實“轉方式、調結構"重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹金陵金橋工業(yè)園區(qū)配電系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能源管理系統(tǒng)實現(xiàn)園區(qū)內所有租戶的實時用電采集，征收電費，同時針對公共用電區(qū)域管理，降低能耗。

關鍵詞：大型公共建筑；辦公樓；能耗管理系統(tǒng)；

1 引言

    目前，我國已經(jīng)是世界上的大能源生產(chǎn)國和消費國，統(tǒng)計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的28%，在我國每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，僅有4%采取了節(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費非常嚴重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行，節(jié)能降耗，計量先行。

    相關地方規(guī)范要求“建筑能耗管理系統(tǒng)應作為新建建筑設備設施系統(tǒng)的組成部分，列入建設規(guī)劃；核工院三期工程屬于大型公共建筑辦公樓，上海能耗監(jiān)測設計依據(jù)主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能監(jiān)測工程技術規(guī)范。

2 設計依據(jù)

     建筑能耗管理系統(tǒng)依照住房和城鄉(xiāng)建設部制定的《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)》設計和開發(fā)，設計依據(jù)充分、標準完善。

     a.住房和城鄉(xiāng)建設部技術要求

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)樓宇分項計量設計安裝技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設與維護技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)建設、驗收與運行管理規(guī)范》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)軟件開發(fā)指導說明書》

     b.各省市建筑用能監(jiān)測工程技術方案

     DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

     DBJ/T13-158-2012《福建省公共建筑能耗管理系統(tǒng)技術規(guī)范》

     c.能耗計量裝置國家及行業(yè)標準

     DL/T 645-1997       多功能電能表通信規(guī)約

     DL/T 645-2007       多功能電能表通信規(guī)約

     CJ/T 188-2004       戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術條件

     GB/T 19582-2008   基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范

3 項目概況

    本項目位于金海路1000號，本項目主要針對于新建建筑進行監(jiān)測，本次監(jiān)測范圍主要為為負一層4座變電所及新食堂。

    7#變電所：68臺多功能網(wǎng)絡儀表（1臺ACR330EFLH和67臺ACR220EFL）

    8#變電所：69臺多功能網(wǎng)絡儀表（1臺ACR330EFLH和68臺ACR220EFL）

    9#變電所：58臺多功能網(wǎng)絡儀表（1臺ACR330EFLH和57臺ACR220EFL）

    10#變電所：30臺多功能網(wǎng)絡儀表（1臺ACR330EFLH和29臺ACR220EFL）

    新食堂：19臺多功能網(wǎng)絡儀表（19臺ACR220EFL）

4 項目需求

    該項目已有我司一套電能管理系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件除增加現(xiàn)有儀表外，需將原有電能管理數(shù)據(jù)（約500臺設備）納入新系統(tǒng)中。

    本次主要針對對原有系統(tǒng)軟硬件進行升級維護，保障原有操作風格的情況下，需實現(xiàn)以下功能:

    1）．網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)一次圖顯示；網(wǎng)絡結構圖顯示；

    2）．電參量的遠程實時動態(tài)采集；

    3）．系統(tǒng)運行負荷曲線；

    4）．主進線諧波分析棒圖顯示

    5）．遠程抄表；電能管理；

    6）．運行事件記錄及查詢功能；

    7）．設備通訊異常實時采集顯示；

    8）．綜合能耗分析；

    9）．分類能耗分析；

   10）．同比能耗分析；

   11）．工作日/非工作日能耗分析；

   12）．分區(qū)域用能統(tǒng)計功能；

5 設備選型

    a.多功能網(wǎng)絡儀表

    功能：有功電度、電流、電壓、有功功率、功率因素

    精度等級：變電所饋線不低于0.5級、樓層動力柜出線回路不低于1.0級

    互感器精度：不低于0.5級

    電氣接口：RS-485

    通信協(xié)議：MODBUS、DL/T645

    安裝位置：變電所所有回路、樓層照明及插座用電、動力用電、空調用電及特殊用電。

    安裝方式：嵌入式

     b.數(shù)據(jù)采集的功能

    1） 提供計量裝置靜態(tài)信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關系進行設置；

    2） 能靈活設置各計量裝置通信協(xié)議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性；

    3） 能在線監(jiān)測系統(tǒng)內各計量裝置和傳輸設備的通信狀態(tài)，具故障報警提示功能；

    4） 能靈活設置系統(tǒng)內各采集設備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集周期。不宜大于15min。

6 系統(tǒng)架構

總系統(tǒng)圖

7#、8#變電所

9#、10#變電所及新食堂

     施工布線方案：

    1）、10#變電所通過1根屏蔽雙絞線拉設至9#變電所通訊采集箱，約100米的線纜鋪設距離，走地庫橋架（3-4米高度）。

    2）、9#變電所通過1根單模4芯光纖拉設至31#樓1層機房，通過車庫上端橋架和路面地下電井穿線，約500-600米的線纜鋪設距離；在9#變電所安裝1臺8口通訊采集箱。

    3）、7#變電所拉設3根屏蔽雙絞線至8#變電所通訊采集箱，約100米的線纜鋪設距離，走地庫橋架。

    4）、8#變電所安裝1臺8口的通訊采集箱，通過1根單模4芯光纖拉設至9#樓地下室變電所原有采集箱內（同時更換該采集箱的光電轉換器，換成MIE-1205S），，通過車庫上端橋架和路面地下電井穿線，光纖的鋪設距離約400米。

    5）、新食堂19臺多功能網(wǎng)絡儀表通過1根屏蔽雙絞線拉設至9#樓地下室變電所，線纜鋪設距離約300-400米，該部分線纜有100米的距離需走綠化草坪（沿草坪和路沿），穿管鋪設。

    6）、31#樓原B1層機房拉設一根單模4芯光纖至1層機房，走地庫原有橋架，約100米的線纜鋪設距離。

值班室布置方案：

7 系統(tǒng)軟件模塊

   a.網(wǎng)絡結構圖顯示

    實時顯示了進線回路和各個饋電回路的三項電流值。

    b.電參量的遠程實時動態(tài)采集

    可以對各個配電間和樓宇中相應電表的電流、功率、電能參數(shù)進線任意時刻查詢，并可點擊報表打印按鈕打印出來。還可以將查詢到的數(shù)據(jù)導出到Excel表格中。

    c.系統(tǒng)運行負荷曲線

    通過選擇變壓器回路，設置好起始時刻、間隔時間，點擊界面上的搜索曲線，就可以查看這一時段相應進線回路的電流負荷趨勢曲線。

    d.主進線諧波分析棒圖顯示

    查看主進線回路的電流和電壓2-31次諧波的百分含量。

    e.遠程抄表；電能管理

    f.運行事件記錄及查詢功能

   g.設備通訊異常實時采集顯示

     h.綜合能耗主界面

    反映建筑物當年用能各分類能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；

    建筑物中的能耗分類雖然較多，但是能通過表計計量的主要有電、水、氣、可再生能源，界面下方顯示這四類能耗的當日逐時用能曲線；單擊每個分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉到該分類能耗的用能分析主界面；

    可通過下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據(jù)項目要求替換；

    a.分類能耗主界面

    反映某分類能耗（例如電）當日及昨日同期、當月及上月同期、當年及上年同期的用能及對比，增長百分比及增加值；

    反映某分類能耗過去48小時、過去31天、過去12個月、過去3年的用能趨勢；

    反映某分項能耗的當月用能餅圖；

    反映某分類能耗當年各月用能同比分析圖；

    b.分類能耗支路用能統(tǒng)計報表

    可靈活選擇支路，并統(tǒng)計某段時間內支路用能的日、月、周、季、年用能；

    通過透視表功能強大，用戶可進行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并對數(shù)據(jù)進行組合排序；

    統(tǒng)計數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

    統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel；

    c.分類能耗支路分時段用能統(tǒng)計

    可對各支路分時段（尖、峰、平、谷）用能進行統(tǒng)計；

    通過在基礎數(shù)據(jù)中設置各分時段（尖、峰、平、谷）用能單價，可統(tǒng)計分時段用能的金額；

    此項功能需配合使用帶有復費率功能的電力儀表；

    統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel；

    d.分類能耗支路非工作日用能

    統(tǒng)計對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設置

    統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel；

    e.分類能耗支路同比分析

    統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能；

    a.分類能耗支路用能集抄

    查詢各支路任意兩個時間的表計讀數(shù)，并計算出差值；

    時間精度到分鐘；

    b.分類能耗支路分時段用能趨勢分析

    可查詢任一支路某段時間內的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因素、諧波等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關，查詢時不可跨月；

   數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標操作放大、縮小、移動；可對數(shù)據(jù)進行排序（zui大值、zui小值）；

   數(shù)據(jù)可導出至Excel;

   c.分類能耗支路用能集抄

    將當前支路與其下級支路的用能值進行對比，計算出差值和相差百分比；

    當兩者相差百分比超出特定值時以醒目顏色提示；

    此項功能主要是為了保證能耗計量體系的完整、數(shù)據(jù)的核對；

    d.部門用能績效考核

    在系統(tǒng)中設置每個部門的用能計劃值，并與實際值進行比較

    e.分項、區(qū)域、部門用能界面

   f.配置選項

   依照相關技術規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；

    配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數(shù)查詢功能；

    配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；

    配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據(jù)項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能；

    配置各部門用能對應的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項配置后將啟用部門能耗分析功能模塊；

    配置建筑物中某用能區(qū)域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

8 前景展望

    根據(jù)金陵金橋工業(yè)園能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，對園區(qū)能耗統(tǒng)一分析。

9 結束語

    大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能，做好核工院三期公共建筑辦公大樓的節(jié)能工作，對和帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重要意義。

參考文獻：

[1].住房和城鄉(xiāng)建設部技術要求

[2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術規(guī)范》