燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電生產(chǎn)基地及燃氣輪余熱鍋爐項目能耗監測系統

【摘要】：針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題，利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)、計量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現能源資源分類(lèi)分項計量和能源資源運行監管功能，清晰描述建筑內總的用能現狀；實(shí)時(shí)監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，識別有效負荷與無(wú)效能耗，從而可通過(guò)技術(shù)或行為節能方式，實(shí)現建筑的有效節能。

0    能耗系統的引入背景

        隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，能源的消耗量也在迅速增長(cháng)，特別是建筑能耗的增長(cháng)特別迅速，已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當建筑業(yè)的發(fā)展趨勢，在若干年后社會(huì )的能源產(chǎn)出將無(wú)法滿(mǎn)足能源的需求，所以減小能源的消耗量是一個(gè)十分重要的且需要盡早解決的問(wèn)題。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占據了很大的份額，雖然其總能耗量遠不如住宅建筑消耗量大，但是單位面積的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建筑的節能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監測系統的建設使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況，為提出有效的節能減排政策與決策奠定基礎，隨著(zhù)中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟的發(fā)展，我國建筑能耗總量呈持續增長(cháng)的態(tài)勢，并且增長(cháng)速度有越來(lái)越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長(cháng)，必然給中國能源供應安全帶來(lái)大的壓力，因此建筑節能勢在必行。

1   項目概述

        大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電生產(chǎn)基地及大型燃氣輪機余熱鍋爐項目位于浙江省杭州市江干區臨丁路和同協(xié)路交叉口。項目總建筑面積約230200平方米，包括：兩幢兩層高的辦公樓、六幢五層高的生產(chǎn)廠(chǎng)房、兩幢12層高的太陽(yáng)能鏡場(chǎng)設備裝配車(chē)間、一幢10層高的太陽(yáng)能換熱氣裝備車(chē)間、一幢12層高的污水處理設備裝備車(chē)間、一幢11層高的工業(yè)機器人裝配車(chē)間、一幢12層高的鍋爐機器人裝配車(chē)間、地下單層車(chē)庫，提供停車(chē)位1000個(gè),項目總投資100000萬(wàn)元。

2  能耗在線(xiàn)監測系統的設計

        整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的設計是以《辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術(shù)導則》、《浙江省辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統設計標準》等相關(guān)技術(shù)導則為基礎，建設符合用戶(hù)實(shí)際需求的能耗在線(xiàn)監測系統，整個(gè)系統完成了建筑內部能耗計量?jì)x表和能耗數據采集裝置的安裝，實(shí)現從建筑采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統計與展示的功能。整個(gè)系統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線(xiàn)傳輸、能耗數據的在線(xiàn)分析診斷等，通過(guò)能耗計量裝置的安裝，實(shí)現能耗數據的原始采集；通過(guò)通訊管理機的安裝，實(shí)現能耗數據的在線(xiàn)傳輸；通過(guò)能耗數據的采集存數，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過(guò)后期的配置節能節電產(chǎn)品 改進(jìn)運營(yíng)管理模式，進(jìn)行節能降耗；通過(guò)節能降耗后數據對比，查看節能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數據的原始采集

        能耗數據的原始采集是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基礎，是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基本構成元素，指依據辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類(lèi)的劃分，建筑能耗應包括耗電量，耗水量，耗氣量，集中供熱耗熱量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量，分項能耗數據是指分類(lèi)能耗數據中的一類(lèi)或多類(lèi)再細分為若干項。如電能又可以分為4類(lèi)分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內部主要工作區域照明，普通設備用電等?？杉毞譃椴遄彰饔秒?，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項?？照{用電主要是指為建筑內部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內提供動(dòng)力服務(wù)使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電三個(gè)子項。這些分類(lèi)分項數據要在采集器內部進(jìn)行計算和存儲，并定時(shí)與數據中心建立連接發(fā)送原始數據。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類(lèi)、分項計量系統的設計要求，本建筑中用電計量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調配電箱、動(dòng)力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實(shí)現電能的分項采集。

       多功能電表采用交流采樣技術(shù)，能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過(guò)面板薄膜開(kāi)關(guān)設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協(xié)議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級，

2.2 數據傳輸

      數據傳輸是指原始分類(lèi)分項數據經(jīng)由數據采集器將能耗原始數據從分散分布的建筑群上傳到數據中心，并將數據進(jìn)行處理，完成原始數據存儲的過(guò)程。在該過(guò)程中，數據采集器將定時(shí)采集到的數據進(jìn)行累加，形成可擴展標示語(yǔ)言（XML）格式的數據包，數據包中不僅包含需要上傳的數據還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸的數據包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的安全并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )包括現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò )以及采集器與數據中心之間以太網(wǎng)，現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線(xiàn)方式，實(shí)現計量采集裝的手拉手式的連接，接入采集器，每路485總線(xiàn)連接計量采集裝置的數量在20只左右；采集器與數據中心之間通過(guò)建筑內部智能化網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據的遠傳傳輸，整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )結構如下圖所示：

2.3 能耗在線(xiàn)監測系統軟件功能設計

  1） 能耗在線(xiàn)監測數據處理

       各分項能耗增量應根據各計量裝置的原始數據增量進(jìn)行數學(xué)計算，同時(shí)計算得出分項能耗日結數據，分項能耗日結數據是某一分項能耗在內的增量和當天采集間隔時(shí)間內的數據；根據分項能耗的日結數據，進(jìn)而計算出逐月、逐年分項能耗數據。

  2） 能耗在線(xiàn)監測管理軟件架構

      能耗在線(xiàn)監測系統采用C/S（客戶(hù)機/服務(wù)器）架構的分布式網(wǎng)絡(luò )結構，系統采用標準化、網(wǎng)絡(luò )化、功能分布的體系結構，且有高度的可靠性和維護方便性 。系統具備軟、硬件的擴充能力，支持系統結構的擴展和功能的升級?？梢愿鶕到y的規模和特殊需求，充分化網(wǎng)絡(luò )各節點(diǎn)資源和均衡網(wǎng)絡(luò )負擔，并便于系統的分階段實(shí)施。

3）軟件功能模塊

      按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。

3 能耗在線(xiàn)監測系統建設的意義

      大型公共建筑能耗監測系統是按照辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設的相關(guān)技術(shù)導則進(jìn)行設計的一個(gè)多層次，多功能，跨區域，可雙向交換信息的復雜系統。通過(guò)搭建這樣的能耗監測系統可以實(shí)時(shí)監測建筑的能耗使用情況，通過(guò)能耗數據的分類(lèi)分項計算，數據的分時(shí)統計，公共展示平臺等，能促使辦公建筑和大型公共建筑提高節能運行管理水平，為 機關(guān)制定切實(shí)有效的政策和決策提供參考和有力的支持，并過(guò)能源綜合管理系統軟件對各電能計量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線(xiàn)計量、動(dòng)態(tài)監測、集中管理、科學(xué)考核，通過(guò)有效的末端監控管理，綜合性地實(shí)現整體節能，為高能耗建筑的進(jìn)一步節能改造提供依據。