基于云平臺管控的校園能效管理解決方案探討

更新時間：2022-09-29

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吳柯霓（安科瑞電氣股份有限公司）

摘要為響應國家建設綠色校園的號召，切實提高高校能源利用水平，促進學校能源資源合理配置。針對高校校園能耗大的問題，本文以某校園建設智能化綜合能效管理平臺的過程為例，詳細介紹了平臺建設體系、技術、功能及物理架構，以及能源數據采集、能效管理、能源運行監控等多方面功能，該系統的使用有效提高了高校能源使用效率，促進建設綠色校園，響應建設“兩型社會"、綠色校園的國家政策號召。

關鍵詞 能效管理節能減排高校云平臺

一、引言

能源是發展國民經濟、改善人民生活的重要物質基礎。隨著國民經濟的發展，建筑能耗在社會總能耗中的占比穩步上升，能源壓力對經濟發展的制約作用日益明顯，因此降低建筑能耗刻不容緩。高校作為大型公共機構建筑的重要組成部分之一，建筑量大、能耗較高，且存在嚴重的能源浪費現象。為響應國家的政策號召，通過建立科學的校園能源管理系統建設節約型校園，達到節能減排的目的，落實科學發展觀，能在一定程度上緩解我國目前面臨的能源壓力，幫助實現經濟的可持續發展。高校是我國培養人才和促進我國科學進步的主要的陣地，是一個培育人才的搖籃、科研工作的創新基地，在我國高校深入開展節約型校園建設，傳播勤儉節約的優良傳統，由學校為學生樹立節約的榜樣，營造節約能源、環保綠色的校園文化氛圍。因此，建設一套校園綜合能源監控管理平臺，實現校園能源的統一管理和集中控制，實現能源的可靠、穩定、清潔、高效供應，減少高校建筑能耗顯得十分重要。

二、案例分析

以某大學為例，學校秉持“綠色、節能、可持續發展"的理念，校園內先后建成了一批具有標志性、示范性的綠色節能項目。如校園內歷史保護標志性建筑大禮堂，采用利用地道風道的新風預冷（熱）空調通風系統、座椅送風系統、建筑節能材料和圍護結構的保溫隔熱等節能系統和措施；新建的衷和樓則采用中庭復合通風、冰蓄冷空調、變頻供水、地下停車庫自然采光等節能系統和措施。太陽能光伏技術、地源熱泵、低輻射節能型外窗、建筑遮陽、屋頂綠化、光導管、節能照明、輻射式空調末端系統也分別被應用于文遠樓、旭日樓、游泳館、環境樓、教學樓、圖書館等建筑單體。學生浴室在改建過程中采用太陽能供熱水、電蓄熱鍋爐、中水處理和回用、洗浴廢水熱回收利用、IC卡使用系統等一系列有效的節能設備。

從水電系統來講，學校現有一套能源管理系統，并安裝了遠程抄表裝置。遠程抄表有專人進行維護，不僅對電力系統數據進行實時監控，且保留數據記錄。對于網絡故障等問題引起的短暫性無法計量的現象，能源管理中心會及時予以解決。供水系統方面，學校現有供水模式為市政供水，部分建筑采用了中水回收系統。學校已經建立各校區用水計量裝置遠程監控及抄表系統，對各建筑、各部門的用水消耗數據進行采集，采集頻率為每天1次，采集時間為每天零點。

從空調系統來講，學校各個建筑的空調系統的運行及維護由后勤部門負責，運行人員通常只做簡單啟停操作，具體運行控制由設備自帶的控制器實現。這樣的操作方式雖然便于操作和管理，但并不能保證處于良好的運行狀態。大禮堂、行政樓采用多聯機及風冷熱泵機組，其控制自成系統，能效管理系統可采集實時運行情況，通過集中控制、室內空氣調節、分區管理優化，實現在保證空調控制系統效果的前提下，節省空調運行能耗。教學樓、辦公樓大部分采用分體式空調，所有的控制操作通過遙控器完成，學生和教職工根據需要自行控制。使用者往往會將溫度設定值設得過低或過高，使空調長期處于超溫運行狀態，造成電力浪費。此外，空調一直處于帶電狀態，即使不使用，也會因待機消耗電量。

從照明系統來講，學校的大多數建筑照明系統均為人工控制，并未采用聲控、光控等先進技術。因而常常出現白天光線明亮的走廊、使用內遮陽的辦公室，仍開燈耗電的現象，造成了大量的照明系統電耗浪費。

采用安科瑞電氣“電子遠傳水表"，結合校園能效管理平臺，對各場景用水量、水壓等數據進行監測，分區管理。

三、平臺介紹

隨著能源轉型加速和電力改革不斷深入，為滿足校園能源管理、節能工作及節約型校園建設的新需求，安科瑞憑借在能源管理領域內多年積累，采用凡在物聯、云計算、大數據、移動數據和電力參數傳感技術，開發了AcrelEMS-EDU教育行業能效管理綜合解決方案，提供校園用能實時在線監控、能耗數據統計分析、折標對比、實績分析、用能排名、節能評估等功能。

2.1系統架構

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

安科瑞教育行業能效管理方案由設備層、傳輸層、數據層、服務層組成。

設備層（水電表、空調控制器等末端設備）通過RS485專線或無線（Lora）通訊組網。

傳輸層（邊緣計算網關）可通過RS485專線或無線通訊采集末端設備數據，并以以太網或4G、NB等方式通過校園網將數據傳送至數據層。

數據層（一般部署在校園服務器中）處理傳輸層上傳數據，并為服務層業務做服務，可與校園一卡通系統和其他相關系統做數據對接。

服務層（一般部署在校園服務器中）提供數據查看、預付費管理、惡性負載管理、作息時間管理、分布式光伏監測等功能。

2.2 平臺功能

圖2 AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺駕駛艙展示圖

首頁/綜合數據:綜合展示校園能源用能概況，包括異常報警情況（數據異常/設備異常）、水、電等能源用能情況、校園3D模型定制、并可加入校園用能數據動態展示。

圖3 AcrelEMS-EDU校園3D模型圖

用電綜合監控：對校園35KV-10KV-0.4KV各級用能進行監測和分析；對進線電能質量及關鍵實驗室電能質量進行監測分析；對變配電室內的環境進行監測和報警；能夠對變壓器進行監控，保證用電安全和穩定。

用水綜合監控：對覆蓋校區所有建筑的總進水量進行一級計量；對單棟建筑進水量進行二級計量。個別實驗樓進行三級計量監測。通過一級、二級、三級水表計量數據實時分析水平衡情況，存在異常水情時能夠立即發出警情。

商業/宿舍預付費：對校園內的各類商鋪用水、用電進行預付費管理。對學生宿舍用電進行定時用電控制、違規電器使用監測和預付費管理。

分布式光伏監測：提供光伏電站運行監視，逆變器運行監視，電站發電統計，逆變器發電統計，光伏電站配電監測，逆變器曲線分析等功能。

空調節能監管：實現對中央空調的用能監測和分體式空調的用電監測及控制。

路燈/照明智能監管：實現對室內照明和室外路燈照明的用電監測和照明控制，可按照預先設定的邏輯進行自動管理或遠程群控管理。

校園能耗分析：能夠實現能耗監管、能耗查詢、能耗報警、能耗公示、能耗審計等功能，能夠幫助學校清晰、直接的了解到用能情況，并輔助學校做好審計公示工作。

校園用能分析報告：能夠對整體用能、整體監管和計量設備工作狀態、同比數據、環比數據等進行專業分析，幫助校方了解到校園綜合能效情況。

綜合手機端：相關人員可通過手機客戶端的方式隨時登陸能源管控系統，實現對校內各類能源系統進行計量、監測、控制、狀態反饋、報警等功能，對校園水電等能耗進行實時監管。

2.3 典型硬件

四、討論及思考

綠色校園建設中，傳統能耗采集管理方式存在即時性差、采集繁瑣、自動化程度低等等缺陷，遠遠無法滿足當前節能減排管理需求。而AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺等市場上已有的學校能耗監測平臺完善了能源計量數據的采集、統計、分析體系，實現了宿舍商鋪用電預付費管理、路燈空調等公用設備管控、用水綜合監管等功能，對校園節能減排具體重要現實意義。因此建立功能完善、計量準確、可靠效率高的高校綜合能效管理平臺是改變高校用能粗放式管理、實現校園節能減排大目標的迫切需求。

同時學校作為新技術、新理念傳播的重要基地，將節約理念通過這樣的管理方式貫穿于校園建設、學生教育，使節能成為習慣，讓節儉成為美德，也具有著深遠的教育意義。

作者簡介

吳柯霓，女，安科瑞電氣股份有限公司，銷售工程師，從事高校綜合能效解決方案研究工作。

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