能源管理系统的设计和节能理念 PPT课件

能源管理系统的设计与节能理念 华南理工大学建筑设计研究院汇报人 2012年9月18日 1 常规的能源管理系统 常规的能源管理系统存在的问题 a 只是单纯以能耗计量为目标的粗放型的能源使用和管理方式 b 分类 分项统计颗粒度不够精细 建筑用能 电 空调 动力 照明 水燃气油 汽 柴 煤油 冷 热量 集中供冷供热可再生能源 太阳能 水能 风能 地热能等 管理模式 计量 各种表计 报表 日 月 季度 年 曲线 趋势图 柱状图 饼图 2 能源管理系统的改进 作用 为物业管理者提供详尽 可信的能源使用数据和图形分析 采用科学的现代管理方法和手段建立高效的节能管理体系 在日常管理实践中自我调节 不断改进和完善 实现系统化 科学化 高效化的可持续发展的节能目标 实施方法 改变过去只是单纯以能耗计量为目标的粗放型 开环的 的能源使用和管理方式 使能源使用时间 使用环境 使用量和使用效率清晰展示在用户面前 帮助物业管理者及时发现能源使用过程中出现的问题 通过建筑能耗和能效的监测 分析 评价 决策 控制 实现对建筑能耗的有效管理和调控 使建筑能效达到最高 3 能源管理系统的目标 防止能源浪费 降低运营成本 掌握公正客观的能耗水平 自动生成能耗指标的各种曲线及报表 为管理节能提供事实依据 为技术节能提供数据基础 应能实现数据的分析与对比 发现目前能源能效状况 预测未来能源消耗趋势 应能根据耗能设备的变化规律 自动诊断能耗疾病 并给出能耗评价报告 既可用于操作人员和运行人员的日常运行 又能够作为管理人员有力的管理工具 例如 可以进行能量计量和能耗考核 为制定科学的节能措施提供科学的 数字化的辅助决策功能 4 数据采集终端类型 建筑用能 电 空调 动力 照明 水燃气油 汽 柴 煤油 冷 热量 集中供冷供热可再生能源 太阳能 水能 风能 地热能等 采集终端的类型 电量表远传水表 网络水表 远传燃气表油表能量表 时间型计量或计算方式相关计量方式 5 能源管理系统体系结构 1 数据采集终端 2 数据传输网络 3 数据采集模块 4 业务平台 6 数据采集终端功能 电量管理是通过全电量表采集重要用电设备的用电数据 包含三相电压 三相电流 功率 电度 谐波分量等电力参数 冷 热 量管理是通过能量型 冷量 热量 表计和时间型风机盘管温控器实现冷量的采集和管理 能量表应用于空调机和新风机组的冷 热量的采集和管理 时间型风机盘管温控器应用于对风机盘管的冷量采集和控制 从而实现对空调系统冷量供应的精确计量 水量的消耗主要为办公用水 空调用水 饮用水及保洁绿化用水 水资源的回收利用包括雨水收集系统 能够对各种能耗 电 水 冷 煤气等 和耗能对象的能效数据进行实时和精确的采集 数据采集应支持根据数据中心命令采集和主动定时采集两种模式 且定时采集周期可以从5分钟到1小时灵活配置 7 空调设备的能耗模型与能效比 空调机 冷冻水 电力 冷风 输入条件 冷量 冷冻水 电量输出条件 冷量 冷风 空调设备的能效比能效比是指空调器在制冷运行时 制冷量与有效输入功率之比 能效比数值的大小 反映出空调器产品每消耗1000W电功率时 制冷量的大小 该数值的大小反映出不同空调器产品的节能情况 能效比数值越大 表明该产品使用时所需要消耗的电功率就越小 则在单位时间内 该空调器产品的耗电量也就相对越少 变水量系统 变风量系统 变冷媒系统 8 空调设备能效等级分类 能效等级分为5级 1级表示产品达到国际先进水平 即耗能最低 2级表示比较节电 3级表示产品的能源效率为我国市场的平均水平 4级表示产品的能源效率低于市场的平均水平 5级表示耗能高 是市场准入指标 国家能效标准规定的空调能效比挂机柜机第一级3 43 3第二级3 23 1第三级3 02 9第四级2 82 7第五级2 62 5 凡是能效比达到第一 二级标准的 可称为 节能空调 从2005年3月1日起停止生产 禁止销售能效比在2 6以下的空调 举例说 一空调的制冷量是4800W 制冷功率是1860W 制冷能效比是 4800 1860 2 6 9 数据传输网络及传输速率 数据传输分为就地传输和远程传输就地传输可以通过有线或短距离无线通信两种方式实现 其中有线通信可以通过现场总线体系结构 例如BACnet LonWorks Modbus 无线传输可以通过WiFi ZigBee等方式 远程数据传输通道目前有 公用电话PSTN网 光纤 数据网等等 数据采集终端应将采集到的能耗数据进行定时传输 一般规定分项能耗数据每15分钟上传1次 不分项的能耗数据每1小时上传1次 9 通讯传输网络的要求 通信规约多 不同类型的采集终端采用不同的通信协议和规约 控制器采用不同的通信协议和规约 大规模的并发任务处理 要求系统需要在同一时间内采集 就是说系统需要处理大规模的并发任务处理 实时通信 此系统要能在短时间内响应用户的数据召测请求 数据处理量大 能耗量都是模拟量的数据 处理的工作量比较大 有的采集器采集的数量比较多 例如 电量表需要采集的数量远远不止一个 10 能效模拟分析流程 空调设备能效模拟分析流程 10 能耗模拟分析流程 建筑能效模拟分析流程 11 能源管理系统体系结构 以太网 现场总线 12 中国馆空调设备的能耗报表 13 中国馆能耗统计报表 14 分类能耗统计报表 15 建筑物能耗系统整体结构图 16 业务平台 数据存储层能够存储系统采集到的实时能耗能效数据 相关的支持数据和系统产生的中间分析和预测性的数据进行归档保持 业务管理和分析层业务管理和分析层是系统业务处理的逻辑平台 它通过对数据核心层的数据访问以及与接入管理层的数据交互 实现不同的功能模块 满足不同的业务需求 17 能源管理系统软件结构图 能耗模型的研究大致可以概括为四个阶段 第一阶段为20世纪70年代以前 大多采用建立单目标函数能源模型对能源需求和供应进行预测和规划 一些随时间发生变化的因素和条件导致了预测结果的失效 按模型运算得到的结果不足以作为决策的依据 第二阶段为20世纪70 80年代 石油危机 之后 能源系统研究日益受到人们的重视 如美国的布鲁克海文能源技术经济模型系统 国家能源模型系统 日本的国家能源经济模型系统 苏联的能源系统预测等都是这一时期建模和应用的 能源系统决策模型应尽可能在考虑多种可能发生的情况进行规划和决策 供决策者参考和使用 第三阶段为在20世纪80年代之后 在现有能源系统模型的需求和供应中 采用人机对话 以便与决策者及时交流信息 使制订出的能源系统能更充分地考虑决策者当时的要求与希望 目前进入了第四阶段 2000年之后 物联网时代 智慧城市 采用机器与机器之间的对话 18 目前节能算法研究的现状 节能算法研究的现状 在缺陷管理模型方面 有部分文献对建筑场所隐性问题造成的能源浪费进行了研究 并介绍了几种特殊的能源缺陷样例 科学期刊上的一篇文章中指出 通过纠正错误的使用习惯和管理方法 能够节约20 左右的能源 文献 绿色器件使城市和办公室旧貌换新颜 用IT系统找出隐藏的能源浪费 研究通过数据分析办公场所无法直接捕捉到的能源浪费 简单介绍了几种特殊的能源缺陷样例 在差别化管理模型方面 已有的研究主要是关于公共资源及用电的差别化管理 土地调控政策差别化管理方面的内容例如有文献给出了一种智慧决策支持模型 用以支持典型的基于数据收集的能源节约策略 对单栋大楼的计算机辅助系统也已经应用在希腊 雅典等地 但是区域级或城市级多建筑的情况该文献没有考虑 在 阶梯电价 公共资源利用走向差别化付费 这篇文献中 研究了对阶梯电价的一种方案 可以是差别化管理的一部分 但差别化管理层面较低 管理对象 研究范围和管理方法均比较狭窄单一 并没有针对水 电 冷等多种能源提出相应的差别化管理的方法 而且其面对的对象并没有扩展到城市和企业 并针对城市和企业的特点制定相应的差别化管理 节能算法研究的现状 在能源监管方面 各国政府对能源管理都高度重视 纷纷采取了许多积极有效的措施建立和完善能源管理体制 并在能耗管理标准体系 监测方法和监测手段方面展开了研究 英国为管理者提供了简便的网上工具和政府地产的各类建筑物的基准能效数据 能够定期对建筑物的能效进行计算和比对 德国建设部和德国工程师协会出台了单位能耗统计计算方法 给出了不同类型建筑的标准能耗和目标能耗 有关文献从建筑节能 相关标准 对环境的友好程度几个方面讨论了 什么样的建筑才是能够为现代化社会所接受的建筑 其中着重指出利用新技术对灯光 空调 暖气等设备的管理在现代节能技术中的地位 也有文献讨论了如何设计系统 从而在节能 可用 舒适之间找到最好的平衡点 有研究结论指出 管理节能可以得到8 的效益 18 结论 能源管理系统是从建筑设备管理系统中分离出来的一个子系统 与电力监控 智能照明系统甚至联网型风机盘管温控器系统一样 系统的分离使系统专业性更强 功能更加完善 存在的问题是子系统越来越多 系统集成越来越复杂 同时 建筑能耗和设备能效的监管如果脱离了控制 将变得毫无意义 换句话说 建筑能耗和设备能效数据不能用于改善控制策略将变成纸上谈兵 我们期望实现主动节能的目标将无法达成 按照合久必分 分久必合的规律 建筑设备管理系统将会逐步走