能源管理系统和能耗监控解决方案

2022-10-03

1 概述

能源管理系统是为了帮助工业生产企业合理规划和利用能源，降低单位产品能耗，在扩大生产的同时提高经济效益的信息化管控系统。

通过能源规划、能源监测、能源统计、能源消耗分析、关键用能设备管理、能源计量设备管理等手段，企业管理者可以准确掌握企业能源成本占比和发展趋势等能源消耗规划任务分解为各生产部门车间，使节能工作职责明确，促进企业健康稳定发展。

能源管理系统的基本管理功能：

能源系统主要设备运行状态监测

能源系统主要设备的集中控制、运行、调整和参数设置

实现能源系统的综合平衡、合理分配和优化调度。

异常、故障和事件处理。

基本能源管理。

能流数据实时短期归档、数据库归档和即时查询。

在我国能源消费中，工业和大型公共建筑是我国主要的能源消耗者，占全国能源消耗总量的70%左右。水平对能量消耗都有不同的影响。建设全厂级集中统一的能源管理系统，可以完成能源数据的在线采集、计算、分析和处理，从而在能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行管理等方面发挥重要作用， ETC。 。

能源管理系统（简称EMS）是企业信息系统的重要组成部分。因此，在企业信息系统架构中，能源管理被视为MES系统的基础应用组件，是大型企业自动化、信息化的重要组成部分。Acrel公司Acrel-5000产品以实时数据库系统为核心，可提供从数据采集、联网、能源数据海量存储、统计分析、查询等方面的EMS整体解决方案，实现公司调度管理 在能源管控中心，人员直接实时控制和调整系统的动态平衡，达到节能降耗的目的。

2 系统软件

Acrel-5000能耗监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具。为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测、远程管控提供基础平台。它可以与检测和控制设备相结合，形成任何精密的监控系统。系统主要采用分层分布式计算机网络结构，一般分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层，如图1所示。

图1 系统结构图1)站控管理层

站控管理层是能耗监测系统管理人员进行人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备组成，如工业级计算机、打印机、UPS电源等。监控系统软件具有良好的人机交互界面，对采集到的数据进行计算、分析和处理。现场数据和信息，以图形、数字显示、声音等方式反映现场运行状况。

监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为内部或外部系统提供数据接口，用于系统管理、维护和分析。

打印机：系统调用打印或自动打印图形、报表等。

模拟屏：系统通过通讯与智能模拟屏进行数据交换，直观地显示整个系统的运行状态。

UPS：保证计算机监控系统正常供电，当整个系统出现供电问题时，保证站控管理层设备正常运行。

2)网络通信层

通信层主要由通信管理机、以太网设备和总线网络组成。这一层是数据和信息交换的桥梁。负责对现场设备返回的数据信息进行采集、分类和传输，同时将上位机的各种控制命令传递给现场设备。

通讯管理机：是系统数据处理和智能通讯管理中心。具有数据采集与处理、通讯控制器、前端计算机等功能。

以太网设备：包括工业级以太网交换机。

通信介质：系统主要采用屏蔽双绞线、光纤和无线通信。

3)现场设备层

现场设备层为数据采集终端，主要由智能仪表组成。采用高可靠性、现场总线连接的分布式I/O控制器组成数据采集终端，将存储的建筑能耗数据上传至数据中心。测量仪器负责最基本的数据采集任务，其监控的能耗数据必须完整、准确并实时传输到数据中心。

3 能源管理系统和能耗监测系统的功能

3.1能源管理功能

3.1.1 数据采集与存储

数据的收集和存储是整个系统的基础。没有大量的数据，就无法进行有效的分析，没有有效的分析，就无法得出正确的能源管理措施。可以通过建筑设备管理系统（BAS 系统）收集数据。

数据内容主要包括：建筑环境参数、设备运行状态参数、各设备能耗数据等。获取的参数越多，运行周期越长，越容易得到准确的结论。但是，如果参数过多，则会造成建设成本的大幅增加。因此，根据各建筑物的具体情况，数据可分为：系统运行所必需的基本数据和辅助数据（可选数据）。成本之间的平衡。

3.1.2 建筑参考模型及能耗计算

根据世界能源委员会1979年提出的“节能”定义，采取一切技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的措施来提高能源的利用效率。即尽可能降低能耗，生产出与原来数量和质量相同的产品；推而广之，建筑的节能可以定义为：在不影响建筑功能和舒适度的前提下，尽可能降低能耗。因此，判断一座建筑是否节能，需要有一个节能的参照物，只有与参照物比较才能得出结论。对于改造后的建筑，相同气候条件下的历史能耗数据往往可以作为参考。新建的建筑比较复杂，最近在实际工程中常用的方法有以下几种：

类比：以类似类型、大小和功能的建筑物的能耗作为参考。主要适用于连锁酒店、连锁超市、连锁商场等建筑条件相近、管理模式相同的同一集团或管理公司的楼宇。

测试方法：建筑物正常运行后，分别在各种气候条件下，分别测试有能源管理措施和无措施的日常能耗。通常夏季和冬季可以选择几天，采用隔日测试的方法，即第一天，测试能源管理措施的每日能耗；第二天，关闭能源管理软件，测试每日能源消耗；等等。. 这种方法的缺点是测试的时间跨度太长。

计算方法：通过建立建筑模型，设置参数，模拟建筑能耗。这种方法的优点是显而易见的。该模型可以综合计算建筑物内各种设备的能耗，为能耗管理提供方向性指导。但不同软件计算的能耗值存在差异。目前，计算能耗值的准确性和权威性存在争议。计算结果能否作为节能合同中节能率计算的依据是主要分歧点。.

3.1.3能耗数据分析

通过对建筑能耗数据的统计分析，结合模型建筑能耗对比，确定建筑能耗对比，了解建筑能耗状况和设备能耗效率确定，从而为建筑物的能源管理提供优化措施。能耗数据分析模块是能耗管理软件的精髓。目前市场上各种软件的算法不尽相同，其效果有待市场验证。而基于模糊语言变量和模糊逻辑推理的计算机智能控制技术的发展将极大地提升能源管理水平。

3.1.4能源控制与管理

建筑节能措施主要通过建筑设备管理系统（BAS系统）进行。能源管理平台与BAS系统的完美结合是能源管控措施实现的保障。目前，能源管理和BAS仍然属于不同的智能系统，两个系统的相互融合应该是智能系统发展的方向。

3.1.5 能源管理声明

用表格和图片来反映建筑物的能源使用情况、设备能耗、设备运行效率、能耗历史曲线等，满足不同人群的需求。系统一般应能提供WEB服务，授权的远程用户可以通过浏览器了解建筑物的能源使用情况。

3.2 能耗分析软件功能

Acrel-5000建筑能耗分析管理系统的能耗数据采集方式包括手动采集方式和自动采集方式。人工采集的数据包括建筑基本情况数据采集指标和其他不能自动采集的能耗数据，如建筑消耗的煤炭、液化石油、人工煤气等能耗数据。自动采集方式采集的数据包括建筑能耗数据和分类能耗数据。

3.2.1 大型公共建筑或建筑物的信息化管理

系统提供标准的人工信息录入接口，可以对各个被监控建筑的基本信息进行整理录入，并支持人工录入历史能耗数据的功能。

Acrel-5000建筑能耗分析管理系统数据库的建立也完全基于114号文。根据建筑的使用功能和能耗特点，将国家办公建筑和大型公共建筑分为以下8类：

1、写字楼2、商场建筑3、酒店餐饮建筑4、文教建筑5、医疗保健建筑6、体育建筑7、综合楼8、其他楼

3.2.2实时监控能耗数据

系统采集站定期采集各监测点的仪器参数，并上传到当地建筑能耗分析管理系统数据库。用户可在本地实时查看能耗监测情况。

3.2.3 建筑分类能耗分析

系统在完成数据处理和上传的同时，对建筑能耗进行分类分析。这部分功能符合114号文的定义，将建筑能耗分为以下六类：

能量消耗

用水量

气体消耗（天然气或煤气）

集中供热耗热量5、集中供冷制冷消耗6、其他能源应用（如集中供热水、煤炭、石油、可再生能源等）

3.2.4 项目能耗分析

照明插座用电：建筑物主要功能区的照明、插座等室内设备用电。主要包括照明及插座用电、走廊及应急照明用电、户外景观照明用电。

空调用电：主要包括冷热站用电和空调终端用电。

用电：主要包括电梯用电、水泵用电、风机用电。

特殊用电：主要包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房或其他特殊用电。

建筑总能耗为各类建筑能耗（水耗除外）折算的标煤量之和。

总用电量 = ∑ 各变压器总表直接测量值 分类能耗 = ∑ 各分类用电量表直接测量值 分项用电量 = ∑ 各分项用电量表直接测量值 单位建筑面积 用电量=总用电量/总建筑面积单位空调面积用电量=总用电量/总空调面积

3.2.5 能耗同上链分析

统计建筑物或区域的每小时、每天和每年的能耗，并以曲线图、条形图等不同方式显示，并支持报表输出。

3.2.6 建筑节能辅助诊断

系统可提取同期各类能耗数据进行对比分析，建立基准值并确定各监测点能耗的能耗水平，提出能耗改善的完整诊断流程能耗监测管理软件，给予能源消费分析报告。

4。结论

随着国家节能减排工作力度的加大，Acrel-5000建筑能耗管理系统采用现代测控技术、数据处理和通信技术，以完善的能耗监测管理手段为基础，采用分散式控制器和交流电采样技术，依托强大的大流量、高可靠性的通信网络，为工业与民用建筑、生产企业、大型基础设施等能源设施的全时动态能源管控提供全面、专业的解决方案，从而实现用户用能设施的能耗。全面掌握细节和能耗流程。