理论结合实际，轻松了解能耗监测系统安科瑞孙斌如有需要搜

2022-12-18

理论联系实际，通俗易懂的能耗监控系统

安克瑞孙膑

必要时搜索（安克瑞·孙膑）

摘要：大型公共建筑总面积不到城市建筑总面积的4%，但能源消耗总量却占全国城市用电量的22%。大型公共建筑年单位面积用电量达到70～，是普通住宅建筑的10～20倍。公共建筑是节能的主要参与者。做好公共建筑节能工作，对于推动全社会节能，实现节能减排目标，实施“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍广东省惠州市通仕包装有限公司综合大楼，它采用智能电能表采集配电现场的各种电参数和开关量信号。本系统采用现场组网方式。组网后，通过现场总线通讯，远程传输到后台。通过Acrel-5000楼宇能耗监控系统，实现对变电站配电回路用电量的实时监控。

1 简介

目前，我国已经是世界第二大能源生产国和消费国。统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的28%。其中99%为高能建筑；而只有4%的既有建筑采取了节能措施。大型公共建筑不仅能耗密度高，而且能源浪费严重，节能空间巨大。推进建筑节能势在必行，节能降耗首先要量力而行。

2 设计依据

建筑能耗监测系统是按照制定的《国家机关办公楼和大型公共建筑能耗监测系统》设计开发的，具有充分的设计依据和完善的标准。

u 技术要求

《国家机关办公建筑及大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》

《国家机关办公建筑及大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》

《国家机关办公楼和大型公共建筑能耗监测系统建筑分项计量系统设计安装技术导则》

《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》

《国家机关办公楼及大型公共建筑能耗监测系统建设、验收及运行管理规范》

《国家机关办公楼和大型公共建筑能耗监测系统软件开发导则》

u 能耗计量装置标准

DL/T 645-1997 多功能电能表通信协议

DL/T 645-2007 多功能电能表通信协议

CJ/T 188-2004 家用计量仪表数据传输技术条件

GB/T 19582-2008 基于协议的工业自动化网络规范

3 项目概况

惠州市通仕企业有限公司成立于2012年10月12日，位于广东省惠州市博罗县金龙大道G205。广东惠州市通实包装有限公司的能耗包括1座变电站和2台变压器。能耗监测系统用于对企业各分项、分类能耗进行在线监测。整个能耗在线监测系统总体结构由节能监管中心和现场采集计量系统组成，各计量系统之间通过局域网进行通信。设置能源管理中心，将安装在各用能节点的能源计量数据通过局域网传输至数据中心。企业领导和物流管理人员可以根据不同权限访问中央服务器，实时查看能源消耗情况。系统管理平台软件采用C/S结构，可实现完整的管理和操作功能。客户端用户在通过多重授权验证后，还提供查询、数据分析结果展示、管理、监控等功能。

4 设备选择

u 多功能网络仪

功能：有功电能、电流、电压、有功功率、功率因数

精度等级：变电站馈线不低于0.5级；变压器精度：不低于0.5级

电气接口：RS-485

通讯协议：DL/T645

安装位置：变电站所有回路。

安装方式：嵌入式

u 数据采集功能

1、计量设备的静态信息手工录入功能，可根据各计量设备、各类别、各项目的能耗情况进行设置；

2 可灵活设置各计量设备的通信协议、通信通道、计量设备名称、配置位置等基本属性；

3、可在线监测系统中各计量装置和传输设备的通讯状态，并具有故障报警提示功能；

4、可灵活设置系统中各采集设备的数据采集周期。它不应超过 15 分钟。

5 系统架构

Acrel-5000建筑能耗分析与管理系统以工作站主机、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构成任意复杂的监控系统。本系统主要采用分层分布式计算机网络结构，系统结构如图1所示：广东惠州市通实包装有限公司能源系统站控管理层和网络通信层。现场共有1个配电室，配电室内设有通讯采集箱。

系统结构图1

建设项目广东惠州市通实包装有限公司在低压配电室安装了9台PZ80-E3/C智能电表和53台智能电表。表计通讯协议为标准RTU协议，配置8口智能网关对表计进行采集。数据;

6 系统软件模块

综合能耗显示

Acrel-5000能源管理系统成功登录，进入主页面。主页面显示楼宇图片、楼宇基本信息、楼宇当月用电量饼图及各种能源消耗情况。根据选择的建筑加载建筑图片，可以选择时间查看建筑的能耗情况。选择建筑物或时间后，会自动刷新。默认为当天。

支路能耗概况

Acrel-5000能耗管理系统可根据分类能耗的分支名称查询能耗，并显示当日、当月的用电量峰值（电能对应需求值）、能源消耗量当日用电量、当月用电量、本年用电量和昨天用电量 同期用电量、上月同期用电量、上年同期用电量对比; 以柱状图显示过去 48 小时、31 天、12 个月和 3 年的能源消耗；以图表形式显示15分钟负载消耗 能量趋势（功率表显示功率曲线，流量计显示流量曲线）长春工业能耗管理系统厂家推荐，

分支能量

Acrel-5000能耗管理系统可以统计一定时间内各分行的日、周、月、季、年能耗情况。选择需要查询的支路，点击“加载数据”即可查看各支路的能耗趋势。可按现有日期或自定义时间查询，可显示支路总能耗，并以图表形式显示。

按项目划分的能源消耗概况

Acrel-5000能源管理系统可对能源消耗进行分项统计和显示。其中，日分项能耗同比分析图为当天和昨日不同分项能耗直方图（蓝色柱为今天，绿色柱为昨天）；能耗饼图显示了过去31天各子项的能耗情况。堆叠图展示了过去31天各子项的能耗趋势；子项能耗排行图显示所选子项能耗值对应的前10个分支。

分项能源使用

Acrel-5000能耗管理系统可以统计一定时间段内各分项的日、周、月、季、年能耗情况。选择需要查询的支路，“加载数据”子项中可以查看各支路的能耗趋势，可以根据已有日期或自定义时间进行查询。这里的支路都是通过基础数据中的分类和分项配置的，默认查询的是当月的能耗。

能耗数据同比及环比分析

Acrel-5000能耗管理系统可对各类（电、水、气）及主要耗能设备的能耗与上年同期值和上年同期值进行同比对比分析上月检查节能效果，根据分析结果实施节能绩效考核，修订节能目标。

图表导出

Acrel-5000能源管理系统可以将分析结果、绘制的图形和表格导出到Excel。

用户管理

Acrel-5000能耗管理系统用户权限管理采用分层模式，针对系统管理员、物流管理人员、设备维护人员，自动记录所有操作并打上时间戳，可以建立良好的防事故措施。

为了使实时系统能够安全、稳定地运行，整个系统提供了可靠的安全保护措施。所有系统操作员都可以根据权限级别分配某些特征。这些特征规定了每个操作者对系统的应用范围和各种活动，如用户名、密码、操作权限和操作范围等特征。

你的配置选项

按照相关技术规范配置建筑的基本信息，如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将分析单位面积能耗；

配置项目所用仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型号仪表可提供的监控参数信息。这里的配置影响能耗统计、按时间统计能耗、参数查询功能；

配置项目中使用的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、编码、监控电路名称等信息；

配置分项能耗统计涉及的计量、比例、计算方式等信息，可根据项目情况灵活配置。这里的配置信息会影响到每个品类的子项能耗分析模块中的功能；

配置各部门能耗对应的计量仪表、计算方式、比例和部门能耗计划。完成此配置后，将启用部门能耗分析功能模块；

配置建筑内某个用能面积对应的计量表、计算方式和比例。完成此配置后，将启用区域能耗分析功能模块

7 展望

根据广东省惠州通仕包装有限公司能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型进行统一分析。

u 建立建筑能耗计量系统，监测建筑能耗，发现能源黑源，有针对性地进行节能改造。同时，通过计量收费、绩效考核等管理措施，巩固节能改造成果。

u 选择节能设备（节能灯、变频器、热回收装置）。

u 再好的节能设备，也无法控制浪费，发挥不出节能效果。通过增加自动化节能设备，制定设备运行策略，减少人为干预，集中管控，节能设备正在实现节能。

u 通过能耗监测系统提供的同比分析数据，将节能改造的结果进行量化，在很大程度上体现节能效果。

8 结论

大型公共建筑总面积不到城镇建筑总面积的4%，但能源消耗总量却占全国城镇用电量的22%。是房子的10到20倍。公共建筑是节能的主要参与者。做好苏州凯裕置业公建办公楼节能工作，对于推进节能工作，实现节能减排目标具有重要意义。

参考：

[1].技术要求

[2].DGJ08-2068-2012《上海市公共建筑能源监控系统工程技术规范》

摘要：“节能减排”是当今世界的热门话题。遏制全球变暖，保护有限的地球资源，减少能源浪费，推广节能技术的应用，是全人类共同的目标。通信行业作为国民经济的重要组成部分，消耗的能源约占全国能源消耗总量的2%，是高耗能企业。数据中心能耗管理系统利用监控技术对数据中心用能设备的能耗进行“采集、整理、分析”，实现能耗在数据上从粗放式管理向精细化管理转变，并改善机房的能耗。消耗管理能力，实现节能减排目标。本文介绍并说明了数据中心能源管理系统的工作原理、实际运行及应用意义。

关键词：数据中心；能源管理; PUE；节能技术

0 前言

我国明确提出贯彻落实科学发展观，提出建设资源节约型、环境友好型社会的发展理念。包括通信行业在内的各行各业都在为实现加快酒店业发展、建设生态文明的发展目标而努力。随着我国“互联网+”、大数据、云计算、AI技术、数字经济、5G技术等产业政策的实施，我国数据中心市场仍将处于快速发展期。《关于“十三五”加强信息通信节能减排工作的指导意见》中强调，到2020年，新建大型、超大型数据中心能耗效率（PUE）值应在1.4以下。无论是国家和社会的整体趋势，还是数据中心自身的降本增效，通信领域的节能减排都是一项重要而艰巨的任务。

1 数据中心能耗现状

数据中心由当地电网或专用发电设施供电，经变配电处理后，为数据中心用电负载提供稳定的电力供应。数据中心的电能消耗一般由以下部分组成：

1.1 IT设备包括计算、存储、网络等不同类型的设备，用于承载运行在数据中心的应用系统，为用户提供信息处理、存储、通信等服务。

1.2 数据中心制冷设备是为保证IT设备运行所需的温湿度环境而建立的相关配套设施，主要包括：空调设备、冷源设备、送回风设备等。

1.3 数据中心变电供电系统，包括发电机、变压器、配电柜、UPS（不间断电源）、HVDC（高压直流电）、蓄电池、柱柜、PDU等设备，提供符合要求的电压设备的使用和电流，以确保用电的安全性和可靠性。

1.4 数据中心内其他耗电基础设施，包括照明系统、安全系统、消防系统，以及相关的数据中心监控和管理系统。

2 数据中心能源管理系统介绍

节能的首要任务是控制能源消耗的使用，进而进行统计、计算、分析，优化能源消耗分配方案。数据中心建立了一套全面有效的用电综合信息化解决方案——能源管理系统，实现了数据中心对所有能源消耗的数据分析、整理和控制的要求，满足了各业务部门的管理。数据中心和维护需求，实现能源消耗的精准管理模式，帮助数据中心“以管理求效率，以科技促节能”。

2.1 数据中心能源管理系统架构

能源管理系统由能耗监控中心、通信服务和能源数据采集三部分组成。能耗监管中心：主要实现所有能耗数据的整合和管理。通过管理对能耗数据进行采集、汇总、统计、比较、分析和可视化展示，并为用户提供人机界面、数据报表。用户可以根据这些分析结果进行能耗对标管理，制定考核管理制度，为能源决策提供依据。通信服务：负责将现场设备级电表采集的相关信息数据通过现场总线转换成网络信号，并合并转发。

2.2 数据中心能源管理系统业务能力

以数据采集处理平台为核心的能源管理系统，不仅具有以下常用功能模块，还可以根据数据中心的实际需求实现功能定制。

2.2.1 数据接收模块

数据中心复杂的能源数据存储结构无法直接为能耗分析和辅助决策提供支持。信息和数据。

2.2.2 数据处理模块

数据处理是对数据（包括数值型和非数值型）进行分析和处理的技术过程，包括对各种实时数据和设备数据进行分析、整理、计算、编辑等处理和处理，并可携带out as 自定义分类和分项，方便数据的分类和分项统计。

2.2.3 能源监控模块

能源监控功能模块通过过程图、数据列表、图表、饼图等方式实现数据中心能源实时监控、历史运行状态查询、超限预警、异常报警等功能，及时发现数据中心能源安全问题。定时监控开关、阀门、水泵、空调、空压机等设备的运行状态。

2.2.4 报警管理模块

模块提供异常报警功能模块，可快速响应能耗数据，包括实时数据上限、下限、超标报警、复合报警、累计报警、瞬时报警、时间段平均值报警、数据总线层服务告警、Web显示层应用错误告警、系统运行错误告警、能耗超管理值告警、能耗超标告警等，便于及时发现能源使用、设备运行、能源质量、能源等方面的异常情况失衡。

2.2.5 能耗分析模块

对数据中心能耗进行不同维度、不同时间段的统计分析，找出具有节能潜力的时间点和节能项目，为用户通过管理和技术进行节能提供有说服力的科学依据。

2.2.6 报表管理模块

本模块提供年、月、日数据中心能耗统计报表，具体包括总能耗、分项能耗、PUE等指标，并提供数据中心能耗报表报表标准格式，可定制用户 开发报告。

3 数据中心能源管理系统的应用意义

数据中心能源管理系统利用现代计算机、网络技术、实时数据库技术、数据分析和预测技术，对数据中心电能的生产、输配和用电设备状态实施集中、扁平化的动态监控和数字化管理，改善和优化能源平衡，为监控显示、计量计费、业务管理、节能潜力分析和节能降耗技术应用提供全面完整的解决方案。

3.1 把握能源消费结构特点，提供机房能源消费信息

系统根据不同能源种类、不同时段对数据中心总能耗进行统计分析，掌握数据中心整体能耗状况、指标完成情况、能耗趋势和能耗排名，并自动找出不合理的能耗时间点。为节能提供依据。系统可显示每台电表的详细数据，包括电流、电压、功率、功率因数等各种数据，并以图表的形式直观显示同类地区的能耗情况，并可按per进行换算人均和单位面积。根据输入的充电策略，系统可自动计算电能的峰谷电费和电费，

3.2 实现能耗指标管理极致能耗管理子系统，能效自动分析

数据中心能源管理系统按照分类、分项的原则对电能进行比较分析，按照不同的分项进行比较和显示。可分析哪些子项超标或不合理的能耗，从而找出节能降耗点。系统可以对冷水机的能耗进行分析比较，计算出COP值是否在合理范围内，为冷水机的启停逻辑设置提供依据。系统生成数据中心整体PUE动态曲线，方便整体能效分析。

3.3 提高建筑用能安全，及时发现异常用电

3.3.1实现电流平衡分析，平衡供电，保障用电安全。

3.3.2 显示各电源功率因数，提高用电质量。

3.3.3实时监控整个数据中心的用电稳定性，为关变提供数据支持。

3.3.4实时监控变压器工作负荷，确保用电高峰期供电系统安全。

3.3.5 以图形的形式直观展示工作时间能源消耗与非工作时间能源消耗的关系，最大限度地有效利用能源消耗，及时发现非工作时间能源消耗异常。

3.4 寻找节能改造方向，监督节能改造效果

数据中心能源管理系统根据单位能耗与室内外温度的对比，采用专用的先进能耗算法，找出不合理的能耗时间点，并将结果反馈给用户，提供决策依据节能的基础。系统对实际能耗与计划值进行分析比较，实时查看节能值的变化，验证节能改造方案的效果。

4 安科瑞能源管理解决方案

4.1 概述

建立高效的能耗监测管理系统，实时测量建筑物内各种用能设备的能耗数据，并对采集到的数据进行统计分析。可以合理确定各地区建筑能耗的经济指标和绩效评价指标，发现能源使用和能源浪费的规律，提高人员积极节约能源的意识。

① 构建数据中心智慧能源管理系统的基础框架，对能源消耗的各个环节进行实时监控；

②碳排放数据：通过系统可实现建筑单元人均能耗分析（包括水、电、能），实现低碳办公数据；

③区域能效比：实现建筑单元内区域能耗比较，便于能耗评估；

④同期能效比：实现同年、同期、同区域的能耗对比，方便分析节能数据；

⑤能耗考核管理：根据能耗定额标准约束值、标准值、指导值对单位面积能耗和人均能耗指标进行分析；

⑥ 能耗竞争排名：比较各功能区能耗，实现能耗排名，增强员工节能意识；

⑦ 对能耗数据进行综合分析、统计、打印、查询等功能，并可根据能耗监控管理系统的需要选择打印不同样式的报表。为能耗运行管理部门提供可靠依据；

⑧ 能耗数据采集，随时查询，并根据采集到的数据进行统计分析，监测异常能耗，对能源智能表故障进行报警，提高系统信息化和自动化水平。

4.2 硬件选择

5 结论

数据中心能源管理系统采用专业的测控计量产品，依托智能通信网络，实现供配电等能源数据的自动计量、控制和计量功能，对数据中心的电力资源进行监控和管理，与DCIM（数据中心基础设施管理系统）紧密结合，完成设备、人员、能源的协同管理，可以根据用电量合理利用资源和节约能源，最大限度地降低数据中心的运营成本，最大限度地减少对环境的污染。

系统通过能耗分类、分项分析，找出数据中心能耗问题点，进行能耗分析评估，有针对性地开展节能改造工作，确保能源的使用是可控的、可测量的、可执行的和高效的。可实现，从而实现数据中心节能减排的目标。