校园能耗监管系统在东北农业大学中的应用

一、背景

据相关资料显示，目前，我国国内建筑能耗已经占全社会总能耗的29％以上，未来建筑能耗所占比例将会上升到35％左右。其中高等院校是集教学、科研和生活于一体的高人口密度的综合性建筑群体，随着高校规模的不断扩大，校园建筑面积都比过去有了大幅度的增加。不完全统计，我国各类高校将近3000所，高校逐渐成为重要的能源消耗大户。实现高校建筑节能，建设绿色节约型校园势在必行。

本文以东北农业大学为例，探讨校园能耗监管系统的应用。

二、校园能耗监管的现状及建立能耗监管系统的重要性

    1．高校建筑能耗分布。目前，我国绝大多数高等院校的电、水、气采用人工管理模式。人工抄表存在诸多缺陷。如数据精确度不高、实时性差、延续性差等等。水电管理部门无法实时掌握高校各区域的水电数据及其能耗负荷的变化，从而无法及时做出可行性调整，制定相应的管理制度。

高等院校建筑类型多、功能划分区较复杂。主要由以下区域构成，多种能源消耗并存于每个区域，电、水能源的消耗分布于每个区域中，燃气分布区域相对单一以生活区为主。

2．能耗监测中的问题。根据对东北农业大学校园情况和各用能系统的调研以及现场勘测结果分析，能耗的监测需要从以下三个方面进行优化。

（1）计量点覆盖不全面：

东北农业大学的用电计量，仅覆盖在变配电室、楼宇总进处，没有进行用电分项的计量。用水计量，总进水管依据市政进水计量，二级用水计量点仅有少部分有水表，无法细致反映全校用能情况。需要逐步的健全计量点以帮助学校客观准确地把握自身能源资源消费的状况，实现精细化管理的第一步，同时为制定有效的节能节约资源措施提供基础资料。

（2）用能系统缺乏实时监控：

变配电室是校园内的电力中枢，目前仅采用电度表实现电度计量，其运行设备的情况依旧依靠人工巡查，远远不能满足安全运行的要求，当出现运行故障、设备老化等情况时，无法及时进行故障隔离使得停电范围不会扩大。对于实验室等重要用能部门的电能质量也没有监测和保障。需要通过建立实时监控来保证用能系统的安全运行。同时北方院校的供热系统同样需要运行的安全监测，可增加智能控制，通过电动调节阀的开闭来控制热量，合理用能。

（3）计量统计依靠人工：

全校的各类用能计量统计依靠人工，统计工作繁杂方法较单一， 数据的准确度受人为因素的影响大，并且大量的纸张报表不易保存和传递。需要丰富数据分析的方法，并提高准确度和及时性，同时减少人工的统计工作量。

三、校园能耗监管系统在东北农业大学中的应用

3.1 项目介绍

    东北农业大学1948年创建于哈尔滨，始称东北农学院，是中国共产党在解放区创办的第一所普通高等农业院校。安科瑞电气股份有限公司于2009年9月承接东北农业大学能源管理系统的设计及施工。实现了对配电室内的高压，低压进线、电容补偿、联络、出线回路进行远程监控。Acrel-5000型能源管理系统预留了扩展接口，可方便进行扩展。              

    Acrel-5000型能源管理系统实现了对东北农业大学的校园能耗监测，现场设备全集中在同一个配电室中，业主的电气值班室就近安排在配电室旁，本系统监控中心也安置在该值班室中。系统组网采用常见的3层结构，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

3.2 组网结构  见图1

图1  组网结构图

 现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。该项目中包括M4/M5中压保护、ACR系列网络仪表、DTSD三相终端计量表，远传水表、气表及冷/热量表，实现现场设备的监测和管理。

网络通讯层是由通讯服务器、接口转换器及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁。

站控管理层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要由能源管理系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等组成。

3.3 参照标准

3.4 设备配置列表

3.5 Acerl-5000软件界面

Acrel-5000建筑能耗分析管理系统的能耗数据采集方式包括人工采集方式和自动采集方式。通过人工采集方式采集的数据包括建筑基本情况数据采集指标和其它不能通过自动方式采集的能耗数据，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤气等能耗量。通过自动采集方式采集的数据包括建筑分项能耗数据和分类能耗数据，由自动计量装置实时采集，通过自动传输方式实时传输至数据中心。

上位机软件采用Acrel–5000建筑能耗分析管理系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了上位机软件监控及管理功能。

图2  能耗数据的实时监测         图3 分类、分项能耗数据统计

图4 建筑能耗数据分析                  图5 用能情况的同、环比分析

3.6 Acerl-5000主要功能

①大型公建或楼宇建筑的信息管理

系统提供标准的手工信息录入界面，可对各栋监控建筑的基本信息进行整理和录入，并支持手工录入历史能耗数据的功能。

②能耗数据的实时监测

系统采集站定时采集各监控点的仪表参数并上传至本地建筑能耗分析管理系统数据库，用户可于当地实时查询能耗监测情况。

③建筑分类能耗分析

系统自动将建筑能耗进行分类分析，即：耗电量、耗水量、耗气量（天然气量或者煤气量）、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量、其他能源应用量（如集中热水供应量、煤、油、可再生能源等）

④用能情况的同、环比分析

    统计建筑或片区能耗的时用量、日用量和年用量，以曲线图、柱状图等不同方式显示，支持报表输出。

⑤建筑节能辅助诊断

    系统可提取各能耗数据进行同、环对比分析，确立标杆值并对各监控点的能耗情况进行能耗水平判定，对能耗改善提出一套完整的诊断流程，并给出能耗分析报告。

四、小结

    通过能源监管系统的建设，深化了节约型校园的建设进程，帮助建立分散控制和集中管理机制，大大提高了管理效率和管理质量，同时还建立了校园的能源公示机制，促进了同级单位的考核管理，有效的减少并限制能源的不合理消耗，帮助实现持续节能。校园是个功能齐全的社会形态，需要后勤管理的方面面广量大，传统的管理方式往往效率较低，难以成效。提高管理节能，加强对各类能耗的管理，必须依靠现代科技手段。校园能耗监测系统是实施各种节能手段的基础和依据。通过能耗的监测、智能控制，可实现全校能源消耗的分析、成本核算、节能检测和能耗公示／考核，并配合管理模式进行远程自动／手动的用能调节。Acrel-5000建筑能耗分析管理系统是东北农业大学节能管理的主要组成部分，在东北农业大学的节约型校园建设过程中发挥着重要的作用。

【参考文献】

[1]《高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则》

[2]《建筑节能改造示范高校实施方案大纲》

[3]《中国建筑节能年度发展研究报告2011》