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淺談高校用電能耗分項(xiàng)計(jì)量方法
摘 要:文章對(duì)高校節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了研究,以節(jié)能為前提,研究節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)、采集方式及相應(yīng)的節(jié)能分析。論文研究了用電能耗分項(xiàng)計(jì)量在高校中的應(yīng)用,并探討了高校的節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng),為高校節(jié)能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在工程中的實(shí)現(xiàn)提供參考模型,并通過(guò)實(shí)際工程設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行研究探討。
關(guān)鍵詞:公共建筑 ;分項(xiàng)計(jì)量 ;監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ;工程模型
0 引言
隨著高校節(jié)能工程的不斷建設(shè),建筑節(jié)能中的能耗數(shù)據(jù)分類(lèi)計(jì)量顯得尤為重要。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),各地的分類(lèi)計(jì)量工作存在分類(lèi)定義不統(tǒng)一、直接計(jì)量難度高等一些問(wèn)題?;诖?,針對(duì)高校用電能耗分項(xiàng)計(jì)量問(wèn)題進(jìn)行研究,可利用優(yōu)化能耗拆分算法對(duì)能耗進(jìn)行拆分,間接計(jì)量能耗。
1 用電能耗分項(xiàng)模型
統(tǒng)一性是高校用電能耗分項(xiàng)模型建立的*重要原則,即所有建筑均采用相同的標(biāo)準(zhǔn)。除統(tǒng)一性外,功能性、通用性、適用性也是高校用電能耗分項(xiàng)模型的建立原則,功能性是指模型中每個(gè)分項(xiàng)的劃分是以終端用途為原則的;通用性是指建筑能耗分項(xiàng)模型中包含的各種設(shè)備種類(lèi),即不同的設(shè)備種類(lèi)都能找到對(duì)應(yīng)的模型;適用性是指模型中按照功能盡可能細(xì)分各類(lèi)設(shè)備,但要確保與通用性之間不能互相矛盾。
分項(xiàng)能耗是對(duì)同類(lèi)能耗按照不同用途進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的分析。依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定,建筑能源中,電量的計(jì)量分為四個(gè)分項(xiàng)。
1.1照明插座用電
可根據(jù)實(shí)際情況選子項(xiàng),如:
①照明和插座用電;
②走廊和應(yīng)急照明用電;
③室外景觀照明用電。
1.2 空調(diào)用電
空調(diào)用電是為建筑物提供空調(diào)、采暖服務(wù)的設(shè)備用電的統(tǒng)稱。分為冷熱源用電和空調(diào)末端用電。
1.3 動(dòng)力用電
動(dòng)力用電是除空調(diào)、采暖設(shè)備外,提供各種動(dòng)力設(shè)備用電的總稱。分為電梯用電 、水泵用電 、通風(fēng)用電及電熱水器用電。
1.4 特殊用電
特殊用電指除了照明插座、空調(diào)等建筑物常規(guī)功能之外的耗電量,如餐廳廚房、健身房或者其他特殊用電。公共建筑能耗分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量模型如圖1所示。
2 用電分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)原則
2.1 計(jì)量回路選擇原則
①總用電直接計(jì)量,且根據(jù)變壓器數(shù)量決定三相表和多功能表的安裝數(shù)量,假如變壓器數(shù)量為n,多功能表數(shù)量為m,三相表數(shù)量為g,則有:若n=2,則m=2,g=2;若n>2,則m=2,g=n-2。
②對(duì)于 2.1 中提到的 4 大分項(xiàng)用電,可采用直接計(jì)量加間接計(jì)量的方式,直接計(jì)量的分項(xiàng)有空調(diào)、動(dòng)力和特殊用電,即此三項(xiàng)均安裝電表,照明插座用電無(wú)需加表,間接計(jì)量即可。
③在多個(gè)分項(xiàng)中,若其中某一個(gè)分項(xiàng)的回路很多,可將該分項(xiàng)作為間接計(jì)量,其余直接計(jì)量。
2.2 混合回路歸屬原則
當(dāng)出現(xiàn)包含兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上用電設(shè)備的回路,其歸屬性質(zhì)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間和設(shè)備額定功率確定,主歸屬性質(zhì)應(yīng)為全年運(yùn)行的設(shè)備。假如設(shè)備運(yùn)行時(shí)間一樣,按照額定功率的大小區(qū)分設(shè)備性質(zhì),若設(shè)備間歇運(yùn)行,則比較計(jì)算功率。
3 用電分項(xiàng)計(jì)量方法
3.1 計(jì)量裝置
高校用電計(jì)量裝置應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:首先,電能表的正確度等級(jí)應(yīng)不低于1.0級(jí),并支持?jǐn)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳;其次,采用標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口;再次,可以監(jiān)測(cè)有功功率或電流;*后,配用電流互感器的精度等級(jí)應(yīng)不低于0.5級(jí)。
3.2 數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器是能夠?qū)Ω黝?lèi)用能計(jì)量表具進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,并能與本地系統(tǒng)主機(jī)(或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心)自動(dòng)交換數(shù)據(jù)的自動(dòng)化設(shè)備。其功率應(yīng)不小于10W,平均時(shí)間應(yīng)不小于3×104 h,應(yīng)使用低功耗嵌入式系統(tǒng),并符合相關(guān)電磁兼容性能指標(biāo),具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。
3.3 *優(yōu)化能耗拆分算法
選擇合理的計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集器是高校用電能耗分項(xiàng)計(jì)量應(yīng)用中的基礎(chǔ)。建筑能耗監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是拆分混合支路中的不同類(lèi)型用電設(shè)備。一般有直接計(jì)量和間接計(jì)量?jī)煞N方法。直接計(jì)量方法就是多裝計(jì)量表,但實(shí)際工程中不可能將所有類(lèi)型的用電設(shè)備都裝上電表,這樣做不僅浪費(fèi)資源,也會(huì)大大提高施工難度。間接計(jì)量方法是利用能耗拆分技術(shù)將能耗拆分計(jì)算,節(jié)省電表資源的同時(shí),分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)值也能較準(zhǔn)確。
論文主要研究*優(yōu)化能耗拆分算法以及對(duì)應(yīng)的誤差分析。
3.4 基于*優(yōu)化能耗拆分算法的能耗拆分
*優(yōu)化拆分算法的求解思路如下:
轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)用語(yǔ):
已知,Y 為支路末端電能耗,xi 為第i個(gè)末端電耗預(yù)估計(jì)值,si為預(yù)估計(jì)不確定度 ,據(jù) Y、xi、si值復(fù)估計(jì)每個(gè)末端電能耗,得到的復(fù)估計(jì)不確定度值為ui 。
定義xi到xi的修正因數(shù)(xi =εi xi )為εi,
即能耗拆分問(wèn)題轉(zhuǎn)化為*優(yōu)化問(wèn)題,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
*終能耗拆分結(jié)果由以下 2 部分構(gòu)成:
*優(yōu)化拆分算法與其他算法相比,優(yōu)點(diǎn)在于:
①物理意義強(qiáng),各末端能耗的預(yù)測(cè)值通過(guò)現(xiàn)有知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)就能得到;
②保證支路能耗等于各末端能耗之和;
③由公式2、3可知,能耗拆分結(jié)果公式簡(jiǎn)單,便于快速大量計(jì)算。
4 高校綜合能效解決方案
4.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維
集成設(shè)備所有數(shù)據(jù),綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行,集中調(diào)控,集中監(jiān)控,數(shù)字化巡檢,移動(dòng)運(yùn)維, 班組重新優(yōu)化整合,減少人力配置。
4.2后勤計(jì)費(fèi)管理
采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計(jì)費(fèi),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計(jì)匯總等,支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式,可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過(guò)能源付費(fèi)管理方式,培養(yǎng)用能群體和部門(mén)的節(jié)能意識(shí)。
4.2.1宿舍用電管理
針對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制:可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能;可進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別,檢測(cè)違規(guī)電氣,并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。
4.2.2商鋪水電收費(fèi)
針對(duì)校園超市、商鋪、食堂及其他針對(duì)個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理
4.2.3充電樁管理平臺(tái)
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。
4.2.4智能照明管理
通過(guò)對(duì)高校路燈的全局監(jiān)測(cè),提供對(duì)路燈靈活智能的管理,實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路,任一個(gè)路燈的定時(shí) 開(kāi)關(guān)、強(qiáng)制開(kāi)關(guān)、亮度調(diào)節(jié),以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置,確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。
4.3能源管理系統(tǒng)
針對(duì)校園水、電、氣等各類(lèi)接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類(lèi)進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類(lèi)建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類(lèi)建筑耗電、教學(xué)類(lèi)建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等,對(duì)數(shù)據(jù)分門(mén)別類(lèi)的分析,提供領(lǐng)導(dǎo)決策,提高管理效能。
構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫(kù),能自動(dòng)完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作,自動(dòng)生成各種形式的報(bào)表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告,能夠監(jiān)測(cè)能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),設(shè)置控制策略,達(dá)到節(jié)能目的。
智慧消防云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù),將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測(cè)器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò),并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息,通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析,幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化值守智慧消防,實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防,到火情報(bào)警,再到控制聯(lián)動(dòng),在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行,用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過(guò)平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況,并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下,在幾秒時(shí)間內(nèi),相關(guān)報(bào)警和事件信息通過(guò)手機(jī)短信、語(yǔ)音電話、郵件提醒和APP推送等手段,就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。
5.平臺(tái)部署硬件選型
5.2后勤計(jì)費(fèi)管理
5.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺(tái)
5.2.2充電樁管理平臺(tái)
5.2.3智能照明管理
5.3能源管理系統(tǒng)
5.4智慧消防系統(tǒng)
5.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
5.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)
5.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)
6 結(jié)束語(yǔ)
本文研究了高校用電的能耗分項(xiàng)計(jì)量方法,首先對(duì)高校能耗分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量模型進(jìn)行了分析;其次,分析了用電分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)原則,提出因地制宜地采用直接計(jì)量和間接計(jì)量、間接計(jì)量?jī)?yōu)先的觀點(diǎn);*后,分析了用電分項(xiàng)計(jì)量方法,利用*優(yōu)化能耗拆分算法進(jìn)行能耗拆分,得到*優(yōu)化拆分算法下的能耗拆分?jǐn)?shù)學(xué)模型,該模型不僅能實(shí)現(xiàn)快速大量計(jì)算,
且物理意義強(qiáng),為高校能耗的間接計(jì)量提供了方法。
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