PMCS system solution in intelligentpark
作者: 黃小鳳 公司：廈門ABB低壓電器設(shè)備有限公司 郵編：361006
中文摘要
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，城市信息化應(yīng)用水平不斷提升，智慧園區(qū)、智慧城市建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。本文通過ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)與智慧園區(qū)在能源系統(tǒng)應(yīng)用解決方案，提升園區(qū)及企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用及綜合競爭力。
關(guān)鍵詞 建筑節(jié)能 能耗管理 智慧園區(qū) 能效服務(wù)能效改進(jìn)
Abstract: The intelligent park, intelligent city came into being with thecontinuous development of information technology. In this article, through theapplication of the PMCS system in intelligent park to improve the park andenterprise’s sustainable development and information technology applicationsand comprehensive competitiveness.
Key Words ： Building energy efficiency
Energyconsumption management intelligent park Energy efficiency platform
Efficiencyimprovement
1前言：
2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，提出城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境六個核心系統(tǒng)組成：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通訊、水和能源。而城市本身，則是由這些系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。智慧城市中的這些系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)來自于城市中的各類建筑群、各類園區(qū)。而智慧園區(qū)是智慧城市中重要組成部分。智慧園區(qū)是通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)，對產(chǎn)業(yè)園區(qū)各類信息資源進(jìn)行整合，通過信息技術(shù)突出智慧、互聯(lián)和協(xié)同理念。充分降低園區(qū)和企業(yè)運(yùn)營成本，提高工作效率，加強(qiáng)園區(qū)的創(chuàng)新、服務(wù)和管理能力，為園區(qū)鑄就一套超強(qiáng)的軟實力。進(jìn)而有效提升園區(qū)及相關(guān)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
ABB的PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)解決方案是園區(qū)能耗綜合管理，在能源使用這一環(huán)節(jié)與智慧園區(qū)、智慧城市的一個典型實踐結(jié)合應(yīng)用。通過搭建一套綜合監(jiān)測平臺，及時對園區(qū)的資源使用情況能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整合、展示，使整個園區(qū)對資源的使用情況一目了然。同時可向園區(qū)用戶公布這些數(shù)據(jù)信息，使他們對自己的耗能有更清晰的認(rèn)識，對園區(qū)、對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有更多的責(zé)任感。
2 園區(qū)能源使用現(xiàn)狀：
經(jīng)過對園區(qū)物業(yè)、運(yùn)維服務(wù)等部門的資料信息收集，發(fā)現(xiàn)園區(qū)用能消耗主要在于電能和水資源消耗兩部分。
1、 電能消耗：
1）園區(qū)住戶用電通過抄表系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，用電計費(fèi)為1元/度。園區(qū)計價電費(fèi)按峰谷計價收費(fèi)，日常園區(qū)工作時間8:00-12:00（尖峰時段，費(fèi)率為1.126730）下午12:00-18:00（平段時段，費(fèi)率為0.735500），18:00-22:00亦為高峰時段計價。實際電費(fèi)結(jié)算按平段時段結(jié)算電費(fèi)。
園區(qū)分時電價表
2）園區(qū)公攤用電無表計精確計量，通過物業(yè)計算并通過建筑面積公攤收費(fèi)，計費(fèi)為1元/度。針對其公共區(qū)域照明如地下車庫，走廊公共照明等均通過人工定時開關(guān)。地下車庫現(xiàn)采用傳統(tǒng)白熾燈具，且安裝位置較不合理。建筑公共照明如走廊照明燈具采用節(jié)能燈具，但處于常開狀態(tài)，人工定時開關(guān)。園區(qū)建筑公攤用電通過物業(yè)人員手工抄表形式統(tǒng)計。
2、水資源消耗
對于水費(fèi)計量，園區(qū)生活用水均通過物業(yè)人員手工抄表方式記錄每月用水?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)建筑面積公攤計量租戶用水量。如：園區(qū)一個月用水量約為920m3。且園區(qū)用水按行政事業(yè)用水計量收費(fèi)，為4.5元/m3，園區(qū)住宅居民用水采用合表統(tǒng)計，費(fèi)用為3.1元/m3。
3 系統(tǒng)整體設(shè)計
建筑節(jié)能路線圖
3.1 建筑節(jié)能路線圖
如上圖所示，ABB提供的建筑節(jié)能解決方案包括能耗匯總診斷、能效數(shù)據(jù)分析、能效控制管理、建筑能效服務(wù)、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及能源供給策略等一系列綜合措施來實現(xiàn)建筑節(jié)能。
3.2智慧園區(qū)建筑節(jié)能典型方案
智慧園區(qū)建筑節(jié)能方案總體設(shè)計：配置一套能耗綜合管理系統(tǒng)并提供能效服務(wù)；針對關(guān)鍵耗能設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造；依據(jù)當(dāng)?shù)靥柲苜Y源、能源政策等實際情況，增加分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、光伏車棚、電動汽車充電樁及微網(wǎng)系統(tǒng)，改善能源供給結(jié)構(gòu)。具體配置如下圖所示：
園區(qū)建筑節(jié)能方案配置圖
3.2.1、ABB PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)：
PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)用于對園區(qū)內(nèi)各樓宇建筑區(qū)的用水、用電的遠(yuǎn)程計量和進(jìn)行實時監(jiān)控，通過本系統(tǒng)建立能耗結(jié)構(gòu)模型，計算和分析能耗水平，監(jiān)測各個用能環(huán)節(jié)的能耗使用情況，同時生成各種定制化能耗報表、能耗數(shù)據(jù)曲線，餅圖、柱狀圖等，為園區(qū)節(jié)能降耗提供直觀的科學(xué)依據(jù)，并通過Web發(fā)布給園區(qū)物業(yè)管理和運(yùn)營人員，分享能源信息化帶來的成果，促進(jìn)園區(qū)物業(yè)管理水平的進(jìn)一步提高及運(yùn)營成本的進(jìn)一步降低，使能源使用合理，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
能耗匯總診斷：
? 按照能效管理需求構(gòu)建各種能耗數(shù)據(jù)抄表系統(tǒng)連接至能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)；
? 能耗數(shù)據(jù)通過區(qū)域、建筑群能源互聯(lián)網(wǎng)匯總至能耗管理平臺；
? 針對匯總能耗數(shù)據(jù)類別、屬性、日期等要素進(jìn)行初步診斷；
能效數(shù)據(jù)分析：
? 分析各類能源消耗情況（用水、用電）；
? 分析各耗能對象（如電梯、中央空調(diào)等）的耗能情況；
能效控制管理：
? 分類能源消耗預(yù)警與控制預(yù)案；
? 關(guān)鍵耗能對象預(yù)警和控制預(yù)案，控制方案實施與評價；
? 客戶價值能源控制目標(biāo)管理與控制預(yù)案，控制方案實施與評價，后續(xù)措施等；
? 成本分析，收費(fèi)管理等財務(wù)應(yīng)用模塊；
3.2.2能效服務(wù)平臺
針對園區(qū)節(jié)能降耗咨詢服務(wù)，ABB提供遠(yuǎn)程云能效綜合服務(wù)。在能源管理系統(tǒng)上線2年內(nèi)，為園區(qū)提供每個季度一次的能效分析報告；另外提供能效服務(wù)專業(yè)人員，2年內(nèi)，每季度1次前往園區(qū)現(xiàn)場溝通能耗情況，提供能效改進(jìn)方案，根據(jù)園區(qū)用戶的要求制定下一步能效改進(jìn)實施計劃。
3.2.3照明系統(tǒng)節(jié)能改造
通過對園區(qū)照明系統(tǒng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：園區(qū)地下車庫內(nèi)采用白熾燈，園區(qū)建筑內(nèi)公共區(qū)域部分照明開關(guān)白天均為常亮開啟，通過手動控制。所以，照明系統(tǒng)節(jié)能改造主要從照明燈具和照明系統(tǒng)運(yùn)行管理方式入手。
首先將地下車庫的白熾燈具替換為節(jié)能LED燈。在燈具改造同時考慮照明系統(tǒng)運(yùn)行管理方式的提升，如采用ABB智能照明控制系統(tǒng)。通過智能調(diào)光，實現(xiàn)自然光源與人工光源結(jié)合；通過時鐘控制器、智能開關(guān)及位移感應(yīng)控制，來實現(xiàn)園區(qū)地下車庫及建筑內(nèi)戶內(nèi)公共區(qū)域按需照明。制訂照明控制預(yù)案，園區(qū)公共區(qū)域照明根據(jù)實際需要分為全部開啟，2/3燈具開啟，1/3燈具開啟、分區(qū)開啟，全部關(guān)閉，夜間、上午、下午、傍晚、深夜、節(jié)假日、特殊要求等照明模式。照明預(yù)案可以自動運(yùn)行也可手動控制。
3.2.4 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)
園區(qū)內(nèi)通過對園區(qū)屋面屋頂利用建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列產(chǎn)生的綠色清潔能源直流電直接接入為每個光伏方陣配備的高效率的組串逆變器，逆變器將直流電轉(zhuǎn)成三相380V的穩(wěn)定交流電，與電網(wǎng)并網(wǎng)，最終向負(fù)載供電。
光伏系統(tǒng)組成：
園區(qū)內(nèi)多棟建筑屋頂可利用面積近1萬平米，在建筑屋頂鋪設(shè)太陽能板，這些太陽能板給不僅提供綠色清潔能源，還可以實現(xiàn)大廈的自我調(diào)溫功能。根據(jù)經(jīng)驗，鋪設(shè)了太陽能板的屋頂，頂樓夏日平均氣溫比未鋪設(shè)的降低了7°C —8°C，可以大大地降低空調(diào)能耗。
3.2.5 儲能系統(tǒng)
項目配置一套通過ABB提供的EssProTM儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)峰谷電價差帶來的利益來降低園區(qū)實際運(yùn)行維護(hù)成本。
ABB提供的EssProTM儲能系統(tǒng)，通過功率變流器、控制系統(tǒng)、保護(hù)裝置及開關(guān)設(shè)備及電池的集成解決方案為用戶隨時隨地提供電能。儲能系統(tǒng)能快速應(yīng)對能源供需瞬時變化，滿足從幾百千瓦到幾十兆瓦的功率需求，并能夠并入中壓和高壓電網(wǎng)，通過一系列應(yīng)用幫助維持電網(wǎng)穩(wěn)定，確?？煽俊?yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)。
3.2.6 光伏汽車棚
光伏汽車棚是將光伏發(fā)電與車棚相結(jié)合的系統(tǒng)，具有吸熱性好，安裝便捷，成本低廉等特點(diǎn)，光伏車棚不僅具備遮風(fēng)擋雨等基本功能，還可以提供源源不斷的綠色電力。考慮光伏發(fā)電特殊需要，選擇在陽光照射無遮擋地區(qū)戶外停車場選擇12個車位安裝光伏停車棚，為園區(qū)增添一道又道美麗的低碳風(fēng)景線。
3.2.7 電動汽車充電樁
作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分和“十二五”的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，電動汽車將逐漸成為中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。作為電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，充電站的建設(shè)是電動汽車大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵如今，電動汽車充電樁已經(jīng)成為充/換電站作為發(fā)展電動汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此我們針對園區(qū)提供4臺ABB直流快速充電樁。
左圖為ABB的Terra53z電動汽車充電樁。Terra 53 Z是一款符合中國直流快速充電的產(chǎn)品，最大充電輸出可以達(dá)到50kW，可以滿足路途中快速充電的需要，是加油站和繁華市區(qū)、大型園區(qū)的理想之選。
Terra 53z 電動汽車充電樁
3.2.8 微網(wǎng)系統(tǒng)
ABB微網(wǎng)系統(tǒng)屬于分布式微網(wǎng)系統(tǒng)。每個用能及供能端配置一臺M+微網(wǎng)單元，各微網(wǎng)單元通過光纖環(huán)網(wǎng)連接，微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制根據(jù)具體客戶定制計算模型來運(yùn)行。通過微電網(wǎng)可以和現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)合形成一個高效靈活的新系統(tǒng)，對園區(qū)用電負(fù)荷實現(xiàn)多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式。
ABB 提供的針對園區(qū)M+微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
ABB M+微網(wǎng)系統(tǒng)
1、基本要素：
負(fù)荷：分布式太陽能（發(fā)電）、儲能、能源網(wǎng)
供能/發(fā)電側(cè)：柴油發(fā)電機(jī)、分布式太陽能、光伏車棚等；
控制裝置及系統(tǒng)：系統(tǒng)控制&保護(hù)裝置、系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行&監(jiān)測&維護(hù)裝置，并離網(wǎng)控制裝置
2、控制模式：
分布式能源系統(tǒng)作為獨(dú)立供電體系并網(wǎng)
光伏系統(tǒng)為儲能系統(tǒng)充電，能夠同時并網(wǎng)
儲能系統(tǒng)按需并網(wǎng)
分布式光伏發(fā)電與電動汽車充電樁一體化車棚并網(wǎng)
4 ABBPMCS能耗綜合管理系統(tǒng)功能介紹
PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架設(shè)計，從管理分析角度出發(fā)，使用圖形化的界面，將枯燥的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形圖表，提高易用性，從而幫助用戶合理規(guī)劃和利用能源，降低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)采用模塊化的功能結(jié)構(gòu)，其基本功能模塊包括：樓宇統(tǒng)計、組織能耗、統(tǒng)計分析、報警中心、報表管理、系統(tǒng)管理、Web發(fā)布等功能；高級功能模塊包括設(shè)備能效、能源績效、成本分析、設(shè)備管理、收費(fèi)管理、數(shù)據(jù)上傳功能模塊。
1）樓宇統(tǒng)計：對建筑樓宇進(jìn)行能耗統(tǒng)計分析。包括建筑導(dǎo)航、能耗總覽、分項價值樹、分類分項、同類對比、分時計量6個頁面。
2）組織能耗：對組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行能耗統(tǒng)計分析。包括能耗總覽、組織價值樹、分類分項、同類對比和分項價值樹等。
3）統(tǒng)計分析：包括自有分析和測點(diǎn)能耗。測點(diǎn)能耗是對測點(diǎn)（儀表）統(tǒng)計分析，包括基本信息、實時讀數(shù)、能耗曲線。
4）報警中心：對系統(tǒng)運(yùn)行過程中的報警統(tǒng)計分析。包括實時報警、歷史報警、統(tǒng)計。
5）報表管理：提供客戶常用報表，具有打印、導(dǎo)入、導(dǎo)出等功能，目前有能耗量報表、能耗金額報表、能耗費(fèi)用報表。
6）系統(tǒng)管理：在系統(tǒng)管理功能中可以對整個項目的信息進(jìn)行配置，例如項目的區(qū)域劃分、組織構(gòu)架、設(shè)備類型、用能單價、考核周期、用戶權(quán)限管理、使用日志、能源采集點(diǎn)的增刪改查等
7）Web發(fā)布：系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，系統(tǒng)的所有界面及操做都可以通過瀏覽器來進(jìn)行。系統(tǒng)的服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合處理及存儲，并將其通過網(wǎng)站的方式發(fā)布到Web網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)的任何一個位置，任意一臺電腦通過網(wǎng)站訪問系統(tǒng)，進(jìn)行各項操作。
能源績效功能模塊界面圖
設(shè)備管理功能模塊界面圖
高級功能模塊中我們針對園區(qū)增加了能源績效、設(shè)備管理及數(shù)據(jù)上傳等功能模塊，針對園區(qū)建筑群及園區(qū)租戶的能耗統(tǒng)計分析及績效考核狀況，對園區(qū)高層建筑中中央空調(diào)設(shè)備的能效和能耗進(jìn)行統(tǒng)計分析。同時通過能耗數(shù)據(jù)的上傳，完成與政府相關(guān)平臺的數(shù)據(jù)對接。能源績效及設(shè)備管理功能界面如上圖所示。
5 ABB能效服務(wù)平臺
通過ABB能效平臺為目標(biāo)用戶提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理、分析，診斷等相關(guān)能效服務(wù)。
能效服務(wù)系統(tǒng)圖
ABB能效平臺掌握建筑用戶整體用能情況，包括對水、電、煤、氣、油、冷（熱）量等多種能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析、診斷。如上圖能效服務(wù)系統(tǒng)圖所示。
標(biāo)準(zhǔn)服務(wù) | 數(shù)據(jù)采集及存儲 |
數(shù)據(jù)分析 | |
能效報告 | |
進(jìn)階服務(wù) | 能效會診 |
能效改進(jìn)方案 | |
數(shù)據(jù)托管 | |
延伸服務(wù) | 開放接口 |
節(jié)能行業(yè)會議 | |
能效管理培訓(xùn) | |
協(xié)調(diào)碳排放交易 | |
服務(wù)熱線 | |
能效服務(wù)平臺服務(wù)類別表
如表中所示，能效服務(wù)按服務(wù)類型不同可分為標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、進(jìn)階服務(wù)、延伸服務(wù)和服務(wù)熱線。標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和能效報告服務(wù)；進(jìn)階服務(wù)為用戶定期舉行能效會診、提供能效改進(jìn)方案、實現(xiàn)數(shù)據(jù)托管等；延伸服務(wù)包括組織專家團(tuán)隊、邀請用戶參加節(jié)能行業(yè)會議、定期為用戶提供能效管理培訓(xùn)，并協(xié)調(diào)碳排放交易服務(wù)。服務(wù)熱線為用戶開展能效咨詢服務(wù)。
6 結(jié)束語
通過PMCS能耗綜合管理系統(tǒng)在園區(qū)能源消耗系統(tǒng)的方案應(yīng)用，提高園區(qū)的能源管理水平及工作效率，改善原有傳統(tǒng)園區(qū)物業(yè)管理能源消耗的方式，提高對能源的使用效率，節(jié)能降耗，同時，減少園區(qū)企業(yè)經(jīng)營負(fù)擔(dān)，幫助企業(yè)加速發(fā)展。
